Как работает бойлер

Газовые накопительные водонагреватели

Внешне агрегат напоминает вертикальную версию электрического накопителя – корпус цилиндрической формы, штуцеры подвода труб и термометр на лицевой стороне. Только сверху появился патрубок дымохода, а снизу – дополнительная секция с газовым оборудованием.

Внутреннее устройство бойлера, использующего природный либо сжиженный газ, имеет существенные отличия:

• в нижней дополнительной секции находится открытая (атмосферная) камера сгорания и газовая горелка;
• бак пронизывает вертикальная жаровая труба, отводящая продукты горения наружу через внешний патрубок с колпаком;
• внутрь дымоотвода помещен датчик тяги и турбулизатор, заставляющий раскаленные газы двигаться медленнее и активно обмениваться теплом с водяным резервуаром;
• снизу под горелкой расположена емкость сбора конденсата;
• подачей топлива ведает автоматика безопасности – энергонезависимый газовый клапан SIT Group или другого производителя;
• в баке предусмотрена погружная гильза датчика термостата, соединенного капиллярной трубкой с клапаном безопасности.

Трубки холодной и горячей воды на чертеже попали в одну плоскость, поэтому перекрывают друг друга.

Принцип работы данного вида бойлеров заключается в двойном нагреве бака с водой – непосредственно от горелки и теплотой дымовых газов.

Как функционирует газоиспользующий водонагреватель:

1. После открытия клапана газ поступает на запальник, где вручную поджигается искрой от пьезоэлектрической кнопки. Когда пользователь выставляет желаемую температуру поворотом регулятора, включается в работу основная горелка.
2. Масса воды нагревается от камеры сгорания и дымохода, образующийся конденсат стекает в специальную емкость и постепенно испаряется.
3. По достижении заданной температуры срабатывает термостат, автоматика выключает основную горелку.
4. При охлаждении или водоразборе горение автоматически возобновляется.

Газогорелочные устройства бойлеров отличаются круглой формой и похожи на конфорки кухонной плиты

В остальном конструкция бойлера аналогична электроаппаратам. Трубка холодной воды находится внизу, забор для ГВС – вверху, металл от коррозии защищает магниевый анод. В напольном исполнении соединительные патрубки выходят из верхней крышки бака.

Делаем бойлер своими руками

Водонагреватели с косвенным нагревом могут иметь самую различную конструкцию и конфигурацию. Главное они должны быть выполнены точно по расчетам, с использованием высококачественных материалов и в соответствии с установленной технологией обработки, для того чтобы получить изделие, способное работать в условиях высоких температур и под давлением. Процесс производства разбит на несколько важных этапов.

Подготовка бойлерной емкости

Выбирая конструкцию бака, нужно обратить внимание, как будет заводиться в корпус змеевик. Если в корпусе имеется монтажная крышка, то проблем для мастера с обвязкой теплообменника не будет

В том случае когда емкость целостная, то потребуется выполнить крышку самостоятельно, отрезав верхнюю часть и закрепить ее на болтовом соединении по всей длине окружности с предварительной установкой резиновой прокладки. Самым удобным вариантом для монтажа считается конструкция, которая имеет две крышки — верхнюю и нижнюю.

Далее на корпусе высверливают два отверстия для концевых участков змеевика. Диаметр отверстий обязан согласоваться с диаметром резьбы фитингов плюс 1-2 мм. Фитинги пропускают в технологические отверстия, с предварительной установкой уплотнительных колец.

Дальше с наружной стороны корпуса поворачивают встречные фитинги и сильно затягивают их. Такое соединение дает устойчивость конструкции змеевика, которую дополнительно усиливают опорами внутри корпуса, чтобы предотвратить вибрацию и шум во время циркуляции теплообменника.

В корпусе емкости запрессовывают патрубки для входа/выхода нагреваемой среды и линии дренажа, на которых устанавливается запорно-предохранительная арматура. На корпусе определяют место врезки для стрелочного термометра.

Изготовление и обработка змеевика

Сделать теплообменную спираль собственными силами опытному мастеру не сложно. В данном способе главное условие — произвести высококачественную намотку.

Выполнять ее желательно из труб, обладающих хорошей теплопередачей и антикоррозионными свойствами: медь и нержавеющая сталь. Хотя последний вариант трудно согнуть и придать нужную форму.

Готовый змеевик

Преимущественной для этих целей является медная трубка, которая гнется без предварительного нагрева горелкой. Под намотку применяют барабан из нужного материала с меньшим диаметром рабочей емкости водонагревателя на 8-12%. После выполнения намотки, витки труб раздвигают между собой до 5 мм.

Изготовление и обвязка БКН

Прежде всего самостоятельно изготовленный бойлер косвенного нагрева подсоединяют к внешнему источнику нагрева: трубы центральное отопление или в самостоятельный контур котлоагрегата автономного отопления.

Изготовленную спираль помещают внутрь корпуса и обвязывают с подающим теплоносителем. До того как закрыть корпус крышкой опрессовывают греющий контур. Для этого запускают циркуляцию теплоносителя путем открытия вентиля на подаче и обратке и внимательно осматривают змеевик на предмет утечек.

Схема обвязки БКН

Далее по схеме обвязывают конструкцию с линией ГВС через запорно-регулирующую арматуру. По схеме бак связывают с подачей холодной воды, выход ГВС с внутридомовым трубопроводом горячей воды идущем на смесители и дренажной линий, для слива воды при ремонте и обслуживании. На выходе из БНС монтируется термометр и манометр, чтобы можно было контролировать параметры нагретой воды.

Если бак имеет систему автоматического регулирования и защиты, устанавливают первичные датчики по температуре и давлению для защиты БКН от высоких параметров нагрева.

Теплоизоляция

Для того чтобы уменьшить тепловые потери от БКН и обеспечить его аккумулирующими тепловыми свойствами, выполняют наружную теплоизоляцию конструкции.

Теплоизолятор фиксируют с применением монтажного клея, стяжки проволокой либо иным образом. Имеет большое значение, чтобы корпус был защищен полностью, так как от качества термоизоляции будет зависеть КПД работы системы, и как долго бак сможет сохранять горячую воду.

Очень часто на практике термоизоляцию выполняют с применением второго бака большего диаметра, в который вставляется рабочая емкость, а пространство между ними заполняют утеплителем.

Основные виды поломок

Современные производители научились создавать отличную водонагревательную технику класса люкс. Для эффективной эксплуатации она использует газ, редко выходит из строя. Однако даже самые лучшие газовые нагреватели не могут избежать поломок. В перечень неизбежных неисправностей входят:

• протечки воды;
• плохой нагрев жидкости;
• разрядка питающих элементов;
• слабый напор воды;
• отсутствие газа.

Ремонт некоторых неисправностей владельцы газовых бойлеров могут провести самостоятельно. Поменять батарейки в питающем устройстве под силу любому человеку. Несложно также устранить слабый напор воды — возможно просто образовалась излишняя накипь в теплообменнике. Для ее удаления следует снять теплообменник и тщательно промыть. Для этих целей также можно использовать специальные жидкости для удаления накипи.

Самостоятельно несложно решить проблему плохого нагрева воды. Главной причиной такой неисправности нередко является загрязнение теплообменника сажей. Устранение этой проблемы заключено в снятии упомянутого элемента и удалении налета. При появлении более значительных неисправностей следует обращаться к профессионалам.

Те, кто насмотрелся на видео по Ютуб про самодельный газовый водонагреватель, который состоял из змеевика, помещенного прямо на варочную панель в кухне, наверное, уже размечтались, как можно дешево получить много кипятка. На самом деле это не совсем так. Сегодня мы будем говорить про то, почему газовый водонагреватель своими руками делать не стоит.

Устройство электрического бойлера

Схема подключения бойлера.

На сегодняшний день дизайнерские решения водонагревателя могут быть самыми разнообразными. Есть вертикальные, горизонтальные, круглые, плоские модели, но любой бойлер работает по типу термоса. Внутренний бак, в котором находится вода, и корпус водонагревателя отделяет слой теплоизоляционного материала, это позволяет эффективно сохранять воду в горячем состоянии.

Основные части накопительного бойлера:

• нагревательный элемент;
• термостат – прибор, который позволяет в автоматическом режиме поддерживать заданную температуру воды, он периодически включает и отключает ТЭН;
• магниевый анод предназначен для защиты внутреннего бака с водой от коррозии;
• предохранительный и обратный клапаны, обычно они идут в одном корпусе, предохраняют конструкцию от избыточного давления и ТЭН от перегорания при отсутствии воды.

Конструкция бойлера косвенного нагрева

Бойлер косвенного нагрева представляет собой накопительный бак, который не находится в зависимости от энергоресурсов (газа, электричества и т.д.). Внутри емкости, выполненной из нержавейки, находится ТЭН1 в форме спирали.

В бак холодная вода поступает посредством входной трубки, расположенной в нижней части устройства. Нагревание воды в агрегате осуществляется при помощи перемещающегося теплоносителя системы отопления. Выходная трубка для горячей воды располагается в верхней части. Чтобы пользование баком было удобным, его оснащают кранами с шаровой конструкцией. Наружная часть приспособления покрывается теплоизоляционным материалом.

Схема водонагревателя представлена ниже.

К плюсам агрегата можно отнести:

• возможность подключения к центральной системе отопления;
• монтаж вблизи котла отопления;
• небольшие денежные затраты при установке контура;
• экономное расходование энергоресурсов;
• подача воды с постоянным показателем температуры.

Виды водонагревателей

В индивидуальных домах при отсутствии магистрали центрального водоснабжения воду получают из колодезных или скважинных источников, закачивая ее в бытовой водопровод с помощью погружных или поверхностных электронасосов (насосных станций). При этом для комфортного проживания потребитель нуждается в горячей воде, которую можно получать различными способами. Популярный вариант агрегата для подогрева воды – газовая колонка, монтируется в случае, если дом подключен к централизованной газоподающей магистрали.

При отсутствии газа в индивидуальном доме или квартире остается единственный удобный вариант нагрева воды (отопительный котел не имеет смысла рассматривать из-за технологических сложностей получения в нем расходуемой горячей воды) – применение различного вида электрических водонагревателей (бойлеров).

Еще один метод нагрева холодной воды для домов, лишенных электроэнергии и газа – дровяные (твердотопливные) колонки с общепринятым народным названием Титан.

Рис. 2 Как подключить Титан – обвязка и конструктивное устройство колонки на твердом топливе

Проточные. Представляют собой трубчатый электронагревательный элемент (ТЭН) в виде неизолированной спирали, помещенный в трубопровод, внутри которого протекает вода, включается только при водопотреблении.

Чтобы обеспечить сквозной нагрев большого водного объема до высокой температуры, понадобится значительная электрическая мощность прибора около 10 кВт (ее все равно не хватит для нагревания объемов воды, необходимых для одновременного заполнения ванны, принятия душа и мытья посуды). Данную мощность выдержит не каждая проводка в частном доме (для его комфортного снабжения горячей водой понадобится 20 кВт мощности нагревателя), а тем более в квартире.

Для подачи электроэнергии на водонагревательный прибор придется вести отдельную линию проводом большого сечения от электрического щитка, что не всегда приемлемо и ведет к значительным финансовым расходам. Поэтому проточный нагреватель – прибор для небольших объемов потребления горячей воды.

Рис. 3 Основные узлы проточного бойлерного водонагревателя

Накопительные.

Особенности бака

Наиболее современные накопительные водонагреватели обладают баком, выполненным на основе стабилизированных и высокопрочных стальных сплавов, которые характеризуются устойчивостью к коррозийным изменениям.

Внутренняя поверхность покрывается слоем стеклофарфора, который подвергается высокотемпературному обжигу. Стеклофарфоровое покрытие является химически нейтральным и коррозионно-устойчивым.

Устройство накопительного водонагревателя для вертикального монтажа

Особая кристаллическая структура стеклофарфорового бака способна выдержать даже очень высокие деформирующие нагрузки. Защиту внутреннего бака осуществляет магниевый анод, который эффективно предотвращает процессы коррозии электрохимического типа.

Периодическая замена такого элемента положительно сказывается на сроке службы водогрейного прибора.

Общая схема подключения бойлера

Разбирать мы будем на примере электрического накопительного бойлера. На это есть несколько причин: прежде всего такие водонагреватели чаще всего покупают люди, а монтаж газовых будет отличаться только с источником энергии, подключение которого нельзя делать без разрешения и непосредственного участия газовой службы.

Теперь нужно отключить подачу воды на квартиру, чтоб не было потопа. В инструкции к бойлеру должно быть описание труб для холодной и горячей воды – холодная вода должна подаваться на верх водонагревателя, а горячая забирается снизу.

Возможно вам понадобятся услуги сантехника, который впаяет новую трубу в водопровод для забора холодной воды.

Далее нужно подать горячую воду на все нужные краны и подключить питание. Не забывайте о заземлении, ведь без него статическое электричество может пробивать через воду.

Обзор вариантов установок

Установка накопительного водонагревателя

Для начала следует выбрать место, где вы будете подключать водонагреватель своими руками.

Тут есть несколько критериев, то распределим по важности:

1. Наличие водопроводных труб рядом – установка накопительного нагревателя не должна быть осложнена прокладкой длинной системы снабжения водой.
2. Безопасность эксплуатации будет во многом зависеть от того, насколько правильно вы сделаете подключение электрического нагревателя к электросети 220 В. Желательно, чтобы была выделена отдельная силовая линия на групповом автомате.
3. Возможность резки в систему ГВС, которая уже есть таким образом, чтобы прогретая вода не попадала в общую домовую систему. Данный вопрос не относится к отдельным частным домам.
4. Наличие прочных стен, на которых можно будет безопасно устанавливать бойлер своими руками.

Чаще всего целесообразной является монтаж водного нагревателя именно в ванной комнате. Дело в том, что там проложен водопровод, есть горячая труба и основная точка для потребления.

Но могут быть следующие проблемы:

Подключение бойлера к электрической сети для ванной комнаты является не самым удачным решением в том плане, что это может быть небезопасно. Но если вы выполните все требования по ТБ, то такой проект имеет место быть. О том, как правильно выполнить подключение бойлера к электрической сети  в помещении с высоким уровнем влажности, рассказано в правила устройства электрических установок (ПУЭ). Если кратко, то коммутационные устройства в виде автоматов и розеток должны быть расположены за пределами ванной, нельзя допускать одновременного касания заземленных предметов и электрической установки. Кроме того, следует сделать заземление согласно ПУЭ. Обязательно должно быть УЗО.

• Крепление к стене. Установка накопительного бойлера своими руками возможна, и есть несколько способов. Проблема может возникнуть из-за качества стен. Блоки в санитарных узлах типичных квартир представляют собой конструкции из бетона с толщиной стенки 6-9 см. Бочка бойлера в 100 кг просто упадет даже при самых качественных анкерах. Оптимальным вариантом будет просверлить насквозь стену (в вентиляционный канал или стену) и прикрепить не на обычные анкера, а на болты через стальную пластину с тыльной стороны.
• Естественно, что если есть капитальная стенка, то вопрос с креплением даже не стоит. Тут остается лишь загнать анкера с длиной от 12 до 15 см, и можно будет повесить хоть 300 кг. Далее нужно врезаться в систем снабжения воды. Типичная схема представлена на фото внизу. В магистрали, которая идет от стояков к потребителя (смеситель или кран) должны быть врезаны вентили и тройники к бойлеру. Между стояком и врезкой обязательно должен быть запорный кран. Система будет функционировать так – перекрываем вентиль после горячей трубы, открываем запорный вентиль на прогретую воду. Остается пользоваться бойлером, причем нагретая вода не будет идти в общую систему. Если требуется использовать централизованное горячее водоснабжение, нужно лишь перекрывать запорные вентили до бойлера, а краны от стояка открыть.

Монтаж проточного электрического нагревателя

Установка проточного устройства не будет предусматривать сложного врезания в систему и монтаж запорных кранов. Вам нужно подключить миниатюрный бойлер к электричеству, и можно завести его на вход источника водоснабжения. Главное, чтобы был хороший напор воды. В проточных нагревателях сильная система нагревания, и при слабом потоке она начнет закипать внутри, а защита от перегреваний будет отключать прибор.  Для подключения бойлера проточного типа в электрической схеме подключения обязательно следует предусматривать заземление и устройство защитного отключения. Фактически, при использовании прогретой воды и одновременной работе бойлера вы как будто контактируете с самим нагревателем. При электрических перебоях система безопасности должна сразу же обесточивать нагреватель.

7 Техника безопасности

Водонагреватель любой конструкции требует тщательного соблюдения правил пожарной и электрической безопасности. Газовые модели представляют повышенную опасность вследствие возможного взрыва в результате утечки бытового газа. Для предотвращения опасных ситуаций следует неукоснительно соблюдать рекомендации по подключению и обслуживанию агрегата.

Все современные модели электрических бойлеров снабжены устройством защитного отключения. Эти узлы не просто предотвращают короткое замыкание, а прекращают подачу напряжения на агрегат в случае утечки тока на корпус прибора. Подобная система обеспечивает наилучшую защиту от поражения электрическим током.

Заземление является обязательным условием эксплуатации электрического водонагревателя. Водопроводная вода — хороший проводник электричества, а человек непосредственно контактирует с водой, поступающей из включенного в сеть устройства. Риск поражения электрическим током при неправильном подключении агрегата чрезвычайно велик.

Эксплуатация электрических водонагревателей отличается максимальным удобством. Современные агрегаты характеризуются привлекательным внешним видом, удобным контролем температуры нагрева, эффективностью работы и наличием всех необходимых систем безопасности.

Принцип работы бойлера

Конструкция бойлера представлена специальным баком, в который поступает холодная вода. Вследствие работы ТЭНа вода нагревается, поднимаясь вверх. Из верхней части она забирается трубой, которая подает горячую воду в смеситель.

Бойлер работает с температурным диапазоном 45-85 градусов.

У всех бойлеров имеется термостат, выполняющий функцию регулирования температурного режима. Он дополнен термометром, показывающим температуру внутри бака. Термостат отключает прибор, когда температура достигнет установленных показателей, а по мере остывания воды снова включает ТЭН.

Задавать температуру воды можно вручную или посредством электронного управления.

Конструкция

Как устроен бойлер? Типовой бойлер это:

• Корпус.
• Слой изоляции, обеспечивающий медленное остывание жидкости.
• Бак для воды, в котором происходит нагрев.
• ТЭН – нагревательный элемент (вроде кипятильника).
• Защитный анод – элемент, принимающий на себя накипь.
• Труба входа, подключающиеся к холодной воде.
• Труба выхода, подключающаяся к крану горячей воды.
• Датчики безопасности и температуры.
• Управляющая панель с ручками-регуляторами и дисплеем (если предусмотрено моделью).

Внутренняя поверхность бака для воды – место, где высок риск появления различных микроорганизмов, слизи и проч. Чтобы питьевая вода как можно дольше оставалась чистой, стенки делают нержавеющими или с титановым напылением. Стеклофарфор – более недорогой вариант, но он легко покрывается микротрещинами (гарантию на такое покрытие дают 1-3 года).

Бойлер должен быть заполнен водой и только после этого его можно будет включать в розетку. После включения датчик зафиксирует низкую температуру и начнётся автоматический нагрев воды.

Владельцу нужно только установить верхнюю температуру, до которой нужно подогревать жидкость.

Схемы обвязки БКН с одноконтурным котлом

Существуют различные схемы обвязки одноконтурного котла с бойлером косвенного нагрева, наиболее распространённые: подключение корпуса напрямую и с автоматикой регулирования.

В обоих случаях при монтаже котельного оборудования важно исполнить все требования по безопасной эксплуатации, установленных не только заводом-изготовителем, но и государственными нормами

Подключение напрямую БКН со схемой отопления

Эта самая простая схема обвязки одноконтурного котла  с бойлером, специалисты ее считают малоэффективной, особенно если котлоагрегат работает на входе с теплоносителем температурой до 60 С. В этом варианте БКН включается во внутридомовую систему отопления, последовательно либо параллельно по отношению к отопительным радиаторам.

К БКН выполняют подвод исходной воды и выход горячей в домовую систему ГВС к смесителям. Холодная вода поступает в бак-аккумулятор, в которой расположен нержавеющий или медный змеевик, по которому циркулирует нагретая котловая вода, тем самым повышая температуру воды в емкости.

Уровень управления в такой схеме ручной, за счет открытия/закрытия подачи теплоносителя в контуре с применением запорно-регулирующей арматуры.

Схема с термостатом и автоматикой

Понятно, что ручным методом управления тепловым процессом невозможно достичь ни качественного нагрева, ни эффективности работы котла с бойлером косвенного нагрева. В реальности все время будут существовать ситуации, когда вода будет либо перегретой, либо холодной.

Поэтому пользователи используют простой принцип регулирования в схеме работы бойлера с отопительным котлом за счет интегрирования в систему трехходового клапана и термодатчика.

При достижении установленного температурного режима 55 — 65 С, термостат дает команду на трехходовой клапан, который соответственно переключает греющий котловой теплоноситель с нагрева воды в баке на контур отопления.

Обвязка при увеличенной температуре теплоносителя

Водонагреватель такой модификации относится к водонагревателям емкостного типа, то есть нагрев воды происходит в течение определенного времени от 2 до 8 часов, в зависимости от температуры теплоносителя, скорости циркуляции и площади нагрева внутреннего змеевика.

Понятно, чем выше нагрета горячая вода на выходе из котла отопления, например, 90-95 С, тем быстрее жидкость в баке нагреется до 65 С, а значит теплоноситель вернется в схему отопления, температура в которой не успеет охладиться ниже 65 С и значить в помещении будет поддерживаться необходимые условия проживания.

Эта схема в принципе ничем не отличается от предыдущей, кроме параметров настройки температурных режимов. Для того чтобы его настроить одновременно в двух контурах нагрева отопления/БКН, устанавливают 2 комплекта терморегуляторов и трехходовых клапанов, на каждый контур в отдельности. Настройка температурного режима в котле выполняется на температуру 95-90 С, а в БКН- 55-65 С.

Как устроен проточный бойлер

Прибор отличается от накопительного устройства только отсутствием бака для скопления воды. В корпусе расположен проточный ТЭН, сквозь который проходит поток воды. Он быстро нагревается, что позволяет получить горячую воду сразу, как только открыли кран.

Внутри корпуса находятся:

• ТЭН в защитном корпусе. Чаще всего это трубка из пластика или латуни. Преимущество такого нагревателя — неподверженность накипи.
• Регулятор мощности. Переключает работу между ТЭНами, представляет собой кнопку.
• Реле и датчики. Последние отвечают за температуру нагрева, контроль количества жидкости, защиту от включения без воды. Реле срабатывают при превышении температуры, отключая ТЭН.

Рассмотрите электрическую схему работы бойлера «Термекс»:

Устройство электрического водонагревателя накопительного

Базовая комплектация накопительного водогрейного оборудования электрического типа представлена:

• стандартным корпусом;
• баком с теплоизолирующим слоем;
• нагревательными элементами в виде ТЭНов;
• защитным магниевым анодом;
• термостатом;
• блоком для управления;
• системой безопасности;
• индикаторным элементом;
• электрическим кабелем.

В подобном типе оборудования использование горячей воды возможно исключительно после полного нагрева, поэтому предварительный процесс подготовки жидкости является обязательным.

Устройство водогрейного накопительного оборудования электрического типа является стандартным и включает в себя несколько основных конструктивных элементов, которые могут различаться техническими особенностями и характеристиками.

Как устроен накопительный водонагреватель

Накопительный водонагреватель в простейшем виде представляет собой металлический бак определенной емкости, источник тепла, блок управления и несколько патрубков, по которым поступает холодная вода и выводится горячая.

Если источником тепла служит газовый, твердотопливный, электрический или другой котел, а также солнечный коллектор, тепловой насос и тому подобное, используют водонагреватель с трубчатым теплообменником внутри. По трубчатому теплообменнику движется теплоноситель, в основном это тоже вода. Теплоноситель отдает тепло нагреваемой воде, охлаждается и выводится из бака на нагрев.

Бак представляет собой емкость, достаточно прочную для того, чтобы выдержать давление находящейся в нем нагреваемой воды. Также обычно бак защищают разными способами от коррозии, если он произведен из стального листа. С целью экономии тепла баки накопительных водонагревателей делают максимально теплоизолируемыми.

Блок управления и контроля предоставляет собой набор датчиков и приборов, позволяющих выбирать и контролировать температуру нагреваемой воды, температуру подаваемого теплоносителя, а также расход холодной и горячей воды. С помощью специальных приборов контролируется наполненность бака водой. Если бак пустой или наполнен недостаточно, работа водонагревателя прекращается.