Устройство и схема электрического проточного водонагревателя

Как сделать правильный выбор?

Потребитель, решившийся на приобретение для бытовых нужд электронагревателя для воды, должен сделать непростой выбор, чтобы не ошибиться. Фирмы разработали модели, которые обладают техническими особенностями и размерами. Владелец должен учесть несколько нюансов:

  • особенности электрической сети помещения, где должен использоваться трехфазный или однофазный нагреватель;
  • планировку помещения, где будет устанавливаться прибор, и потребности домочадцев, ведь ежедневные нагрузки и расход воды должны соответствовать мощности агрегата;
  • производительность прибора — 2 л/мин (3,5-5 кВт) – хватит для мытья посуды, 3,5 л/мин (6-8 кВт) – принять с комфортом душ, 7-10 л/мин (12-30 кВт) – обеспечить несколько точек водозабора;
  • тип электро водонагревателя (безнапорный, напорный или индукционный);
  • в технических характеристиках прибора при покупке следует учесть температуру на входе, ведь в зимний период она низкая, поэтому не каждый проточный водонагреватель справится;
  • допустимое давление жидкости на входе должно быть от 0,6 до 15 атмосфер, ведь при максимальном напоре оборудование не выдержит.

Критерии выбора

Когда встаёт вопрос о создании локальной системы ГВС загородного дома или квартиры и для его решения выбор пал на кран-водонагреватель, то критериями выбора в этом случае будут такие показатели, как:

  1. Электрическая мощность. От величины мощности зависит возможность размещения в том или ином месте установки. Это обусловлено допустимыми токами нагрузки электрической сети как в отношении групповой линии, по которой подключается нагревательный элемент, так и общедомовой, регламентированной договором на электроснабжение.
  2. Производительность. Данный показатель характеризует способность прибора нагреть и пропустить через свою конструкцию определённое количество воды в единицу времени.

    Световой индикатор информирует о том, что нагревательный элемент работает

  3. Тип нагревательного элемента. ТЭНы могут быть выполнены в форме змеевика или спирали, а также прямой или изогнутой трубки, по которой циркулирует вода, омывая вмонтированный нагревательный элемент. При их изготовлении используются керамические элементы и спиральные блоки, защищённые стеклом, а также медь и прочие металлы, стойкие к коррозии.
  4. Степень защиты. Этот показатель характеризует прибор по степени защиты к внешним воздействиям и соответствует стандартной шкале для всех электротехнических устройств (IP). Кроме этого,данный показатель отражает класс защиты устройства от возможности поражения электрическим током при его использовании (электробезопасность – заземление, класс изоляции).
  5. Дополнительные параметры. К данным показателям относятся: используемый материал при изготовлении корпуса и способ управления прибором, а также наличие дополнительных функций.

Модели премиального сегмента оснащаются ЖК-дисплеем, информирующим о температуре подаваемой воды

Из дополнительных опций, доступных, как правило, на более дорогих моделях, следует отметить такие: подсветка струи и световая индикация, ЖК-дисплей и возможность программирования, а также работа с разной электрической мощностью и ограничение температурных режимов работы.

Бюджетные модели отличаются простотой конструкции, механическим управлением и отсутствием электроники в схеме управления

Статья по теме:

Достоинства и недостатки

Наряду с другими видами водогрейного оборудования электрические водонагревательные приборы проточного типа характеризуются как внушительными преимуществами в процессе эксплуатации, так и определенными недостатками. Основные неоспоримые достоинства проточного прибора следующие:

  • не накладываются ограничения на общий объем нагреваемой воды, поэтому нет необходимости экономить и рассчитывать количество затрачиваемых литров;
  • приборы проточного типа вполне компактны, поэтому для их установки достаточно небольшого количества свободного места;
  • проточное водогрейное оборудование, как правило, обладает эстетичным внешним видом, поэтому способно удачно дополнить практически любой интерьер;
  • нет необходимости долгое время ждать нагрева водопроводной воды до комфортных показателей;
  • наличие современных датчиков напора способствует уменьшению затрат на оплату электрической энергии, что обусловлено сниженным количеством подключаемых нагревателей в условиях меньшего потока воды.

К великому сожалению большинства потребителей, количество недостатков у проточных электрических моделей водонагревателей не намного меньше, чем количество плюсов:

  • значительные показатели электрической мощности прибора накладывают определенные ограничения на возможность эксплуатации;
  • необходимость подведения к водогрейному оборудованию отдельного электрического кабеля от щитка.

Так выглядит проточник внутри

Кроме всего прочего, к минусам проточных водонагревателей также могут быть отнесены достаточно низкий температурный режим нагреваемой воды и обязательное наличие водопроводной системы в домовладении.

Водогрейные модели, оснащенные специальной спиралью, заменяющей традиционные ТЭНы, характеризуются более быстрым нагревом воды, но расход электроэнергии в процессе эксплуатации такого оборудования заметно возрастает.

Устройство электрических приборов

В квартирах и частных домах чаще всего применяются электрические водонагреватели. Этому есть несколько объяснений. Во-первых, невысокая цена, не нужны никакие разрешения, а во-вторых, приборы являются надежными, если установлены по всем правилам техники безопасности. Конструкция их простая и сосредоточена на двух главных элементах — баке и нагревательном приборе.

Основной частью любого водонагревателя является бак. Принцип действия бойлера можно сравнить с термосом. Баки изготавливаются из самой устойчивой к коррозиям стабилизированной стали, изнутри покрываются стеклофарфором, который из-за своей химической нейтральности и особой кристаллической структуры обладает многими полезными свойствами. Именно благодаря такому покрытию вода даже при интенсивной работе системы остается чистой.

Внутри прибора находятся трубки, которые отвечают за подачу и забор воды. Вода, поступая снизу, распределяется по баку с помощью рассекателя струи по принципу несмешивания разных слоев жидкости. Нагретая вода идет вверх, где происходит ее забор. Во фланце, который является съемным, собраны следующие элементы:

  • ТЭН — нагреватель, состоящий из нихромовой спирали;
  • термостат по контролю за температурами;
  • магниевый анод, уменьшающий коррозию.


Данные котлы чаще применяются в жизни При покупке нужно учитывать, из чего состоит внутреннее покрытие резервуара: это должны быть нержавеющая сталь, титан и стеклофарфор. Гарантийный срок таких изделий будет 7-10 лет. Принцип работы водонагревателя связан с его типом. Имеется три типа таких агрегатов: накопительный, проточный и наливной. Особенность работы накопительного варианта состоит в постепенном нагревании воды до нужной температуры после установки программы. После нагревания прибор автоматически отключается, а после остывания — включается. Суть проточного водонагревателя заключается в запуске ТЭНов после открытия холодной воды.

Тип нагревательных элементов

Еще один критерий, который поможет найти лучший проточный водонагреватель. Сегодня производители предлагают две разновидности нагревательных элементов. Это обычный ТЭН, то есть трубчатый элемент, и спиральный элемент.

Нагревательные элементы второго типа – это приборы, спираль в которых открыта неизолирована. При этом сам элемент в процессе работы вибрирует. А это условия, при которых накипь на нагревательном элементе не оседает, что увеличивает их срок эксплуатации.

Единственный минус спиральных вариантов – они чувствительны к воздушным пробкам. Поэтому совет – установить защиту от сухого хода.


Спиральный нагревательный элемент для водонагревателя Источник prorab96.ru

Подключение мощного водонагрева на всю квартиру

Тем, кто хочет получить полноценную замену горячего водоснабжения, придется купить нечто более мощное.

Такие штуки по заводским параметрам выдерживают максимальное давление до 10 бар (1Мпа) и спокойно потянут всю систему ГВС в доме. Норма давления для многоэтажки от 0,3 (минимум) до 6 атмосфер (0,6Мпа).

Расход-производительность аппарата от 6 до 9 л/мин, при увеличении температуры от начальной (дельта) на 25С.

Подготовительные работы опять начинаются с разбора водонагревателя.

Откручиваете винты в нижней части корпуса и аккуратно снимаете защитную крышку.

Будьте осторожны, от цифрового табло до платы управления идет шлейф проводов, не порвите его.

Данный шлейф легко отсоединяется через штекер.

В комплектации с настенным нагревателем зачастую идет короткий кусок штатного кабеля, который редко куда можно приспособить.

Принцип работы оборудования

Электрический проточный бойлер функционирует за счет прохода потока через небольшой канал с рабочим элементом (ТЭН или спираль), где вода нагревается до заданной температуры. Второй вариант характерен для компактных изделий. После открывания крана нагреватель активируется, закрывания — отключается от питания. Особенность — температура жидкости достигается за короткое время, поддерживается постоянной за счет ТЭНа.

Внешне рассматриваемое оборудование представляет собой пластиковый или металлический контейнер, подсоединяемый к водопроводу. Если прибор используется в качестве отдельной подачи горячей воды, его функционирование еще проще. Поток мгновенно греется под воздействием мощной спирали, помещенной в медный корпус.

Принцип работы оборудования.

Расчет мощности бытового водонагревателя

При выборе проточного водонагревателя, необходимо заранее подумать о том, какую мощность он должен иметь. Этот показатель напрямую зависит от условий работы устройства и возлагаемых на него задач.

Необходимая мощность нагревателя рассчитывается по формуле:

V = 14,3*W/(t2-t1),

Где V – объем нагреваемой воды (л/мин),

W – мощность водонагревателя (кВт),

t1, t2 – температура воды на входе и выходе.

При желании можно воспользоваться более простым способом расчета, в котором определение мощности нагревателя осуществляется посредством умножения на два расхода воды за минуту. Например, при необходимости подачи 8 литров воды с температурой 35 градусов, потребуется устройство мощностью в 16 кВт. Такой же расчет можно провести и в обратную сторону, опытным путем определяя подходящую мощность нагревателя.

Технические характеристики проточных водонагревателей

Одной из главных характеристик проточных электрических водонагревателей является их пропускная способность. А точнее, производительность — этот параметр зависит от мощности выбранного оборудования. Например, простой нагреватель воды мощностью 3-3,5 кВт обеспечивает производительность в пределах 1,5-2 л/мин. При этом вода должна нагреться до 40-45 градусов.

Обратите внимание, что столь маломощный проточный водонагреватель будет практически бесполезен в холодную зиму, когда опустится температура воды в водопроводе.

Как выбрать проточный водонагреватель по производительности? Если вы планируете приобрести такой прибор исключительно для мытья посуды, присмотритесь к моделям с производительностью 1,5-2 л/мин (не забудьте учесть небольшой запас по мощности на зиму, если будете использовать в холодное время года)

Нужен водонагреватель для комфортного приема душа? Обратите внимание на модели с производительностью 4-5 л/мин. Планируется подключение и одновременной использование двух точек водоразбора? Купите нагреватель воды с производительностью 9-10 л/мин

Таблица расчета производительности проточного водонагревателя в зависимости от его мощности и температуры входящей воды.

А что у нас с мощностью? Как мы уже говорили, лучше всего обращать внимание на производительность, а не на мощность. Если же говорить о соответствии мощности и производительности, то она такова – ТЭНы мощностью 8 кВт готовят воду со скоростью 4,4 л/мин, мощностью 3,5 кВт – 1,9 л/мин, мощностью 4,5 кВт – 2,9 л/мин, мощностью 18 кВт – 10 л/мин (соотношение чуть меньше чем два к одному)

Также нужно обратить внимание на такую характеристику, как тип управления – оно может быть электронным или гидравлическим. Электронное управление позволяет добиться стабильной температуры за счет регулировки степени нагрева и скорости потока

Благодаря этому вы не обожжетесь под душем из-за неожиданного изменения напора или питающего напряжения. Самые простые электронные регуляторы работают лишь при определенном напоре – если напор выйдет из некоего диапазона, температура воды на выходе изменится.

Для контроля температуры некоторые продвинутые водонагреватели оснащаются жидкокристаллическими или светодиодными цифровыми индикаторами.

С гидравлическим управлением дело обстоит хуже – оно никак не реагирует на силу потока воды. Зато здесь имеется ступенчатая или плавная регулировка. Количество позиций зависит от мощности прибора. Как правило, модели со ступенчатой регулировкой и гидравлическим управлением стоят дешевле, нежели их электронные собратья.

Еще одна характеристика – это тип питающей сети. Электрическая сеть для проточновик может быть однофазной или трехфазной. Модели мощностью свыше 9-12 кВт работают исключительно от трехфазной сети, менее мощные модели питаются от однофазной электросети. Некоторые модели водонагревателей, в диапазоне мощности от 5 до 9-12 кВт, могут работать от сети любого типа.

Таблица расчета сечения кабеля и его максимальной длинны в зависимости от мощности прибора.

Характеристики и встроенные модули:

  • рабочее давление – от 0,1 до 10 атм;
  • ускоренный нагрев – позволяет сократить время от старта проточного водонагревателя до достижения заданной температуры;
  • предохранительный клапан – предупредит поломку оборудования;
  • степень защиты от воды – некоторые модели имеют защиту от брызг, а некоторые могут противостоять прямому попаданию воды;
  • подводка – может быть нижней, верхней или боковой;
  • тип установки – вертикальная или горизонтальная;
  • самодиагностика – присутствует в продвинутых моделях с электронным управлением;
  • подсветка – присутствует в моделях с ЖК-дисплеями;
  • индикация – может быть ламповой, светодиодной, с ЖК-дисплеем;
  • ограничения температуры нагрева – позволит не обжечься в душе;
  • пульт ДУ – возможность регулировки температуры из другого помещения;
  • защита от перегрева – предотвратит поломку оборудования при длительной интенсивной работе;
  • встроенный фильтр – позволит очистить подготавливаемую воду от примесей.

Выбирая электрический проточный водонагреватель, необходимо ориентироваться не только на технические характеристики, но и на наличие дополнительных опций.

Помните, что дополнительные опции и модули оказывают существенное влияние на конечную стоимость электрических проточных водонагревателей.

Внутреннее покрытие бака накопительного водонагревателя


Схема устройства бака нагревателя.

В качестве внутреннего антикоррозийного покрытия в баках используются:

  • титановое напыление;
  • нержавеющая сталь;
  • эмаль (стеклоэмаль, стеклокерамика, стеклофарфор);
  • полимерное покрытие.

Самое ненадежное покрытие — полимерное, поэтому в последних моделях оно практически не применяется. Наиболее популярные (и самые дешевые) покрытия из эмали. Самый большой недостаток этих покрытий — чувствительность эмали к перепадам температуры. Следствием является появление на покрытии микротрещин.

Считается, что более надежен тот бойлер, конструкция которого основана на покрытиях из нержавеющей стали или титановой эмали. Если на баки, покрытые эмалью, дается гарантия не более года, то на баки из нержавейки или с титановым напылением — на 7-10 лет. Понятно, что такие нагреватели (особенно с титановым напылением) и стоят заметно дороже. Слабые места этих покрытий — точки сварки.

Врезка тройника в водопровод

В зависимости от материала водопроводных труб, придется выполнять ту или иную работу.

Стальные трубы

В идеале, такие трубы лучше заменить на пластиковые – полипропиленовые. Они ничем не хуже, но в них не образовывается ржавчина, да и работать с ними удобнее. Если вы не собираетесь этого делать, придется поступить следующим образом:

  1. Вырезать кусок трубы, соответствующий длине тройника;
  2. Нарезать резьбу на оставшихся концах труб;
  3. Наружную резьбу обмотайте фум-лентой;
  4. Установите тройник.

Медные трубы

Необходимо использовать тройник с прижимными гайками. Для его врезки нужно сделать следующие шаги:

  1. Вырезать кусок трубы в месте установки тройника;
  2. Наденьте прижимные гайки на оставшиеся концы трубок;
  3. Развальцуйте трубки до нужного диаметра;
  4. Установите тройник и зафиксируйте его гайками.

Для развальцовки вам потребуется специальный инструмент. Он довольно дорогой и вряд ли вы будете им часто пользоваться. Лучше его взять напрокат.

Набор для развальцовки медных трубок.

Полипропиленовые трубы (пайка)

Здесь вам понадобится не металлический, а пластиковый фитинг. Тип резьбы (наружная или внутренняя) – не важен. Главное, чтобы по диаметру и шагу он соответствовал шлангу. Для установки тройника необходимо:

  1. Вырезать часть трубы с учетом того, что оставшиеся концы должны входить в тройник;
  2. Очистите поверхности труб и тройника от грязи и пыли;
  3. Установите тройник и припаяйте его.

Пластиковые тройники с внутренней и наружной резьбой.

Пластиковые трубы (клей)

Такие трубы редко встречаются, но все же стоит о них сказать. Как в предыдущем случае вам понадобится тройник с резьбой. Чтобы его установить, нужно:

  1. Вырежьте кусок водопроводной трубы с учетом того, что оставшиеся части будут входить в тройник;
  2. Очистите и обезжирьте склеиваемые поверхности;
  3. Нанесите клей и установите тройник.

Разновидности проточных водонагревателей

Первое различие проточных водонагревателей заключается в том, от какой сети приборы способны функционировать:

  • Однофазные изделия считаются бытового предназначения. Мощность водонагревателей ограничена 12 кВт. Работает прибор от домашней сети, подающей напряжение 220 вольт.
  • Трехфазное оборудование предназначено для высоковольтной сети, подающей напряжение 380 вольт. Водонагреватели характеризуются большой мощностью от 12 до 27 кВт. Используются приборы на производстве и в местах большого скопления людей, где необходимо подключить много водоразборных точек.

Подключать мощный электроводонагреватель должен специалист и только после того, как электролаборатория выполнит проверку сети.

Второе различие проточных водонагревателей заключается в том, с каким давлением воды приборы способны работать.

Напорные электронагреватели

Напорный водонагреватель еще называют прибором закрытого типа. Его работа зависит от параметров водопровода. Если давление в магистрали будет слабое, водонагреватель не включится. К электроприборам напорного типа подключают несколько водоразборных точек. Их количество зависит от мощности нагревателя. В квартирах и частных домах обычно к проточному водонагревателю подключают водоразборные точки на кухне и в ванной.

Особенностью конструкции проточного водонагревателя напорного типа является наличие регулирующих систем по давлению и температуре воды. Автоматика позволяет поддерживать заданные параметры, плюс защищает нагревательный элемент от перегорания при снижении давления в водопроводе.

Безнапорные электронагреватели

Менее производительным считается безнапорный водонагреватель открытого типа, но его плюс в том, что работа не зависит от давления в водопроводе. Вода на подогрев поступает после запорной арматуры. Достаточно свободного истекания жидкости на уровне атмосферного давления, чтобы включился подогрев. Предназначен нагревательный прибор для одной точки отбора воды. Его можно поставить на один кран или душ в ванной комнате.

В таком нагревателе стоит ручной регулятор температуры. Пользователь самостоятельно выставляет нужный параметр. Схема электроприбора предусматривает клапан. При отсутствии потока жидкости он срабатывает, за счет чего происходит отключение от сети и электричество не подается на нагревательный элемент.

Продаются безнапорные водонагреватели с душевой лейкой или смесителем специальной конструкции. Он комплектуется патрубками подключения к подаче воды, направлению жидкости на нагревательный элемент и для соединения с изливом.

Преимущества проточного водонагревателя

Проточник отличается от бойлера тем, что нагревает воду не постепенно, а сразу, — за то короткое время, что она через него протекает. Такой принцип позволяет выиграть в следующем:

  1. Большой бак с толстой теплоизоляцией не нужен, так что водонагреватель представляет собой небольшое изделие, для которого легко можно найти место даже в самом тесном помещении.
  2. Из предыдущего пункта вытекает снижение стоимости прибора.
  3. По причине небольших габаритов и массы проточный водонагреватель гораздо проще устанавливается, чем бойлер.
  4. Горячую воду проточник может поставлять без перерывов и сколь угодно долго. В случае же с бойлером после того, как будет израсходован запас нагретой воды (к примеру, пользователь принял душ или наполнил ванну), приходится ждать достаточно долго нагрева новой порции.
  5. Производимое проточником тепло тут же расходуется по назначению, в то время как бойлер, пребывающий в режиме ожидания со значительным запасом горячей воды, даже при самой толстой теплоизоляции часть тепла теряет.

Но нельзя не отметить и некоторые особенности таких приборов:

  1. Нагрев воды в проточном режиме требует значительной мощности. Самые слабенькие из проточников потребляют 3,5 кВт электричества. Более мощные аппараты — 5 или 7 кВт. Обычная квартирная проводка на такую нагрузку, как правило, не рассчитана (за исключением домов с электроплитами), поэтому приходится тянуть от распредщита отдельный провод. В этом отношении проточники проигрывают бойлерам, которые в большинстве своем могут включаться в обычную розетку.
  2. Можно отметить и повышенную опасность поражения током, обусловленную сочетанием высокой электрической мощности и присутствия воды. Правда, производители предусматривают на сей счет меры безопасности (об этом ниже).
  3. Даже при мощности в 7 кВт производительность проточного водонагревателя оставляет желать лучшего. Изготовители указывают очень заманчивые цифры — от 3 до 5 л/мин, но нужно понимать, что при таком расходе из водонагревателя будет литься отнюдь не кипяток.

Реально оценить производительность проточного водонагревателя поможет простая формула из школьного курса физики:

Q = c * m * dT,

Где

  • Q — мощность водонагревателя, Вт;
  • С — теплоемкость воды, принимаем с = 4200 Дж/кг*С;
  • M — масса воды, протекающая через прибор за 1 сек, кг/сек (это то же самое, что л/сек, поскольку 1 литр воды весит 1 кг);
  • dT — разность температур, C.

При прохождении через проточный водонагреватель вода нагревается моментально

Из приведенной формулы определяем секундную производительность:

M = Q / (c * dT).

Нетрудно подсчитать, что в зимнее время, когда температура воды в водопроводе падает до +7С, проточник мощностью 7 кВт сможет подогревать ее до +40С (температура, комфортная для принятия душа) с производительностью:

M = 7000 / (4200 * (40 – 7)) = 0,05 л/сек = 3 л/мин.

Не так уж много, если учесть, что обычно расход воды для душа составляет 5 – 6 л/мин. Бойлер же может обеспечить любую производительность, хотя и в течение ограниченного времени.

Таким образом, для постоянного применения более практичным можно считать бойлер, то есть накопительный водонагреватель. Если же прибор нужен для того, чтобы перебиться непродолжительное время без централизованного горячего водоснабжения, более целесообразной будет покупка проточника.

Преимущества и недостатки

Как и все на свете, механизмы для нагрева воды имеют свои положительные и отрицательные стороны, напрямую связанные с устройством электроводонагревателя накопительного типа.

Среди достоинств установки можно выделить такие:

  1. Экономичность. Нагревшись в бойлере, вода может долгое время сохранять свою температуру даже без дополнительного нагрева.
  2. Запас горячей воды, которым можно пользоваться даже при отсутствии электричества.
  3. Большое количество модификаций с разным объемом бака, различной ориентации в пространстве и разнообразных расцветок.
  4. Малая мощность потребления, что позволяет его устанавливать даже в домах со старой электропроводкой.
  5. Обеспечивает подачу горячей воды в большое количество точек приема одновременно.
  6. Стабильная температура воды по сравнению с проточным электронагревателем.

Конечно, не обошлось и без минусов. Среди них — большой вес и крупные габариты установки, в связи с чем возникают некоторые сложности с ее размещением. Кроме того, более сложными являются работы по установке и монтажу по сравнению с проточным водонагревателем. Бойлер можно монтировать только на надежную стену, которая выдержит вес конструкции.

Другие недостатки накопительного нагревателя:

  1. Долгое ожидание момента, когда вода нагреется, после того как автомат был включен.
  2. Необходимость в регулярном обслуживании бойлера и очистке его от накипи, которая постепенно снижает КПД прибора.
  3. Режим поддержания заданной температуры воды увеличивает расход электричества.