Как работает водонагреватель бойлер: устройство, нагрев и накопление горячей воды
Водонагреватель-бойлер работает по накопительному принципу: холодная вода поступает в утеплённый бак, нагревается ТЭНом или змеевиком теплообменника до заданной температуры и хранится до момента использования. Термостат поддерживает нужный нагрев, периодически включая нагревательный элемент. Пользователь получает горячую воду сразу, без ожидания прогрева, пока запас в баке не иссякнет.
Устройство накопительного бойлера
Бак — главный элемент конструкции. Его внутренняя поверхность покрыта стекловидной эмалью или изготовлена из нержавеющей стали, чтобы выдерживать контакт с горячей водой без коррозии. Снаружи бак окружён слоем теплоизоляции из пенополиуретана толщиной 3–5 сантиметров, который удерживает тепло и снижает теплопотери. Внешний кожух, как правило, стальной с порошковым покрытием или пластиковый.
Внутри бака расположен один или два ТЭНа суммарной мощностью от 1,2 до 3 кВт для бытовых моделей. ТЭН погружён непосредственно в воду и передаёт тепло напрямую без промежуточных теплоносителей. В косвенных бойлерах вместо ТЭНа используется медный или нержавеющий змеевик, по которому циркулирует горячая вода из системы отопления или от солнечного коллектора.
Магниевый анод — стержень из магниевого сплава, ввинченный в бак, защищает его от электрохимической коррозии. Анод постепенно растворяется, принимая на себя коррозионные реакции вместо стенок бака. Его меняют каждые 2–4 года в зависимости от жёсткости воды.
Как вода нагревается и не смешивается
В баке одновременно существуют два слоя воды. Горячая вода легче холодной и занимает верхнюю часть бака. Холодная подача через патрубок с рассекателем подаётся в нижнюю зону, не перемешивая слои. Благодаря этому разбор горячей воды из верхнего патрубка не приводит к мгновенному охлаждению всего объёма.
ТЭН чаще всего размещён в нижней зоне, что обеспечивает равномерный прогрев всего объёма снизу вверх. В двухтэновых моделях нижний ТЭН мощнее и используется для быстрого нагрева всего бака, верхний маломощный поддерживает температуру верхней зоны в экономичном режиме.
Термостат и цикл работы
Термостат в бойлере бывает биметаллическим или электронным. Он измеряет температуру воды в баке и включает ТЭН, когда она опускается на 5–10 градусов ниже заданной отметки. Стандартная рабочая температура бытового бойлера составляет 55–75 градусов Цельсия. Верхний предел аварийного термостата обычно равен 95 градусам.
Нагрев бака объёмом 80 литров с 15 до 60 градусов занимает около полутора-двух часов при мощности ТЭНа 1,5 кВт. В ночное время, когда тариф на электроэнергию ниже, многие используют таймер для работы бойлера в дешёвые часы. За ночь бак прогревается, и утром горячей воды хватает на несколько часов пользования.
Предохранительный клапан и давление
При нагреве вода расширяется: 80 литров холодной воды при нагреве до 65 градусов увеличивается в объёме примерно на 1,5 литра. Чтобы давление в замкнутом баке не росло, в обратной линии холодной воды обязательно устанавливают предохранительный клапан на 6–8 бар. Этот клапан слегка капает при нагреве — это нормальная работа, а не неисправность. Его нельзя заглушать, иначе давление разорвёт бак.
В многоквартирных домах с центральным горячим водоснабжением бойлеры используют как резервный источник или для дополнительного подогрева. В частных домах и на дачах накопительный бойлер объёмом 100–200 литров полностью заменяет централизованную горячую воду. Выбор объёма прост: на одного человека принято закладывать 40–50 литров бака с учётом ежедневного душа и мытья посуды.
