Основные типы водонагревателей

Водонагреватели (их еще иногда называют водоподогревателями) различаются по принципу нагрева. При поверхностном нагреве тепло передается воде при соприкосновении ее с поверхностью теплопередающих элементов, а при контактном оно передается воде горячим паром или газом.

Исходя из этого, водонагреватели классифицируются по различным типам, самые распространенные из которых - два: по виду топлива (электрические, газовые, косвенные или комбинированные) и по способу нагрева воды (проточные и накопительные).

Следует иметь в виду, что водонагреватели открытого типа подключаются к безнапорному водопроводу и могут обслуживать только одну водоразборную точку (кухонную мойку, умывальник и др.). Принцип действия такого прибора основан на том, что холодная вода при открытии крана с горячей водой сразу поступает в бак и вытесняет горячую воду к водоразборному крану за счёт своей меньшей плотности. Аппараты закрытого типа устанавливаются в одной системе с линией холодного водоснабжения и обслуживают несколько водоразборных точек (например, ванну и душевую кабину). В резервуаре агрегата поддерживается постоянное давление, соответствующее давлению в водопроводной сети. Обычно водонагреватель этого типа оснащен специальной предохранительной группой, которая не допускает превышения рабочего давления выше допустимых значений.

Водонагреватели косвенного нагрева (иначе, бойлеры) получают тепловую энергию из системы отопления. Например, их можно подключать к отопительному котлу. Комбинированные аппараты имеют, кроме трубчатых электронагревателей - ТЭНов, еще и топки для твердого топлива или змеевики для подключения к отопительному котлу. В проточных водонагревателях нагрев воды происходит по мере ее продвижения через теплопередающие элементы (ТЭНы, медные трубы, пластинчатые теплообменники). В накопительных - вода нагревается в больших резервуарах и далее поставляется пользователю.

Электрические проточные водонагреватели

В электрическом проточном водонагревателе холодная вода нагревается до нужной температуры, протекая через специальную колбу с ТЭНом. Мощность этих бытовых аппаратов составляет от 3 до 27 кВт. Большинство водонагревателей оснащено системой автоматического включения водозабора. Существуют проточные водонагреватели как для однофазной (их мощность обычно не превосходит 12 кВт), так и для трехфазной сети (наиболее распространены модели мощностью от 12 до 27 кВт).

 

В электрических бытовых водонагревателях достаточно простой конструкции применяются нагревательные элементы от 2 до 5 кВт (по 2 и 3 кВт, соответственно). Это позволяет использовать аппарат в трех режимах нагрева воды: первый - включен ТЭН на 2 кВт; второй - включен ТЭН на 3 кВт и третий режим, когда включены оба ТЭНа. При этом температура воды на выходе из нагревателя обусловлена тремя факторами: расходом воды (л/мин.); температурой подводимой холодной воды (градусов по Цельсию); мощностью аппарата (кВт).

Проточный водонагреватель Ariston серии Bravo

Проточный водонагреватель Stiebel Eltron

Проточный водонагреватель имеет ряд преимуществ перед другими аналогичными аппаратами. Он готовит горячую воду непосредственно из водопроводной воды в реальном времени (от 30 секунд до нескольких минут), поэтому по своим размерам достаточно компактен, что для городской квартиры удобно.

Для того чтобы было проще определиться с тем, какой расход потребуется, ниже приводится ориентировочная таблица расходов для различных водоразборных аппаратов (умывальник, душ, ванна, «джакузи» и т.п.).

Для того чтобы рассчитать требуемую мощность водонагревателя, можно использовать простой расчет: необходимо разделить величину мощности (кВт) пополам, в результате получится достаточно точная величина расхода воды (л/мин) при ее нагреве примерно на 25-30°С. Например, для принятия душа с минимальным расходом воды потребуется аппарат мощностью не менее 8 кВт. Российский же стандарт электропроводки рассчитан на гораздо меньший показатель, что требует прокладки дополнительного кабеля от электрощита и смены штатных автоматов. Все это значительно повышает стоимость установки. Чтобы горячая вода текла как из-под крана, необходимо иметь проточный водонагреватель с мощностью в 12-30 кВт, а такую мощность можно только обеспечить трехфазным напряжением 380 В. Но в условиях городской квартиры это нереально. В большинстве случаев можно рассчитывать только на 220 В и на допустимую электрическую мощность водонагревателя в 3,5-6 кВт. При этом потребуется установить на электрическом щитке дополнительный автомат на 32-40 А и провести питающий кабель с сечением не менее 4 мм². Подчас стоимость подключения проточного водонагревателя оказывается намного больше его цены. Тем не менее, водонагреватели мощностью 3,5-5 кВт позволяют получить струю теплой воды интенсивностью 1,8-3 литра в минуту. И чем большее количество воды мы нагреваем, тем ниже ее температура. Впрочем, для душа, мытья посуды и стирки белья такого водонагревателя вполне достаточно.

Итак, проточные водонагреватели характеризуются относительно высокой мощностью нагревательных элементов и не требуют предварительного приготовления воды, так как нагрев включается при открытии водоразборного крана.

Есть аппараты с гидравлическим управлением, в которых нагрев воды осуществляют как ТЭНы, так и неизолированные спиральные нагревательные элементы. У моделей высокого класса имеется электронное управление, осуществляемое микропроцессором.

Из недостатков отметим, что электрический проточный водонагреватель не имеет емкости для воды, поэтому, чтобы нагреть большой объем воды, требуются значительные затраты электроэнергии. По этой же причине, невозможно обеспечить горячей водой сразу несколько водозаборных точек одновременно.

Проточные водонагреватели успешно используются в городских квартирах, а также в офисах, больницах, ресторанах и других помещениях.

Подключение проточного водонагревателя к водопроводу может быть осуществлено разными способами. Обычно, предполагается подключение проточного водонагревателя к смесителю в ванной комнате на шланг от душа. При выборе модели проточного нагревателя с автоматическим клапаном, его подключение может быть осуществлено по схеме представленной ниже, что обеспечит подачу горячей воды на кухню и ванную комнату.

Преимущества проточных электрических водонагревателей:

• неограниченное количество горячей воды;

• моментальный нагрев;

• компактные размеры;

• отсутствие необходимости регулярного технического обслуживания.

Недостатки проточных электрических водонагревателей:

• дополнительные требования к подключению к сети из-за большой мощности (от 3 до 27 кВт).

1, 2 - краны на перекрывание воды в квартире

3, 4 - краны на перекрывание воды к водонагревателю

Типовая схема подключения напорного проточного водонагревателя

При эксплуатации водонагревателя необходимо:

кран - «2» закрыть,

краны - «1», «3», «4» открыть.

Когда водонагреватель не используется:

краны - «3», «4» закрыть,

краны - «1», «2» открыть

Электрические накопительные водонагреватели

Электрические накопительные водонагреватели - простые и надежные устройства. Как уже отмечалось выше, они бывают открытого и закрытого типа.

Этот аппарат представляет собой котел (бак, бойлер) различного объема, в котором подогревается вода. Бак водонагревателя (в бойлерах - змеевик) изготовляется из нержавеющей стали, покрытой термостойкой глазурью на основе стекломатериала. Баки некоторых нагревателей покрываются тефлоном. Самыми долговечными и лучшими, в санитарно-гигиеническом отношении, являются баки из высоколегированной нержавеющей стали. В аппарате установлен ТЭН и защитный магниевый анод, который предотвращает коррозию внутреннего бака и появление накипи. Водонагреватель этого типа, как правило, имеет теплоизоляцию для сохранения воды в горячем состоянии, термостат, позволяющий задавать желаемую температуру, наружный корпус и предохранительный клапан для стравливания избыточного давления. Водонагреватели данного типа, в большинстве своем, выпускаются вертикального, реже горизонтального исполнения. Накопительный водонагреватель типа бойлер подключается к отопительному котлу. Существуют бойлеры, выполненные в одном корпусе с отопительным котлом.

Накопительный водонагреватель Ariston

Накопительный водонагреватель Electrolux

По способу крепления накопительные водонагреватели бывают настенные, встраиваемые (для установки, скажем, под кухонной мойкой) и напольные (большие, объемом от 150 литров).

Холодная вода поступает в аппарат из водопровода. Водонагреватель разогревает воду до 55°-85°С и автоматически поддерживает ее температуру на установленном уровне длительное время. Время нагрева для десятилитровых бойлеров составит примерно 30-40 минут, для двухсотлитровых - 5-8 часов. Качество приготовленной воды в накопительном водонагревателе зависит от чистоты внутренних поверхностей и определяется регулярностью профилактических обработок и качеством материалов, из которых изготовлены поверхности водонагревателя.

Поскольку нагрев воды происходит постепенно, электрический накопительный водонагреватель не требует большой электрической мощности. В среднем она составляет около 1,2 - 3,0 кВт, и аппарат прекрасно подходит к требованиям отечественной электросети. Особенность водонагревателя этого типа заключается в том, что он может обеспечить горячей водой сразу несколько водоразборных точек одновременно.

К недостаткам таких водонагревателей можно отнести необходимость проведения периодического технического обслуживания: замены магниевого анода, промывания внутренней поверхности бака, чистки ТЭНов от накипи. Ограничен и объем горячей воды, который можно использовать в данный момент, а время нагрева следующей «порции» весьма ощутимо.

Нельзя не отметить важную особенность электрических накопительных нагревателей. Независимо от качества покрытия внутренних поверхностей водонагревателя, при температуре 35°С - 40°С в стоячей воде начинают размножаться бактерии. Чтобы уничтожить микроорганизмы, необходимо не реже одного раза в день доводить температуру в резервуаре до 60°С. В бойлерах и нагревателях высокого класса с программным управлением это происходит автоматически. Для того чтобы вода не застаивалась в баке и трубах, контур горячей воды закольцовывают, а циркуляционный насос гонит ее через все точки водоразбора и возвращает в бак. Помимо защиты от бактерий, такая циркуляция обеспечивает практически мгновенную подачу горячей воды при открывании крана.

Преимущества накопительных электрических водонагревателей:

• низкая потребляемая мощность;

• простой монтаж и подключение;

• возможность обслуживания одновременно нескольких водоразборных точек;

• большой запас горячей воды.

Недостатки накопительных электрических водонагревателей:

• длительность, по сравнению с проточными водонагревателями, нагревания воды, крупные габариты.

1, 2 - краны на перекрывание воды в квартире

3, 4 - краны на перекрывание воды к водонагревателю

5 - группа безопасности:

I - для давления в сети до 6 бар;

II - для давления в сети от 6 до 12 бар;

b - редуктор давления; с - контрольный вентиль; d - запорный клапан обратного хода; е - штуцер для манометра; f - запорный вентиль; g - мембранный клапан избыточного давления.

Типовая схема подключения напорного накопительного водонагревателя

Газовые проточные водонагреватели

Газовые проточные водонагреватели (иначе их называют газовые колонки) служат тем же целям, что и электрические. Они используются, если есть постоянная потребность в горячей воде без резких всплесков ее потребления. Главное преимущество этих аппаратов перед электрическими - их экономичность. В остальном же газовые проточные водонагреватели практически не отличаются по своим потребительским свойствам от электрических.

Основными элементами проточного газового водонагревателя являются горелка для подогрева воды, проходящей через теплообменник, и автоматика, которая обеспечивает безопасную работу. Специальный предохранительный клапан с термопарой перекрывает подачу газа, если горелка случайно погаснет. Современный проточный газовый водонагреватель включается нажатием кнопки (модели с пьезорозжигом) или автоматически при открывании крана горячей воды (модели с электронным розжигом). Он экономичнее, так как в нем нет запальника с постоянно горящим пламенем. Система зажигания полностью автоматизирована и не требует регулировки, обеспечивая полное сгорание газа во время пуска. В аппарате этого типа можно плавно регулировать температуру подогреваемой воды, при этом автоматика обеспечит ее постоянность, независимо от перепадов напора воды. Особого упоминания заслуживают модели, оснащенные модуляционной горелкой. Такая горелка обеспечивает постоянную температуру воды на выходе из колонки, вне зависимости от колебаний температуры входящей воды.

Важнейшим параметром современной газовой колонки является ее мощность, показывающая количество горячей воды, которое можно получить на выходе. Колонки обычно разделяются на три группы: невысокой (17-19 кВт), средней (22-24 кВт) и высокой (28-30 кВт) мощности. Выбирая нужное устройство, нужно обращать внимание на то, какая именно мощность указана в рекламном буклете -полезная или потребляемая. Эти величины связаны между собой коэффициентом полезного действия аппарата. Важна полезная мощность, расходуемая непосредственно на нагрев воды.

Преимущества проточных газовых водонагревателей:

• компактные размеры;

• автономность от электросети;

• неограниченный объем горячей воды;

• экономичность.

Недостатки проточных газовых водонагревателей:

• необходимо наличие централизованной подачи газа к месту эксплуатации водонагревателя.

Газовые накопительные водонагреватели

Емкостные газовые водонагреватели выпускаются двух типов: с естественной тягой (с открытой камерой сгорания) и с принудительной тягой (с закрытой камерой сгорания). Водонагреватели с принудительной тягой не требуют дополнительного притока воздуха в помещение для поддержания горения и не нуждаются в громоздком традиционном дымоходе. Вместо него с успехом применяется короткий коаксиальный, который может быть выведен на улицу прямо через стену. Правда, такие водонагреватели примерно в полтора раза дороже устройств с естественной тягой.

Газовые накопительные водонагреватели выполнены в настенном и настольном вариантах. Основные элементы водонагревателя: бак, защищенный изнутри специальным покрытием и снабженный магниевым анодом для предотвращения возникновения коррозии; термоизоляция; вытяжной колпак, препятствующий обратному потоку отходящих газов; атмосферная газовая горелка; блок управления и система защиты, перекрывающая поступление газа в случае каких-либо неисправностей; наружный корпус из стали, покрытый слоем краски. Производство горячей воды в единицу времени непосредственно связано с тепловой мощностью прибора: чем больше мощность теплообменника, тем больше горячей воды может выдать водонагреватель.

Преимущества накопительных газовых водонагревателей:

• Показатели водонагревателя этого типа те же, что и у электрического - в первую очередь, повышенная комфортность, обусловленная большим запасом горячей воды.

• Применение газового накопительного водонагревателя часто намного выгоднее, поскольку его стоимость с лихвой окупается при эксплуатации. Ведь газ в несколько раз дешевле электричества.

• Большая производительность водонагревателя позволяет ему при определенных условиях успешно конкурировать с газовой колонкой.

• Высокая безопасность эксплуатации; высококачественная теплоизоляция; повышенная антикоррозионная устойчивость; дополнительная защита от коррозии - магниевый анод; установка как в вертикальном, так и в горизонтальном положении.

Недостатки накопительных газовых водонагревателей:

• необходимость централизованной подачи газа к месту эксплуатации водонагревателя; большие размеры, расход газа на поддержание заданной температуры.

Журнал «Ценообразование и сметное нормирование в строительстве», февраль 2010 г. № 2