Водонагреватели воды. Обзор, виды и подключение

Теплая вода в ванной и на кухне является обязательным атрибутом современной жизни, делая её лучше во всех отношениях. Но централизованное водоснабжение, обеспечивающее подачу горячей воды в большинство жилых домов, далеко не всегда соответствует критериям качественного сервиса. А в сельской местности или в дачных поселках единственным способом принять горячий душ – это нагреть воду самому.

Удобство и незаменимость электрических водонагревателей

Самый очевидный способ нагрева воды – это открытый огонь или архаическая печь. Еще до недавних пор в сельской местности был популярен дровяной котел, прозванный в народе титаном.

Титан на дровах

Но растопка печи или котла титана – дело трудоемкое, к тому же требует наличия топлива и затрат времени, а какой современный человек будет обременять себя трудностями, если он привык получать теплую воду просто открывая кран?

Удобство пользования горячей водой

Поэтому, электрические водонагреватели являются практически незаменимыми источниками горячей воды в негазифицированных регионах, не обладающих запасами легкодоступного топлива.

Также их устанавливают и жители городских домов, отказываясь от нестабильного централизованного теплоснабжения, что намного лучше, чем зависеть от ненадежного поставщика тепловой энергии.

Водонагреватель в городской квартире

К тому же, электрические водонагреватели намного проще в обращении, обслуживании и подключении, чем газовый котел, требующий надежного дымохода для своей работы.

Разновидности конструкций электрических водонагревателей

Водонагреватели, или как их называют в народе – бойлеры, различаются по двум конструктивным принципам, определяющие их размеры и энергопотребление:

  • Проточные – поток воды по системе труб с постоянной скоростью протекает сквозь нагревательный элемент. За время прохождения определенное количество воды успевает прогреться до необходимой температуры. Основное достоинство – небольшие габариты водонагревателя.

    Миниатюрный водонагреватель в ванной комнате

  • Накопительные (емкостные) – бак, являющийся конструктивной частью бойлера, наполняется водой. Внизу емкости с водой находится термический электрический нагреватель – ТЭН, который в разговорной речи называют теном.

    Накопительный бойлер в разрезе

Вода в бойлере за несколько часов прогревается до необходимой температуры и расходуется по надобности.

Существует несколько способов нагрева воды, разрабатываемых и внедряемых в массовое производство такими «титанами» индустрии водонагревателей как «Ariston», «Bosch», «Electrolux», «Thermex», «AEG», «Drazice», «Thermex», «Титан».



Но в отличие от «экзотических» способов – микроволнового и нагревания воды напрямую электрическим током, «классический» нагрев при помощи раскаленной спирали остается самым востребованным.

Нагрев воды при помощи ТЭНа

При протекании электрического тока по проводнику, имеющему увеличенное сопротивление (по сравнению с медью, алюминием или железом), согласно  известному закону Джоуля-Ленца, выделяется значительно больше тепла, чем в проводах электропроводки.

Закон Джоуля — Ленца

Данная физическая закономерность позволила создавать нагревательные элементы на основе сплавов никеля и хрома, обладающих высокой температурой плавления.

Вода ни в коем случае не должна контактировать с поверхностью нагреваемой спирали – тепловые электрохимические процессы очень быстро разрушат материал спирали.

К тому же, прямой электрический контакт с водой поверхностей под напряжением будет небезопасен для пользователей, эксплуатирующих водонагреватель.

Опасное напряжение на поверхности водопроводного крана

Поэтому спираль нагревательного элемента изолируют от водяных масс, заключая ее в герметичную, водонепроницаемую конструкцию, обладающей хорошими диэлектрическими свойствами и приемлемой теплопроводностью.

Причины популярности емкостных водонагревателей

Конструктивные решения водонагревателей во многом определяют тип используемых в них нагревательных элементов. Например, в проточных бойлерах спирали нагревателей и труб, по которых циркулирует вода, образуют сложную систему, трудную в ремонте.

Устройство проточного водонагревателя

Но следует заметить, что проточные водонагреватели не расходуют электроэнергию на нагрев резервного объема воды.



Более просто осуществляется нагрев воды в накопительных бойлерах – ТЭН устанавливается внизу емкости, и может быть легко заменяемым самим владельцем водонагревателя, без привлечения мастера.

Свободный доступ к ТЭНу накопительного водонагревателя

Поскольку проточные бойлеры для быстрого нагрева потока воды требуют достаточно большой мощности электропроводки, то такие водонагреватели для дачи или обычной квартиры не лучший выбор, учитывая, какой бывает сеть в дачных поселках или проводка в многоквартирных домах.



Поэтому своеобразным «титаном» доминирующим на рынке бойлеров, является накопительный (емкостный) водонагреватель, который по праву считается пользователями лучшим приобретением для возможности постоянно использовать горячую воду.

Большой ассортимент накопительных бойлеров

Каким бы ни был тип нагревательного элемента, он должен быть электрически безопасным, ведь вода является отличным проводником тока. Поэтому производители ТЭНов стараются как можно лучше оградить токопроводящую спирать от воды.

Внешний вид трубчатого ТЭНа для водонагревателя

Для этого спираль нагревателя вместе с теплопроводящими изоляторами заключается в герметичную металлическую трубку, передающей тепло воде.

Электрическое подключение ТЭНа осуществляется в недоступной для воды части нагревательного элемента на контактных клеммах, электрически соединенных со спиралью.

Различные конструкции ТЭНов водонагревателей

Коррозия накопительных емкостей

Одной из самых больших проблем, возникающих в процессе эксплуатации накопительного водонагревателя, является коррозия внутренних поверхностей бака.

Коррозия возникает вследствие наличия растворенного кислорода в воде и её повышенной температуры. В воде возникают токи, имеющие электрохимическую природу.

Внутрення поверхность бака нагревателя покрыта коррозией

Известно, что положительные ионы, отрываясь от поверхности металла, буквально уменьшают количество молекул, что и сказывается на физической и химической стойкости материала.

Чтобы этого не происходило, внутреннюю поверхность бака водонагревателя покрывают эмалью, защищая поверхность металла от контакта с водой.

Другим способом антикоррозийной защиты является использование более активного металла (магния) в качестве анода, который будет реагировать на возникающие разности потенциалов, отдавая свои ионы в реакцию вместо стали.

ТЭН с изношенным магниевым анодом

Современные водонагреватели оборудованы программным обеспечением, отслеживающим электрическую активность воды, и в них используется активный анод из титана.

Принципы реализации защиты от коррозии при помощи анодов

Поскольку титан является очень стойким химическим элементом, то он не отдает ионы в реакцию, вместо этого к нему прикладывается постоянное электрическое напряжение.

Уровень напряжения на электроде из титана определяется программным алгоритмом водонагревателя, который на время отключает напряжение и измеряет текущую разность потенциалов в воде.

Панель управления современного водонагревателя с программным управлением

Подключение и настройка работы данного электрода осуществляется на заводе, и, как правило, в отличие от магниевого стержня, который нужно менять раз в год, замена анода из титана не требуется в процессе всей эксплуатации водонагревателя.

Типы и устройство ТЭНов водонагревателей

Еще одна проблема, из-за которой электрические водонагреватели выходят из строя – это коррозия и разрушение самого ТЭНа вследствие накопления накипи на его поверхности.

Известковая накипь ухудшает теплоотдачу ТЭНа, вследствие чего металлическая трубка перегревается и прогорает. В данном месте через смоченную водой накипь возникает утечка тока.

Пробой и разрушение ТЭНа водонагревателя

С каждым включением ТЭНа электрический пробой увеличивается в размерах, а его сопротивление уменьшается, пока не происходит короткого замыкания на корпус через воду.

Утечка тока через воду может создать угрозу здоровью и жизни человека, поэтому производители бойлеров стали выпускать водонагреватели с сухим тэном.

Сухой ТЭН водонагревателя

Данный ТЭН имеет несколько иную конструкцию, в которой тепло передается через воздушные промежутки в керамических изоляторах. Теплопроводность и водонепроницаемость ТЭНа обеспечивается стальной колбой, контактирующей с водой.

Конструкция водонагревателя с сухим ТЭНом

Независимо от того, каким теном оборудован водонагреватель, при его подключении обязательно нужно использовать УЗО для защиты от возможных утечек, которые могут привести к поражению электрическим током.

Подключение электрических водонагревателей

Для самостоятельного монтажа и введения в эксплуатацию электрического водонагревателя необходимо минимально владеть навыками электрика и сантехника.

В инструкции водонагревателя должен быть четко описан весь процесс подключения. Если у пользователя недостаточно опыта работы с сантехническим оборудованием, то данный фронт работ лучше делегировать соответствующему специалисту.

Подключение водопроводной арматуры к водонагревателю

Как уже упоминалось, водонагреватели, которые, как правило, устанавливаются в ванной комнате, должны подключаться в электрическую сеть при помощи УЗО в обязательном порядке, согласно нормативу ПУЭ.

Пункт 7.1.48 ПУЭ

Электропроводка должна быть рассчитана на мощность и ток, потребляемые водонагревателем. Учитывая, что бойлеры потребляют значительный ток, для их питания лучше использовать отдельную линию электропроводки, защищенной отдельным автоматическим выключателем.

Большинство водонагревателей подключаются в обычную розетку с заземляющим контактом. В данном случае розетка должна обладать повышенной степенью электротехнической защиты – IP4, и иметь откидную водозащитную крышку.

Розетка с защитной откидной крышкой IP44

Некоторые водонагреватели большой мощности могут подключаться к электрической сети при помощи клемм подключения. Схема подключения и расположение клемм указываются на корпусе бойлера и в руководстве пользователя.


Похожие статьи

Поделитесь статьей с друзьями:

One response to “Водонагреватели воды. Обзор, виды и подключение

  1. endurablerunt1373.soup.io

    This is the right webpage for anyone who really wants to find out about this topic.

    You realize so much its almost hard to argue with you
    (not that I personally will need to…HaHa).
    You definitely put a new spin on a topic that has been written about for many years.
    Excellent stuff, just wonderful!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *