Подогрев воды в стационарном бассейне: нагревательные устройства и характеристики. Горячее водоснабжение в доме (ГВС) Система нагрева воды

Горячая вода в квартире или доме всегда была неотъемлемой частью комфорта, без которого современный человек не представляет своей жизни. Нередки случаи, когда горячую воду в квартирах отключают, а в частном секторе хозяин вообще сам должен позаботиться об ее наличии. Помочь в этом вопросе могут водонагревательные приборы. Устройство бойлера для нагрева воды может быть самым разным, но главная отличительная особенность его от проточных нагревателей – наличие аккумулирующего резервуара, в котором постоянно находится запас подогретой, готовой к использованию воды.

Устройство бойлера для нагрева воды — фото

Современные накопительные водонагреватели могут быть прямого или косвенного действия. В качестве источника энергии бойлеры прямого нагрева могут использовать электричество или природный газ. В системах косвенного нагрева теплообмен происходит от системы отопления дома или от других источников тепловой энергии (например, солнечных водонагревателей).

Рассмотрим различные схемы устройства современных бойлеров.

В таких системах передача тепловой энергии идет непосредственно на на греваемую для дальнейшего бытового использования воду. Они могут быть электрическими или газовыми.

Компоновка, расположение, размещение входных и выходных патрубков , система контроля и автоматики от производителя к производителю может существенно различаться, однако принципиальная схема – едина. На рисунке приведен ее общий упрощенный вид:

Электрический бойлер прямого нагрева — схема

Вся конструкция собрана в металлическом корпусе (1), имеющем то или иное внешнее декоративное исполнение. Внутри расположен бак для воды (2), а пространство между ним и внешним корпусом заполнено термоизоляционным материалом (3), чаще всего – пенополиуретаном.
Подача холодной воды осуществляется через заборный патрубок (4), на который ставится обратный клапан и предохранительный клапан, срабатывающий при превышении давления внутри бойлера. Труба подачи (10) обычно, во избежание образования турбулентных потоков воды, оснащается сетчатым распылителем.
Через шнур питания (5) на на гревательный элемент — ТЭН (9) подается переменный ток.Устройство обязательно снабжается системой контроля температуры и терморегулятором, позволяющим выставить требуемый уровень нагрева воды и производить автоматическое отключение подачи электропитания при достижении необходимой температуры.
Патрубок (6) подключается к системе горячего водоснабжения — через него подогретая вода через трубку (8) из верхней части бойлера поступает на точки потребления. Необходимое давление поддерживается постоянно открытой подачей холодной воды – она пополняет бак по мере расхода, и он всегда остается наполненным.
Воздушный клапан (7) служит для стравливания воздуха при первоначальном заполнении бойлера водой – он не дает образоваться воздушной подушке.

Чтобы в баке с водой не возникало гальванической коррозии, в нем располагают анод, выполненный из магния. Его электропотенциал меньше, чем у корпуса бака или поверхности нагревательного элемента, поэтому разрушительные процессы коррозии будут воздействовать именно на него. Периодически, по мере коррозии и зарастания, анод заменяют на новый.

Подобная схема проста, и является наиболее распространенной среди бытовых бойлеров. Подобные устройства, как правило, недороги, что обуславливает их популярность у потребителей. Главный недостаток – ТЭН работает непосредственно в нагреваемой проточной воде, что ведет к достаточно быстрому его зарастанию растворенными в ней минеральными отложениями.

Газовый бойлер прямого нагрева

Газовый бойлер достаточно прост по принципу своего действия и имеет следующее общую компоновку:

В металлическом корпусе (чаще всего – из нержавеющей стали), имеющем надежную термоизоляцию, расположен бак для воды.
Через патрубок (1) в нижнюю часть емкости подается холодная вода. В верхней части бака вварен патрубок для забора подогретой воды с последующей ее раздачей на точки потребления.
Газовая горелка находится под донной частью емкости (4), ее закрывает от воды полукруглая панель, играющая роль теплообменника.
Вторым теплообменником является труба для отвода продуктов сгорания – она проходит через емкость с водой. Отвод газов производится через обычный дымоход или систему коаксиального типа (в зависимости от модели бойлера – с открытой или закрытой камерой сгорания).
Магниевый анод (5) служит для сбора накипи – его необходимо регулярно менять, по мере зарастания.
Бойлер обязательно снабжен системой автоматического контроля – термостатом (3), для отслеживания уровня температуры, клапаном для перекрытия подачи газа при достижении установленного уровня нагрева воды, устройством пьезорозжига – для автоматического запуска газовых горелок при остывании жидкости по мере ее расхода.

Бойлер, работающий на газе, имеет высокую производительность, он значительно экономичнее электрического. Однако есть у него и существенные недостатки – он требует обязательного дымохода, и его установка сопряжена с процессом согласования проекта с контролирующими органами технадзора. Кроме того, такие бойлеры прямого нагрева – намного дороже электрических.

Бойлеры косвенного нагрева

Главное принципиальное различие – подогреваемая для бытовых нужд (так называемая , санитарная) вода не имеет непосредственного контакта с электрическими или газовыми устройствами нагрева. Передача тепла идет за счет подключения к системе отопления дома (или иным источникам горячей котловой воды).

Такой бойлер устанавливают чаще всего в комплексе с одноконтурным отопительным котлом. Этот тип бойлера может иметь объем , измеряемый десятками или сотнями литров, и какой из них выбрать — будет зависеть от количества домочадцев. Производятся модели напольного исполнения, или которые крепятся к стене горизонтально или вертикально на специальные кронштейны.

По организации теплообмена они могут иметь совершенно различную компоновку:

Бойлер со спиралевидным теплообменником

Этот бойлер устроен следующим образом:

Бойлер косвенного нагрева с теплообменником — змеевиком (фото в разрезе)

Внутри термоизолированного корпуса помещён объемный бак для санитарной волы. В его полости установлен теплообменник (2), имеющая форму змеевика.
Через патрубки 3 и 4 производится циркуляция теплоносителя – горячей технической воды, получаемой от одноконтурного котла. Тепло передается санитарной воде, поступление которой осуществляется в нижнюю часть емкости через входной патрубок (1).
Отвод нагретой санитарной воды осуществляется из вехней части бака через патрубок (5).

Змеевик в некоторых моделях расположен ближе к нижней части емкости , куда опускается холодная вода, а в других — равномерно распределен по всему баку, что позволяет быстрее нагреть весь объем жидкости.

Производятся бойлеры, в конструкцию которых входят две трубки теплообменника. Через один контур проходит теплоноситель, нагретый котлом, а по второму — от других возможных источников тепла, например, от солнечных водонагревателей.

Схема «бак в баке»

Другой вариант бойлера косвенного нагрева не имеет внутри змеевиков с теплоносителем, а устроен несколько иначе. Он состоит из двух емкостей , которые установлены одна в другую. Естественно, бак, который расположен внутри, имеет меньший объем – он явлеятся аккумулятором нагретой санитарной воды.

Косвенный нагрев по принципу «бак в баке»

На схеме хорошо видно внутреннее строение данной модели.

Через трубу 1, осуществляется подача во внутренний бак холодной санитарной воды.
Патрубки 2 и 4 подключены к системе отопления – по ним циркулирует котловая горячая вода.
Внутренний бак (3) изготавливается из нержавейки.
Через патрубок 5 идет забор согретой воды для бытового потребления.

Положительные качества бойлеров косвенного нагрева:

Хорошая производительность прибора, если теплообменник имеет достаточную площадь, и бойлер подключён к котлу высокой мощности.
Экономия электроэнергии и отсутствие нагрузки на электросеть.
Теплоноситель не контактирует с санитарной водой. Через теплообменник проходит специально подготовленная вода, которая содержит минимум солей.
Возможность переключить бойлер на разные источники энергии, например, в зимнее время он может работать от от опительного котла, а в летнее — от солнечной батареи.

Однако, есть и недостатки:

При нагреве воды в бойлере, снижается температура в системе отопления.
Это — достаточно дорогостоящее оборудование, по сравнению с бойлером прямого нагрева.
Весь комплекс занимает достаточно много места, т.е . для него лучше отвести отдельное помещение, что не всегда возможно.

С устройством бойлера для нагрева воды косвенного действия можно подробнее ознакомиться, посмотрев приложенный к статье видеоматериал:

Видео — обзор возможностей бойлера косвенного нагрева

Бойлеры комбинированного действия

Удачным вариантом являются бойлеры, которые сочетают в себе оба принципа. Они подключаются к контуру отопления, но их конструкция подразумевает и наличие собственного нагревательного элемента. Для примера – схема устройства нагревательного бойлера SMART компании ACV:

В ударопрочном полипропиленовом кожухе (10) установлен стальной наружный бак (8) из листовой тали с надежной пенополиуретановой термоизоляцией (3). Он служит для циркуляции воды из системы отопления, подводимой от котла через патрубки (11).
Внутри него размещен бак для санитарной воды из нержавеющей стали (9). В него предусмотрен вход воды из ГВС (14) и отвод ее к точкам потребления через трубку (2).
В верхней части расположена крышка (7) с ручным воздухоотводом (1) – для первоначального заполнения системы.
Внутри внешнего бака размещен ТЭН мощностью от 2 до 6 кВт (5) – он будет включаться по команде автоматического контроллера, если термостат (4) фиксирует недостаточность нагрева через систему внешнего теплообмена. В летний период, когда система отопления выключена, ТЭН будет являться основным источником тепловой энергии.
Панель управления оснащена необходимыми устройствами регулировки – температуры нагрева санитарной воды, таймером включения ТЭНа (например, для его использования по льготному ночному тарифу).

Подобная конструкция бойлера является наиболее универсальной, и сочетает положительные качества всех упомянутых выше систем. Пожалуй, единственный недостаток такого водонагревателя – достаточно высокая цена.

Выбирая водонагреватель, просчитайте все за и против каждого варианта, посмотрев на характеристики каждого из них. Важно также обратить внимание на размер выбираемого прибора и продумать место, которое он должен занять .

Электрический водонагреватель накопительного типа, или, по-простому, бойлер, давно и прочно вошел в нашу жизнь, обеспечивая дополнительный комфорт и позволяя не зависеть от коммунальных систем горячего водоснабжения. Это простое устройство в автоматическом режиме поддерживает необходимую температуру воды, имея при этом ее определенный запас. Выпускаемые промышленностью приборы имеют разнообразную форму, размеры и внешний дизайн. Несмотря на кажущиеся различия, в своей основе все водонагреватели имеют схожую конструкцию и единый принцип работы. Однако, делая выбор между той или иной моделью бойлера, следует не только понимать, как он устроен, но и разбираться в особенностях исполнения некоторых его компонентов.

По сути, любой водонагреватель такого типа представляет собой большой термос, имеющий внутри трубчатый электронагреватель (ТЭН), поэтому конструкция всех бойлеров имеет такие элементы:

внешний корпус с деталями, позволяющими крепить устройство на стену или пол;
внутренний бак;
теплоизоляционную прослойку между внутренней емкостью и корпусом;
трубчатый электронагреватель;
термостат с возможностью регулировки температуры нагрева;
предохранительный клапан;
защитный магниевый анод;
схема управления и индикации.

При выборе бойлера нельзя не заметить большую разницу в цене даже между разными моделями одного производителя. Она обусловлена, прежде всего, технологией и материалом изготовления внутреннего бака, а также наличием электронного блока управления и индикации.

Эти параметры задают удобство пользования прибором, а также длительность его службы.

Корпус

Корпуса водонагревателей имеют как строго цилиндрическую, так и овальную и даже прямоугольную форму, разнообразную расцветку и дизайн оформления. Часто на внешней стороне кожуха крепится термометр для наблюдения за работой устройства, а также регуляторы или управляющие элементы. Материалом изготовления корпусов служит стальной лист или пластик.

Для установки бойлера, в конструкции корпуса имеются крепления, в зависимости от типа размещения (настенная или напольная схема установки). Пространство между корпусом водонагревателя и внутренним баком заполнено теплоизоляционным материалом - чаще всего в его роли выступает плотный полиуретан.

Внутренний бак

Конструкция внутренней емкости бойлера должна соответствовать критерию повышенной коррозионной стойкости и при этом противостоять постоянным температурным перепадам, поэтому данному элементу производители уделяют немало внимания, разрабатывая новые покрытия бака и применяя способы его защиты.

Стальные баки с покрытием из стеклоэмали или стеклофарфора

Такое покрытие получают напылением защитного слоя с последующим его обжигом при высокой температуре (до 850 о С). Стеклоэмаль не способна к окислению, поэтому абсолютно не корродирует. К тому же, ее гладкая поверхность противостоит образованию накипи.

Парадоксально, но основной недостаток такого покрытия проистекает из его достоинства – высокая твердость слоя малопластична и со временем постоянные перепады температуры воды приводят к образованию микротрещин в его слое, которые в итоге способствуют разрушению бака.

Производители постоянно ищут новые составы для покрытий такого типа. К примеру, добавление титанового порошка уравняло температурные коэффициенты расширения стеклофарфора и стали, несколько улучшив стойкость слоя к растрескиванию. Немного уменьшить вредное влияние температурного воздействия можно, установив температуру воды в бойлере не выше 70 о С, хотя все равно хотя бы раз в месяц придется прогреть устройство максимально, для соблюдения санитарных правил. Другим недостатком стеклофарфорового покрытия бака можно считать увеличенный вес бойлера. Компании, выпускающие водонагреватели с емкостями данного типа, дают гарантию на свою продукцию не более 3 лет.

Стальные баки с титановым напылением

Напылением титанового порошка на внутреннюю часть бака достигается отличная коррозионная стойкость. При этом данный тип покрытия имеет высокую прочность и механическую стойкость, имея слабые места лишь на сварочных стыках. Гарантия на устройство с таким баком составляет до 10 лет, что является громадным преимуществом, даже если учитывать его довольно высокую стоимость.

Нержавеющие внутренние баки

Такие емкости лишены недостатков двух предыдущих элементов. Нержавеющая сталь, как и титан, способна противостоять влиянию примесей, находящихся в воде, а также коррозии. Есть мнение, что нержавеющая сталь придает воде своеобразный запах и вкус, появляющиеся во время ее нагрева, однако это лишь домыслы, абсолютно не подтвержденные научными исследованиями. Известно, что «нержавейка» не вступает в химическую реакцию с водой. На такие баки изготовители также дают до 10 лет гарантии, однако они являются самыми дорогостоящими. Баки из нержавеющей стали, а также с титановым напылением больше подвержены образованию накипи, нежели стеклофарфоровые, но это нисколько не умаляет их достоинств. Во внутреннем баке установлены трубки подвода холодной воды и отвода горячей, а также электронный блок нагрева и защиты.

Блок нагрева и защиты

Элементы, отвечающие за нагревание воды до определенной температуры, а также защищающие от разрушений металл внутреннего бака, установлены на металлическом фланце, присоединяемом посредством уплотнителя к внутреннему баку устройства.

Для нагрева воды используются ТЭНы различной мощности. В зависимости от принципа нагрева, различают:

«мокрые» ТЭНы, которые непосредственно контактируют с водой, поэтому неизбежно покрываются накипью, которую необходимо периодически удалять, иначе из-за перегрева ТЭН выйдет из строя;
нагреватели «сухого» типа. Лишены этого недостатка, так как установлены в металлической трубке, которая и осуществляет контакт с жидкостью. Такая схема позволяет избавиться от накипи не только на нагревателе, но и на трубке, покрытой слоем стеклофарфора.

Некоторые модели бойлеров комплектуются несколькими нагревателями. Такая конструкция позволяет осуществлять ступенчатую регулировку нагрева, а также уменьшает количество циклов включения для каждого из них (скачки напряжения во время включения приборов влияют на их долговечность).

Совместно с ТЭНами на фланце установлен терморегулятор и магниевый стержень (анод). Термостат отвечает за включение нагревательного элемента при снижении температуры воды ниже установленной потребителем. Применяются терморегуляторы как механического типа, так и электронные приборы, работающие совместно с электронным блоком управления. Часто в устройство терморегулятора входит схема защитного отключения ТЭНа при отсутствии воды в баке. Магниевый электрод призван уменьшить обмен ионами металлических составляющих внутри бойлера, отдавая взамен свои частицы. Такая схема уменьшает эффект вымывания электронов из элементов конструкции и они корродируют в значительно меньшей мере. Сам же магниевый стержень при этом довольно быстро разрушается и требует периодической замены (при утончении до 10 мм или уменьшении длины до 200мм). Схема управления и индикации предоставляет дополнительные удобства при пользовании водонагревателем, имея функции точной регулировки температуры воды, включения нагрева по времени, поддержание разной степени нагрева в зависимости от времени суток.

Принцип работы накопительных водонагревателей

Схема работы бойлеров построена на принципе разделения слоев воды с разной температурой. Как известно, теплые слои жидкости находятся вверху. Их отбор из водонагревателя осуществляется через трубку отвода горячей воды, длина которой позволяет использовать верхний, наиболее теплый ее слой. Холодная же вода, наоборот, поступает в нижнюю часть бака, туда, где установлены водонагреватели. К тому же, на короткой подводящей трубке установлен рассекатель, не позволяющий жидкости проистекать струей и тем самым способствовать перемешиванию теплой и холодной воды.

Особенность теплой жидкости подниматься вверх не позволит использовать бойлер вертикальной конструкции, расположив его параллельно земле. На это стоит обратить пристальное внимание, выбирая тип устройства под свои нужды.

Нагрев холодной воды осуществляет ТЭН (один или несколько). За ее температурой следит термостат. При достижении заданной температуры, он размыкает электрическую цепь питания нагревателя.

Хорошая теплоизоляция позволяет поддерживать нужную температуру воды, затрачивая минимум энергии на ее постоянный подогрев.

В случае применения нескольких нагревателей, для поддержания температуры на заданном уровне используется один ТЭН. Остальные включаются при сильном расходе, многократно повышая мощность нагрева. Такая схема повышает экономичность и надежность прибора.

Отобранная сверху теплая вода постоянно замещается вновь нагреваемой жидкостью, которая подается из магистрали. Так устроен процесс непрерывного нагрева. При большом расходе температура воды на выходе из бойлера со временем падает, поэтому необходимо выбирать объем накопителя, исходя из величины горячего водоразбора.

Возможен вариант отказа термостата, при этом вода может закипеть, вследствие чего до опасного уровня повышается давление во внутреннем баке. Для предотвращения аварии, на трубку подачи холодной воды установлен предохранительный клапан - при достижении предельной величины давления он открывается, тем самым сбрасывая часть жидкости в подающую магистраль. Этот же клапан используют для слива воды из прибора во время профилактических работ.

Подробное видео по устройству бойлера представлено ниже:

Не стоит пренебрегать проведением периодических профилактических мероприятий, заключающихся в чистке бойлера от накипи и ржавчины. Они позволят прибору работать надежно и эффективно, а также уберегут вас от незапланированных трат.

Солнечный водонагреватель представляет собой систему подогрева воды с помощью солнечной энергии. Этот вид коллектора является теплообменником, который преобразует солнечную энергию в тепловую. Такой способ аккумуляции энергии позволяет получать горячую воду с минимальными затратами финансовых средств.

Если рассматривать устройство этого оборудования, то главной его частью является непосредственно коллектор. Эта часть водонагревателя представляет собой своеобразный радиатор, который состоит из системы тонких трубочек. По ним происходит циркуляция теплоносителя, в данном случае воды, и поглощение солнечной энергии.

Также выделяют резервуар, в котором находится вода. Это своеобразное хранилище выполняет функцию расширительного бачка, а при некоторых вариантах исполнения еще и роль теплообменника.

Стандартный вариант функционирования водонагревателя:

Из накопительного бака посредством естественной силы тяжести, теплоноситель переходит в нижнюю часть коллектора.
В ходе нагрева, вода, постепенно по специальным трубкам поднимется вверх, а свободная часть снова наполняется теплоносителем.
После того, как вода прошла коллектор, она снова наполняет приемный резервуар. Получаем замкнутый цикл.
Нагретая вода из резервуара подается потребителю через систему отопления и водоснабжения или же снова переходит в теплообменник.

Это классическая и упрощенная схема работы, которая может быть усложнена в зависимости от разновидности нагревателя.

Типы солнечных водонагревателей и их характеристики

Выделяют несколько принципиальных классификаций:

По типу циркуляции

Естественная – в этом случае циркуляция протекает благодаря физическим свойствам воды. Нагретая жидкость, как известно, имеет меньшую плотность, но увеличивается в объеме. На основе этого происходит ее перемещение по трубкам в самый верх. На освободившееся место поступает новая порция воды.
Принудительная – для того, чтобы происходила естественная циркуляция, резервуар необходимо размещать над коллектором. Но такая схема монтажа не всегда целесообразна, и ее можно воплотить в жизнь, особенно, если резервуар большого объема.

В случае солнечного водонагревателя при естественной циркуляции коллектор размещают на скате крыши и тут же устанавливают резервуар. Если последний имеет большой объем, то такая нагрузка для кровли может стать критической. Решением будет размещение резервуара в подвальной части здания, тогда в этом случае применяют принудительную циркуляцию специальными насосами.

При таком способе циркуляции в качестве теплоносителя можно использовать масла. Способности к естественной циркуляции у них практически нет, но с функцией теплоносителя справляются отлично.

По типу коллектора

Панельный – наиболее простое исполнение. Трубки коллектора покрыты черной краской и установлены в панельном корпусе, который закрыт стеклом или прозрачным пластиком. Хотя конструкция очень простая, но и эффективность также небольшая, поскольку теплоноситель теряет часть тепла, находясь в коллекторе. Потери накопленного тепла могут быть значительными, потому что конструкция коллектора идентична радиатору. Такой тип солнечного коллектора подойдет для местности, где солнечное освещение регулярное или полученная подогретая вода будет использоваться как вспомогательная.
Вакуумный – в трубке находится теплоноситель. Сама же трубка помещена во внутрь вакуумной колбы, которая способна пропускать солнечное тепло.

Такая конструкция практически полностью исключает потерю тепла, при этом водный теплоноситель нагревается до температуры кипения, а масляный – до 200-300 градусов, что дает возможность использовать полученное тепло для отопления здания. Закономерно, что такой коллектор дороже панельного, но полученный результат оправдает затраты.

По типу контура циркуляции

Разомкнутый – применяется для обеспечения горячей водой жилого помещения. Теплоносителем в этом случае выступает вода, которую используют для различных бытовых нужд и, соответственно, она уже не попадает обратно в контур.
Система с одним контуром – используют для отопления дома. Нагретый таким способом теплоноситель используют как добавку к теплоносителю, который подогрели традиционным методом. В этом случае нагретый теплоноситель переходит в отопительную систему, после которой опять переносится в приемный резервуар и в коллектор.
Двухконтурная нагревательная система – самая универсальная. Есть возможность использования таковой для отопления зимой или для водоснабжения.

Также можно выбрать один из возможных теплоносителей – вода, масло или антифриз. После коллектора теплоноситель проходит теплообменник, в котором происходит теплоотдача на второй контур. Второй используемый теплоноситель уже идет по назначению – для отопления или водоснабжения.

Для чего можно использовать?

С помощью таких водонагревателей можно решить вопрос не только о регулярном горячем водоснабжении, но и обеспечить теплом дом.

Водонагреватели помогут решить такие задачи:

Обеспечение круглый год горячей водой.
Поддержание отопительной системы.
Подогрев воды для бассейнов.
Нагрев воды для различных промышленных и сельскохозяйственных нужд.

Установка

Поскольку оборудование работает от солнечной энергии, то, соответственно, установка обогревателя будет проводиться на открытом воздухе. Монтаж рекомендуют проводить на крышах зданий, на балконах или других архитектурных выступах.

Экран водонагревателя должен быть направлен на юг. Установку проводят под определенным углом к горизонту, который эквивалентен географической широте местности.

Водонагреватель постоянно поглощает энергию и по понятным причинам источник энергии выключить нельзя, поэтому, в случае малого потребления воды, температура застоя может достигать до 300°С.

По этой причине не допускается использование пластиковых и стальных труб с цинковым покрытием. Оптимальными в эксплуатации станут трубопроводы, изготовленные из меди или нержавеющей стали.

Горячий контур солнечного водонагревателя должен иметь теплоизоляцию, это позволит избежать ожогов и возгораний. Следует учесть температурный режим работы оборудования при выборе теплоизоляции и крепежей.

Производители солнечных водонагревателей на корпусе своей продукции указывают точную температуру застоя.
Панели коллектора должны находиться на открытом пространстве, чтобы был открытый доступ к солнечному свету. Необходимо исключить наличие возможных преград.

Чаще всего углом наклона коллектора будет наклон ската крыши. Для того, чтобы эффективность работы водонагревателя приблизить к максимальной, лучше придерживаться рекомендаций и использовать специальный стеллаж, на который будет крепиться коллектор.

Т.е. залогом правильной и эффективной работы оборудования являются всего несколько правил:

направление на юг;
правильный угол наклона;
беспрепятственный доступ к солнечному свету;

Некорректная установка снизит качество работы водонагревателя, а вложенные средства не будут оправданы. Тип нагревателя также может играть роль в способе его установки. При монтаже учитывают тип используемого оборудования.

Различают такие системы:

Пассивная

Подразумевает само собой протекающую абсорбцию и аккумулирование энергии. Солнечная энергия попадает на объект нагрева без контроля этого процесса, т.е. отсутствуют какие-либо механизмы и контролирующие элементы. Это простая система, которая не требует особых затрат. Однако недостатки в том, что водонагреватель работает неравномерно и не на полную мощность.

Самый наглядный пример – это затемненный бак, который размещен над летним душем. В таком пассивном режиме работают одноконтурные системы, в которых применяется процесс естественной циркуляции. Для полноценной работы системы приемный бак размещают выше коллектора, но такой способ установки не всегда удобен. Решить вопрос можно с помощью другого способа работы системы.

Активная

Лишена недостатков пассивной системы. Ее функционирование основано на том, что солнечные лучи благодаря специальным устройствам переходят в тепловую энергию, которая систематически передается нагревательному баку и потребителю. Функционирование такого нагревателя достигается благодаря принудительной циркуляции, которая может поддерживаться в одно- и двухконтурных системах. Также применяют и дополнительно устанавливают двигатели, которые поворачивают панели и насосы, измерительную аппаратуру, а также устройства контроля и управления работой системы.

Обзор солнечных водонагревателей на рынке: производители и модели

Широкое применение на практике таких водонагревателей наблюдается во многих европейских странах: Израиле, Турции, Саудовской Аравии, Китае и др. Поскольку распространение данного вида продукции активно возрастает, то соответственно увеличивается и количество компаний, которые занимаются изготовлением солнечных водонагревателей и предоставляют услуги по их монтажу и обслуживанию.

Ниже приведен список топ производителей, которые вышли на мировой рынок:

Sunrain Solar Energy Co., Ltd. – Китай, имеет полный цикл производства данного оборудования и их комплектующих.
Viessmann – Германия, выпускает две модели нагревателей: Vitosol 200 и Vitosol 300. Отличие состоит в разном строении узла нагрева.
Buderus – Германия. Модельный ряд представлен тремя возможными исполнениями – SKR6, SKR12, SKR21.
Ariston – Италия. Модель вакуумного коллектора KAIROS VT выпускается двух видов – на 15 или 20 трубок.
Ferroli – Италия. Коллектор Ecotube представлен в одной модели.
Vaillant – Германия. Модели их производства выпускаются по 6 или 12 трубок, которые можно формировать в блоки для повышения производительности.

Приобретая продукцию производителей с мировым именем, можно быть уверенными в качестве товара и гарантиях, которые даются на само оборудование и его дальнейшее обслуживание. Цена, соответственно, будет также на уровне.

В любом случае, при выборе солнечного водонагревателя необходимо обращать внимание на такие технические параметры:

оптическое КПД;
коэффициенты тепловых потерь;
площадь коллектора;

С помощью этих показателей можно оценить энергетическую эффективность водонагревателя. Если такая информация отсутствует, то оценить работу приобретаемого оборудования невозможно и все подводные камни будут обнаружены уже непосредственно во время эксплуатации и после определенных капиталовложений, которые могут быть просто неоправданными.

Обзор цен

Кроме мирового имени на стоимость нагревателя могут влиять:

качество сборки;
материал абсорбера и корпуса;
толщина и вариант укладки изоляции;
толщина стекла и др.;

Так как, конструктивных различий, которые могут влиять на стоимость оборудования немало, то и цены колеблются в большом диапазоне. К примеру, коллектор российского производства будет стоить в пределах 21 тыс. руб. (Сокол-Эффект), вакуумный коллектор 30HP – 795 $ (тм «Atmosfera» Китай), водонагреватель VFK 150V – 690 евро (Vaillant, Германия), Solar 7000TF – 875 евро (Bosch, Германия).

Немецкие производители в комплект включают оригинальные крепежи, которые зачастую изготовлены из нержавейки или алюминия, а это также оказывает влияние на цену. В конечную стоимость войдет оплата за проведение монтажных работ, покупка необходимых расходных и вспомогательных материалов.

Современным и наиболее экономичным прибором для нагрева воды является индукционный водонагреватель. В отличие от аналогов он полностью экологичен, не сушит и не выжигает воздух, отвечает современным требованиям безопасности. Может применяться как в качестве проточного водонагревателя, так и исполнять роль котла для отопления помещения. Устройство обычно покупают в магазине, предлагаем альтернативу – самостоятельное изготовление. В последнем случае прибор, может, и не будет иметь такого привлекательного внешнего вида, но обойдется намного дешевле.

Плюсы и минусы индукционных устройств для нагрева воды

Прибор имеет довольно простую конструкцию и не требует специальных документов, разрешающих использование и установку. Индукционный нагреватель воды имеет высокую степень эффективности и оптимальную для пользователя надежность. При использовании его в качестве котла для отопления можно даже не устанавливать насос, так как вода течет по трубам благодаря конвекции (при нагреве жидкость практически превращается в пар).

Также устройство обладает рядом преимуществ, что выгодно отличает его среди других видов водонагревателей. Итак, индукционный нагреватель:

В индукционных нагревателях вода становится горячей за счет трубы по которой течет, а последняя нагревается за счет индукционного тока, создаваемого катушкой.

намного дешевле своих аналогов, такое устройство можно без проблем собрать самостоятельно;
полностью бесшумный (хотя катушка и вибрирует при работе, но эта вибрация не ощутима для человека);
во время работы вибрирует, благодаря чему грязь и накипь не прилипает к его стенкам, поэтому и в чистке не нуждается;
имеет теплогенератор, который можно легко сделать герметичным благодаря принципу работы: теплоноситель находится внутри нагревательного элемента и энергия передается нагревателю посредством электромагнитного поля, никаких контактов не нужно; поэтому не понадобятся уплотнительные резинки, сальники и прочие элементы, способные быстро испортиться или протекать;
ломаться в теплогенераторе просто нечему, так как воду нагревает обычная труба, которая неспособна испортиться или перегореть, в отличие от ТЭНа;

Не стоит забывать и о том, что обслуживание индукционного нагревателя выйдет намного дешевле, чем бойлера или газового котла. Устройство имеет минимум деталей, которые практически никогда не выходят из строя.

Несмотря на огромное количество достоинств, индукционный водонагреватель имеет и ряд недостатков:

первый и самый болезненный для владельцев – это счет за электричество; прибор нельзя назвать экономичным, поэтому придется выкладывать порядочную сумму раз за его использование;
второе – устройство сильно греется и нагревает не только себя, но и окружающее пространство, поэтому лучше не прикасаться к корпусу теплогенератора во время его работы;
третье – прибор имеет крайне высокую эффективность и теплоотдачу, поэтому при его использовании обязательно устанавливайте датчик температуры, иначе может взорваться система .

Индукционный водонагреватель своими руками: схема

Прибор представляет собой трансформатор, имеющий две обмотки: первичную и вторичную. Первый контур преобразует электрическую энергию в вихревые токи, тем самым создает индукционное поле направленного действия, что и обеспечивает индукционный нагрев . На вторичном контуре преобразованная энергия передается теплоносителю (в нашем случае – это вода).

Важно учитывать тип материала, из которого изготовлена обмотка. Так, в бытовых моделях чаще всего используется медный провод. Такой материал хорошо подойдет для нагрева воды в котлах.

Кроме трансформатора в устройстве присутствует генератор и насос (необязательно).

Схема простого индукционного водонагревателя. Как видно, прибор имеет довольно простую конструкцию и малое количество элементов.

Узлы и детали теплогенератора

Устройство включает в себя:

генератор переменного тока, который увеличивает частоту тока;
индуктор, трансформирующий электроэнергию в магнитную энергию, представляет собой катушку из медной проволоки;
нагревательный элемент, чаще всего его роль играет металлическая труба.

Благодаря такой конструкции передача энергии осуществляется практически без потерь. КПД достигает 98%.

Принцип работы

Индукционный водонагреватель состоит из генератора, катушки и сердечника, последний нагревается за счет электромагнитной энергии

Прибор преобразует электрическую энергию в электромагнитную. Последняя, в свою очередь, воздействует на сердечник (трубу), который нагревается и передает воде тепловую энергию. Преобразовывает все эти энергии индуктор, состоящий из катушки и сердечника. Генератор используется для повышения частоты тока, так как со стандартной частотой в 50 Гц сложно добиться высокого нагрева.

В заводских моделях частота тока достигает 1 кГц.

Проточный индукционный водонагреватель своими руками

Прежде чем приступать к монтажу, вам необходимо запастись необходимыми деталями. Так, лучшим вариантом будет сварочный высокочастотный инвертор, плавно изменяющийся диапазон силы тока . Такое устройство обойдется дешевле всего. Более дорогим вариантом станет трехфазный трансформатор, являющийся источником питания переменного тока для индуктора водонагревателя. В таком случае стоит использовать катушку на 50-90 витков, а в качестве материала взять медную проволоку с диаметром 3 или более миллиметров.

В качестве сердечника можно использовать как металлическую, так и полимерную трубу вместе с проволокой (используется как нагревательный элемент). В последнем случае толщина стен не должна быть менее 3 мм, чтобы спокойно выдерживать высокие температуры.

Для сборки водонагревателя вам понадобятся: кусачки, отвертки, паяльник и сварочный аппарат, если используется металлическая труба.

Монтаж индукционного нагревателя воды

Обмотайте трубу медной проволокой, сделав около 90 витков.

Вариантов сборки устройства существует множество. Предлагаем попробовать собрать прибор по следующей схеме:

Подготовьте рабочее место, материалы и инструменты.
Зафиксируйте небольшой отрезок полимерной трубы (не забывайте, что минимальная толщина стенки должна составлять 3 мм).
Обрежьте торцы сердечника, чтобы осталось 10 см в запасе провода для отводов.
На нижнем отводе смонтируйте уголок. В дальнейшем сюда следует подключить обратку от отопления (если нагреватель используется в качестве котла).
Плотно уложите рубленый провод вокруг трубы. Необходимо сделать не менее 90 витков.
Установите на верхнем патрубке тройник, через который будет выходить горячая вода.
Смонтируйте защитный контур устройства. Его можно изготовить как из полимера, так и из металла.
Подключите к клеммам водонагревателя медную проволоку, затем заполните сердечник водой.
Проверьте работоспособность индуктора.

Рекомендации. На всех выводах лучше устанавливать шаровые краны для удобства и простоты демонтажа водонагревателя в случае поломки. А вот заполнять металлическими кусочками трубу необязательно, так как должного эффекта это не дает. Не забудьте оставить окошко в корпусе для доступа к панели управления сварочного аппарата.

Индукционные нагреватели воды для отопления

Схема отопления, где в роли нагревателя теплоносителя служит индукционный котел.

Подобное устройство хорошо зарекомендовало себя не только в качестве проточного водонагревателя, но и котла для отопления. Правда, в таком случае сварочный аппарат в роли генератора уже не подойдет, придется использовать трансформатор, имеющий две обмотки . Последний трансформирует вихревые токи, возникающие на первичной обмотке в электромагнитное поле, которое создается на вторичном контуре.

В системе отопления теплоносителем может быть не только вода, но и масло или антифриз. То есть любая жидкость, способная проводить электрический ток.

Котел из индукционного водонагревателя нужно оснастить двумя патрубками для горячей и холодной воды. С нижнего будет поступать холодная вода, его нужно монтировать на вводном участке линии, а сверху необходимо расположить патрубок, который будет подавать горячую воду в систему отопления. В итоге циркуляция воды осуществляется естественным путем под действием конвекции без насоса.

Что нужно знать о безопасности

Не забывайте, что мы имеем дело с источником повышенной опасности – электрическим нагревательным прибором, поэтому при его сборке и использовании необходимо соблюдать некоторые правила:

Обязательно используйте отдельную электрическую линию для подключения индукционного котла, а также оснастите его группой безопасности.

Если в котле циркуляция воды осуществляется естественным путем, то обязательно оснащайте его датчиком температуры, чтобы при перегреве устройство отключалось автоматически.
Не подключайте самодельный водонагреватель в розетку, лучше проведите для этого отдельную линию с увеличенным сечением кабеля.
Все открытые участки проводов нужно заизолировать, чтобы обезопасить людей от удара током или ожога.
Ни в коем случае не включайте индуктор, если труба не заполнена водой . В противном случае труба расплавится, а прибор замкнет или он может и вовсе загореться.
Устройство нужно монтировать на высоте 80 см от пола, но так, чтобы до потолка оставалось около 30 см. Также не стоит его устанавливать в жилой зоне, так как электромагнитное поле плохо сказывается на здоровье людей.
Не забудьте сделать заземления индуктора.
Обязательно подключайте прибор через автомат, чтобы в случае аварии последний отключил питание от водонагревателя.
В систему трубопровода нужно вмонтировать предохранительный клапан, который будет снижать давление в системе автоматически.

Заключение

Индукционный водонагреватель имеет высокий КПД, может выступать в роли котла для системы отопления, также допускается самостоятельная сборка и установка, а его использование никак не регламентируется законом РФ. Но все же прежде чем его использовать, стоит взвесить все за и против. Несмотря на высокую эффективность, прибор потребляет большое количество энергии, считается небезопасным (особенно самодельный) и плохо воздействует на здоровье человека. Поэтому рекомендуем монтировать индуктор в частном доме или на даче.

Сегодня индукционное отопление создает довольно сильную конкуренцию газовым и электрическим котлам. А на рынке отопительного оборудования индукционные котлы позиционируют как один из самых экономичных вариантов. Если в промышленности такие котлы стали появляться в далеких 80-х, то уже в 90-х их начали использовать и в бытовых целях.

Основные принципы работы

Принцип работы индукционного котла

Уже из названия индукционного отопления можно понять, что в основе работы таких котлов – принцип электромагнитной индукции. И чтобы точно понять, как же работает система, достаточно через катушку толстой проволоки пустить большой ток. Вокруг этого устройства обязательно появится электромагнитное поле, и довольно сильное. И если поставить в него любой ферромагнетик – то есть тот металл, который притягивается, то он нагреется – и достаточно быстро.

Итак, простейший пример индукционного отопления, то есть, источника тепла, — это катушка, которая намотана на трубу из диэлектрика.

Вовнутрь необходимо поместить сердечник из стали. Катушка, которая подсоединена к источнику электричества, будет нагревать стержень из металла. Теперь остается подключить устройство к магистрали, где циркулирует носитель тепла, — и такое примитивное индукционное отопление своими руками начнет работать.

Если коротко описать принцип работы, то для этого потребуется всего лишь несколько суждений. Электрическая энергия создает электромагнитное поле. Металлический сердечник нагревается под воздействием электромагнитных волн. Избыточное тепло от стержня идет к теплоносителю, нагревая его.

Теплоноситель в таких системах может быть не только обычной водой, но и этиленгликолем, и маслом. Из-за того, что жидкость нагревается интенсивно, получаются конвекционные потоки. Горячий носитель тепла идет вверх, а его мощи уже достаточно, чтобы работал небольшой контур. Если же магистраль имеет большую протяженность, — то требуется ставить циркуляционный насос.

Система отопления с индукционным котлом

Развенчание мифов

Порой в магазинах, продающих оборудование, осуществляющее индукционное отопление дома, можно услышать просто нереальные характеристики, присваивающиеся ему. И, к сожалению, не всегда такие свойства являются правдивыми. Существует несколько основных моментов, о которых следует знать правду:

Новизна принципа. Многие утверждают, что это инновационные технологии, которые построены на основе принципов физики. В реальности дело обстоит так: явление электромагнитной индукции было открыто Майклом Фарадеем еще в 1831 году. И уже с ХХ столетия индукционная система отопления вовсю использовалась в промышленности для того чтобы плавить сталь. Как видим, это не новая технология, а всего лишь известный принцип, нашедший применение в современности в бытовых целях.

Нагрев воды в индукционном котле

Экономичность. Частое утверждение – что индукционный нагреватель для отопления использует на 20-30% менее энергии, нежели другие электрические аналоги. В реальности же все так: любой прибор нагревания все 100 процентов энергии, которую он использует, превращает в тепловую – конечно если он не делает механическую работу. КПД может быть и меньшим. Здесь все зависит от того, как рассеивается тепло вокруг прибора отопления. Время, за которое носитель тепла нагреется до нужной температуры, прямым образом зависит от того, насколько эффективна работа нагревательного элемента. Поэтому высокие речи о революционной экономичности – это лишь уловки. Ведь закон сохранения энергии никто не отменял. Чтобы получить 1 кВт тепла, нужно потратить не менее 1 кВт электричества. Помимо этого, какая-то часть тепла будет тратиться просто так. Например, сама катушка греется, так как сопротивление проводника не нулевое.

Экономический эффект использования индукционного котла

Долговечность. Еще одно частое утверждение – это то, что отопление индукционной плитой будет работать у вас не менее 25-ти лет, и что это наиболее долговечный вариант отопления электричеством. Механическое изнашивание котлов такого типа невозможно, так как у них нет подвижных элементов. Медная обмотка обладает большим запасом прочности, и если использовать ее при надлежащем охлаждении, то прослужит она долго. Сердечник в любом случае будет постепенно разрушаться – так как на него могут влиять агрессивные примеси, а постоянный нагрев-остывание не будет придавать прочности. Но заметим, что даже этот процесс – очень долгий. В схеме управления – несколько транзисторов. Именно они и будут определяющими срока эксплуатации всего оборудования без отказа. Обычно дается гарантия на 10 лет. Хотя известны случаи, когда оборудование работало и 30 лет. Вывод из этого всего следующий: индукционные нагреватели воды для отопления будут намного дольше работать, чем аналоги – ТЭНы.
Незаменимые свойства. Многие говорят, что индукционные котлы сохраняют свои первоначальные характеристики в течение десятилетий из-за того, что здесь не появляется накипь. Первым делом, скажем, что влияние накипи немного преувеличивается. Слой извести не имеет высоких теплоизолирующих свойств, а в замкнутой системе много отложений не появится. Но этого нельзя сказать о сердечнике – здесь накипь – это частое явление. Так, отопление с помощью индукционной плиты действительно не подвержено накипи.
Бесшумная работа. На самом деле, если изучить отзывы, то можно сказать, что любой электробойлер не будет шуметь при нагревании воды, так как здесь нет акустических колебаний. Шум может появиться только от насосов. Так что суждение верно.
Компактность. Индукционное оборудование можно устанавливать в любом помещении. Это утверждение верно: данное устройство – это отрезок трубы, который не требует особого места.

Индукционный котел

Индукционный нагрев воды для отопления – безопасен. Если случится утечка носителя тепла, то электромагнитное поле не исчезнет автоматически. Сердечник продолжит нагреваться, если не прекратить электроснабжение, то корпус и крепление расплавятся через считанные секунды. Именно поэтому при установке следует предусмотреть автоматическое отключение индукционного котла в таких ситуациях.