Как устроен бойлер — конструкция, схема, принцип работы
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. [contents h3 h4]
Содержание
- Конструкция бойлера
- Корпус
- Внутренний бак
- Стальные баки с покрытием из стеклоэмали или стеклофарфора
- Стальные баки с титановым напылением
- Нержавеющие внутренние баки
- Принцип работы накопительных водонагревателей
Конструкция бойлера
Основные составляющие бойлераПо 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.
Особенности вертикального и горизонтального бойлеровДля 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 850оС). Стеклоэмаль не способна к окислению, поэтому абсолютно не корродирует. К тому же, ее гладкая поверхность противостоит образованию накипи.
Фото внутреннего эмалированного бака водонагревателяПарадоксально, 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 70оС, 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.
Принцип работы бойлераХорошая 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.
УСТРОЙСТВО ВОДОНАГРЕВАТЕЛЯ
Различие названий «водонагреватель» и «бойлер»
Представим, что у вас в доме отключили горячую воду. Что там представлять, — скажете вы, — такое было буквально на прошлой неделе! Да и вообще за последние полгода бойлер приходилось включать раз двадцать — то авария, то профилактика…
Кстати, почему вы говорите «бойлер», то есть в переводе с английского «кипятильник»? Ведь он не кипятит воду, а нагревает. Несмотря на расхождение значений, бытовое наименование «бойлер» так прочно закрепилось за водонагревателем, что потребитель часто не знает, в чем разница.
Поясняем: технически правильно называть бойлером паровой котел. Название это со временем расширило сферу применения: мы стали именовать бойлерами котлы отопительные, а вслед за тем — и водонагреватели, схожие с котлами своим устройством. И нас прекрасно понимают и продавцы, и сервисные специалисты. Однако не все водонагреватели можно назвать бойлерами. Это наименование нельзя применить к проточным водонагревателям. Потому что конструкция проточника не предполагает наличие бака-накопителя.
Какие бывают водонагреватели
Водонагреватели бывают проточные, косвенного нагрева и проточно-накопительные. Задача у них одна — нагреть холодную воду до заданной температуры, то есть компенсировать отсутствие горячей воды. А вот достигается этот результат различными способами.
Проточные водонагреватели, как видно из названия, греют протекающую через них воду. Для мгновенного нагрева они должны обладать очень большой мощностью: на проточниках устанавливаются ТЭНы от 8 до 36 кВт.
Так что придется позаботиться о кабеле соответствующего сечения и отдельной линии от распределительного щитка. По размерам и по весу проточники весьма компактны.
Бойлер косвенного нагрева непосредственно не потребляет газ или электричество, а использует энергию отопительной системы. Соединенный с отопительным котлом, бойлер косвенного нагрева пропускает через теплообменник уже нагретую котлом воду. Это удобно и экономично в зимний период. Косвенный нагрев целесообразно применять при больших объемах бака — сотни и даже тысячи литров.
Проточно-накопительный водонагреватель — та самая привычная нам «бочка», которая спасает в период отсутствия горячей воды. Мы подходим к бойлеру, включаем его и ждем некоторое время — пока из крана не потечет желанная вода. Все кажется таким несложным. Но на самом ли деле водонагреватель устроен просто? Заглянем внутрь.
Как работает водонагреватель
Рассмотрим бойлер в разрезе. Основа всего устройства — это бак, емкость для накопления воды.
Бак изготавливается из нержавеющей стали, изнутри он эмалируется, снаружи — уплотняется. Сверху все покрывает стальной корпус. Объем бака проточно-накопительного водонагревателя для бытовых нужд — от 10 л до 200 л.
В накопительном баке находится трубчатый нагревательный элемент, в обиходе именуемый ТЭНом. Он греет воду, поступающую в бак под давлением снизу. Патрубок отвода горячей воды забирает ее из верхней части бойлера. Граница между двумя объемами воды — холодной и горячей — называется зеркалом смешивания. Чем эта площадь меньше, тем быстрее вы получаете горячую воду.
От чего вообще зависит скорость нагрева? Во-первых, от объема и формы бака. Посмотрим на серию Atlantic Steatite Cube: модели объемом 30 л и 50 л за счет узкой формы имеют уменьшенное зеркало смешивания. Это позволяет получить на 30 % больше горячей воды по сравнению с моделями стандартного диаметра. Во-вторых, от мощности ТЭНа и количества нагревательных элементов. Существуют модели с двумя ТЭНами. Например, Atlantic Steatite Essential и Atlantic Steatite Wi-Fi имеют 2 бака и 2 ТЭНа.
В чем преимущество? Весь объем воды делится на два и греется попеременно то одним, то другим ТЭНом.
Нагревание возможно двумя способами: «сухим» и «мокрым». Если ТЭН, подобно кипятильнику, непосредственно погружен в воду, его называют «мокрым». Водонагреватели с «мокрыми» медными ТЭНами недорогие, но и срок службы у них меньше — в сравнении с бойлерами, оснащенными «сухими» нагревателями. «Сухим» ТЭН называется потому, что он помещен в защитную колбу и не контактирует с водой. В этом случае бойлеры более долговечны, но и цена у них высокая.
Для скорости нагрева важно, под каким углом вода поступает в бойлер. Специалисты Atlantic сконструировали патрубок-рассекатель, который рассеивает холодную воду, — что способствует быстрому нагреву.
Нужная температура задается с помощью регулятора, который может находиться либо под крышкой, либо на корпусе. Последнее, конечно, удобнее. Но пусть вас не пугают бюджетные варианты с механическим терморегулятором «внутри». Надо всего лишь залезть под крышку и выставить температуру. Потом можно туда не заглядывать. «Внешнее» управление может быть механическим и электронным. И даже дистанционным — у модели Atlantic Steatite Wi-Fi.
Температура выставляется в диапазоне от 40 °С до 70 °С. Разница объясняется не только вкусовыми пристрастиями потребителей (кто-то любит душ горячий, кто-то — теплый), но и состоянием холодной воды в системе в разное время года. Ведь горячую воду из бойлера надо смешивать с холодной водой из крана. Процесс нагрева контролирует термостат — размыкающее и замыкающее электрическую цепь устройство. Вода нагрелась до определенного уровня — и ТЭН благодаря термостату отключается. Вода остыла — нагреватель снова включился. Термостаты бывают механические и электронные — которые следят за отклонением в 1 градус. Для сохранения тепла бак покрывают слоем изоляции из пенополиуретана.
Защита от коррозии
Казалось бы, там, где вода контактирует с металлами, неизбежно должна возникнуть коррозия. Однако авторитетные разработчики — список которых в Европе возглавляет компания Atlantic — делают все возможное для того, чтобы минимизировать это явление.
Итак, рассмотрим средства антикоррозионной защиты Atlantic.
Внутри бака, возле ТЭНа, закреплен специальный стержень — магниевый анод. Его функция — «оттягивать» на себя разрушительные для металлического бака ионы. Магниевый анод со временем изнашивается, заменять его надо примерно раз в 2 года: все зависит от качества воды. В паре с ним работает система O’Pro, которая служит сопротивлением и предотвращает образование ржавчины — тем самым увеличивая срок службы магниевого анода, продлевая жизнь бака на 50 %. Пассивная электронная защита O’Pro работает при наличии заземления!
Металл при нагревании, безусловно, расширяется. Поэтому мало эмалировать бак — необходимо покрытие с особыми свойствами. «Фишка» Atlantic — суперэластичная эмаль с цирконием. Это покрытие практически не образует трещин. Эмалью с цирконием покрыты все поверхности и сварные швы бака.
Компания Atlantic использует надежный и эффективный способ бесконтактного нагрева воды — «сухой» стеатитовый ТЭН, защищенный стальной эмалированной колбой.
Благодаря стеатитовой технологии, высококачественной эмали, большому магниевому аноду и системе O’Pro водонагреватели Atlantic служат долгие годы. Но не без участия потребителя! Вызывая сервисного специалиста и проводя регулярное техобслуживание, вы продлеваете срок службы бойлера и экономите свои средства.
Версия для печати
Загрузить ВСЕ характеристики контактных и тороидальных датчиков электропроводности и схемы подключения Это лишь неполный список доступных технических материалов. | |||||
дюйм при 205 градусах Цельсия или 500 фунтов на кв. дюйм
@ 100 градусов Цельсия 
Возможна очень низкая совокупная стоимость владения благодаря превосходному сроку службы и чрезвычайно конкурентоспособной стоимости единицы датчика, сравнимой с датчиками гораздо более низкого качества от конкурентов. Все датчики сделаны в США. 
Поставляются с компрессионными фитингами из полипропилена, нержавеющей стали или KYNAR (PVDF), доступными для всех моделей.
Конструкция с двойным уплотнением увеличивает срок службы сенсора более чем в два раза по сравнению с датчиками с одинарным или эпоксидным уплотнением. Константы ячейки: 2,0, 1,0, 0,2, 0,1, 0,05. Температура до 205 °C и давление до 500 фунтов на кв. дюйм с изолятором PEEK и стандартными электродами из нержавеющей стали 316.
Материалы, соответствующие требованиям FDA для пищевых продуктов. Размеры фланцев 1/2″, 1″, 1,5″, 2″ и 2,5″. Рассчитаны на использование до 150 фунтов на кв. дюйм при 130 градусах Цельсия. Доступны константы ячейки от 0,01 до 10,0. Специальные K=2,0/см, 3,0/см и стили ячеек с константой 5,0/см часто идеально подходят для встроенной установки химической безразборной мойки, чтобы напрямую заменить существующие тороидальные схемы установки.
Смачиваемые материалы Нержавеющая сталь 316 и PEEK, с двойными кольцевыми уплотнениями для высоких химических концентраций кислот, щелочей и солей. Другие материалы конструкции корпуса датчика, электродов и изолятора доступны по запросу.
Электроды из нержавеющей стали 316SS не видны, так как они расположены внутри двух просверленных отверстий, которые проходят по длине изолятора и продуваются двумя соответствующими вентиляционными отверстиями с каждой стороны. Однако открытая защитная гильза из нержавеющей стали 316SS видна, что обеспечивает быстрое измерение температуры для обеспечения точных значений проводимости при любых условиях процесса. 
Химически стойкий сополимерный полипропиленовый пластик идеально подходит для агрессивных технологических процессов. Могут быть поставлены версии, совместимые с большинством основных тороидальных преобразователей проводимости OEM, включая, помимо прочего, HACH (GLI), Rosemount и Foxboro.
Вам предлагается обратиться к фабрике для всех потребностей специального заказа. Ниже приведены лишь несколько избранных примеров некоторых нестандартных датчиков, которые были разработаны и изготовлены по специальному запросу клиентов в прошлом в качестве иллюстрации лишь некоторых технических возможностей и возможностей изготовления на заказ.
Детальный чертеж с размерами этого специального контактного датчика электропроводности AST60-0.1-PT1000-HPPK-JB находится непосредственно под фотографиями.
Этот датчик может работать в условиях высоких температур в поточных установках, где температура технологической среды может достигать 205°C. Фотографии, сделанные сбоку и сзади с уплотнительным кабелем со степенью защиты IP69K, показаны ниже. Чертеж с размерами для этого специального контактного датчика электропроводности AST41-0,2-2,25″ связан непосредственно под фотографиями.
Если ваш трансмиттер или анализатор проводимости не указан выше, обратитесь к производителю, и мы будем рады предоставить соответствующую схему подключения. Вы должны ВСЕГДА определять планируемый инструмент сопряжения до момента покупки, чтобы обеспечить совместимость.
Пожалуйста, свяжитесь с местным представителем завода для получения дополнительной информации.ATI с гордостью представляет наше новейшее предложение в области модульных котельных установок и сборных механических модулей.
Нью-Йорк — самый застроенный город США. Недвижимость находится в премиальной цене, если не сказать больше. Многие здания в районе Метрополитен-Нью-Йорк были спроектированы и построены в соответствии с концепцией «городского пара». Здания, подключенные к городскому пару, были спроектированы так, чтобы работать на паре, поставляемом местным коммунальным предприятием.
По мере роста стоимости городского пара владельцы зданий стремились к децентрализации, чтобы контролировать свои расходы на тепло и горячую воду для бытовых нужд. До сих пор их возможности были ограничены, так как не было механических помещений для размещения котельной и установки дымохода.
Новейшая тенденция в проектировании котельных – модульные котельные. Эти установки представляют собой сборные котельные, которые сконфигурированы на платформе, установленной на салазках, иногда в защищенном от непогоды ограждении, и размещены на крыше или в пространстве, прилегающем к зданию.
В течение последних трех лет ATI поставляет это решение для многих различных приложений.
Мы успешно применили решения для паровых установок низкого давления для больничных установок увлажнения, паровых установок высокого давления для производства и стерилизации, конденсационных котельных установок в комплекте с гидравлическими распределительными системами и их комбинаций.
Некоторые из наших клиентов включают больницу Мемориал Слоан Кеттеринг, больницу Кони-Айленд, музей-студию в Гарлеме, Сити Филд, медицинский центр Колумбийского университета, медицинский центр Лангоне Нью-Йоркского университета в Коббл-Хилл, Hi-Tech Pharmaceuticals, больницу NYPH Allen, Castella Imports, Michaels of Brooklyn, Seviroli Foods, Scigen Pharmaceuticals, Ascent Pharmaceuticals, L&K Pharmaceuticals и многие другие.
Если вы ищете комплексное механическое решение, обратите внимание на ATI как на универсального поставщика от проектирования до реализации. Позвольте нам показать вам, как получить 10-летнюю гарантию производителя на паровые котлы при объединении их в блочную систему, смонтированную на салазках.