Устройство и принцип действия электрических водонагревателей

Электрический водонагреватель – популярной прибор в современных жилищах. Его использование будет рациональным там, где часто встречаются проблемы с горячей водой. В этой статье рассмотрим особенности электрического водонагревателя.

Устройство водонагревателя

Конструкцию накопительного бойлера сравнивают с термосом. Прибор снабжён корпусом и баком. Между ними расположен слой теплоизоляции. Она нужна для долгого поддержания температуры. Нагреватель может выдавать горячую воду, даже если он отключён. В результате снижаются расходы на регулярный нагрев воды. 

Конструкция комплектована нагревательными элементами и термодатчиками. Внутри корпуса расположен магниевый анод, который оберегает металлические элементы водонагревателя от воздействия коррозии. Он представляет собой сменные стержни, которые вступают в реакцию с водой за счёт большей активности, чем материалы бака. В результате на магниевом аноде оседает накипь. Магниевый анод требует замены с периодичностью примерно 3-5 лет. 

Современные модели укомплектованы защитой от чрезмерного давления и клапаном слива. К корпусу водонагревателя подключены патрубки, через которые подходит холодная вода в бак и выводится горячая. 

ТЭНы

Водонагреватели комплектуют мокрыми или сухими ТЭНами. 

Мокрые ТЭНы – стандартные элементы открытого типа, то есть они непосредственно контактируют с водой. Мокрые ТЭНы подвергаются коррозии и разрушению. Как результат – снижается КПД водонагревателя. 

Мокрый ТЭН – спираль, которая помещена в герметичную оболочку из медной трубы. Пространство заполнено песком. Он выполняет функцию изолятора, предотвращая соприкосновения спирали с трубкой. 

Преимущества такого ТЭНа – невысокая цена. Но значительный минус – внушительный размер и минимальные показатели электрической безопасности. В случае повреждения медной трубки или при прикосновении с ней спирали, возникают сбои в работе. Как результат – человек, использующий горячую воду, может получить удар током.

Сухие ТЭНы помещены в специальную конструкцию и покрыты слоем эмали. Они напрямую не контактируют с водой, поэтому защищены от воздействия коррозии и, следовательно, более долговечны.

Сухой ТЭН полностью исключает риск поражения человека током. Если элемент выходит из строя, в нём прогорает спираль, при этом никаких негативных последствий для здоровья человека не будет. Сухие ТЭНы более дорогие, но оправдывают свою цену безопасностью и долгим сроком службы.

Материалы для водонагревателя: рассмотрим подробнее

В отличие от проточных водонагревателей, накопительные имеют емкость, которую необходимо защитить слоем теплоизоляции. Как правило, для этих целей используют пенополиуретан. Материал равномерно покрывает всю поверхность бака, исключая формирование «мостиков холода». 

Материал выдерживает влияние повышенных температур, не разрушается при нагревании, рассчитан на длительный срок службы. Он надежно защищает бак и позволяет долго сохранять тепло внутри емкости. Зачастую водонагреватели с хорошей теплоизоляцией способны сохранять воду нагретой около двух суток.

Долговечность и надежность водонагревателя во многом зависит от материала бака. Производители выпускают емкости из различных металлов. Самая популярная – нержавеющая сталь. Такие водонагреватели отличаются надежностью, долговечностью, хотя стоят недешево. Другая разновидность – эмалированные емкости. Их считают более безопасными в экологическом отношением, но на практике они менее надежны.

Снаружи ёмкость покрывают различными материалами, чтобы продлить срок службы. Наиболее распространенная – эмаль. Она не боится термического расширения, устойчива к растрескиванию под воздействием высоких температур. Термоэмаль придает баку эстетичный внешний вид.

Принцип работы 

Работа водонагревателя сходна с термосом:

• На лицевой поверхности бака расположен термометр, который позволяет контролировать температуру внутри емкости.
• Водонагреватель снабжён термостатом, благодаря которому устанавливается нужные параметры нагрева. 
• Работа нагревателя базируется на разделении жидкостей с разной температурой. Согласно физическим законам, тёплая вода располагается сверху, а холодная – опускается вниз.
• Когда включено электропитание, начинаются нагрев воды. ТЭН нагревает воду до заданной отметки, после чего автоматически отключается.
• После открытия крана, вода уходит из бака. В результате понижается давление. Это приводит к открытию обратного клапана, и вызывает приток холодной воды. Как только давление внутри емкости выравнивается, клапан закрывается. 
• Работа водонагревателя циклична – как только горячая вода уходит из бака, её замещает холодная.