Принцип работы геотермального теплового насоса и его эксплуатация в составе отопительной системы

Существует множество способов как организовать горячее водоснабжение и автономное отопление в частном доме: использование энергии сгорания газа в системах, подключенных к центральному газоснабжению, или электроэнергии, преобразуемой в тепло.

Однако, современный мир стремится к постоянному развитию и совершенствованию. В энергетической сфере это проявляется в развитии энергоэффективных технологий. Например, затраты энергоносителя на поддержания комфортной температуры в помещении могут быть снижены, если добиться минимальных теплопотерь. Согласно современным стандартам, регламентированные максимальные теплопотери были снижены почти в 4 раза за последние два десятка лет. Например, раньше допустимая утечка тепловой энергии для новостроя принималась равной 100 Вт/м2 и даже более. Сегодня инженеры-теплотехники закладывают значительно меньшие значения.

Современная теплоизоляция жилых объектов благодаря своей эффективности способствует распространению низкопотенциальных отопительных систем. Невысокая популярность таких установок на протяжении многих лет объясняется тем, что для поддержания комфортного микроклимата в помещениях требовалась установка отопительных элементов крупных размеров. Теперь люди отдают предпочтение установкам на основе тепловых насосов, поскольку необходимости в монтаже крупногабаритных радиаторов отопления больше нет. Кроме того, такие системы являются более простыми и удобными в эксплуатации в сравнении с отопительными котлами, независимо от используемого типа.

Принцип функционирования теплового насоса

Основная идея, положенная в основу принципа работы установок рассматриваемого типа, состоит в передаче тепловой энергии от источника с низким потенциалом к рабочему веществу (теплоносителю). Таким источником может быть грунт, воздух и вода. Любой объект, нагреты до температуры выше абсолютного нуля, содержит запас тепловой энергии, количество которого определяется как произведение массы объекта и его удельной теплоемкости. В этом контексте землю, океаны и атмосферу можно рассматривать как огромнейшие запасы энергии для питания энергоэффективных систем отопления.

Геотермальная установка состоит из нескольких элементов:

Отопительные системы на основе тепловых насосов характеризуются высоким КПД, способны поддерживать оптимальные температурные условия в помещениях круглый год.

Варианты геотермальных установок

Как уже было сказано выше, теплонасосы могут получать энергию из воздушной среды, грунта и водоемов. Они различаются по типу используемого теплоносителя как на внутреннем, так и наружном контурах. В зависимости от функций и используемых элементов, установки делят на несколько видов:

Выбор типа системы зависит от особенностей отапливаемого объекта, места его расположения, средней температуры окружающей среды на протяжении года и в определенные сезоны.

Как геотермальный тепловой насос используется для отопления дома: обзор вариантов с фото

Зимой загородный дом должен отапливаться даже при отсутствии хозяев. Проблема обогрева коттеджа вдали от газораспределительной сети часто становится непреодолимым препятствием для жизни на земле. Отопление электричеством слишком дорого даже для состоятельного человека, а нанимать постороннее лицо в качестве истопника дровяной или угольной печи — рискованно. Самый прогрессивный вариант решения этой задачи — отопление с помощью геотермального теплового насоса (ГТН).

Что такое геотермальный тепловой насос

Использовать планетарную энергию можно на любом участке земли. Геотермальные источники с кипящей водой бьют ключом только там, где раскаленная магма подходит близко к поверхности. На остальном пространстве тепло из центра Земли распределяется равномерно. Поэтому на глубине ниже уровня промерзания почвы круглогодично поддерживается одна и та же температура.

Предназначение ГТН — перекачивать тепло из почвы или водоема внутрь дома. С прилегающей территории энергия собирается трубами, а затем компрессор нагревает воду для отопительной системы коттеджа. Поэтому из 1 кВт потраченного электричества получается 3—5 кВт тепла.

Устройство

Для работы ГТН необходимы три независимых системы: внутридомовой, компрессорный, внешний контуры. Они объединены в одну схему теплообменниками, в которых циркулируют различные теплоносители.

Устройство ГТН состоит из таких компонентов:

  1. Система отопления дома, для которой лучше применить теплые полы.
  2. Горячее водоснабжение.
  3. Конденсатор передает энергию, собранную извне, к теплоносителю внутридомового отопления.
  4. Испаритель отбирает тепловую энергию у теплоносителя, циркулирующего во внешнем коллекторе.
  5. Компрессор перекачивает хладагент от испарителя, переводя его из газообразного в жидкое состояние, повышая давление и охлаждая в конденсаторе.
  6. Расширительный клапан устанавливается перед испарителем для регулирования потока хладагента.
  7. Трубы внешнего коллектора укладываются на дно водоема или опускаются в скважины.
  8. Насосы.
  9. Автоматика для управления ГТН по заданной программе обогрева помещения, которая зависит от изменений температуры наружного воздуха.

Теплоноситель внешнего контура перекачивается насосом и нагревается под землей или в водоеме. Внутри испарителя энергия передается хладагенту, который поступает в компрессор, где увеличивается давление и температура.

В конденсаторе происходит передача тепла системе отопления коттеджа. Затем хладагент проходит дроссель, где резко падает давление из-за увеличения объема. При переходе в газообразное состояние температура хладагента сильно уменьшается. Значительный температурный перепад ускоряет поглощение тепла хладагентом из наружного коллектора.

Принцип действия

Схема переноса лишнего тепла используется в быту уже 70 лет. Например, внутри морозильника образуется лед за счет отбора тепла хладагентом. Снаружи эта энергия сбрасывается в воздух помещения радиаторной решеткой. Потрогайте ее рукой — она всегда горячая во время работы холодильника.

Для функционирования ГТН применяется тот же принцип действия, но процессы немного сложнее:

  1. Когда хладагент попадает в испаритель, эта фаза называется изотермическим расширением. Фреон получает тепло от внешнего коллектора, давление падает.
  2. Затем происходит адиабатическое сжатие — компрессор увеличивает давление хладагента. При этом его температура возрастает до +70 °С.
  3. Проходя конденсатор, фреон становится жидкостью, так как отдает тепло контуру отопления при повышенном давлении. Эта фаза называется изотермическим сжатием.
  4. Когда хладон проходит дроссель, давление и температура резко падают. Происходит адиабатическое расширение.

Управлять таким сложным механизмом почти так же просто, как и холодильником. Когда производство монтажных работ закончено, а все системы подключены, опробованы, отрегулированы, пользователь будет переключать лишь несколько тумблеров и кнопок. Например, чтобы установить разную температуру обогрева для детской комнаты, гостиной, кухни.

Преимущества

Главное преимущество ГТН — не нужно сжигать уголь, газ, дрова для отопления дома. Тепловой насос собирает энергию с поверхности земли или из глубоких скважин, концентрирует, а затем направляет в систему обогрева коттеджа.

С течением времени геотермальный тепловой насос становится все более востребованным, поскольку обладает еще целым рядом преимуществ:

  1. Экологически безопасен.
  2. Использует возобновляемый источник энергии.
  3. После окончания пусконаладочных работ отсутствуют регулярные затраты расходных материалов.
  4. Автоматически регулирует нагревание внутри дома по температуре наружного воздуха.
  5. Срок окупаемости начальных затрат 5—8 лет.
  6. Можно подключить бойлер для горячего водоснабжения коттеджа.
  7. Летом работает как кондиционер, охлаждая приточный воздух.
  8. Продолжительный срок службы — более 30 лет.
  9. Минимальные энергозатраты — генерирует от 4 до 6 кВт тепла при 1 кВт потребленного электричества.
  10. Полная независимость отопления и кондиционирования «удаленного от цивилизации» коттеджа при наличии электрогенератора любого типа.
  11. Возможна адаптация к системе «умный дом» для дистанционного управления и дополнительной экономии энергии.

На бюджет владельцев ГТН подорожание энергоносителей почти не влияет. Если установить ветряной или солнечный генератор, то получится абсолютная энергетическая независимость.

Недостатки

Монтаж и запуск систем ГТН — это технологически сложный комплекс работ, которые могут выполнить только опытные специалисты. Сделать то же своими руками получится далеко не у всех, поэтому проще купить геотермальный тепловой насос с установкой и последующим обслуживанием. Общая стоимость оборудования и комплектующих материалов значительно выше по сравнению с обычным газовым оборудованием для теплоснабжения. Поэтому срок окупаемости первоначальных затрат растягивается на долгие годы.

Есть и другие недостатки:

  1. Из-за постоянного отбора геотермальной энергии возле расположения труб внешнего коллектора происходит охлаждение почвы. На севере короткое лето не дает возможности полного восстановления энергетического потенциала окружающей среды. Из-за этого эффективность ГТН постепенно снижается в течение примерно 5 лет. Затем тепловое равновесие стабилизируется.
  2. Бурить скважины — дорогое мероприятие, особенно в плотном грунте или скальных породах.
  3. Существует вариант с открытым внешним коллектором, когда можно обойтись двумя скважинами: одна — для забора грунтовых вод, а вторая — для слива обратно в водоносный слой. Такой вариант возможен только при хорошем качестве воды, потому что фильтры быстро засоряются, если слишком много солей жесткости или взвешенных микрочастиц. Перед монтажом надо обязательно сделать анализ воды из скважины.
  4. Отопление наполняется водой, нагретой до +35 °С. При такой температуре обычные радиаторы не будут эффективно обогревать здание, поэтому надо применять систему «теплый пол».
  5. Электродвигатель, компрессор, насос создают вибрацию и шумят во время работы.

Неприятных эффектов легко избежать, если оборудование разместить в подсобном или подвальном помещении. Обязательно установите принудительную вентиляцию. Утечка фреона опасна для здоровья человека.

Виды насосов

С течением времени выгодность геотермального теплового насоса для отопления дома, несмотря на высокие цены , становится все более очевидной из-за постоянного роста стоимости топлива. Правильно подобранный и качественно смонтированный ГТН обеспечивает теплом вне зависимости от времени года и рыночных колебаний стоимости энергоносителей.

Существует несколько вариантов монтажа внешнего коллектора, что позволяет адаптировать тепловой насос к конкретным условиям прилегающего к дому земельного участка:

  1. Трубы укладываются в траншеи на глубину ниже уровня промерзания почвы. На юге России земля замерзает максимум на 0,5 м, поэтому проще снять грейдером полностью слой земли на монтажном участке, уложить коллектор, а затем засыпать экскаватором котлован.
  2. Если вблизи дома есть водоем на расстоянии не более 100 м, то применяют самый экономичный и эффективный вариант — трубы укладывают под воду на глубину от 3 метров и более.
  3. Сухие песчаные грунты не дадут достаточного теплового потока, поэтому применяют бурение скважин глубиной до 50 метров, чтобы достичь водоносного слоя. В скважины опускают трубы.
  4. Если вода из скважины хорошего качества, то достаточно пробурить только две: одна — для забора грунтовых вод, а вторая — для слива обратно в водоносный слой.

Сливную скважину пробурите на расстоянии 20 метров от заборной и ниже по течению водоносного слоя.

Тип вода-вода

Относительно недорогую разновидность ГТН типа вода-вода рекомендуется использовать, когда рядом находится озеро, пруд, река или море. Эффективность такой системы достигается за счет максимальной величины конвективного теплообмена между внешней средой и теплоносителем, который циркулирует в трубах коллектора. Экономия получается за счет простоты монтажа. Бухты расстилают на поверхности воды, затем к трубам крепят грузы и затапливают систему на глубину 3 метра и более.

Если поблизости нет водоема, то можно применить вариант с разомкнутым коллектором. В этом случае используется энергетический потенциал грунтовых вод хорошего качества. Тогда системе и насосу не угрожает заиливание, отложение солей жесткости, ускоренная коррозия. Из одной скважины берут воду, прокачивают через теплообменник ГТН, а затем сливают в другую, которая должна располагаться на расстоянии 15—20 метров.

Если пробуренная скважина быстро заиливается или вода содержит много солей жесткости, тогда стабильную работу ГТН обеспечивается бурением большего количества скважин. В них опускают петли герметичного внешнего контура. Затем в скважины заливают тампонаж из глинисто-песчаной смеси.

Тип грунт-вода

Когда рядом с домом нет водоема и нет возможности пробурить скважины, тогда трубы укладывают горизонтально ниже глубины промерзания грунта. Если подпочвенные воды залегают близко к поверхности, то эффективность системы грунт-вода практически такая же, как у ГТН типа вода-вода, так как принцип работы тот же.
На юге России величина промерзания грунта менее 0,75 м, поэтому роют котлован глубиной 1 метр, раскладывают трубы внешнего контура, а затем засыпают. В северных регионах почва замерзает глубже, поэтому экономичнее рыть параллельные траншеи.

Критерии выбора и расчеты

При выборе оборудования ГТН для предварительных расчетов обычно используют упрощенную формулу: на 10 м² отапливаемого здания требуется 700 Ватт тепла. Тогда для дома площадью 250 м² подойдет тепловой насос мощностью 17,5 кВт. Чтобы обеспечить коттедж горячей водой, итоговую цифру умножьте на 15 %.

При расчете срока окупаемости ГТН учтите эксплуатационные расходы за все время службы оборудования — минимум 30 лет. Если предположить, что современные цены на топливо будут неизменны, то геотермальные тепловые насосы — самый экономичный способ отопления для загородных коттеджей.

Только за 1 год экономия составит в сравнении с:

Если умножить полученную выгоду на 30 лет, то экономия многократно превысит первоначальные затраты.

Обзор популярных марок и их стоимость

Чтобы обеспечить частный дом геотермальной энергией, потребуется решение большого количества технологических задач. Качественно и в срок это делают только опытные специалисты российских компаний, которые уже давно работают на рынке.

Популярных производителей тепловых насосов можно разделить на три ценовых категории:

  1. Дешевые китайские. Например, Meeting (КНР) с максимальной мощностью 7 кВт для отапливаемой площади 50—100 м² по цене 95 200 руб.
  2. Под американским брендом Mammoth производят оборудование в том же Китае: максимальная мощность 7,8 кВт, отапливаемая площадь 50 м², цена 261 000 руб.
  3. Самые дорогие изделия производятся немецкими компаниями. Например, Stiebel Eltron: максимальная мощность 9,9 кВт, отапливаемая площадь 50 м ² , цена 645 000 руб.
Читайте также:  Пластиковые водостоки для крыши: цены, характеристики, обзор производителей

Чтобы в будущем не возникало непредвиденных ситуаций лучше выбрать компанию, которая обеспечивает весь комплекс услуг: выполняет проектные работы, поставляет оборудование, производит монтаж, пусконаладочные работы и сервисное обслуживание.

Цены на модельный ряд геотермальных тепловых насосов

Установка геотермальной системы

Строительство комплекса ГТН состоит из трех независимых участков работы: внутренняя система отопления, тепловой насос и внешний контур.

Монтаж внешнего контура состоит из следующих этапов:

  1. Выполните проектные работы.
  2. Произведите пробное бурение для анализа грунта.
  3. Пробурите скважины при вертикальном размещении петель коллектора или выройте котлован для горизонтальной укладки труб.
  4. В котловане или скважинах разместите трубы внешнего контура.
  5. Заполните трубы теплоносителем, выпустите из системы воздух.
  6. Произведите подключение всех петель контура к коллектору.
  7. Сделайте опрессовку всей системы, чтобы выявить и устранить возможные протечки.
  8. Соедините коллектор с оборудованием ГТН.
  9. Сделайте пробный запуск.
  10. Подключите систему отопления дома и отрегулируйте работу всего комплекса.

Для размещения оборудования выделите отдельное подсобное помещение с температурой не ниже +14 °С. Систему отопления дома подготовьте к моменту пусконаладочных работ.

Какие расходы требует монтаж

Компрессор, насосы, автоматика ГТН требуют бесперебойного электроснабжения. На случай отключения приобретите электрогенератор с автоматическим запуском.

Установка ГТН включает расходы на:

Общие расходы на монтаж, с учетом стоимости скважин, находятся в пределах от 5 до 10 тысяч долларов. При использовании открытого водоема будет дешевле на 30—50 %.

Рекомендации по уходу и обслуживанию

После окончания пусконаладочных работ владелец управляет только двумя кнопками: включить/выключить и зимний/летний режим (отопление или кондиционирование), а также регулирует температуру в разных комнатах.

Ежегодный осмотр и обслуживание производят специалисты сервисной службы: контроль отсутствия утечек фреона, смазки, теплоносителя, работу автоматики.

Максимальной эффективности ГТН достигает, если определиться с выбором отопительной системы на ранних этапах проектирования здания. Тогда есть возможность выбрать оптимальные материалы и толщину ограждающих конструкций с нужной теплопроводностью и тепловой инерционностью.

Самые большие потери тепла обычно происходят через окна. Поэтому тройное остекление вовсе не роскошь, а экономически обоснованное строительное решение. Идеальный вариант — использовать стекла, способные отражать инфракрасные лучи.

Видео

О внутреннем устройстве компрессорного агрегата и принципе его работы.

Евгений Афанасьев главный редактор

Автор публикации 10.01.2019

Понравилась статья?
Сохраните, чтобы не потерять!

Геотермальное отопление: принцип работы

Геотермальное отопление дома: принцип работы

В связи с повышением цен на традиционное топливо, потребители все чаще задумываются об использовании альтернативных источников энергии. Достойной альтернативой газовым котлам и работающим на угле, стали теплонасосы — отбирают тепло из грунта или подземных вод.

Принцип действия таких агрегатов основан на переносе преобразованной теплоэнергии от источника к потребителю. Грунт и подземные воды имеют стабильную среднегодовую температуру, которая колеблется в пределах 7-12°C, на глубине ниже уровня промерзания. Этого условия достаточно, чтобы обеспечить эффективное геотермальное отопление дома.

Геотермальные тепловые насосы требуют установки коллектора, внешнего контура, который может быть:

Расчет геотермального отопления дома

Владельцы частных домов, решившие перейти на более экономичный вид энергоресурсов, могут оценить эффективность геотермального теплонасоса, вычислив мощность, которая потребуется ему для отопления здания. Делается это по формуле:

Q = (k x V x ∆T)/860, где:

Q — теплопотери здания, по этому параметру выбирается мощность теплового насоса для обогрева помещения (ккал/час). 1 кВт/ч = 860 ккал/ч;

k — усредненный коэффициент теплопередачи конструкций здания: например, если k=1, здание из кирпича, k=0,6 — хорошо утеплено, а 4 — это пристройка из досок;

V — суммарный объем всего отапливаемого помещения, в куб.м.;

∆T — максимальный перепад температур внутри и снаружи помещения.

Возьмем капитальный кирпичный дом площадью 100 м и высотой стен 3 м. Минимальная внешняя температура зимой составляет -25ºС, в доме 20ºС. В итоге, получаем:

Q = (1*300*(20-(-25))/860 = 15,698 кВт.

Таким образом для отопления нашего здания нам потребуется тепловой насос мощностью 16 кВт.

Каким будет геотермальное отопление для дома и принцип его работы выбирают, исходя из географических особенностей местности — наличия свободных участков земли, водоемов, глубины промерзания грунта. Если местность не позволяет установку горизонтального коллектора. Все расчеты лучше доверить специалистам профильной компании, имеющим практический опыт монтажа геотермальных систем.

Схема системы геотермального отопления дома

Устройство геотермальной системы отопления состоит из:

Во внешнем элементе хладагент забирает тепло из источника — грунта или воды. Далее хладагент циркулирует в системе и в конце отдает тепло в отопительный контур.

Учитывая, что земля и вода — ресурсы неисчерпаемые, а за использование их в качестве источников тепла не нужно платить, то геотермальное отопление дома выгодно в долгосрочной перспективе и окупается за несколько лет. Причем рабочий ресурс системы в несколько раз выше. Естественно, теплонасос потребляет какое-то количество электроэнергии, но оно в 4-5 раз меньше количества тепла, которое он генерирует.

Возникли вопросы?

Заполните форму обратной связи, наши менеджеры свяжутся с вами!

Тепловые насосы вода-вода.Теория

Принцип работы геотермального отопления дома

Принцип работы теплового насоса

Тепловые насосы «Dewix» являются экономичными и легкими в эксплуатации. Использование теплового насоса выгоднее в денежном эквиваленте, по сравнению с использованием отопления газом, электричеством, дровяными котлами. Стоимость теплового насоса с его установкой, конечно, не малая, но в то же время это прекрасная инвестиция. Стоимость насоса отобьется уже за 2 года! И Вы начнете существенно экономить деньги на отоплении. А ведь ресурс данного устройства — не менее 20 лет!

Недры земли дают нам бесплатное тепло. Почему же не использовать его для своей выгоды?! Тепловой насос благодаря своей конструкции помогает использовать тепло земли и преумножать его в несколько раз!

Принцип работы геотермального отопления схож с принципом работы кондиционера или холодильника. Основным элементом является тепловой насос — устройство, которое выкачивает тепло из земли и с его помощью отапливает Ваш дом. Система состоит из двух контуров – внутреннего и внешнего, соединяющихся между собой тепловым насосом. Внутренний контур — это традиционная система отопления в доме — радиаторы, теплые полы и т.д. Внешний – теплообменник, который монтируется под землей. В нем циркулирует незамерзающая жидкость – рассол или антифриз. Эта жидкость принимает на себя температуру грунта и уже прогретая поступает в геотермальный (тепловой) насос, который и передает это тепло внутреннему контуру, так и происходит нагрев воды в радиаторах.

Геотермальный (тепловой) насос – основная составляющая системы. Этот небольшой, размером со стиральную машину, агрегат функционирует как холодильник, только наоборот. Холодильник переносит тепло изнутри во вне. Тепловой насос переносит тепло, накопленное в почве, в Ваш дом.

Тепловой насос состоит из 4-х основных агрегатов:

  1. испаритель
  2. конденсатор
  3. расширительный вентиль (дроссель, понижает давление)
  4. компрессор (повышает давление)

Эти агрегаты связаны замкнутым трубопроводом. В системе трубопроводов циркулирует хладагент. В испарителе происходит процесс кипения хладагента за счет поступления тепла от теплоносителя. Образующиеся от процесса пары сжимаются компрессором, что также сопровождается повышением температуры, и поступают в конденсатор, где происходит уже отбор тепла в систему отопления. Из конденсатора жидкий, с уже понизившейся температурой, хладагент поступает на дроссельный клапан, осуществляющий автоматическое поддержание процесса кипения хладагента в испарителе. За счет одновременной работы агрегатов теплового насоса и повторения при этом термодинамического цикла реализуется постоянный нагрев воды до задаваемой температуры.

Тепловой насос, конечно, затрачивает электроэнергию для питания компрессора и насосов, которые перекачивают теплоноситель, но при этом добытое из земли тепло в 3-4,5 раза больше, чем затраченная электроэнергия! В этом и заключается выгода! Получаете больше в 3-4,5 раза, чем затрачиваете!

Принцип работы геотермальной системы отопления

Принцип работы теплового насоса

Современные отопительные устройства отличаются высокими показателями качества и функциональностью. Геотермальные тепловые насосы, имеющие довольно простой принцип работы, привлекают внимание потребителя своей эффективностью и неприхотливостью, так как идеально решают проблему отопления и кондиционирования.

Собирая тепло из земли (грунта), воды (грунтовых вод), геотермальный тепловой насос обеспечивает его передачу в системы отопления сооружений и зданий.

Принцип работы геотермальных тепловых насосов

Такой агрегат, использующий тепло земли, является экономически выгодным кондиционером в летнее время и отопительным прибором в зимнее. Средние температурные показатели грунта колеблются в диапазоне 4-12 градусов Цельсия, данная энергия является природным резервом использования низкопотенциальной теплоты.

В водоеме или непосредственно в грунте к тепловому насосу проводится зонд (трубопровод), по которому специальная морозостойкая жидкость циркулирует с целью сбора тепла. Подобную систему вполне можно сравнить с рабочей средой стандартного холодильника с обратными функциональными задачами. То есть если в холодильнике вырабатывается холод, а тепло испаряется во внешнюю среду, то тепловой насос имеет обратные принципы действия.

В тепловом геотермальном насосе один теплообменный аппарат (испаритель) утилизирует низкопотенциальную теплоту, другой теплообменный аппарат (конденсатор) выделяет тепло для обогрева и потребительских нужд.

Геотермальные тепловые насосы имеют ряд достоинств

Неоспоримые преимущества такого рода насосов обусловили их актуальность для разных регионов. Главными достоинствами оборудования считаются:

Виды подземных геотермальных тепловых насосов

Существует 4 разновидности коллекторов, которые являются успешными поставщиками тепловой энергии. Это подземные коллекторы следующих типов:

  1. Горизонтальные тепловые насосы. Размещены горизонтально на глубине порядка 1,2 — 1, 5 метра – глубже уровня промерзания грунта. Когда земельная площадь позволяет проложить контур, этот способ получения энергии предпочитают использовать для жилых объектов.
  2. Вертикальные тепловые насосы. Размещаются вертикально в специально пробуренных скважинах, глубина которых достигает 150 метров. Наиболее предпочтительный вариант, когда нет территориальной возможности для горизонтального размещения контура или ландшафтную зону нельзя нарушать.
  3. Грунтовые водные. В данном случае вода, циркулирующая по системе геотермального теплового насоса, является теплообменной жидкостью. В конце процесса прохождения по всему контуру вода возвращается в грунт.
  4. Водные тепловые насосы. Самый недорогой вид коллектора. Размещение предусматривается в любом типе водоема (река, озеро) – главное, чтобы глубина промерзания была выше глубины пролегания оборудования. Необходимо соблюсти требования относительно объема воды в водоеме и его размера.

Каждый из этих видов коллекторов можно считать достаточно актуальным в наше время. Выбор зависит от конкретных условий и возможностей эксплуатации.

Особенности эксплуатации тепловых насосов

Учитывая то, что геотермальные тепловые насосы являются разновидностью инновационного оборудования и требуют грамотного проектирования, важно доверять монтаж установки профессионалам, имеющим опыт работы с высокотехнологичными материалами. Для того чтобы тепловой насос сохранял высокий КПД, необходимо иметь низкотемпературную систему отопления, к которой он будет подключаться. Температура подачи не должна превышать отметку в 55 градусов (фанкойлы, теплые полы, специальные радиаторы, подстроенные на необходимую температуру).

Применение геотермальных насосов на территории России

Для многих районов Российской Федерации геотермальные тепловые насосы становятся самыми оптимальными средствами отопления и кондиционирования. Актуальными причинами использования данного оборудования в России можно считать следующие:

Какие расходы требует установка и обслуживание тепловых насосов?

Тепловой насос в наше время стоит немало, однако значительная экономия средств позволяет со временем полностью окупить первоначальные затраты и начать экономить на отоплении. Не стоит забывать и о расходах на потенциальный ремонт насосного оборудования, которые могут составлять приличную сумму. Если говорить простым языком, то в общую стоимость обслуживания геотермального насоса входит:

Читайте также:  Потолок их гипсоволокна (гвл), устройство, монтаж своими руками

Устройство и схема электрического проточного водонагревателя

Проточный водонагреватель Termex System

Прежде всего, рассмотрим устройство проточного водонагревателя.

Всё очень просто – вода, проходя через нагревательный элемент, нагревается, её температура зависит от мощности нагревательного элемента (ТЭНа) и от скорости потока воды. Это – основной принцип работы проточного водонагревателя.

Очевидно, что чем больше мощность нагревателей и меньше скорость течения воды, тем сильнее она нагреется.

Основной минус его – это, пожалуй, самое неэкономное устройство в доме. Газовые водонагреватели гораздо экономичнее.

Но, как обычно, сначала немного теории. А что касается того, как установить и отремонтировать водонагреватель – у меня есть статья Установка и ремонт проточных водонагревателей. Про накопительные нагреватели (бойлеры) у меня также есть статьи: Ремонт накопительного нагревателя и замена ТЭНа в бойлере.

Отличие проточных водонагревателей от накопительных

Отличие видно сразу, из названия – вода протекает или накапливается. Плюсы и минусы (или отличия) этих двух типов водонагревателей перечислены ниже.

Характеристики электрических водонагревателей

  1. Размеры и масса нагревателя. У проточного размеры гораздо меньше, его можно вообще спрятать под раковиной или например в шкафчике рядом, вес его около 1 кг. Накопительный представляет собой большой бак емкостью около 200 литров, соответственно и вес его в “заряженном” состоянии – более 200 кг. Накопительные водонагреватели емкостью более 200 литров устанавливаются, как правило, в напольном варианте.
  2. Потребляемая мощность. Этот параметр очень важен с точки зрения электрики, далее в статье ему будет уделено большое внимание. У проточного нагревателя она очень большая, и может быть сравнима с мощностью, которую потребляет вся квартира – 7 кВт и выше. Накопительный нагреватель потребляет электроэнергии меньше – 1,5…3 кВт
  3. Скорость нагрева воды. Главный плюс проточного водонагревателя – скорость работы. Открыл краник – и уже через пару секунд “тёпленькая пошла”. Накопительный же греет сразу весь объем, и для нагрева воды до нормальной температуры может понадобиться до часа времени.
  4. Цена. Тут разница ощутима, для проточных цена составляет 1500-2000 руб., цена накопительных – в 2-3 раза выше. “Нормальный” накопительный водонагреватель начинается с цены 6000, но опять же, всё сильно зависит от желаемых параметров.
  5. Проточные я бы ещё разделил на 2 группы по конструкции. Есть такие, у которых есть просто выход под полдюймовую трубу (шланг), и дальше его можно подключать куда хочешь. А есть такие, у которых в конструкции предусмотрен кран или шланг с душем.

Какой водонагреватель выбрать – накопительный или проточный?

Если к вопросу нагрева воды вы решили подойти основательно, то лучше пойти на затраты и выбрать накопительный водонагреватель (ссылки в начале статьи).

Запланировали через час покупаться и помыть посуду – включили его, помылись-побрились, и выключили. И вода ещё долго (несколько часов) будет остывать, её можно использовать, не расходуя электричество.

Если же нужна горячая вода здесь и сейчас, или ограничены в средствах, или некуда ставить этот огромный бак – то конечно, лучше выбрать компактный, проточный водонагреватель. Но тут надо особо подойти к электропитанию, о чём будет сказано ниже.

Схема и устройство проточного водонагревателя

Электрическая принципиальная схема проточного водонагревателя Termex System приведена ниже. Схема взята из инструкции, которую можно будет скачать в конце статьи.

Схема проточного водонагревателя Termex System

Итак, что “под капотом” у этого водонагревателя и как работает его электросхема?

Устройство реального проточного нагревателя воды рассмотрим на фотографии:

Проточный водонагреватель Termex System – устройство и принцип действия

Как видим, датчик перегрева – один (Т1, у него один контакт, через который питаются оба ТЭНа). Производитель в инструкции предупреждает, что может менять схему и конструкцию на своё усмотрение.

На фото не видно, как отдельно питаются два ТЭНа.

Проточный водонагреватель Termex System – устройство поближе

Тут стрелкой показана пимпочка (Сброс), на которую надо нажать, если сработал датчик перегрева .

А вот фото, на котором видны параметры реле:

Реле, включающее ТЭНы

Устройство и схема водонагревателя Thermex Stream

Термекс Стрим устроен попроще, вот фото его внутренностей:

Termex Stream внутреннее устройство

В Стриме схема упрощена – нет реле. Датчик наличия потока воды (датчик протока, датчик давления) как обычно предохраняет от сухого хода, термореле – от перегрева.

Вот схема водонагревателя из инструкции:

Схема проточного водонагревателя Termex 500 700 Stream

Инструкции к проточным водонагревателям

Ниже привожу инструкции к нагревателям, о которых идет речь в статье. Перед началом использования их надо внимательно прочитать. Особенно разделы, где написано как включать-выключать воду и электропитание.

• THERMEX_System_manual / Проточный электрический водонагреватель THERMEX System. Руководство по эксплуатации. Назначение, технические характеристики, комплект поставки, описание и принцип действия, эксплуатация, схема электрическая., pdf, 4.66 MB, скачан: 4582 раз./

• THERMEX_Stream_manual / Проточный электрический водонагреватель THERMEX Stream. Руководство по эксплуатации. Назначение, технические характеристики, комплект поставки, описание и принцип действия, эксплуатация, схема электрическая., pdf, 6.58 MB, скачан: 4076 раз./

• THERMEX_Combi_manual / Проточный электрический водонагреватель THERMEX Combi. Руководство по эксплуатации. Назначение, технические характеристики, комплект поставки, описание и принцип действия, эксплуатация, схема электрическая., pdf, 6.89 MB, скачан: 2945 раз./

На этом всё, вопросы по устройству и схеме проточных водонагревателей прошу задавать в комментарии!

Принцип работы проточного водонагревателя

Принцип работы проточного водонагревателя

Жизнь человека в XXI веке стала максимально комфортной. Мы уже стали забывать как это топить жилище дровами и греть воду для того, чтобы принять душ или ванну. Однако плановые отключения горячей воды летом, периодически возвращают нас в прошлое. К счастью, прогресс не стоит на месте, и сегодня можно легко решить эту проблему, установив проточный водонагреватель. Имея небольшие габариты и вес, он отлично впишется в интерьер ванной комнаты или кухни.

Из чего состоит проточный нагреватель

В корпусе проточного водонагревателя находится нагревательный элемент (ТЭН или спираль), регулятор мощности, терморегулятор, который отключает ТЭН при достижении предельной температуры нагрева, и датчики, отвечающие за защиту от включения ТЭНа без воды в системе и температуру нагрева.

Разновидности нагревателей

Различают два основные вида проточных водонагревателей — закрытого типа (напорные) и открытого типа (безнапорные).

Принципиальное отличие напорного заключается в том, что он может работать сразу на несколько точек. То есть установив его в одном помещении, горячей водой можно пользоваться и в ванной, и на кухне и везде, где есть смесители. Прежде чем эксплуатировать устройство такого типа, необходимо убедиться в том, что в водопроводе можно создать довольно высокое давление. При низком давлении напорный нагреватель работать не может.

Безнапорный устанавливается только на одну точку. Для его эксплуатации давление в трубе не имеет значения. Зачастую безнапорные водонагреватели оснащены собственным краном или душем.

Также водонагреватели различаются по типу использования нагревательного элемента. В его качестве которого могут быть использованы ТЭНы или нагревающие спирали. Проточные водонагреватели с ТЭНом внутри имеют большие габариты, со спиралью более компактные.

Ещё одно различие водонагревателей — это тип управления. Механические, более надёжные, регулировка температуры производится вручную с помощью тумблера на корпусе прибора. При поступлении холодной воды, мембрана, находящаяся в корпусе прибора, смещается, приводя в движение рычаг включения. Однако, при слабом напоре в трубе, смещение рычага не произойдёт, а, следовательно, устройство не включится. Электронные, устроены на базе микропроцессоров и множества датчиков. Более точные, позволяют максимально точно установить температуру воды на дисплее. Способны поддерживать любую температуру вне зависимости от напора воды, также используют оптимальный уровень мощности, тем самым уменьшая потребление электроэнергии.

Принцип работы водонагревателя

Принцип работы проточного водонагревателя заключается в том, что вода нагревается и поддерживается заданной температуры, проходя через нагревательный элемент. Устройство подключается напрямую к трубе непосредственно возле раковины. При открытии крана в корпусе проточного водонагревателя срабатывает реле давления. Включается нагревательный элемент и через некоторое время (от трех секунд до двух минут) вода нагревается до заданной пользователем температуры и вытекает через кран. Температура задаётся вручную пользователем.

Как устроен проточный бойлер

Прибор отличается от накопительного устройства только отсутствием бака для скопления воды. В корпусе расположен проточный ТЭН, сквозь который проходит поток воды. Он быстро нагревается, что позволяет получить горячую воду сразу, как только открыли кран.

Внутри корпуса находятся:

Рассмотрите электрическую схему работы бойлера «Термекс»:

Принцип работы

Поскольку проточный бойлер работает с большой мощностью, для подключения потребуется надежная проводка. Стандартное подключение выполняется трехжильным кабелем, где L — фаза, N — ноль, Е — заземление.

После включения техники электричество поступает на датчик протока. Если напор воды в системе достаточный, датчик замыкает контакты. После срабатывает реле ТЭНа, и запускается нагрев. Термодатчики включаются в случае перегрева. Цепь замыкает лампочка на панели, которая светится во время работы бойлера.

Вот подробная схема устройства прибора:

Особенности моделей

Модели различных марок могут различаться по нескольким критериям.

Тип нагревательного элемента:

Управление:

Разновидности:

Как устроен

Проточная модель отличается от накопительного бойлера тем, что в конструкции отсутствует бак для накопления горячей воды. Холодная вода напрямую подается на нагревательные элементы и выходит уже нагретой через смеситель либо кран.

Рассмотрим на примере устройство проточного водонагревателя Термекс:

Как вы видите, электрическая схема нагревателя достаточно простая. Все элементы конструкции можно легко отыскать и приобрести, если аппарат выйдет из строя

Теперь перейдем ко второму, не менее важному вопросу — рассмотрим, как работает проточный водонагреватель

Принцип действия

Итак, на примере предоставленного выше нагревателя от фирмы Термекс рассмотрим его принцип работы.

Подключение к электросети осуществляется трехжильным кабелем, где L — это фаза, N — ноль, а PE либо E — заземление. Далее питание поступает на датчик протока, который срабатывает и замыкает контакты в том случае, если напор воды достаточный для работы. Если же воды нет либо напор очень слабый, включение нагрева не произойдет, в целях безопасности.

В свою очередь при срабатывании датчика протока включается реле управления мощностью, которое отвечает за включение ТЭНов. Датчики температуры, которые расположены дальше в электрической цепи, предназначены для отключения нагревательных элементов при перегреве.

При этом термодатчик Т2 включается после остывания ТЭНов в ручном режиме. Ну и последний элемент конструкции — неоновый индикатор, который отображает процесс нагрева воды.

Вот и весь принцип работы проточного электрического водонагревателя. Если вдруг устройство вышло из строя, воспользуйтесь данной схемой, чтобы найти неисправный элемент.

В других моделях может быть измененная схема работы, к примеру, будет присутствовать терморегулятор, как на изображении ниже.

При подаче холодной воды эта мембрана смещается, тем самым выталкивая рычаг включения через специальный шток. Если же напор слабый, смещение не произойдет и нагрев не включится.

Как установить проточный нагреватель воды

Процесс установки проточного водонагревателя своими руками включает подготовительный период

В первую очередь важно правильно определиться с моделью. Чтобы выбрать прибор, оптимально подходящий по характеристикам, учитывают следующие факторы:

Четко представляя требования, можно приступать к выбору проточного нагревателя подходящей мощности

Отдельно стоит обратить внимание на другие нюансы: сложность монтажа, цена, ремонтопригодность и наличие в продаже запчастей

Организация электроснабжения

Мощность бытовых проточных нагревателей варьируется от 3 до 27 кВт. Старая электропроводка такой нагрузки не выдержит. Если безнапорный прибор, рассчитанный на 3 кВт, еще можно подключить к существующей электросети, то мощные напорные модели требуют прокладки отдельной линии.

Мощный водонагреватель нельзя подключать к розетке. От прибора прокладывают прямую линию к электрическому щиту. В цепи предусматривают УЗО. Защитный автомат подбирают согласно мощности проточного электроприбора. По стандарту показатель составляет 50–60 А, но нужно смотреть инструкцию прибора.

Сечение кабеля подбирают аналогично с учетом мощности нагревателя, но не менее 2,5 мм 2 . Провод лучше взять медный и обязательно трехжильный. Без заземления проточным водонагревателем пользоваться нельзя.

Подключение электропитания

Для подключения питания в большинстве случаев используется клеммная колодка, расположена под защитной крышкой на корпусе водонагревателя. Где именно она находится и как до нее обраться, следует уточнять в инструкции. Шнуром питания с вилкой для подсоединения к розетке снабжаются только маломощные нагреватели на 1,5-2 кВт. Однако и в этом случае желательно обойтись прямым подключением к отдельной линии, для которой в щитке выделен автомат и УЗО.

Читайте также:  Ремонт пластиковых дверей своими руками: типы поломок (видео)

Схема подключения водонагревателя к элекричеству

Подключение выполняется трехжильным медным кабелем сечения не менее 2,5 мм2, если иного не указано в инструкции. Чем выше потребление, тем толще должен быть кабель. В Таблице указаны требования к кабелю, отталкиваясь от мощности и тока.

АлюминийСечение провода, мм2Медь
Сила тока, АМощность, кВтСила тока, АМощность, кВт
141,0143,0
151,5153,3
1932194,1
213,52,5214,6
274,64,0275,9
345,76,0347,4
508,3105011

На линии для водонагревателя больше не должно быть оборудования, как и на автомате с УЗО. Допускается установка защиты и автомата непосредственно возле водонагревателя, однако следует их монтировать в специальные влагозащищенные боксы

Конструкция

Корпус проточного электроводонагревателя обычно представляет собой цилиндр весом порядка 2 кг. Внутри находятся:

Нагревательный элемент

Бывает двух типов:

Первый вариант — спираль в чистом виде — находится внутри блока из полимерных трубок, который в свою очередь заключен в прочный корпус из того же материала. Внутренний объем прибора с таким нагревателем достаточно мал, также мала и его масса, соответственно, аккумуляции тепла не происходит.

Устройство проточного водонагревателя

По этой причине после отключения питания водонагреватель остывает моментально, так что накипь на его внутренних стенках отложиться не успевает. В основном такие проточники применяются в бассейнах для подогрева воды, но иногда и в бытовых условиях — при наличии в воде большого количества солей жесткости.

ТЭН — это та же спираль, но помещенная в трубку из меди или латуни, заполненную кварцевым песком. Такой вариант более надежен с точки зрения электробезопасности.

Датчик протока либо его механический аналог

Данный элемент обеспечивает подачу питания на нагреватель в тот момент, когда будет зафиксировано движение воды. То есть аппарат включается автоматически, как только пользователь откроет кран. В простых моделях, не оснащенных электронной системой управления, датчика как такового нет.

Вместо него имеется мембрана, механически связанная с выключателем и реагирующая на давление воды. Недостаток такого решения в том, что при малом напоре в трубопроводе нагреватель может и не включиться.

Датчик перегрева

Отключает питание нагревателя, если вода греется слишком сильно. Верхний порог обычно составляет +60 0С или +70 0С.

Удобно, когда на приборе имеется лампочка-индикатор срабатывания датчика перегрева. Без нее пользователю трудно понять, отключился ли водонагреватель из-за перегрева, либо вследствие неисправности.

Органы управления

С их помощью можно менять мощность нагрева и расход воды. Температура воды на выходе зависит и от того, и от другого. В приборах с электроникой обычно имеется возможность настройки желаемой температуры воды, а регулировку мощности и напора водонагреватель осуществляет сам. Значение температуры может выводиться на дисплей.

Собственно, УЗО находится не в корпусе, а на сетевом шнуре. Полное название этого элемента — устройство защитного отключения.

Оно размыкает цепь в случае обнаружения утечки тока, которая имеет место при поражении пользователя током или при пробое фазы на заземленный корпус или на металлический трубопровод.

Любой имеющийся в санузле электроприбор, особенно контактирующий с водой, нужно подключать через УЗО. Но в случае с «проточниками» по причине их большой мощности производители решили не полагаться на благоразумие пользователей и сами оборудуют их УЗО.

УЗО не защищает цепь и прибор от короткого замыкания или скачков напряжения, как иногда пишут в Интернете. Так что наличие этого устройства не освобождает от необходимости устанавливать автоматический выключатель или предохранитель.

Устройство проточного водонагревателя, принцип действия, схема, разновидности

Горячее водоснабжение дома или квартиры может быть централизованным, а может быть индивидуальным. Даже если у вас централизованная система подачи горячей воды стоит позаботиться и о резервном решении на случай её прекращения. Решить этот вопрос можно разными способами:

1. Установка водонагревательной газовой колонки. Требует согласования с газоснабжающей организацией, вытяжки.

2. Установка накопительного водонагревателя. Отличное решение, малая потребляемая мощность. В них обычно установлены ТЭНы 1-3 кВт, что позволит их подключить в квартире со стандартным количеством выделенной мощности (порядка 3.5 кВт в хрущевках).

Но есть огромный недостаток – накопительный водонагреватель сам по себе не тяжелый (20-30 кг), но в зависимости от модели он может накапливать от нескольких десятков, до нескольких сотен литров воды. Это может вызвать проблемы в монтаже такого нагревателя, например, в старом кирпичном или деревянном доме придется делать подставки, а не крепить его на стену.

3. Установка проточного водонагревателя. Его вес и габариты невелики, что позволяет его установить в шкафчике или под раковиной.

Давайте рассмотрим конструкцию проточного водонагревателя, его преимущества и недостатки.

Конструкция

Проточный водонагреватель состоит из:

Системы управления. Состоит из терморегулятора и датчика протока. В зависимости от модели может быть дополнена индикацией, например выводом температуры на дисплей.

Патрубков подключения к трубопроводу.

Теплообменником я называю узел, в котором происходит нагрев воды, обычно в нем установлен ТЭН. Чтобы вода протекая успевала нагреваться теплообменник должен быть как можно меньшим по объему, а ТЭН как можно мощнее. В миниатюрных моделях используются спиральные нагреватели, в крупных устанавливают несколько прямых ТЭНов.

Когда вы открываете воду, срабатывает датчик протока, он управляет обмоткой реле, которое подаёт питание на ТЭН. Когда вы отключите воду контакты датчика протока разомкнуться и ТЭНы отключатся. Если этого не произошло – сработает один из датчиков температуры.

Обычно их расположено два – один задает температуру воды, другой реагирует на критический нагрев. Второй датчик имеет ручное включение, если он сработал – придется снимать лицевую панель проточного водонагревателя и включать его. В зависимости от модели могут быть и другие датчики.

Это типовая электрическая схема проточного водонагревателя, где М – датчик протока, Т1 – терморегулятор, Т2-аварийный термостат с ручным включением, Р – реле.

На фото вы видите кнопку включения термостата.

Возможно упрощенное исполнение – без реле. Здесь датчик давления и термодатчик защитят ТЭНы от холостой работы.

Схема управления нужна чтобы включить ТЭНы, когда вы открыли воду, и выключить их когда вы закрыли воду или она закончилась.

Если такой тэн будет работать без протока воды, возможно повреждение трубопроводов, вследствие закипания воды, если будет работать в сухой среде – сгорит.

Накопительные водонагреватели хранят в себе воду, они состоят из накопительного бака и ТЭНа, принцип действия заключается в постепенном нагреве воды. В проточном – нужен моментальный нагрев.

Отсюда выходит главный недостаток проточных водонагревателей, чтобы обеспечить вас горячей водой с хорошим напором его мощность должна быть больше 5 кВт. Далеко не в каждом доме или квартире есть возможность подключать такие нагрузки. Зачастую максимальная мощность ограничена автоматом на 16-32А в электрощите. А для её увеличения нужно обращаться в снабжающую организацию с электропроектом и пакетом документов.

Такая конструкция обеспечивает горячей водой одну точку. То есть, если вы хотите чтобы горячая вода текла одновременно на кухне и в ванной – придется устанавливать два водонагревателя.

Типовые неисправности

Чаще всего в нагревательных приборах выходит из строя ТЭН. В проточных нагревателях он служит дольше, чем в накопительных, накипь на его поверхности появляется очень медленно.

От перегрева, как уже было сказано он защищен двумя датчиками температуры. Если тэн не будет охлаждаться он сгорит.

Один из датчиков настроен на температуру около 60°C, при достижении этой температуры цепь питания ТЭНа размыкается, при снижении температуры – замыкается. Повышение температуры может быть из-за плохого напора воды, засора труб и прочего. Второй датчик – аварийны, он сработает при достижении 90°C.

После того как нагреватель остынет, нужно снять его переднюю панель и вручную перевести датчик в нормальное положение, в котором его контакты замкнуты. Для этого на корпусе датчика есть кнопка.

Реле давления и датчик протока нужны для защиты ТЭНов при низком напоре воды и когда вы закрываете кран.

Все датчики со временем выходят из строя, их нужно просто заменить, их ремонт в большинстве случаев либо невозможен, либо нецелесообразен.

Если ТЭНы включаются через реле возможны следующие проблемы:

1. Обрыв или межвитковое замыкание катушки реле.

2. Подгорание контактной группы.

Есть и более простые неисправности: отгорание проводов, разрушение клеммников и прочее. Это происходит из-за того, что они находятся в условиях с повышенной температурой, изоляция проводов может нарушаться, пластиковый корпус клеммников становится хрупким – это и ведет к проблемам. В таком случае нужно просто восстановить поврежденные соединения и провода.

Подключение к трубопроводу

Проточный водонагреватель устанавливают в непосредственной близости к точкам потребления горячей воды:

Как устроен проточный электрический водонагреватель

Содержание

Содержание

Есть давняя традиция — воду нагревать. Это приходится делать независимо от того, где вы живете — в квартире или частном доме. Для этой цели используют накопительные и проточные нагреватели, которые работают от различных источников энергии. В данной статье расскажем подробно про проточные электрические водонагреватели (далее — ПЭВН).

Если максимально кратко описать принцип работы ПЭВН, то получим следующее:

Холодная вода поступает в устройство непосредственно из магистрали;

Вода непрерывно проходит через нагревательный контур прибора;

На выходе из прибора получаем горячую воду.

Теперь более подробно рассмотрим как это работает.

Устройство ПЭВН

ПЭВН конструктивно можно поделить на два типа: универсальный и «кран мгновенного нагрева». Водонагреватели первого типа выполнены в виде закрытого корпуса с двумя патрубками для впуска и выпуска воды. Такие ПЭВН монтируются вблизи точки водоразбора, например, над раковиной. Некоторые приборы поддерживают работу с несколькими точками. В качестве примера рассмотрим внутреннее устройство одного из подобных ПЭВН фирмы Thermex.

На видео показан разбор этого же водонагревателя:

Механизмы безопасности ПЭВН

Сразу после впуска холодной воды в приборе располагаются датчики протока и температуры. Первый измеряет давление воды и при достижении заданного уровня генерирует сигнал на своих контактах. Именно этот сигнал служит отправной точкой для работы остальной схемы. Если давление падает ниже порогового значения, цепь размыкается. Так работает защита от «сухого хода».

Следующий обязательный элемент — термовыключатель. Существует несколько вариантов исполнения. В самых простых моделях термовыключатель подключен к нагревательному контуру и размыкает его при срабатывании. В некоторых моделях устанавливается дополнительный предохранитель с механическим включением. Для возврата его в исходное состояние придется открыть корпус и нажать кнопку. Ниже приведена принципиальная схема такого ПЭВН.

В приборах с электронным управлением температура контролируется по показаниям выходного термодатчика. Плата управления следит, чтобы своевременно отключить питание нагревательного контура. По такому принципу реализована защита от перегрева.

Третий компонент, защищающий прибор от выхода из строя — предохранительный клапан. Он срабатывает при гидроударе или повышенном давлении воды. При стравливании давлении из предохранительного клапана может просачиваться вода. При использовании предохранительного клапана необходимо позаботиться о дренажной системе.

Нагревательные элементы ПЭВН

Остановимся подробнее на процессе нагрева воды. В большинстве приборов контур состоит из закрытой колбы и находящихся внутри нагревательных элементов — трубчатых (ТЭН) или спиральных. Они подключаются через управляющее реле к цепи питания и преобразуют электрическую энергию в тепловую. Клеммы находятся снаружи колбы, их контакт с водой исключен. Колба обычно используется медная, есть варианты из термостойкого пластика и нержавеющей стали.

ТЭНы бывают медными или стальными, при этом металлы легируют и наносят защитный слой, чтобы лучше противостоять образованию накипи. Именно накипь — злейший враг металлических элементов, неизбежно приводящий к их износу.

Известны также и «сухие» ТЭНы. Это продвинутая версия, в которой исключается контакт нагревателей с водой. Вместо этого ТЭНы помещаются в защитную металлическую колбу, которая уже участвует в теплообмене. Для сухих ТЭНов есть апгрейд — керамический наполнитель. Он служит накопителем тепла, поскольку плавно нагревается и остывает, имеет увеличенную рабочую площадь.

Спиральные элементы изготавливают из специальных сплавов. При протоке воды спираль вибрирует и сбрасывает с себя известковые отложения. В целом спиральный элемент более устойчив к работе в жесткой воде.

Плата управления

Плата управления отвечает за сохранность прибора и его корректное функционирование. Напомним про два обязательных защитных механизма, рассмотренных выше: защита от работы без воды и защита от перегрева. Следующая важная функция — управление температурным режимом. В случае бюджетных моделей с механическим управлением это может быть простое включение и выключение ТЭНов или регулировка их мощности. В более дорогих ПЭВН с электронным управлением можно задавать температуру. Тогда в приборе появляется контроллер, который отрабатывает обратную связь по температуре и давлению воды и управляет мощностью нагрева. Такие модели комплектуются дисплеем и несколькими сенсорными кнопками для интеллектуального управления.

Цепь питания

Заключительная часть, которую рассмотрим — цепь питания. ПЭВН — это мощный потребитель, требующий особого внимания к проводке и соединениям. Поэтому в приборе находится крупная клеммная колодка. Это не случайно — провода должны быть подходящего сечения. Минимальные значения указываются в документации на прибор.

В цепь питания входят клеммы нагревателей и плата управления, от которой запитывается вся остальная электроника прибора. ПЭВН, рассчитанные на несколько точек потребления, обладают мощностью в несколько десятков киловатт и питаются от трехфазной сети. Для защиты от поражения током кабели питания прибора снабжаются УЗО.

Краны мгновенного нагрева

Отдельную нишу занимают так называемые «краны мгновенного нагрева». Это ПЭВН, выполненные в виде смесителя. Устройство таких ПЭВН немного отличается. Здесь ТЭН находится либо в основании смесителя в горизонтальном положении, либо внутри излива в вертикальном.

В таком приборе реализовано гидравлическое управление. Напор и температура находятся в обратной зависимости и регулируются ручкой смесителя. Электроники здесь практически нет, но все рассмотренные защитные механизмы быть обязаны. На некоторых моделях есть дисплей, на который выводится температура, измеряемая термодатчиком.

Проточный электрический водонагреватель — полезный в быту прибор. Принцип его работы прост, но подразумевает потребление большого количества электроэнергии. Помните об этом при выборе нагревателя и подключения его к электросети.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *