Сервис и ремонт оборудования
Внимание, остерегайтесь подделок!
Сертификаты

Каталог товаров +

Каталог товаров -

Закрыть

Нагрев воды является термодинамическим процессом с использованием источника энергии, целью которого является повышение температуры воды выше ее начальной. Типичными целями нагрева воды в домашних условиях являются: приготовление пищи, уборка, купание, и отопление помещений. В промышленности, основные продукты нагревания воды - собственно горячая вода и пар, имеют множество применений.

 

 

В домашних условиях воду обычно нагревают в специальных резервуарах, таких как водонагреватели, чайники, баки и паровые котлы. Эти металлические резервуары нагревают определенный объем воды, но при этом не обеспечивают постоянное снабжение  при определенной температуре. Температура будет варьироваться в зависимости от расхода горячей воды, т. е, чем больше использованный объем, тем ниже температура.

 

В свою очередь оборудование для постоянного снабжения горячей водой состоит из: баков для горячей воды, бойлеров, теплообменников, ёмкостных водонагревателей (калориферы) и газовых колонок. Все зависит от того, нагревают ли они воду для водоснабжения или для отопления; где используется нагреватель: в домашней среде или промышленности; какой источник энергии используют и где устанавливаются. В бытовых установках, горячая питьевая вода, используемая для любых целей кроме отопления, часто называется горячей водой для хозяйственных нужд. (ГВН).

 

Во многих странах наиболее распространенными источниками энергии для нагрева воды являются ископаемые виды топлива: природный и сжиженный нефтяной газ, нефть(пром. колонка), твердое топливо. Они могут использоваться непосредственно или после предварительной трансформации в электроэнергию. Альтернативные источники энергии, такие как солнечная, геотермальная и термодинамическая энергия, а также энергия, восстановленная из тепла, содержащегося в отработанной воде. Системы, использующие такие источники энергии чаще всего также имеют системы резервного снабжения, функционирующие на газе, жидком топливе или электричестве.

 

………………………………………………

 

Содержание


[скрыть]

1 Виды оборудования для нагрева воды
1,1 Система подачи самотёком
1,2 Проточные системы нагревания (по требованию)
1,3 Системы с использованием резервуара для хранения
2 Термодинамика и экономика
3 Водонагреватели
4 История
4,1 Изоляция и другие улучшения
4,2 Нагрев воды с помощью электричества
5 Проточные нагреватели
5.1 Система функционирования безрезервуарных нагревателей
5,2 Комбинированные котлы

5,3 Электрическая душевая насадка

5,4 Другие типы нагревателей и их преимущества
5.5 Преимущества
5,6 Недостатки
6 Гибридные водонагревателей
7 Солнечные водонагреватели
8 Геотермальные нагреватели
9 Безопасность водонагревателей     * 10 См. также
11 Литература
12 Внешние ссылки

Виды оборудования для нагрева воды

Вода для отопления помещений может нагреваться за счет сгорания ископаемого топлива в котле. Вода для бытового использования может в это же время нагреваться с помощью отдельного прибора. Такой подход широко распространен в США, где широко применяется паровое отопление. Наиболее эффективным распределителем тепла при такой системе отопления является радиатор. [2].

 

Система подачи самотёком

Бойлерная система отопления наиболее часто используется в Великобритании. Вода, до этого нагретая в бойлере (первичный нагрев), используется для подогрева воды для бытового использования, находящаяся в отдельном резервуаре (чаще всего из меди) цилиндрической формы (вторичный нагрев). Вода в данный резервуар поступает из бака с холодной водой, который чаще всего располагается на крыше здания. Это позволяет поддерживать довольно постоянный напор воды при низком давлении. В других частях мира такие резервуары с холодной водой обычно не используются, воду нагревают при таком давлении, под которым она поступает из водопровода.

 

Перебойные системы нагревания (по требованию)

См. также: Моментальный распределитель горячей воды


В Северной Америке автономное оборудование для быстрого нагрева проточной воды представлено безрезервуарными(проточными) нагревателями, в остальном мире местными нагревателями и газовыми колонками (аскотами). В Австралии и Новой Зеландии раньше существовало похожее приспособление, специальный нагреватель, работавший на древесных опилках.

При отоплении с помощью горячей воды, бойлер также часто нагревает и проточную, обеспечивая непрерывное водоснабжение без применения дополнительного оборудования (напр. насоса). Оборудование, которое может одновременно отапливать помещения и нагревать питьевую воду, называют комбинированным бойлером.

 

 

Хотя перебойные системы нагревания и могут обеспечить непрерывный расход воды, объемы такого расхода будут ограничены теплоемкостью сырья, используемого для отапливания.

 

Системы хранения

 

Нагревание воды в резервуаре с высоким давлением является часто применяемым типом нагрева, когда требуется высокая интенсивность расхода воды(но только на короткий промежуток времени) при давлении примерно такого же уровня, как и при подаче воды из систем водоснабжения. ( При этом рекомендуется использовать специальный клапан для снижения давления до безопасного для резервуара уровня).

 

В Северной Америке данные резервуары называются «баками для горячей воды». Они могут также иметь электрический резистивный нагреватель, воздушный тепловой насос, газовую или бензиновую горелку как нагревательный элемент.

 

При использовании бойлеров для отопления, вода для бытового использования обычно нагревается в специальных цилиндрах с использованием горячей воды из основного бойлера или с помощью погружного нагревателя( который часто используется вместе с бойлером). В Великобритании эти резервуары называют безвоздушным(безвыходным) цилиндром (или просто Megaflos, в честь популярной торговой марки). В США, их называют нагревателями с косвенным обогревом.

 

Термодинамика и экономика
В США вода поступает в дома при температуре около 10 C (50 ° F) ( может варьироваться в зависимости от широты и времени года). Для мытья посуды, стирки белья и купания предпочтительной является температура 40-49 ° C (104-120 ° F); если в последствии горячая вода будет смешиваться с холодной, температуру горячей воды следует поднять еще на 30 ° C (54 ° F) или даже больше. В соответствии с санитарными нормами, расход воды при купании в среднем составляет 2,5 галлона (9,5 л) в минуту; для раковины и посудомоечной машины этот показатель обычно составляет 1-3 галлона (3.8-11 л) в минуту.

Природный газ в США измеряется в CCF (100 кубических футов), величине,  которая конвертируется в стандартизированные единицы теплосодержания - терм, равный 100 000 британских тепловых единиц (BTU). BTU- это энергия, необходимая для того, чтобы нагреть один фунт воды на один градус по Фаренгейту. Американский галлон воды весит 8,3 фунта (3,8 кг). Таким образом, чтобы нагреть 40-литровый резервуар с 55 ° F (13 ° С) до 105 ° F (41 ° С), используя газовый нагреватель, требуется (40 × 8,3 × (105 - 55) / 100 000) БТЕ, или примерно 0,17 CCF , при 100% эффективности (КПД). Нагревателю мощностью 40000 БТЕ / ч в данном случае потребуется 25 минут, при 100% эффективности(КПД). При цене $ 1 за терм, стоимость газа составит около 17 центов.

Для сравнения, обычный электрический водонагреватель имеет нагревательный элемент мощностью 4500 Вт, которому при 100% эффективности(КПД) потребуется чуть больше 1 часа для нагрева того же самого обьема воды. Если учесть, что 16600 BTU - примерно 4,9 кВт-ч при цене электричества 10 центов / кВт-ч , то стоимость затраченной электроэнергии составит $ 0,49. Исходя из этого, использовать душ с расходом 2,5 галлонов в минуту при температуре воды 104 ° F (40 ° С), эквивалентно использованию прибора мощностью19,8 кВт. [ссылка. Вт равен 13,2 кВт, но при увеличении температуры на 20, а не на 30 ° С]. [3] В Великобритании, нагревательные элементы как правило имеют мощность 3 кВт.

Эффективность нагревателей воды при  бытовом использовании может сильно различаться. Это зависит от разных производителей и моделей. Тем не менее, электрические нагреватели более эффективны (если опустить издержки электростанций), их коэффициент извлечения может составлять до 98%(показатель того, насколько эффективно энергия передается воде). При этом коэффициент эффективности газовых нагревателей равен лишь около 86% (оставшиеся 14% теряются вместе с отработанным газом). Минимальные показатели эффективности - 80% для электрических и 50% для газовых обогревательных систем. Но исходя из того, что производство электричества сегодня имеет КПД на уровне 15-55% (для парогазовой установки с внутрицикловой газификацией угля), а для наиболее распространенных сегодня,  тепловых электростанций этот показатель составляет 40%, нагрев воды с использованием электроенергии является, с учетом всех вышеперечисленных факторов, менее эффективным. Использование теплового наоса может существенно увеличить КПД электрического нагревателя и снизить обьем выбрасываемых газов, особенно если используется возобновляемый источник энергии.

Проточный нагреватель, работающий при такой же мощности (при 100% эффективности), был бы в состоянии поставлять 1,6 галлонов в минуту непрерывно, повышая температуру воды на 30 ° C (54,0 ° F). При расходе 1,3 галлона в минуту, температуру можно было бы поднять на 33 ° C (59,4 ° F). Чтобы быть в состоянии поддерживать расход при одновременном использовании нескольких кранов в доме (не менее 5 галлонов в минуту), проточному нагревателю потребовалось бы в 4 раза больше энергии от своей базовой мощности – такой показатель трудно достичь при использовании газа, еще сложнее при использовании электричества.

Многие проточные водонагреватели могут использовать более 100.000 БТЕ / ч при высоком уровне расхода, поэтому их использование неразрывно связано с повышенным уровнем энергопотребления. Для таких нагревателей важно иметь мощный источник энергии. Обычная розетка,  например, имеет такую мощность, которой может хватить для нагрева только 0,17 галлонов в час при максимальном повышении температуры на 40 ° С.

История

Первый известный нагреватель, ставший прототипом резервуарных нагревателей, был разработан в Европе. В 1868 году в Лондоне, художник Бенджамин Уодди Моэм изобрел "первый отечественный мгновенный водонагреватель, который не использует твердое топливо." Названный "гейзером", в честь одноименных фонтанирующих горячих источников Исландии, изобретение Моэма состояло из резервуара с водой вверху конструкции, которая нагревалась, стекая вниз, проходя через трубки, наполненные раскаленным газом от горелки. Полученная таким способом горячая вода сливалась в раковину или ванную. Изобретение было достаточно опасным, т.к в ванной не предполагались дымовые трубы или вытяжки для отвода газов.

Из Англии в Америку Водонагреватель до сих пор иногда называют «гейзером» в Великобритании  Также часто употребляются названия: электрический котел, электрический раздаточный котел или электрическая урна. Изобретение Моэма оказало сильное влияние на норвежского инженера-механика Эдвина Руда. В 1889 году он изобрел электрический водонагреватель, уже после своей эмиграции в Питтсбург, штат Пенсильвания .Компания, названная в его честь до сих пор существует. Она внесла весомый вклад в дизайн и техническое оснащение нагревателей. [1].В бытовом и коммерческом использовании, большинство водонагревателей в Северной Америке- это колонки с резервуаром. Их также называют накопительными водонагревателями. Они состоят из цилиндрического сосуда / контейнера, в котором постоянно находится горячая вода. Типичные размеры для бытового использования варьируются от 75 до 400 литров (20 до 100 американских галлонов). Такие колонки могут использовать электроэнергию, природный газ, пропан, солярку, солнечную энергию или любые другие источники энергии. Тем не менее, водонагреватели на природном газе являются наиболее популярными в США и Европе, из-за широкой сети газопроводов в городах и дешевизны самого газа. По сравнению с проточными нагревателями, накопительные водонагреватели имеют преимущество в более низком уровне энергопотреблении (газа или электричества), т.к тепло может долгое время сохраняться в баке после единичного нагрева. Недостатком является то, что вода в баке периодически остывает вне зависимости от того, используется ли вода или нет, что приводит к потребности периодически прогревать систему заново. Кроме того, когда горячая вода в баке все-таки закончится, образуется большая временная задержка, пока резервуар вновь не наполнится и не нагреется. Большие резервуары / контейнеры, как правило, обеспечивают меньшие температурные колебания воды при относительно стабильном расходе.

Накопительные водонагреватели в Соединенных Штатах, Индии и Новой Зеландии, представляют собой, как правило, вертикальные, цилиндрические резервуары; они устанавливаются на полу или на специальной подставке. В Индии их часто устанавливают  под крышей прямо  над хозяйственными помещениями. В таких странах как Испания их располагают скорее горизонтально. В Австралии, на смену расположенным снаружи газовым или электрическим накопительным нагревателям( их специально располагают на открытом воздухе, чтобы высокая температура снаружи не давала воде остывать) сегодня приходят накопительные колонки с солнечными батареями на крышах.

В западных странах, где средние температуры ниже, часто применяются маленькие электрические колонки емкостью от 8 до 32 литров (от 2 до 6 галлонов) в точках использования, например кухонных кранов или ванной. Как правило, они используют низкомощные нагревательные элементы мощностью около 1- 1,5 кВт. Данной мощности может быть достаточно, чтобы мыть руки, или обеспечить потребителя горячей водой, пока не поступит основной поток из горячих труб или стационарной колонки. Они также иногда используются, если модернизация насоса и прокладка горячих труб в здание экономически не выгодны. Так как они поддерживают температуру воды с помощью термостата, снабжение горячей водой будет происходить при очень низком давлении, в отличие от проточных нагревателей.

В тропических странах, как Сингапур или Индия, обьем накопительного водонагревателя может варьироваться от 10 до 35 л. Использование 6 маленьких местных нагревателей в таких странах более эффективно, т.к климат более умеренный.

Внутренний бак водонагревателя является его наиболее важной частью. В лучшие нагреватели устанавливаются баки из нержавеющей стали. Другим важным элементом является тип нагревающего элемента. Кассетные элементы обычно более эффективны, чем трубчатые.

Изоляция и другие улучшения

В общем и целом, чем больше изоляции, тем лучше, так как это уменьшает потери тепла, когда колонка не используется. Водонагреватели могут поставляться с изоляционным рейтингом от R-6 до R-24. На плохо изолированный водонагреватель также можно добавить дополнительная защитная пленка или кожух, чтобы предотвратить потери тепла. Наиболее распространенным типом внешней оболочки является стекловолоконная изоляция с виниловым покрытием снаружи. Изоляция оборачивается вокруг бака, концы скрепляются. Очень важно, чтобы изоляция была подобрана правильно, не закрывала приток воздуха, а также не перекрывала вентили безопасности и слива. Также важно, чтобы не перекрывались отводные трубы, если таковые имеются. В очень влажных регионах, дополнительная изоляция на уже хорошо изолированном баке может привести к образованию конденсата. Данная проблема может привести к коррозии корпуса, плесени, или проблемам при эксплуатации. Современные водонагреватели имеют изоляцию из пенополиуретана(ППУ). В странах, где работоспособность котла особо важна, блоки(капсулы) ППУ располагают между внутренним резервуаром и корпусом. Например, в зависимости от уровня изоляции, в Индии водонагревателям выставляется рейтинг. Другие улучшения включают в себя обратный клапан на входе и выходе, таймер цикла, электронное зажигание и герметичные системы воздухозаборника (для топливных котлов), изоляция труб. Герметичные системы воздухозаборника часто называют "балочными" водоприемными сооружениями. Наиболее эффективные конденсаторные агрегаты могут использовать до 98% энергии топлива для нагрева воды. Выхлопные газы от сгорания охлаждаются и механически выводятся через крышу или через внешнюю стену. При высокой эффективности сгорания слив должен быть в состоянии поглощать воду, которая конденсировалась из продуктов горения, это в первую очередь углекислый газа и водяной пар.

В Соединенном Королевстве отопительный котел может нагревать как отдельный отопительный цилиндр, так и емкость для проточной воды. В такие водонагреватели часто устанавливается вспомогательный электрический погружной нагреватель, для случаев, если котел на время выйдет из строя.  Тепло от отопительного бака передается на бак проточной воды с помощью теплообменника; котел  работает при более высокой температуре, чем котел для водоснабжения. В Северной Америке большинство котлов для проточной воды полностью отделены от котлов отопительных систем (см. популярность HVAC / систем с нагнетаемым воздухом в Северной Америке).

В бензиновые отопительные приборы , изготовленные с 2003 года в Соединенных Штатах были внесены изменения в соответствии с нормой ANSI Z21.10.1, чтобы предотвратить воспламенение горючих паров и дополнить конструкцию тепловым реле. Первое изменение предполагает предотвращение попадания паров воспламеняемых жидкостей и газов в непосредственную близость к нагревателю, предотвращая пожар и взрыв. Вторая особенность ставит своей целью, предотвратить перегрев бака при необычных условиях сгорания. Эти требования безопасности были в связи с тем, что многие домовладельцы складировали, а иногда даже проливали, бензин или другие легковоспламеняемые жидкости вблизи водонагревателей, тем самым вызывая возгорания. Поскольку большая часть новых нагревателей включают в себя панель для ограничения распространения пламени(пламегаситель), в нормы также было включено обязательство постоянно проверять данные панели, чтобы убедиться, что они не засорены, т.к их засорение может привести к уменьшению количества воздуха для правильного горения. В случае такого засорения, тепловое реле может ошибочно отключить систему.

Стенная печь (Новая Зеландия), стенной водонагреватель (Новая Зеландия), или котел, вмурованный в печь или камин (Великобритания), являются примером простых бытовых вторичных водонагревателей, которые не нагреваются целенаправленно(напрямую). Такой котел обычно состоит из трубы с горячей водой за камином или печью (а не резервуаром для хранения горячей воды). При этом нет средства для ограничения уровня нагрева. В современных wetbacks могут применяться трубы специальной формы, которая бы способствовала теплообмену.

Нагрев воды с помощью электричества

Для малых электрических котлов, см. электрический водяной котел.

В Великобритании, электрический подогрев воды часто осуществляется путем установки погружного нагревателя на дне бака с водой. Погружной нагреватель представляет собой металлическую трубку, содержащую электрический резистивный нагреватель, мощностью ,как правило, 3 кВт.

Водонагреватели, которые имеют дополнительные резервуары для хранения горячей воды,  хорошо подходят для «умных» систем распределения электроэнергии и систем отопления, подогревая воду, когда нагрузка на электрическую сеть невелика и выключаясь, когда нагрузка повышается. Этого можно добиться, если позволить поставщику энергии отправлять запросы на сброс нагрузки, или если использовать калькуляцию цены в реальном времени. Смотрите Экономика 7.(тариф на енергию в ВБ)

Проточные нагреватели

Сегодня достаточно популярны также, проточные водонагреватели, которые также называются мгновенными, непрерывными, встроенными водонагревателями или нагревателями по требованию. Эти водонагреватели могут мгновенно нагревать воду, когда она проходит через нагревающий элемент,  вместо того, чтобы накапливать ее в резервуаре(кроме той воды, которая находится в катушке теплообменника). Проточные нагреватели часто устанавливаются по всей жилой площади сразу в нескольких точках использования воды, недалеко от центрального водонагревателя; центральный проточный нагреватель может использоваться для обеспечения потребностей в горячей воде для всего дома. Основные преимущества безрезервуарного водонагревателя - непрерывный поток горячей воды и экономия энергии (по сравнению с ограниченным количеством воды, которая подогревается в резервуаре независимо от частоты использования воды в резервуарных системах).

Как работают проточные водонагреватели? Когда появляется потребность в горячей воде (например, открывается кран на кухне, включается душ или стиральная машина) турбина внутри проточного нагревателя фиксирует поток воды и активирует нагревающий элемент. Турбина также посылает сигнал на панель управления, где для прогрева воды анализируются сразу несколько факторов: температура поступающей воды, желаемая температура воды (указывается на регуляторе температуры). Разница между двумя температурами рассчитывается, и  в зависимости от этого модулируется оптимальное снабжение блока горелок газом или электроэнергией; процесс прогрева начинается. Вода нагревается до нужной температуры, циркулируя через теплообменник из медных трубок. Когда кран горячей воды отключен, безрезервуарный водонагреватель отключается и находится в режиме ожидания до следующего использования.4].

Комбинационные котлы

Комбинационные или комбинированные котлы, сочетают в себе системы центрального отопления (СН) и систему (безрезервуарного) горячего водоснабжения (ГВС). При этом такие котлы являются системами непрерывного водоснабжения, способные обслуживать системы отопления с постоянной циркуляцией горячей воды. Они часто используются в многоквартирных домах. Когда поток горячей воды останавливается, такой котел перенаправляет свою мощность с сети отопления на прогрев воды для бытового использования. Некоторые комбинированные котлы имеют небольшие внутренние резервуары для хранения воды, обьединяя горячую воду в резервуаре с горелкой, чтобы обеспечить более быстрый поток воды при открытии крана.

Комбинированные котлы классифицируются на основе расхода ими горячей воды. Среднее потребление в КВт для бытовых котлов составляет от 24 кВт до 54 кВт, что дает приблизительный расход воды от 9 до 23 литров (2,4 до 6,1 галлона США) в минуту. Промышленные модели имеют более высокую максимальную скорость потока.

Еще одним преимуществом таких котлов является то, что разные части дома могут обслуживаться разными комбинированными котлами, что предоставляет больший временной и температурный контроль, а также возможность иметь несколько ванных комнат. Например, один котел может обслуживать системы нагрева на первом, а совершенно другой на втором этаже. Один котел при этом может снабжать одну, а другой вторую ванную комнату. Наличие двух  котлов также дает возможность резервного снабжения в случае, если один котел выходит из строя. Но это возможно только при условии, что обе системы соединены клапанами, которые в обычной ситуации закрыты.

Стоимость установки таких котлов значительно ниже, и для установки требуется меньше места, чем для накопительных котлов. Также не требуются трубы и элементы управления между баком и котлом.

Комбинированные котлы сейчас очень популярны в Европе, где в ряде стран на них приходится до 70% рынка.

Комбинированные котлы имеют свои недостатки. Так, поток воды может быть хуже чем у накопительных систем, особенно в зимнее время. Номинальная мощность должна быть согласована с отопительными требованиями; нагрев воды 'по требованию' повышает энергоэффективность, но ограничивает объем воды, доступной в любой момент. Давление воды не должно быть слишком низким. Комбинированный котел имеет больше движущихся элементов, что делает его более хрупким по сравнению с накопительными системами.[5].

Эта проблема может быть решена с помощью клапана combisave, что поможет сократить количество используемой воды

Электрическая насадка для душа

Как следует из названия, электрический нагревательный элемент устанавливается в душевую насадку, нагревая воду, поступающую напрямую из трубы. Такая насадка была изобретена в 1930-х годах в Бразилии  и получила особенно широкое распространение в 1940-х. Она до сих пор популярна в Латинской Америке из-за сравнительно высоких цен на газовые нагреватели. Было даже такое время, когда такая насадка могла стоить дешевле, чем фен для волос. Электрическая насадка работает примерно также как и кофеварка, но с использованием большего потока воды. Когда вода поступает внутрь насадки, давление раздувает мембрану, которая смыкает электрические контакты на катушке нагревателя с контактами под напряжением, тем самым включая устройство. Как только поток воды останавливается, устройство автоматически выключается. Обычно такая электрическая насадка имеет три температурных режима: теплый (2,5 кВт), горячий (5,5 кВт) и холодный (0 Вт). Последний используется, когда функционирует центральная система отопления или в жаркую погоду.

Мощность потребления энергии такой насадки составляет 5,5 кВт при 120 В или 7,5 кВт при 220 В. Экономность таких насадок связана с тем, что она, в отличие от бойлера, нагревает воду только во время использования душа, тогда как центральная колонка обеспечивает дом горячей водой постоянно и в намного больших обьемах. 20-минутная ванна с использованием электрической насадки может стоить около $ 0,10, в то время как такое же время, под душем, при использовании газовой колонки стоит в три раза больше. Эта разница может быть больше, в странах с более дешевым электричеством или в тропических регионах, где использование самого высокого температурного режима требуется только в холодное время года.

Существует широкий спектр электрических насадок для душа с разными температурными режимами. Нагревательный элемент электрического душа состоит из катушки из никеля, сплава никеля и хрома или из материалов, использующихся в масляных нагревателях, радиаторах или утюгах. Это связано с тем, что использование таких материалов предполагает большую безопасность путем обеспечения более надежной изоляции электрических элементов от воды. В соответствии с современными стандартами безопасности, электрические насадки изготавливаются из пластика, а не металла, как в прошлом.  Так как такая насадка использует более высокое напряжение, чем стиральная машина или сушилка, их установка требует тщательного планирования. Она должна быть напрямую подключена к распределительной коробке, с помощью отдельного 6 мм провода, электрических предохранителей на 50 А. и иметь заземление. Плохо установленная насадка или насадка, установленная с  использованием проводов из алюминия или плохими контактами, может перегореть и привести к пожару. Перед применением таких насадок в многоквартирных домах также часто требовались внести изменения в электросеть, т.к требовались более мощные трансформаторы из-за более высокого потребления. В странах, где практически во всех домах используются электрические душевые насадки, напр. Бразилии, обычный трансформатор имеет мощность от 112,5 до 150 кВА; при этом каждое отдельное здание должно иметь свой собственный трансформатор для поддержки внутреннего потребления без перегрузок.

Различные типы водонагревателей и их преимущества

Проточные водонагреватели(централизованные и местные)

Местные водонагреватели используются только в местах прямого использования воды, так что поток воды из крана почти мгновенно становится горячим, что позволяет экономить воду. Такие нагреватели также более экономны, чем централизованные безрезервуарные водонагреватели, т.к при их использовании в трубах не остается остатка горячей воды. Тем не менее, такие водонагреватели чаще всего используются вместе с центральным водонагревателем, так как их поток обычно ограничен 6 л / мин (1,5 галлонов США / мин), а их стоимость отдельно для каждой точки использования часто не может перекрыть сэкономленные средства на электроэнергии и воде. Кроме того, местные водонагреватели до недавнего времени были представлены только моделями, работающими на электричестве, которое зачастую дороже, чем природный газ или пропан. Но при этом существуют и гидросоничесике водонагреватели, работающие на принципе кавитации.

Сами по себе, проточные нагреватели могут быть более эффективными, чем накопительные водонагреватели. В обоих случаях (при использовании централизованного или местного нагревателя) отсутствие бака позволяет сэкономить энергию, которая в резервуарном накопителе используется для повторного разогрева воды. Это называют потерей от простоя. Существует ошибочное мнение, что повторный разогрев воды в колонке, способствует более эффективному отоплению дома. Но это касается только электрических установок, т.к дополнительное тепло в газовых агрегатах выпускается через выхлопные трубы. Также стоит заметить, что если дом нужно охладить, повторный разогрев воды в колонке будет только мешать этому. С использованием центрального водонагревателя проточного типа, происходит потеря воды из-за того, что часть поступающей из крана воды при его включении все еще холодная. Это происходит из-за того, что в системе с центральным водонагревателем вода остается в трубах между краном и самой колонкой. Этого можно избежать, если установить насос рециркуляции. Но  при этом не стоит забывать о стоимости установки такого насоса и стоимость энергии, которую он будет потреблять.

Проточные водонагреватели можно разделить на две категории: "full on / full off" и "регулируемые". Первый тип не имеет регулируемого уровня мощности, такая колонка либо полностью включена либо выключена. Во втором случае, в колонке можно регулировать мощность в зависимости от мощности потока воды, проходящей через блок. Это обычно делается с помощью датчика расхода, регулирующего газового клапана на входе и такого же клапана-фильтра на выходе. Это позволяет поддерживать температуру при нагреве и температуру на выходе из крана при разном уровне расхода на примерно одном уровне ±2 C.

Высокомощные комбинационные котлы [6] обеспечивают одновременный нагрев воды и отопление помещения. На сегодня, более 50% всех новых котлов в ВБ являются комбинированными.

В условиях североамериканского климата, наиболее экономически эффективной формой водонагревателя является, как правило, использование одного центрального проточного водонагревателя и  местных водонагревателей для каждого отдельного крана. Однако, свои коррективы вносит количество потребляемой энергии, газа и воды, их цена и планировка самого дома. Чаще всего используются электрические местные водонагреватели, т.к раньше водонагревателей, использующих другой источник энергии просто не производили. Но газовые и пропановые местные нагреватели быстро набирают популярность. При выборе централизованной газовой установки потребителям часто рекомендуют посмотреть, как колонка будет функционировать, если поднять требуемый уровень температуры так, что она должна будет повысить температуру воды  на входе примерно на 42 ° C (75-77 ° F). Для людей, которые живут в холодном климате и имеют дом обычных размеров, рекомендуется оценить возможную мощность колонки при температуре воды на входе примерно 3-10 ° C (38-50 ° F), и найти подходящий обьем, с помощью которого можно было бы достигнуть расхода около 15 л / мин (4 галлона в минуту) даже зимой. Летом такая колонка сможет обеспечивать расход горячей воды на уровне 25-30 л / мин (6.3-6.9 галлонов в минуту), что связано с более высокой температурой воды на входе. Но в данном случае более важным является удобство использования такой колонки круглогодично.

 

Преимущества

Преимущества проточных нагревателей

* Долгосрочная экономия энергии. Хотя проточные водонагреватели обычно стоят дороже чем резервуарные, их использование в долгосрочной перспективе не только окупает все затраты, но и позволяет серьезно сэкономить, даже в зданиях с высоким уровнем расхода горячей воды. Поскольку вода нагревается только тогда, когда это необходимо, горячая вода не застаивается. В резервуарных нагревателях температура воды постоянно поддерживается  на одном уровне, даже когда она не используется. Из-за постоянной потери тепла через стенки резервуара, затраченная на нагрев воды энергия попросту теряется. Если приоритетным является обеспечение водой в определенные часы, для проточных нагревателей часто применяются системы рециркуляции, как в резервуарных водонагревателях. Такую систему можно дополнить аквастатом и таймером, чтобы снизить потери тепла от ее функционирования. Но по сравнению с хорошо изолированными резервуарными нагревателями(таких нагревателей, с слоем пенополиуретана толщиной более 100мм. всего несколько), экономия от использования проточных нагревателей минимальна. Для одного электрического нагревателя бытового использования, температура поверхности была менее чем на 1 ° С выше, чем температура воздуха. [Источник?]    * Неограниченное количество горячей воды: С помощью проточного нагревателя можно получать сколь угодно большое количество горячей воды, т.к она нагревается не в специальном резервуаре, а в процессе прохождения ею нагревателя на пути из труб в краны. Хотя расход горячей воды будет определяться мощностью колонки, генерирование горячей воды может быть бесконечным, в отличие от резервуарных колонок, где давление может быть постоянным, в то время как расход зависит от обьема резервуара.

Меньше занимаемого пространства Большинство безрезервуарных водонагревателей могут быть установлены на стене или даже между ними. Это означает, что такая колонка будет занимать меньше места в доме. Даже такие колонки, которые нельзя установить на стену, все равно занимают меньше места, чем резервуарные колонки.

* Снижение риска протечки. Во многих резервуарных системах нагрева могут возникать протечки из-за поломки в системе нагревателя, что может привести к разрыву бака. В проточных системах такой проблемы возникнуть не может. Несмотря на то, что в таких системах все еще остается риск протечки из-за неправильно установленных труб(напр. из-за неправильной прокладка труб с горячей или холодной водой), проточные системы являются более безопасными.

* Температурная компенсация В проточных системах существует специальный температурный клапан, который позволяет устранить такую проблему как снижение максимальной температуры воды и давления в кране из-за непрерывной эксплуатации, которая характерна для резервуарных нагревателей. Большинство котлов нового поколения имеют специальные компенсационный и смесительный вентили, которые позволяют стабилизировать давление и температуру воды. Другой особенностью современных нагревателей является то, что принцип их работы не является обратно пропорциональным из-за их ограниченной возможности нагревать воду, т.к они будут регулировать количество воды, которая впускается и выпускается, тем самым поддерживая постоянную температуру. Это связано с тем, что такие котлы имеют лишь ограниченную мощность для нагрева воды. Чем больше разница между требуемой температурой(указывается на регуляторе) и температурой воды на входе, тем слабее будет поток воды и наоборот. Клапан контроля потока в сочетании с терморезистором, помогает поддерживать постоянную температуру                   * Безопасность Проточные нагреватели могут поддерживать постоянную температуру воды, что делает невозможным обжечься из-за слишком горячей воды[7].

Недостатки Проточные нагреватели также имеют ряд недостатков:
Задержка при запуске Проточный нагреватель греет воду только по требованию, что является одним из главных его преимуществ. Это означает, что при открытии крана колонка начнет нагревать воду комнатной температуры, которая находится в трубах. Для централизованных систем нагрева недостаток заключается еще и в том, что чем дальше от колонки находится кран, тем больше будет такая задержка. Во многих британских моделях для решения данной проблемы в комбинированные колонки был установлен небольшой резервуар, в котором постоянно находится горячая вода. Этот резервуар значительно улучшил качество нагрева воды в комбинированных нагревателях, которое многие пользователи до этого считали достаточно низким. Уровень энергопотребления при этом значительно возрастает, особенно в летнее время.  Недостаток, связанный с задержкой также проявляется в случае частого включения-выключения крана. Обычно происходит задержка в 1-3 сек. между началом подачи воды и моментом, когда датчик потока включает нагревательный элемент или горелку. Такая задержка не является проблемой если использовать душ или ванную. но при кратковременном использовании (например, когда несколько раз включается и выключается кран) это может вызвать неудобства. Например, после длительной подачи горячей воды, кран выключается и включается снова. Из-за вышеописанной задержки из него сначала пойдет холодная вода. Время такой задержки зависит от длины труб.

Стоимость установки

Установка проточной системы нагрева обычно связана с достаточно большими затратами, особенно в случае модернизации установки.  Особенно дорогие такие установки в США, где они их сравнительно больше, чем резервуарных нагревателей. Если накопительный водонагреватель заменяется на безрезервуарный, часто требуется также заменить проводку на такую же с более широким сечением или газовую трубу на более широкую, т.к их мощностей может оказаться недостаточно, чтобы поддерживать достаточно сильный поток воды желаемой температуры. Замене может подвергнуться и вентиляционная труба. Все это может еще больше увеличить стоимость такой установки. Многие безрезервуарные колонки имеют полностью настраиваемые газовые клапаны, мощность которых может вариироваться от 10000 до 1000000 БТЕ. Для электрических установок используются провода калибров 10 или 8(по американской системе AWG),что соответствует 10 или 6 мм2 проводам. Такие конфигурации проводов могут использоваться для местных нагревателей (при североамериканском уровне напряжения), в то время как для более мощных установок могут потребоваться провода 2 калибра (AWG), что соотв. 33 мм2. В газовых приборах следует также настроить уровень давления и объема  для оптимального функционирования.

Возможность применения разных типов питания

Проточные нагреватели чаще всего ограничивают потребителя в выборе типа питания: газ или электричество, которые по своей сути абсолютно неэкологичны. Это зачастую затрудняет использование в таких системах других источников энергии, включая возобновляемые. Одним из исключений является комбинированное использование солнечных нагревателей. При этом, резервуарные нагреватели часто предлагают широкий выбор источников энергии, таких как централизованное теплоснабжение, центральное отопление, геотермальные установки, микро ТЭЦ и тепловые насосы.

Системы рециркуляции(отполения): Так как проточный нагреватель неактивен, когда нет потока воды, он несовместим с пассивными(системами на основе конвекции) рециркуляционными системами. Они  также могут быть несовместимыми с активными рециркуляционными системами, что делает их более энергоемкими, заставляя постоянно нагревать воду в трубах заново. Это полностью нивелирует главное преимущество проточных систем. Чтобы противостоять данной проблеме, а также снизить время ожидания нагрева воды, в проточные системы часто устанавливают рециркуляционные насосы «по требованию». Такие насосы приводятся в действие нажатием кнопки или т.п. Контактный датчик, устанавливаемый в точке использования воды дает сигнал насосу остановиться.  Одноконтурный процесс рециркуляции происходит тогда, когда где-то включается кран, тем самым предотвращая потери энергии, связанные с постоянным нагревом воды в трубопроводе.
Более низкие температуры Проточные нагреватели часто имеют минимальные требования давления в трубе для активации нагревающего элемента. Это может привести к разрыву между температурой холодной воды, и самой большой температурой смешанной(горячей и холодной) воды.

# Постоянная температура в душе

Кроме того, в отличие от резервуарных нагревателей, температура горячей воды из проточного нагревателя обратно пропорциональна скорости потока воды - чем быстрее поток, тем меньше времени нагревательный элемент тратит на нагрев воды. Иногда требуется сноровка, чтобы удачно отрегулировать температуру на кране с одним регулятором. При средней мощности, изменение температуры в душе будет происходить также как и при использовании резервуарной колонки, с одной оговоркой- при этом также будет изменяться мощность потока. Поэтому через некоторое время температура воды изменится сама по себе, и потребуется снова ее настраивать. Это обычно совсем незаметно при любом другом использовании воды, корме душа.

# Функционирование при низком давлении

Проточные системы сильно зависят от давления в трубах. Другими словами, в то время как в проточных системах нагрева давление воды на входе будет равно давлению, т.е силе потока на выходе уже из крана, в системах с баком давление на выходе может увеличиваться самой системой. Этого можно достигнуть, расположив резервуар над точкой использования воды, позволяя силе притяжения увеличить напор или используя насосы. Мощные душевые системы не могут использовать проточные системы для нагрева воды, потому что давления внутри такого нагревателя  будет  недостаточно, чтобы обеспечить правильную работу насоса в душе.

# Измерение времени использования и нагрузки на электрическую сеть

Проточные электрические нагреватели, если они устанавливаются в большом количестве в одном месте, могут вызывать слишком большую нагрузку на электрические сети. Так как такие нагреватели обычно довольно энергоемкие,  резкое повышение расхода горячей воды в определенное время дня может вызвать большие всплески расхода электричества. Поэтому в домах, где используется система нормирования потребления электроэнергии и воды (в таких местах обычно существует большая разница между ценой днем и ночью), проточный нагреватель может сильно увеличить цену услуг водоснабжения. [8] Использование колонок(проточные нагреватели, использующие газ), которые чаще всего устанавливаются в многоквартирных домах, также проблематично, если они подключены к системам централизованного теплоснабжения, поскольку они также увеличивают уровень нагрузки.

Гибридные водонагреватели

Основная статья: Гибридный водонагреватель

Гибридные водонагреватели- это такие нагреватели, в которых объединяются технологии обоих типов нагревателей: проточного и бойлерного.

Гибридный водонагреватель способен поддерживать давление воды, достаточное для бесперебойного снабжения горячей водой нескольких точек доступа, как резервуарный, и одновременно обеспечивать экономный расход при единичном использовании, как проточный нагреватель.

Солнечные водонагреватели

Сегодня все чаще применение находят нагреватели на солнечных батареях. Их солнечные коллекторы устанавливаются вне жилища, как правило, на крыше или стене. Другим элементом является бак с водой, который может быть как обычным, так и специально изготовленным для систем на солнечных батареях.

 

Основными типами таких нагревателей является солнечный нагреватель прямого действия, в котором вода для бытового использования поступает напрямую в коллектор. Многие такие системы также используют интегрированную систему хранения (ICS), которая обуславливает наличия бака в самом коллекторе. Нагрев воды напрямую более эффективен, чем с использованием теплообменников, но при этом такие системы часто не имеют систему защиты воды от замерзания, провоцируя большую потерю тепла в холодные, бессолнечные дни или по ночам. Также такая система часто нагревает воду до слишком высоких температур.

 

В отличие от солнечного нагревателя прямого действия, косвенные или замкнутые системы не нагревают воду напрямую, нагревая специальные жидкие теплоносители(вода или антифриз с водой). Нагревшись напрямую от панелей, такая жидкость пропускается через теплообменник, нагревая при этом воду в баке. Когда температура панелей опускается ниже температуры воды в баке или сам бак достигает максимальной, специальный датчик останавливает насос, останавливая циркуляцию нагревающей жидкости. В сточных , вода стекает в резервуар, который находится в охлажденном или полуохлажденном помещении, защищенном от низких температур. При этом, если солнечная панель перегревается, насос также останавливает циркуляцию, чтобы не повредить циркулирубщую жидкость. То же самое происходит в случае переохлаждения панелей. Тогда насос останавливается, чтобы не дать термоносителю замерзнуть.

Плоские солнечные панели чаще всего используются в замкнутых системах. Они часто напоминают окна в крыше и являются самым прочным типом солнечных панелей. Они также имеют лучшую производительность, особенно в системах, которые функционируют при наружной температуре не более 100 градусов по Фаренгейту. Плоские панели регулярно используются как в системах с наличием теплообменной жидкости(как воды, так и смеси воды и антифриза).

Другим типом солнечных панелей являются вакуумные (трубки) панели. Такие солнечные  батареи предназначены для холодного климата, где они не подвергаются воздействию сильных дождей или очень высоких температур (т.е. более 200 градусов по Фаренгейту.). Их обычно помещают на стойке, формируя тем самым ряд из стеклянных трубок, каждая из которых содержит радиаторы для поглощения солнечной энергии, подсоединенные к главному тепловому стержню (обычно сделанный из меди или медного сплава). Название «вакуумные трубки» вызвано тем, что в процессе получения энергии в трубках образуется вакуум, с помощью которого достигаются  малые потери тепла и очень высокие температуры внутри самой трубки(намного превышающие температуру кипения воды).

Геотермальные системы отопления

В таких странах, как Исландия и Новая Зеландия, а также других странах с высокой вулканической активностью, вода может нагреваться с помощью геотермальной энергии, а не энергии, полученной в процессе сгорания.

Техника безопасности при нагревании

При несоблюдении правил техники безопасности, водонагреватели могут нанести значительный ущерб, травмы или даже привести к смерти. Часто существует риск ожогов из-за неправильного функционирования колонки. Это происходит из-за того, что вода в баке может быть нагрета намного выше температуры кипения. Из-за внутреннего давления она поступит в кран даже ввиде пара. При этом если водой при температуре примерно 88 ° C (190 ° F) можно обжечься только при контакте, вода, нагретая выше 100° С может привести к ожогам от выпущенного пара. Для предотвращения таких ситуации следует использовать предохранительное устройство, называемое клапаном температуры и давления (T & P или TPR). Оно как правило устанавливается на верхней части водонагревателя, позволяя спускать воду, если та нагреется слишком сильно. В большинстве санитарных норм говорится, что выпускные трубы должны напрямую подключаться к такому клапану, чтобы спускать воду в канализацию. [11].

Если газовая или пропановая колонка устанавливается в гараже, многие нормы предписывают устанавливать ее на возвышении не менее 18 дюймов (0,46 м) над полом, чтобы уменьшить вероятность пожара или взрыва из-за разлива или утечки горючих жидкостей в гараже. Кроме того, в некоторых нормах содержится предписание устанавливать колонки с резервуаром на стены только с использованием с помощью металлических планок или анкера, чтобы предотвратить опрокидывание или разрыв водопроводных и газовых труб, в случае землетрясения [12].

В старых домах, где водонагреватель является частью котла отопления и сантехники, нормы позволяют устанавливать устройство Watts 210 вместо клапана TPR. Когда устройство фиксирует, что температура воды достигает 99 ° C (210 ° F), оно будет отключать доступ газа, предотвращая дальнейший нагрев. Кроме того, часто нужно также установить расширительный бачок или внешний предохранительный клапан, чтобы предотвратить нарастание давления в водопроводе, которое может разорвать трубы, вывести из строя клапаны или саму колонку.

Возможность получения ожогов является основной проблемой всех водонагревателей. Человек может получить ожог первой степени примерно через 5 секунд при температуре воды 60 ° C/140 ° F или через 1 минуту при температуре 53 ° C/127 ° F. Чаще всего ожоги получают дети или пожилые люди, из-за медленной реакции или физиологических особенностей. Для предотвращения получения ожогов часто применяют температурный клапан, который смешивает горячую и холодную воду в таких пропорциях, чтобы поддерживать постоянную температуру не более 50 ° C. Без такого клапана основным способом избежать ожога является установка датчика температуры.

Есть две противоречивых проблемы, касающихся температуры в водонагревателе – при слишком высокой температуре существует риск получения ожога(при температуре воды выше 55 ° C (131 ° F)), в то время как недостаточно горячая вода не позволит убить такие опасные бактерии, содержащиеся в ней, как легионелла. Обе эти проблемы являются опасными для жизни. Но их также просто устранить, установив температурный регулятор на по крайней мере 54,4 ° С (130 ° F). В «Европейских рекомендациях по контролю и профилактике «болезни легионеров» » прописана норма, что вода в баке водонагревателя должна храниться при температуре 57-60 ° C (140 ° F) для полной дезинфекции. При этом температуру нагревания можно также опустить до 55 ° C, чтобы предотвратить возможные ожоги. (Примечание:.. Температура воды в баке, превышающая 60 °  может привести к появлению известковых отложений, которые в дальнейшем могут стать инкубатором для бактерии, а также привести к постепенному разьеданию посуды в посудомоечной машине)

В отрасли возобновляемых источников энергии (солнечных и тепловых колонок, в частности), проблема высоких температур особенно актуальна.

С одной стороны, Европейский комитет по стандартизации СЕН указывает, что производительность нагревателей на солнечной энергии может упасть вдвое, если они ежедневно будут нагревать воду на максимальной мощности. В ходе других исследований, с использованием компьютерного моделирования, было установлено падение мощности только на 11%. В обоих случаях, исследователи пришли к выводу, что оптимальной температурой нагрева является температура ниже 60 ° C, при которой, тем не менее, невозможно уничтожить легионеллу.

Обезвредить воду от легионеллы можно и другими способами. Например, если повышать температуру нагрева хотя бы раз в день или даже раз в несколько дней до 55 ° C (131 ° F) в самой холодной части водонагревателя.

Чаще всего, заболевание «болезною легионеров» является результатом просчета при проектировании, когда не принимаются во внимание последствия наслоения или низкого давления в трубах.

Купить тэны в Киеве, Харькове, Одессе, Днепропетровске, Донецке, Запорожье, Львове, Кривом Роге, Николаеве, Мариуполье, Луганске, Севастополе, Виннице, Макеевке, Симферополе, Херсоне, Полтаве, Чернигове, Черкассах, Житомире, Сумах, Хмельницком, Горловке, Ровно, Кировограде, Днепродзержинске, Черновцах, Кременчуге, Ивано-Франковске, Тернополе, Белой Церкови, Луцке, Краматорске, Мелитополе, Керчи, Никополе, Северодонецке, Славянске, Бердянске, Ужгороде, Алчевске, Павлограде, Евпатории, Лисичанске, Каменец-Подольском.
Доставка в течении 2–3х дней.
Триком © 2011Тэны и комплектующие для нагревательной техники.
Яндекс.Метрика