МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ» КАФЕДРА «ЕЛЕКТРИЧНІ АПАРАТИ» РЕФЕРАТ з дисципліни «Конструювання ЕПТ» за темою: «Водонагрівачі, їх технічні показники та характеристика» Виконав: студент гр. Перевірив викладач: Лелюк М. А. Харків – 2022 2 ЗМІСТ ВСТУП ......................................................................................................................... 3 1 ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ВОДОНАГРІВАЧА ...................................... 4 1.1 Основні характеристики водонагрівачів ...................................................... 4 1.2 Принцип роботи водонагрівача ..................................................................... 6 1.3 Типова схема проточних та накопичувальних водонагрівачів .................. 7 2 КЛАСИФІКАЦІЯ ВОДОНАГРІВАЧІВ ................................................................. 9 2.1 Електричний водонагрівач ............................................................................. 9 2.2 Газовий водонагрівач ................................................................................... 10 2.3 Водонагрівач непрямого нагріву ................................................................. 10 ВИСНОВКИ ............................................................................................................... 12 СПИСОК ДЖЕРЕЛ ІНФОРМАЦІЇ ......................................................................... 13 3 ВСТУП Тема Водонагрівачі, їх технічні показники та характеристика. Мета роботи Визначити основні відомості про водонагрівачі, принцип роботи та типові схеми. Розглянути технічні показники водонагрівачів та їх класифікацію. Актуальність Водонагрівачі – спеціалізоване обладнання для нагрівання води, призначене для врізання в трубопровід системи водопостачання. Пристрої встановлюються для теплого водопостачання приміщень або окремих точок забору води. Водонагрівачі дозволяють оптимально вирішити проблему гарячого водопостачання у будинку. Прилади користуються попитом серед власників приватних домівок, де відсутнє центральне водопостачання, а також серед мешканців квартир і будинків, де виникають перебої з подачею гарячої води, особливо в літній період. 4 1 ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ВОДОНАГРІВАЧА 1.1 Основні характеристики водонагрівачів Водонагрівачі, як і будь-які електричні та інші прилади, мають певні технічні характеристики, якими вони відрізняються між собою. Але різні типи водонагрівачів мають як загальні, так і різні властивості, що впливають їх вибір. Класифікація водонагрівачів заснована на типі енергоносія та перетворення різних видів енергії на теплову енергію, можна умовно розділити на газові, електричні та непрямі нагрівачі. Кожен із типів має свої характерні особливості. Також водонагрівачі класифікуються за принципом зберігання та перенесення теплоносія. Відповідно до цього поділу виділяють [1]: Проточні. Накопичувальні. Накопичувально-проточні водонагрівачі. Першою та основною характеристикою водонагрівача є його потужність. Побутові типи водонагрівачів мають невелику потужність - від 1 до 3 кВт (накопичувальні) та від 3,0 до 6,0 (проточні). Різниця в потужності пояснюється тим, що в проточних водонагрівачах вода прогрівається практично миттєво, проходячи через нагрівальний елемент приладу, тому його потужність повинна бути досить великою, щоб забезпечити потрібну температуру. Накопичувальні водонагрівачі гріють весь об'єм води в них поступово, на прогрів потрібен певний час (від півгодини до декількох годин), але при цьому мати велику потужність таким приладам не обов'язково. Звичайно, чим більша потужність водонагрівача, тим більше води він нагріє, але при використанні нагрівачів на електриці слід враховувати можливості електропроводки. Потужні проточні електроприлади обов'язково вимагають консультації електрика та перевірки максимальної потужності електромережі, проведення окремого електрокабелю та встановлення захисного автомата. А проточні водонагрівачі понад 8 кВт зазвичай не допускаються до встановлення у квартири та приватні будинки. 5 Залежно від потужності електроводонагрівач підключається в електромережі або на 220В, або на 380В. Що стосується газових водонагрівачів, то вони також відрізняються своєю потужністю і за цим критерієм підлягають вибору аналогії з електричними [2]. Другою важливою характеристикою є продуктивність (для проточних водонагрівачів). Вона вимірюється в літрах/хвилину чи годину при різниці температур 20-30 градусів (стандартні параметри), тобто показує скільки літрів води в одиницю часу прогріє прилад за вказаної різниці температури води на вході та на виході. Ці дані безпосередньо залежать від потужності пристрою та температури води на вході - чим більша потужність, тим більша продуктивність; що температура води спочатку, тим більше її прогріє прилад. Для накопичувальних водонагрівачів застосовується параметр продуктивності, ємності, тобто скільки максимально гарячої води в літрах ви отримаєте від цього бака. Зазвичай ємність пристрою вказується вже у його маркуванні - 50, 80, 100 літрів і так далі. Побутовими приладами вважаються баки на 30-150 літрів для помірного водоспоживання, на 200-500 літрів – для комерційного застосування, понад 500 л – промислові. Вибираючи бак за його обсягом, слід виходити із потреб користувачів у гарячій воді: 10-15 літрів - для миття рук та посуду; 30 літрів - водонагрівачі для дачі, душ для 2 осіб; 50-80 літрів - для сім'ї 3-4 особи, душ; 100 літрів – для сім'ї 3-4 особи, у тому числі з дітьми – повне водопостачання; 120-150 літрів – на сім'ю до 5 осіб; 150-300 літрів - дача, кафе, перукарня; 500 літрів - великий будинок, котедж, повне водопостачання. Останній параметр найактуальніший для накопичувальних водонагрівачів - це тип корпусу: циліндр, вузький, плоский, прямокутний, а також виконання приладу: вертикальний/горизонтальний/універсальний. Такі характеристики важливі, оскільки накопичувальні водонагрівачі зазвичай відрізняються 6 чималими розмірами. Максимальна температура нагрівання водонагрівача вимірюється у °С. Це межа температури рідини, якої здатний досягти водонагрівач. Це не стала величина, можна регулювати температуру води, але тільки холодніше. У середньому максимальна температура нагрівання становить 60°, а накопичувальні моделі здатні нагрівати воду до 75°. Максимальна температура бойлерів непрямого нагріву може перевищувати 80°. За типом підключення до мережі водопостачання водонагрівачі бувають двох типів: відкритого та закритого. Моделі відкритого типу підключаються до безнапірного водопроводу та можуть обслуговувати гарячою водою лише одну точку. Принцип дії відкритих водонагрівачів полягає в тому, що при відкритті крана холодна вода, що надходить в бак зверху, витісняє гарячу воду, яка потім надходить в кран для використання [3]. У разі закритого підключення, водонагрівачі безпосередньо включаються до системи водопостачання будинку, в них підтримується постійний тиск, тому вони можуть працювати одночасно для кількох точок: наприклад, ви зможете мити посуд, а хтось із домочадців – у цей час приймати душ. Зазвичай водонагрівачі закритого підключення мають вбудовану систему захисту від стрибків тиску в мережі. 1.2 Принцип роботи водонагрівача Принцип роботи бойлера заснований на розподілі шарів води, що нагріваються до різних температур. Холодна вода, нагріта теплообмінником, яким протікає гаряча вода від котла, піднімається вгору і надходить у пристрій через трубку відведення гарячої води. На зміну воді, що пішла зверху, з магістралі подається нова. Таким чином, процес нагрівання відбувається безперервно. Слід зазначити, що з великому витраті води її температура падає з часом. Тому при виборі водонагрівача важливо враховувати його об'єм. За температурою води всередині водонагрівача як електричного, так і 7 непрямого нагріву слідкує терморегулятор. При досягненні заданого значення контакт розмикається, тим самим припиняючи подачу живлення на нагрівальний елемент або насос, який направляє гарячу воду через змійовик. Завдяки добрій теплоізоляції на підтримку необхідної температури води витрачається мінімум ресурсів. 1.3 Типова схема проточних та накопичувальних водонагрівачів Водонагрівач електричний проточний призначений для моментального нагрівання водопровідної води в побутових умовах. Нагрівання води здійснюється тільки при проходженні її через прилад, причому нагрівається лише та кількість води, яка необхідна вам для витрати. Нижче приведено типову схему електричного проточного нагрівача (рисунок 1). Рисунок 1 – Схема проточного електричного водонагрівача Згідно з рисунком відповідно наведені частини водонагрівача: 1. Вхідний автоматичний двухполюсний вимикач . 8 2. Колодка підключення. 3. Термозапобіжник. 4. Вимикач реле тиску. 5. Блок перемикачів режимів роботи. 6. Сигнальна лампа. 7. Нагрівальний елемент. 8. Реле тиску води. На рисунку 2 зображено схему накопичувального електричного водонагрівача. Холодна вода надходить у нижню частину внутрішнього бака (3) через коротку трубку з розсікачем (5). Добір гарячої води відбувається через довгу трубку (1) з верхньої частини внутрішнього бака (3). Нагрівання води відбувається за допомогою мідного нагрівального елемента (4). Магнієвий анод (2) охороняє внутрішній бак від корозії, продовжуючи його ресурс. Контроль температури, вибір режиму нагрівання і захист від перегріву проводиться біметалічним терморегулятором (6). Внутрішній бак захищений від корозії спеціальним покриттям, подібним по фактурі до скла [4]. Рисунок 2 – Схема накопичувального електричного водонагрівача 9 2 КЛАСИФІКАЦІЯ ВОДОНАГРІВАЧІВ 2.1 Електричний водонагрівач Найпоширеніші водонагрівачі – це електричні, де електрична енергія перетворюється на теплову. За принципом роботи, характерною відмінністю конструкцій вони поділяються на проточні та накопичувальні водонагрівачі. Підключати електроприлади до електричної мережі необхідно окремим кабелем, протягнутим від розподільного щита, із встановленим у щиті окремим автоматом, що забезпечує відключення споживача при перевищенні струму навантаження (рисунок 3). Принцип нагрівання води в електричних водонагрівачах майже не відрізняється від принципу нагрівання води в газових. Тільки замість газу як джерело енергії використовується електрична мережа [5]. Види електричних водонагрівачів дуже різноманітні, і включають накопичувальні та проточні системи. Ці прилади простіше встановлювати, обслуговувати та й вартість електрики менше, ніж газу. З іншого боку, вони довше гріють воду і вимагають якісної проводки, а деякі моделі навіть додаткової установки автомата на 380В та прокладання додаткової гілки електропостачання. Рисунок 3 – Електричний водонагрівач 10 2.2 Газовий водонагрівач Газовий проточний водонагрівач або газова колонка нагріває воду моментально. Вода надходить у теплообмінник і нагрівається за допомогою розташованого під ним газового пальника (рисунок 4). Об'єм води, що нагрівається необмежений. Це особливо важливо при використанні гарячої води в режимі «нон-стоп». Газовий проточний водонагрівач має одну безперечну перевагу – газ дешевший за електрику, а це означає, що щасливий мешканець будинку з централізованою подачею газу витрачатиме на нагрівання води менше грошей [6]. Рисунок 4 – Газовий водонагрівач 2.3 Водонагрівач непрямого нагріву Види бойлерів непрямого нагріву припускають наявність котла - газового, електричного або твердопаливного. По суті, бойлер непрямого нагріву є окремим баком, який підключається до системи опалення, що вже є, і накопичує воду для 11 нагріву від основного джерела (рисунок 5). Такі агрегати підійдуть власникам приватних будинків, які хочуть знизити витрати на гарячу воду або переробити загальну систему опалення та водопостачання у більш економний варіант. Рисунок 5 – Водонагрівач непрямого нагріву 12 ВИСНОВКИ Отже, було визначено основні відомості про водонагрівачі, принцип роботи та типові схеми. Розглянуто технічні показники водонагрівачів та їх класифікацію. Усі водонагрівачі поділяються на моделі побутового та промислового призначення. Специфіка кожного виду водонагрівачів має на увазі свої плюси та мінуси, а також особливості догляду. Звичайно, кожна модель має свої додаткові функції, параметри та характеристики. Промислові водонагрівачі відрізняються великою потужністю, вони використовуються для приготування гарячої води для промислових об'єктів, забезпечення ГВП для будівель цілком, а побутові - менш потужні встановлюються в квартирах, приватних будинках або на дачах. Головне призначення побутових водонагрівачів для домовласників – незалежність від централізованих постачань гарячої води та додатковий комфорт. Нагрів води може здійснюватися за допомогою твердого або рідкого палива, газу або електроенергії. Використання твердого палива (вугілля, дрова) пов'язані з високою трудомісткістю обслуговуванням нагрівачів та його не екологічністю. Рідке паливо має найвищу вартість. Використання природного газу вирішує ці проблеми, проте вимагає підведення газопроводів та улаштування димоходів, що не завжди можливо. Також є підвищена пожежна небезпека. Електричні водонагрівачі позбавлені цих недоліків. Вони мають високий ККД тому що вся енергія перетворюється на тепло майже без втрат. 13 СПИСОК ДЖЕРЕЛ ІНФОРМАЦІЇ 1. Соснін Ю. П. Побутові печі, каміни та водонагрівачі / Ю.П. Соснін, О.М. Бухаркін. - М.: Будвидав, 1985. - 368 c. 2. Рассел, Джессі Водонагрівач / Джессі Рассел. – К.: VSD, 2013. – 107 3. Абрамов Н. Н., Поспелова М. М. Розрахунок водопровідних мереж. c. М, Будвидав, 1962. 4. Абрамов Н. Н. Теорія та методика розрахунку систем подачі та розподілу води. М., Будвидав, 1972. 5. Андріяшев М М. Гідравлічні розрахунки водоводів та водопровідних мереж. М, Будвидав, 1964 6. Мошнін Л. Ф. Методи водопровідних мереж. М., Будвидав, 1950. техніко-економічного розрахунку
