Готовьтесь к отключениям горячей воды: ликбез по водонагревателям

Водонагреватели можно классифицировать по многим характеристикам. Одна из ключевых – источник энергии для нагрева воды, по этому признаку модели разделяют на электрические и газовые. По способу нагрева и хранения воды модели можно также разделить на проточные и накопительные. Проточные нагревают воду в режиме реального времени, никаких ёмкостей для запаса воды в их конструкциях обычно не предусмотрено. Накопительные оснащены встроенными баками для запаса нагретой воды. Такое разнообразие позволяет подбирать модели исходя из потребностей пользователей, их привычек, а также особенностей энергоснабжения дома или квартиры. И, конечно же, с установкой водонагревателя вы перестанете отслеживать график отключения горячей воды, поскольку она всегда будет в вашем доме в любом объеме.

Электрические водонагреватели

В этом случае нагрев воды обеспечивает ТЭН. В зависимости от модели он может напрямую контактировать с водой (так называемый мокрый ТЭН) или быть изолированным от неё (сухой ТЭН). ТЭНы первого типа обычно представляют собой свёрнутую трубку из металла, внутри которой располагается греющий элемент. Чаще всего трубка выполнена из меди или нержавеющей стали, хотя реже встречаются и другие варианты, например с различными покрытиями (антикоррозийными и т. д.). Мокрые ТЭНы применяются как в проточных, так и в накопительных водонагревателях, они недороги, но из-за постоянного контакта с водой могут обрастать накипью. В случае выхода из строя такого ТЭНа для замены придётся сливать воду из бака. Сухой ТЭН находится внутри длинной колбы, через стенки которой он и передаёт тепло, но сам при этом воды не касается. Пространство между ТЭНом и стенками колбы может быть пустым (тогда тепло передаёт воздух, что несколько замедляет нагрев сразу после включения прибора), но в некоторых моделях передачу тепла обеспечивает масло или другой материал (например, песок). Главные преимущества сухих ТЭНов – на них не образуется накипь, так что они меньше страдают от перегрева из-за плохой теплопередачи через слой солей жёсткости. А если по какой-то причине ТЭН выйдет из строя, его реально заменить, не сливая воду, – доступ в колбу есть снаружи бака. К недостаткам отнесём более высокую стоимость ТЭНа. Кроме того, изоляция ТЭНа от воды не мешает накипи откладываться на самой колбе, так что её, возможно, тоже придётся чистить. Впрочем, некоторые производители предлагают модели водонагревателей с эмалированными колбами большой площади, на поверхности которых соли жёсткости оседают не так интенсивно.

ТЭН в водонагревателе не обязательно один – во многих моделях их устанавливают два или более. Они позволяют прибору работать с разной мощностью: например, при малой нагрузке включается только один ТЭН, а при высокой – присоединяется и второй, чтобы быстрее нагревать воду. Кроме того, наличие двух ТЭНов разных мощностей даёт возможность реализовать в водонагревателе три ступени производительности.

Проточные водонагреватели

Главное преимущество подобных водонагревателей – компактность и простота установки. В них нет никаких встроенных ёмкостей для хранения нагретой воды, поэтому модели невелики и мало весят. Но и недостатков немало. В первую очередь — высокая потребляемая мощность. Ведь прибор должен успеть нагреть воду до комфортной температуры за те мгновения, когда она проходит через его корпус. Мощностной ряд проточных водонагревателей начинается с 3-3,5 кВт, и это уже немалая нагрузка для однофазной электросети. А наиболее мощные модели, рассчитанные на однофазное питание, потребляют до 6 кВт – не каждая сеть выдержит. Самые же производительные агрегаты (на рынке есть приборы и до 30 кВт) потребуют уже трёхфазного питания, поэтому при выборе таких моделей стоит заранее выяснить, выделят ли вообще на дом такую мощность. Возможно, что имеющаяся сеть их просто не потянет.

По способу подачи воды проточные водонагреватели делят на безнапорные и напорные. Безнапорные не предназначены для постоянной эксплуатации под давлением, поэтому от системы водоснабжения отделены запорным краном на входе. Модели такого типа просты в монтаже и рассчитаны обычно на снабжение одной точки водоразбора (некоторые даже комплектуются небольшой душевой лейкой и/или изливом). Мощность подобных водонагревателей невелика, а основные задачи – временное обеспечение горячей водой санузла или кухни при сезонном отключении ГВС или нагрев воды для бытовых нужд в дачных домах.

Напорные проточные водонагреватели – оборудование более серьёзное, разработанное для интеграции в систему водоснабжения. Могут находиться под давлением даже в периоды простоя. Они сложнее в установке, но зато способны снабжать водой несколько точек водоразбора. Такой водонагреватель чаще всего не временное решение, а основной источник горячей воды. Соответственно, мощность напорных моделей более высокая.

При выборе проточного водонагревателя нужно учитывать и то, что результат (а именно температура горячей воды на выходе) может быть неодинаковым в разное время года. Это связано с тем, что температура воды в системе ХВС различается – летом обычно она выше, зимой – ниже. Понять, хватит ли мощности модели для тех или иных условий, легко из характеристик – там часто указывают производительность водонагревателя при определённом значении Δt, то есть разнице между температурами воды на входе и выходе из прибора. Так что если планируется использовать проточный водонагреватель только в летний период, например при плановых отключениях горячей воды, то можно обойтись менее мощным прибором, производительности которого достаточно для нагрева воды до комфортной температуры при исходных 10-15 оС в системе ХВС. А вот если потребуется греть воду круглый год, то нужно исходить из нагрева воды хотя бы от 5 оС, соответственно, понадобится большая мощность.

Накопительные водонагреватели

Такие модели, в отличие от проточных, снабжены баком, в котором хранится предварительно нагретая вода. Им, как правило, не требуется высокая мощность, поскольку они могут нагревать воду длительное время, постепенно, пока никто из пользователей не открывает смесители. Так что они не создают такую высокую нагрузку на проводку, как проточные, и чаще всего довольствуются однофазным электропитанием.

Объём бака может быть разным, в зависимости от модели. Соответственно, различаются и размеры прибора, поэтому часто пользователям приходится искать компромисс между достаточным запасом воды для нужд семьи и габаритами водонагревателя. Но при выборе важно помнить несколько правил. Первое – если взять бак существенно больше, чем требуется, то прибор будет потреблять много лишней энергии (расходуя её на подогрев до заданной температуры невостребованной воды). Второе правило более очевидно – если бак слишком маленький, а расход воды в семье большой, кому-то из домочадцев не будет хватать воды для процедур, придётся часто ждать, пока нагреется новая порция. Третье – температура воды в баке горячее, чем комфортная для человека (прибор может нагреть воду до 60-90 оС, в то время как людям нужны 38-40 оС), а значит, перед использованием её придётся разбавлять холодной. То есть изначальный объём бака нужен не такой уж и большой. И наконец, четвёртое – водонагреватель, пусть и не такой мощный, как проточный, но всё же греет воду по мере её расхода. Поэтому нет нужды запасать воду сразу на сутки – можно обойтись прибором меньшего объёма, который за день просто несколько раз полностью обновит запас.

Вода в баке постоянно контактирует с материалом стенок, причём при высокой температуре. Такие условия провоцируют коррозию, поэтому важно, чтобы материал бака был к ней устойчив. Таких на рынке немало, но не все получили широкое применение. Например, пластиковые баки не подвержены коррозии, но, как правило, их можно применять только в водонагревателях маленького объёма и без давления. Схожие ограничения есть и у баков из меди – это прекрасный материал, известный стойкостью к коррозии, но, к сожалению, слишком пластичный, не жёсткий. Большой объём воды деформирует бак, и потому медные баки встречаются чаще всего в маленьких моделях. Так что большинство моделей водонагревателей на рынке снабжены баками двух видов – нержавеющими или стальными эмалированными.

Чёрная сталь – материал хороший по многим характеристикам. Он недорог, прост в обработке, прочен. Вот только ржавеет. Чтобы сохранить стальной бак, его внутреннюю поверхность покрывают слоем эмали – она исключает контакт воды и металла, а значит, и химическую реакцию между ними. Такая защита бака надёжна и гигиенична, но, увы, не вечна – со временем на эмали могут появиться трещины или сколы. Если это произойдёт, бак начнёт ржаветь и в итоге продырявится. Сколько продержится эмаль, зависит от качества производства самого бака и от его эксплуатации. Так, эмаль может пострадать от резких перепадов температуры в баке, от ударов по корпусу и т. д. Бак с трещиной эмалевого покрытия начинает постепенно ржаветь в повреждённом месте, что негативно сказывается на качестве воды и рано или поздно приведёт к течи. Правда, и следить за состоянием эмали в баке несложно – трещины и сколы видно невооружённым глазом, причём при регулярном осмотре их можно заметить задолго до протечки.

Другая и весьма распространённая альтернатива эмалированной стали – нержавеющая сталь. Казалось бы, с нержавейкой всё понятно – она по сути своей не подвержена коррозии и должна служить очень долго. Но на деле это не совсем так. Сварные швы на нержавеющей стали всё же отчасти уязвимы и под действием воды, кислорода и высокой температуры могут постепенно разрушаться и начать подтекать. Как и в случае с эмалированными баками, здесь важную роль играет качество материала и швов. Хорошо выполненный бак из толстой нержавеющей стали и с тщательно выполненными швами способен служить очень долго. Но сделанный кое-как, он может прийти в негодность довольно быстро.

Чтобы продлить ресурс баков и лучше защитить от коррозии, в них устанавливают аноды. Чаще используют так называемый пассивный анод, содержащий магний. Он не требует питания от сети, а принцип работы основан на том, что магний химически активнее железа и, реагируя с содержимым бака, испускает электроны, которые, в свою очередь, восстанавливают повреждённые участки бака. Но по мере реакции магниевый анод разрушается, и для продления защиты его нужно время от времени менять. Другое решение – активный анод (например, титановый). Он работает по иному принципу: ток генерирует внешний источник. Время от времени ток отключается, а автоматика измеряет разность потенциалов и сравнивает с заданным значением. В результате сила генерируемого тока соответствует той, что необходима для защиты уязвимых участков бака. Титановый анод при этом не разрушается, он может работать на протяжении всего срока службы бака. Но есть нюанс – модель с титановым анодом обойдётся дороже, чем с магниевым, а ещё для активной защиты необходимо сетевое питание.

Баки водонагревателей различаются и формой, которая, к слову, определяет и внешний вид самого прибора. До сих пор на рынке представлено много моделей с баками круглого сечения – такие «цилиндры» хорошо вписываются в углы помещений. Но постепенно появляется всё больше водонагревателей с плоскими прямоугольными или овальными в сечении баками. За счёт малой глубины они удобнее круглых при монтаже на стене – меньше выступают вперёд. Нередко в водонагревателе установлен не один бак, а два и более, соединённые тонкими протоками.

Постоянный контакт с водой приводит не только к коррозии, но и к образованию накипи. Особенно актуальна эта проблема для ТЭНов – как известно, соли жёсткости активнее откладываются на горячих поверхностях. Накипь влечёт несколько неприятных последствий. Во-первых, известковые отложения ухудшают теплопередачу от ТЭНа, а значит, вода будет медленнее нагреваться, а прибор – потреблять больше энергии, чем в своём нормальном состоянии. Во-вторых, покрытый коркой накипи ТЭН может перегреться и вообще выйти из строя, тогда его придётся менять.

Эксплуатация

Вода – хороший проводник электричества, поэтому для безопасности пользователей любой электрический водонагреватель должен быть подключён по всем правилам безопасности. Обязательно наличие заземления. Также необходимо подключение через УЗО, которое отключит питание в опасной ситуации. К слову, в некоторых моделях уже предусмотрено встроенное УЗО. К мерам пожарной безопасности можно отнести и способ подключения к электросети. Мощные модели подключают к электросети напрямую через автомат, а не через розетку, поэтому в их комплектах вилки вообще нет. Маломощные агрегаты выпускают и с обычной вилкой, но даже их не стоит включать в разного рода удлинители, тройники и т. п. – лучше обеспечить им отдельную розетку.

Электрический водонагреватель, конечно, не котёл, но и не чайник, чтобы совсем не беспокоиться о его обслуживании. Всё-таки это дорогая техника, и владельцу стоит позаботиться о простых процедурах, которые позволят продлить срок службы прибора. Важно хотя бы раз в год проводить полноценный осмотр рабочих элементов водонагревателя. Для этого нужно отключить прибор, слить из него воду и проверить состояние внутреннего покрытия бака (если он эмалированный), если требуется – почистить его стенки. Если в приборе установлен магниевый анод для защиты от коррозии, его необходимо своевременно менять, потому что в противном случае бак лишится дополнительной защиты. Важно также осмотреть ТЭН – вдруг ему тоже понадобится очистка от накипи.

Вообще, накипь – один из ключевых факторов, влияющих на срок службы и эффективность ТЭНов. Можно, конечно, чистить их от известковых отложений по мере зарастания, но проще обеспечивать профилактику образования накипи – заняться водоподготовкой. Например, озаботиться установкой умягчителя воды в систему водоснабжения, чтобы устранять соли жёсткости ещё до того, как они попадут в водонагреватель. Аналогично с помощью водоподготовки можно решить и другие проблемы качества воды, которые способны навредить водонагревательному оборудованию – избыток железа, шлам и т. д.

Управление

Как и многие бытовые приборы, водонагреватели различаются в том числе и типом реализованного в них управления. Модели с механическим управлением дешевле, но и набор функций у них ограничен. Как правило, речь идёт о выставлении рабочих характеристик с помощью поворотных рукояток и кнопок. Такие приборы, впрочем, иногда оснащают небольшими дисплеями, отображающими важные параметры (например, температуру воды). Для автоматического включения таких водонагревателей обычно используют датчик потока, который включает или выключает ТЭН в зависимости от возникновения напора в системе. Это простое решение, но допускает погрешности – температура на выходе не будет постоянной.

Электронное управление даёт куда больше возможностей. Оно гарантирует более точное регулирование температуры воды при меняющихся условиях работы водонагревателя. А ещё предоставляет пользователям различные дополнительные функции. Например, для накопительных водонагревателей очень полезна функция таймера или даже программирования работы на длительный период времени (обычно – на неделю, с учётом рабочих и будних дней). Она позволяет прибору нагревать воду к определённому моменту – к пробуждению утром или возвращению с работы. Особенно актуальна функция в домах и квартирах, где установлены двух- или трёхтарифные электросчётчики, ведь ничего не стоит настроить водонагреватель так, чтобы он включался и тратил электроэнергию в выгодное для этого время – ночью. Тем более что изоляция позволит сохранить тепло до момента использования воды.

Всё больше бытовых приборов поддерживают управление с мобильных устройств по Wi-Fi, и водонагреватели пополняют их ряды. Хотя таких моделей пока немного, но на рынке они уже есть. Зачем Wi-Fi водонагревателю? Например, чтобы включить его по пути с работы: пока пользователь доберётся домой, его уже будет ждать порция «свеженагретой» воды.

Газовые водонагреватели

Газовые водонагреватели – отдельный большой класс оборудования со своей спецификой. Разумеется, их использование возможно только в том случае, если есть доступный источник газа. Но за счёт низкой стоимости топлива нагревать воду газовыми моделями выгоднее, чем электрическими.

Подключение газового оборудования – сложная и дорогая процедура, так что об использовании приборов для подстраховки на время летнего отключения воды и речи не идёт, газовый водонагреватель – это обычно главный источник горячей воды, работающий круглый год. Потребность в них может возникать и в частном доме, но основная сфера применения в нашей стране – это квартиры без централизованного ГВС.

Горение газа даёт очень много тепла – достаточно, чтобы нагревать воду в режиме реального времени и снабжать несколько точек водоразбора. И это без той нагрузки на электросеть, которую при таком же режиме работы оказывают электрические модели. Всё это привело к тому, что при использовании газового водонагревателя нет острой необходимости запасать воду впрок. Поэтому подавляющее большинство моделей на рынке – проточные. Накопительные, правда, тоже есть – как и некоторые двухконтурные газовые котлы, такие агрегаты снабжены небольшими баками для хранения нагретой воды на случай пикового потребления. Но всё же подобных моделей немного. И конечно же, газовые водонагреватели предназначены для встраивания в систему водоснабжения, то есть являются напорными.

Поскольку параметры систем водоснабжения и потребности пользователей неодинаковы, в водонагревателях предусмотрена регулировка мощности нагрева и температуры. Такая регулировка есть и у простых моделей с механическим управлением, и у более дорогих агрегатов с электронной автоматикой. Немаловажно, что многие водонагреватели способны также подстраивать свою мощность под изменения расхода воды в системе – за счёт функции модуляции пламени горелки.

Хотя принципы работы роднят газовый водонагреватель с котлом, между ними всё же есть ряд отличий. Колонка интегрирована в систему водоснабжения, ей не требуется поддерживать циркуляцию в контуре, как котлам, и потому в ней не предусмотрен насос.

Различают газовые водонагреватели с открытой и закрытой камерами сгорания. Модели первого типа работают по принципу естественной тяги: воздух, необходимый для горения газа, поступает в прибор непосредственно из помещения, где тот установлен, а продукты сгорания покидают камеру через дымоход. В редких случаях (если прибор маломощный) возможно отведение дыма через помещение. Так или иначе водонагреватели с открытыми камерами сгорания функционируют без использования вентиляторов и потому могут работать без электропитания. В отличие от приборов с закрытыми камерами сгорания, в которых вентиляторы – важные элементы конструкции, они обеспечивают забор воздуха с улицы и отвод продуктов дыма наружу. Такие модели нуждаются в постоянном электропитании, к тому же они часто оснащены электронными контроллерами, тоже требующими подключения к сети. В результате модели с закрытыми камерами сгорания дороже и сложнее с точки зрения монтажа, но у них есть свои преимущества. Так, более продвинутое электронное управление позволяет гибко регулировать мощность горелки и экономить газ, поддерживает разные полезные функции, в том числе направленные на комфорт пользователей, их защиту. Более того, подобный прибор не создаёт нагрузку на систему вентиляции квартиры или дома, так как сам обеспечивает себя воздухом и утилизирует продукты сгорания.

В проточных водонагревателях при простое системы пламя не горит, а газ перекрыт. Горелка включается, только когда начинается отбор горячей воды пользователями. Когда-то в старых газовых колонках огонь, бывало, приходилось зажигать вручную, но сейчас поджиг происходит автоматически. Правда, технологии для этого применяют разные. Одна из самых распространённых – так называемый пьезорозжиг. Работает он так: в водонагревателе постоянно в дежурном режиме горит маленькая запальная горелка. Когда начинается расход воды в системе, она поджигает основную горелку. Из преимуществ такого способа розжига – нетребовательность к качеству и напору воды. Из недостатков – пусть небольшой, но всё же расход газа на питание запальной горелки.

Гидротурбина – другой способ розжига, не требующий лишнего газа и пламени. Когда кто-то начинает пользоваться горячей водой, в системе появляется напор, движущаяся вода раскручивает турбину, и та создаёт искру для воспламенения горелки. Способ экологичный и независимый от газа, зато зависимый от воды – обилие загрязнений в ней может навредить турбине, засорить её и привести к поломке. Кроме того, если напор воды в системе слабый, она не всегда в состоянии раскрутить турбину до нужной скорости.

Чтобы сделать розжиг независимым и от газа, и от воды, производители реализуют вариант с электрической генерацией искры за счёт батарей. Конечно, сами батареи придётся периодически менять, но поскольку их заряд расходуется очень долго, элементов питания хватает на полгода-год.

Автономный розжиг требуется водонагревателям, не подключённым к электросети (модели с открытыми камерами сгорания). Однако если прибор в силу своей конструкции так и так требует электропитания (например, водонагреватели с закрытыми камерами сгорания, которым нужна энергия для работы вентиляторов, а также модели с электронным управлением и т. п.), то и розжиг горелки в них реализован просто от сети.

Газовое оборудование требует повышенных мер безопасности. В современных водонагревателях обычно реализовано множество технологий защиты – от утечек газа, отсутствия пламени, тяги и пр. Все они призваны защитить жилище и самих людей от аварийных ситуаций и их последствий.

Так, газ-контроль позволяет избежать утечки газа при отсутствии пламени. Если огонь в водонагревателе погас, подача топлива прекратится автоматически. В некоторых моделях газ-контроль реализован с помощью термопары, в других автоматика водонагревателя определяет отсутствие пламени по току ионизации.

Не менее важно, чтобы в дымоходе всегда была тяга – во избежание попадания продуктов сгорания в помещение. Поэтому во многих моделях водонагревателей установлены датчики тяги, чтобы в случае необходимости перекрыть подачу газа. Многие современные водонагреватели способны автоматически перекрывать газ и при отсутствии воды в системе.

Ликбез опубликован в объединённом выпуске «Весна 2020» (№1’2020)
журналов «Инструменты» + «Всё для стройки и ремонта» + «GardenTools»
серии «Потребитель».

Архив всех выпусков в pdf-формате смотрите здесь.