Доступно о технике

Ремонт проточных водонагревателей, теория . Часть 1

Содержание

Проточные водонагреватели уверенно и по праву завоевали свою нишу на рынке нагревателей воды.

Подробно о достоинствах проточных водонагревателей написано в предыдущей статье, поэтому нет нужды повторяться.

Как и любое оборудование, проточные нагреватели воды также подвержены поломкам и неисправностям, и ниже пойдет речь о ремонте проточных водонагревателей и устранении неполадок.

Для результативного ремонта требуется знать как принцип работы проточного нагревателя, так и необходимо разобраться в самом устройстве.

Поскольку моделей данных электронагревателей очень много на рынке, то подробное описание ремонта проточного водонагревателя в каждом конкретном случае не представляется возможным. Поэтому будут описаны основные узлы, встречающиеся практически у всех моделей, и отвечающие за безопасную работу электрического тока в оборудовании.

Разнообразие конструкций проточных водонагревателей

Общий принцип работы проточных водонагревателей

Как говорилось в предыдущей статье, в проточных нагревателях вода протекает, движется в процессе нагревания. Чем меньше объем и скорость жидкости, тем больше она нагреется. Количество переданной теплоты зависит от эффективной площади теплообменника, которая должна быть максимально большой при компактных размерах самого нагревателя. Для простоты понимания процесса нагрева проточной воды, и для упрощения будущего ремонта проточного нагревателя воды нужно вначале представить себе классический бойлер накопительного типа с ТЭНом внутри.

При использовании горячей воды в накопительном бойлере вода тоже протекает, но площадь горячего ТЭНа слишком мала (относительно общей площади стенок емкости) для эффективного обмывания, требующегося для интенсивного теплообмена. К тому же, сама мощность электронагревателя в накопительном бойлере недостаточна для быстрого нагрева требующегося объема воды. Из данных умозаключений логически получается следующее – для эволюции накопительного бойлера в проточный нагреватель необходимо:

  • Увеличить соотношения площади нагрева к квадратуре стенок емкости (в идеале вся внутренняя поверхность сосуда должна нагревать проточную воду, плюс дополнительные ребра для увеличения теплообмена);
  • Повысить мощность ТЭНа для увеличения количества теплоты, переданной за единицу времени (данный параметр ограничивается пропускной способностью бытовой электропроводки).

Самое очевидное направление, в котором продвинулись многие производители проточных водонагревателей – это уменьшение емкости накопительного сосуда с одновременным увеличением мощности и площади контакта электронагревателя. Поэтому существуют водонагреватели промежуточного типа – проточно-накопительные, в которых теплая вода будет течь сразу же и в неограниченном количестве, но горячей придется подождать и ее объем лимитирован.

Пример конструкций проточно-накопительных водонагревателей

ТЭНы для проточных водонагревателей

Для увеличения площади контакта теплообменника ТЭНа при ограниченных габаритах всего устройства трубчатый электронагреватель чаще всего скручивают в виде спирали, как в классических кипятильниках. Но, в отличие от кипятильника, мощность таких ТЭНов значительно выше, и использовать для стоячей воды их нельзя – скопление пузырьков ухудшат теплообмен и нагреватель перегреется.

ТЭН для проточного водонагревателя выполнен в виде спирали

Рабочий диапазон допустимых температур поверхности ТЭНа достигается беспрерывным обмыванием потоком охлаждающей (нагревающейся) жидкости. Таким же образом предотвращается скопление на поверхности ТЭНа пузырьков высвобождающегося из воды воздуха и пара при нагреве жидкости.

Перегорание электронагревательного элемента – это самая распространенная причина поломки любого электронагревателя, поэтому применяются различные предохранительные устройства и алгоритмы

В отношении проточного водонагревателя, в котором работают ТЭНы увеличенной мощности контроль наличия охладителя с требуемой температурой имеет критически важное значение. Сам охладитель (вода) должен постоянно обновляться в малом объеме проточного водонагревателя, иначе он быстро перегреется и не сможет охладить ТЭН для предотвращения выхода его из строя. Таким образом, умозрительно конструируя проточный водонагреватель, приходим к логическому выводу, что необходим узел контроля наличия воды (охладителя) и датчик максимально допустимой температуры.

В ограниченном объеме проточного водонагревателя вода должна интенсивно охлаждать ТЭН

Разновидности ТЭНов для проточных водонагревателей

Классическая схема водонагревателя, видоизмененная для проточного нагревателя воды не является оптимальной, поэтому существуют устройства других типов, в которых процесс теплообмена происходит по-другому. Например, водонагреватель может быть выполнен в виде нагревающейся трубы, сквозь которую протекает вода. Такой тип проточного водонагревателя используется в посудомоечных машинах и других подобных устройствах.

Маломощный проточный водонагреватель от посудомоечной машины

Следует помнить, что из-за некачественной воды поверхность ТЭНа будет покрываться наростом отложений. Проточные водонагреватели менее подвержены данному негативному влиянию, но при снижении температуры нагрева следует проверить качество воды и промыть внутренние поверхности проточного водонагревателя при помощи специальных растворов для очистки.

Из—а плохого качества воды поверхность ТЭНа может покрыться отложениями, что значительно ухудшит теплообмен

Также проточный водонагреватель может быть выполнен в виде прямой или изогнутой трубы с помещенным вовнутрь электронагревателем. Таким образом увеличивается длина прохождения потока воды, обмывающего ТЭН, и он успевает прогреть воду до требуемой температуры. Ниже на фото показана модель проточного нагревателя известной фирмы Термекс (Thermex) со снятым защитным корпусом.

Здесь труба, по которой проходит вода, согнута в виде змеевика. Внутри трубы расположены ТЭНы для нагрева воды. Для опытного мастера не составит труда понять схему работы и подключения данного оборудования с одного взгляда на соединение проводов и узлов. Но для новичка, чтобы понять взаимодействие компонентов в устройстве потребуется электрическая принципиальная схема, приведенная ниже.

Пример электрической схемы проточного водонагревателя (Thermex)

Разбор электрической схемы проточного водонагревателя Термекс

Рассмотрим вначале силовую ветвь – ток от фазной клеммы L проходит через датчик Т1 (рассмотрим позже), разветвляется и следует двумя параллельными цепями через размыкающее устройство Т2, после чего поступает на коммутационную группу контактов реле Р. Данные контакты управляют включением-выключением электронагревателей ТЭН1 и ТЭН2 которые соединены с рабочим нулем N водонагревателя. После анализа силовой цепи становится очевидным предназначения Т1 и Т2 – это устройства, реагирующие на температуру и давление и разрывающие цепь в случае выхода параметров за штатные пределы. Более подробно о данных датчиках будет рассказано в следующей статье.

Теперь стоит рассмотреть систему управления контактной группой реле Р, которое управляется током катушки. На схеме не видно привычной кнопки включения, но понятно, что ток в катушке включается благодаря элементу М, который называется датчиком протока. То есть, если вода через данный датчик протекает – контакты замыкаются и катушка силового реле коммутирует ток нагрузки. Триггером (спусковым крючком) в данном случае является открывающийся водопроводный кран, открывающий или блокирующий поток воды.

Датчик протока М скрыт под желтой оболочкой

Очевидно, что датчик протока является одним из наиболее ответственных узлов – если его замкнет (заклинит), то ТЭНы будут работать в любом случае – и тут должны сработать датчики перегрева, которые разомкнут цепь и предотвратят выход из строя ТЭНов и физическое разрушение водонагревателя. Датчик Т1 восстанавливается автоматически после падения температуры, а термореле Т2 после устранения поломки необходимо вручную нажать, чтобы водонагреватель снова заработал.

Кнопка СБрос для возврата термодатчика Т2 в рабочий включенный режим

Неоновая лампочка Н служит для индикации наличия напряжения на клемме ТЭНа в рабочем режиме проточного водонагревателя. Нужно помнить, что в этом случае лампочка не отображает работу ТЭНа – в случае его перегорания она также будет светиться, но нагрев происходить не будет. При возникновении такой ситуации с большой вероятностью можно диагностировать выход из строя ТЭНа.

Индикатор нагрева, крепящийся к защитной крышке водонагревателя

Контроль протока воды в проточном водонагревателе

Теперь необходимо подробней рассмотреть работу узлов управления и защиты, то есть датчик протока М и защитные датчики Т1 и Т2. У данной модели, мощностью 6 кВт минимально допустимая скорость протока воды – 1,8 л/мин. Очевидно, что при такой скорости вода будет нагреваться до максимально допустимого уровня – в данном случае до 60ºС. При увеличении скорости потока, регулируемого водопроводным краном вручную, температура будет снижаться. Ниже показана зависимость температуры воды от скорости потока у однотипных моделей различной мощности.

Зависимость температуры нагрева воды от скорости ее протока через водонагреватели различной мощности

Очевидно, что для модели мощностью 6 кВт оптимальная скорость (производительность горячей воды) будет в диапазоне 1,8 – 3 л/мин. При увеличении скорости нагрев станет незначительным – из крана будет течь просто слегка теплая вода. При самостоятельном ремонте подобных устройств следует убедиться, что скорость соответствует рабочему диапазону – ведь в случае засорения, образования известняковых наслоений внутри труб и нагревателя скорость может снизиться ниже допустимой, и датчик протока просто не сработает.

Наглядная демонстрация возможного засорения водопроводной трубы из-за скопления отложений на внутренних стенках

Возможен и обратный вариант – вследствие увеличения давления в водопроводе, или протечки где-то после водонагревателя проток воды существенно увеличился. В этом случае ТЭНы работают, электросчетчик считает, а нагрев воды без термометра определить практически невозможно, и может показаться, что водонагреватель вышел из строя, хотя он исправно работает, просто при большом объеме проточной воды ее температура изменится незаметно.

Прежде, чем приступать к вскрытию корпуса и самостоятельному ремонту, следует проверить условия эксплуатации оборудования на соответствие паспортным требованиям по давлению, скорости потока воды и напряжения питания

Датчик протока устроен в виде реагирующего на проток поплавка с магнитом, который замыкает контакты геркона. Проверить работоспособность контактов можно, если прикоснуться к датчику мощным магнитом – если они замкнутся и сработает силовое реле – значит из-за тяжелой, некачественной воды образовался известняковый нарост внутри, блокирующий изменение положения поплавка с магнитом.

Продолжение статьи о ремонте проточных водонагревателей — часть 2



Источник: infoelectrik.ru