Индукционный водонагреватель для дома: как сделать своими руками, устройство, принцип работы, эффективность и эксплуатация

Норматив расхода гвс и хвс на 1 человека в 2021 году

Электроэнергия, водоотведение, газ и водоснабжение оплачиваются по установленным нормам, если нет индивидуального прибора учета. При этом следует знать, что в соответствии с Постановлением Правительства РФ от 16 апреля 2021 г. № 344, если у потребителей нет приборов (индивидуальных или коллективных) учета и при возможности их технического монтажа, то к нормативам пользования коммунальными услугами в жилых домах будут применяться повышенные коэффициенты. Для сравнения:

Это относится не только к водосчетчикам, но и к счетчикам электроэнергии, газа. Управляющие компании должны устанавливать общедомовые приборы, чтобы контролировать расход ресурсов по дому в целом. В итоге тариф для не имеющих индивидуальных счетчиков с повышающим коэффициентом станет в 1,5 раза больше, чем тариф для тех, у кого счетчики установлены. Таким образом, в формулу расчета добавится еще одна составляющая и она станет следующей: P = n*N*T*К,

Эффективность и КПД

Солнечный коллектор не может быть эффективным на 100 % поскольку имеет потери при преобразовании тепловой энергии а так же оптические потери.

Тепловые потери – это часть солнечной энергии, которая была преобразована в солнечном коллекторе в тепловую энергию, но не была использована на нагрев теплоносителя а рассеялась в окружающем воздухе.

Данный вид потерь зависит от разницы температуры в коллекторе и окружающем воздухе и коэффициентов тепловых потерь k₁ (линейный коэффициент тепловых потерь Вт/(м²·К)) и k₂ (коэффициент тепловых потерь с учетом нелинейности Вт/(м²·К²)).

Потери состоят из трех режимов теплообмена:

1. потери на теплопроводность;
2. конвекционные потери;
3. потери на излучение;

Оптические потери – это часть солнечной энергии, которая при попадании на солнечный коллектор не была преобразована в тепловую энергию. Оптическая эффективность солнечного коллектора выражается оптическим коэффициентом полезного действия η₀ (безразмерная величина).

Оптический КПД зависит от поглощательной способности абсорбера, прозрачности изоляции (стекла), и эффективности поглощающей панели (эффективность передачи тепловой энергии от абсорбера к теплоносителю), выражаются в коэффициентах a, t, Fr соответственно.

Таким образом η₀ = (a·t·Fr). Эти коэффициенты являются справочными и определяются при помощи стандартизированных испытаний на специальных стендах, и относится к единице площади солнечного коллектора. Значение η₀ еще называют КПД коллектора при нулевых тепловых потерях.

Реальный КПД солнечного коллектора

Общую эффективность солнечного коллектора определяют значением КПД коллектора:

Пояснение:

• η- коэффициент полезного действия коллектора;
• η₀- оптический коэффициент полезного действия;
• k₁ -коэффициент тепловых потерь Вт/(м²·К);
• k₂ -коэффициент тепловых потерь Вт/(м²·К²);
• ∆Т- разница температур между коллектором и воздухом К;
• Е – суммарная интенсивность солнечного излучения.

Максимальное значение КПД достигается при условии, что разность температуры ∆Т равна нулю. В таком случае коллектор не имеет тепловых потерь.Однако такие идеальные условия в практике не встречаются. Значение η₀ является паспортным значением любого солнечного коллектора и обязательно должен быть указан в документации к солнечному коллектору.

Принципы развития конструирования солнечных коллекторов направлены на увеличение поглощающей способности и уменьшение тепловых потерь. Наибольший оптический КПД имеет открытый коллектор (без прозрачной изоляции) но имеет и наибольшие тепловые потери.

В свою очередь наименьшие тепловые потери имеет вакуумный солнечный коллектор, но обладает небольшим оптическим КПД из-за применения двух слоев прозрачной изоляции, цилиндрической формы абсорбера и промежуточные теплопередачи.

Целесообразность применения в России

В климатических условиях средней полосы России солнечные водонагревательные установки могут эффективно использоваться различными потребителями в бытовых целях в течение 6-7 месяцев в году (март/апрель — сентябрь).

Для нагрева 100 л воды солнечная установка должна иметь 2-3 м2 солнечных коллекторов. Такая водонагревательная установка в летнее время обеспечит ежедневный нагрев воды до температуры не менее 45°С с вероятностью не менее 70-80%.

Как с энергетической, так и с экономической точек зрения для создания бытовых солнечных водонагревателей целесообразно использовать простейшие солнечные коллекторы с одним прозрачным ограждением.

Применение селективных покрытий вряд ли целесообразно по экономическим причинам.

Бойлеры косвенного нагрева

Главное принципиальное различие – подогреваемая для бытовых нужд (так называемая, санитарная) вода не имеет непосредственного контакта с электрическими или газовыми устройствами нагрева. Передача тепла идет за счет подключения к системе отопления дома (или иным источникам горячей котловой воды).

Такой бойлер устанавливают чаще всего в комплексе с одноконтурным отопительным котлом. Этот тип бойлера может иметь объем, измеряемый десятками или сотнями литров, и какой из них выбрать — будет зависеть от количества домочадцев. Производятся модели напольного исполнения, или которые крепятся к стене горизонтально или вертикально на специальные кронштейны.

По организации теплообмена они могут иметь совершенно различную компоновку:

Правомерность начисления

Оплата жилищно-коммунальных услуг регламентирована Постановлением Правительства РФ №354. Данный законодательный акт был принят в 2013 году и содержит список уточняющих правил, как оплачивать услуги ЖКХ.

Согласно Постановлению, жители, которые проживают в домах с центральным отоплением, оплату за горячее водоснабжение производят по двухкомпонентному тарифу.

В него входят следующие пункты:

• «Подача». ХВС подается в дом и поступает в общедомовой бойлер.
• «Нагрев». ХВС в бойлере подогревается до нужной температуры и подается потребителям.

Правительство приняло данный законодательный акт по причине того, что в домах существует потеря теплоэнергии. Отопительные стояки в жилых помещениях расходуют тепло, которое ранее при оплате коммунальных услуг не учитывалось.

Таким образом, был найден выход из сложившейся ситуации, и граждане России теперь оплачивают подогрев по двухкомпонентному тарифу.

Материал покрытия бака

Баки водонагревателей изготавливаются из металла. Металл, контактирующий с водой, подвержен коррозии. Поэтому резервуары изготавливаются из материалов, которые не подвергаются коррозии, или покрываются специальным покрытием.

Антикоррозийный слой изготавливается из компонентов, обладающих устойчивостью к агрессивным средам, в том числе

Поэтому, прежде чем выбрать водонагреватель, обратите внимание на материал, из которого изготовлен бак, и его внутреннее покрытие

У водонагревателей, внутреннее покрытие бака выполнена из следующих материалов:

• Эмаль- обладает хрупкостью и может отслаиваться от стенок емкости. Но добавляя специальные добавки к эмали, получаются те же коэффициенты расширения, что и сталь, из которой сделан резервуар, поэтому это покрытие не трескается при нагревании. Эмалевое покрытие улучшается с каждым днем. Также можно найти водонагреватели, в которых на эмаль напыляют ионы серебра. Благодаря этому. увеличиваются антибактериальные и антикоррозионные свойства.
• Стеклокерамика — отличается от эмали тем, что снижает теплопроводность емкости. Водонагреватель обработанный таким материалом не излучает тепло, следовательно вода будет остывать медленнее. Это снизит потребление электроэнергии. Из недостатков: высокая чувствительность к точечному механическому воздействию.
• покрытие из пластика- баки из термопластика. Как правило, они самые дешевые и несмотря на то, что пластик может выдерживать большие температуры, их срок службы гораздо ниже, чем у металлических баков.
• Титановое — надежная, но и самая дорогая из всех видов.
• Нержавеющая сталь — в этом случае защитное покрытие не требуется. Нержавейка устойчива к коррозии и повреждениям, не боится транспортировки. Гарантия на такие баки составляет от 10 до 12 лет. Модель с баком из нержавеющей стали дороже чем из пластика, эмали или стеклокерамики. Выбор такого водонагревателя для квартиры оптимальный.

Что такое ХВС для ГВС и как это расчитывается

Они обозначают объём потребления воды в кубических метрах. Цифры красного цвета – это количество жидкости в литрах до 1 м3. Они используются для контроля за расходом ГВС лицами, проживающими в помещении, и не являются отчетными данными. Промежуток времени, в который осуществляется замер потребления горячего водоснабжения, определяется нормативными документами.

1. Жилые помещения с имеющимся водопроводом и канализацией – 120 литров в сутки на одного человека.
2. Аналогичные жилые помещения с газоснабжением — 150 л в сутки.
3. Помещения с имеющимся водопроводом, канализацией, ванной и твердотопливный водонагревателем – 180 литров в сутки.
4. Аналогичные дома или квартиры с водонагревателями, энергоносителем которых является газ — 225 л.
5. Такие же помещения с быстродействующими газовыми бойлерами — 250 л.
6. Квартиры с централизованной подачей горячей воды – 230 л на человека.

По данной формуле рассчитывается ГВС для тех квартир, где установлены индивидуальные расходомеры. Если в жилье отсутствуют таковые, то расчет делается на базе установленного в регионе норматива. Его значение обязательно делится на количество зарегистрированных обитателей квартиры. При этом итоговый результат неточен. Организации жилищного хозяйства, занимающиеся расчетами, дополнительно включают в квитанции расходы, идущие на ремонт и поддержание исправности учетных приборов в домах.

Если у обитателя квартиры водомер ГВС показывает 2 м3, тариф на ХВС составляет 14 руб., а стоимость теплоэнергии равна 2000 руб., то расчет будет таковым: 0,06 гигакалорий * 2000 = 240 руб. + (14 * 3) = 282 руб. Такова цена 2 м3 ГВС. Цифра 0,06 обозначает примерное количество энергии, идущее на нагрев 1 м3 воды. Если в жилище отсутствуют водосчетчики, то необходимо норматив сначала умножить на 0,06, а затем полученное произведение еще раз умножить на тариф теплоэнергии.

Q одн _i — объем (количество) тепловой энергии, используемой на подогрев воды в целях предоставления коммунальной услуги по горячему водоснабжению за расчетный периодна общедомовые нужды, рассчитывается как произведение V_i одн и утвержденного норматива расхода тепловой энергии, используемой на подогрев воды в целях предоставления коммунальной услуги по горячему водоснабжению, предоставленного на общедомовые нужды;

N одн — норматив потребления на горячее водоснабжение, предоставленный за расчетный период на общедомовые нужды в многоквартирном доме, установленный в соответствии с Правилами установления и определения нормативов потребления коммунальных услуг, утвержденными Постановлением Правительства Российской Федерации от 23 мая 2006 г. № 306

Расчет скорости нагрева

При расчете мощности электронагревательных элементов использованы следующие расчетным данные: масса воды, начальная и конечная (желаемая) температура воды и время, затрачиваемое на нагревание. Мощность ТЭНа P
определяется математическим выражением: P=0,0011m(t k -t н)/T
. в котором: m
— масса нагреваемой воды, t k
и t н
— начальная и конечная температура воды, T
— затрачиваемое на ее нагревание время. Вычисление мощности нагревательного элемента выполняется данным калькулятором без учета тепловых потерь, связанных с конструктивными особенностями емкости, температуры окружающей среды, состоянием греющей поверхности ТЭНа и пр. Кроме того, следует учесть фактическое напряжение питающей сети, которое может сильно отличаться от номинального значения. Так, при пониженном напряжении, температура рабочей поверхности будет меньше значения, заявленного изготовителем, следовательно, и времени для нагрева потребуется больше. Учитывая удельный вес воды составляет 1 г/см 3. в поле калькулятора “Масса нагреваемой воды” при вводе данных может быть использовано значение ее объема. Результат вычисления (P) может быть значением мощности как одного ТЭНа, так и нескольких параллельно соединенных элементов.

Возможные проблемы

С какими проблемами можно столкнуться:

С проточным водонагревателем

Каждый выбранный способ обеспечения жилища горячей водой имеет свои слабые стороны.

Электрические проточные нагреватели часто выходят из строя ввиду перегорания ТЭНов, которые покрываются накипью и не выдерживают нагрузки.

То же касается и теплообменника – низкое качество воды забивает змеевик или соты, что приводит к избыточному давлению, и возможно, даже разрыву и течи оборудования.

Поэтому обслуживание заключается в организации должной фильтрации ГВС, замене нагревательных элементов и обеспечении правильного подключения с электрической точки зрения.

Электроприборам высокой мощности обязательно необходимо установить индивидуальное электрозащитное оборудование. Что касается газовых колонок и котлов, то они нуждаются в периодической чистке от излишков продуктов горения.

С накопительным водонагревателем

Основные проблемы остаются теми же – работоспособность нагревательных элементов, качество поступающей воды и электробезопасность.

Именно электробезопасностью многие пользователи и пренебрегают, не понимая, что это не только защита от поражения электрическим током, но защита самого дорогостоящего оборудования.

Все модели накопительных нагревательных баков выполнены из металла, а значит, без должного заземления, они подлежат ускоренной коррозии. Если же бак даст течь, то в большинстве случаев, такое оборудование ремонту не подлежит

Поэтому так важно проверять цепь заземления

Что касается ТЭНов, то в данных моделях они еще сильнее подвержены перегоранию, чем в проточных.

Все, что необходимо знать о горячей воде, представлено в этом разделе сайта.

Электрический или газовый бойлер – выбор за вами

В зависимости от используемого источника энергии, бойлеры подразделяются на:

• газовые
• электрические
• твердотопливные
• бойлеры косвенного нагрева

В современных квартирных условиях твердотопливные бойлеры не применяются.

Поэтому рассмотрим подробнее первые два варианта

• Электрические водонагреватели накопительного типа мощностью от 1 до 3 кВт могут работать от обычной электросети, то есть нет необходимости подключения к силовой линии питания.
• Мощность газового водонагревателя составляет от 4 до 6 кВт, что больше чем в два раза.

Времени на нагрев воды в газовом бойлере потребуется в два раза меньше.

• Также газ дешевле электричества, использование газового бойлера экономически выгоднее
• Монтаж газового бойлера выйдет дороже, чем установка электрической модели.
• Для того, чтобы установить газовый бойлер, необходимо делать дымоход. Сложность монтажа зависит от типа камеры сгорания, которая бывает открытой или закрытой.

Установка бойлера с открытой камерой сгорания обходится дороже.

Установка бойлера с закрытой камерой сгорания обойдется дешевле, но при этом стоимость самой модели бойлера может быть раза в 1,5 больше.

Как правильно рассчитать необходимый объем накопительного бака

Каждый хочет приобрести такой бойлер, чтобы оптимально обеспечить нужды семьи и не переплачивать за источник энергии.

Вместимость бака бойлера надо рассчитывать, исходя из объема потребляемой воды.

• Желательно, чтобы горячей воды хватало для удовлетворения всех нужд с избытком. Вся нагретая вода должна быть использована в дело, чтобы не возникало перерасхода денежных средств на оплату энергоресурсов.
• Если планируется использовать горячую воду для мытья посуды, то достаточно купить бойлер вместимостью 10 литров.
• Если же планируется принимать душ и ванну, то потребуется бойлер гораздо большего объема. Накопительный водонагреватель объемом от 50 до 80 литров вполне может удовлетворить требования одного человека.

На семью, состоящую из двух взрослых людей и ребенка, нужен бойлер емкостью от 80 до 150 литров.

Для семьи из четырех человек и более, предпочтительнее сделать выбор в пользу водонагревателя емкостью до 200 литров.

Стоит также учитывать культуру потребления воды конкретной семьей, экономно ли расходуется вода или льется без ограничения, как часто члены семьи пользуются водой для принятия ванны или душа.

Часто размеры комнаты, где планируется устанавливать бойлер, весьма ограничены. Приходится довольствоваться более компактной моделью.

Типы внутреннего покрытия бака

В качестве внутреннего антикоррозийного покрытия бойлера используется нержавеющая сталь, стеклофарфор или титановое напыление.

Стоимость водонагревателя во многом зависит от вида защитного покрытия – по принципу, чем лучше, тем дороже.

Основная функция внутреннего покрытия – защита бака от коррозии, ведь от этого напрямую зависит срок службы бойлера.

Наиболее популярные эмалевое покрытие и покрытие из стеклофарфора – не подвергаются коррозии, но при резком изменении температуры на их поверхности могут появляться микротрещины.

Можно продлить срок службы бойлера, используя щадящий режим нагрева воды, но, чтобы не допустить развития бактерий, воду время от времени придется нагревать до максимальной температуры.

Более долговечными и надежными считаются бойлеры с баком, изготовленным из нержавеющей стали или имеющим титановое напыление.

Срок службы таких бойлеров доходит до 7-10 лет, но и у них имеются слабые места – это места сварок. Со временем именно там начинается процесс коррозии.

Виды и принцип действия накопителей

Существует две разновидности электрических бойлеров:

• Встраиваемые – включенные в систему водоснабжения, существующую в доме;
• Наливные – автономные емкости, не соединенные с системой подачи воды. Необходимое количество воды пользователь заливает самостоятельно.

95% современных накопительных водонагревателей относятся к первой группе. Они позволяют полностью автоматизировать процесс нагрева воды и поддержания её объема в баке без вмешательства пользователя.

Обратить внимание на наливные накопительные водонагреватели стоит в том случае, если в помещении отсутствует система водоснабжения в принципе

Местом установки автономных моделей могут быть бани, хозяйственные постройки, частные дома, водоснабжение которых осуществляется из водоразборных скважин или колодцев

Встраиваемый водонагреватель располагается поблизости от существующей системы водоснабжения и соединен с ней шлангами (трубами). В зависимости от формы и емкости они могут иметь напольную или настенную конструкцию, располагаться вертикально или горизонтально, в зависимости от особенностей помещения.

Форма накопительных водонагревателей может быть цилиндрической или прямоугольной, что позволяет рационально вписать их в интерьер без потери объема помещения

Некоторые модели предусматривают скрытую установку в нишах, имеющихся в санузле, или под раковиной.

После установки, подключения водо- и электрокоммуникаций водонагреватель начинает работать в автоматическом режиме. Достаточно открыть кран горячего водоснабжения, чтобы сразу же начала поступать подогретая вода для бытового использования. Объем её поступления зависит исключительно от емкости  водонагревателя.

После полного опустошения емкости накопитель переходит в режим набора воды и подогрева. Таким образом, работа его циклична, а перерывы в готовности к следующему использованию зависят от емкости бака и мощности водонагревательных элементов.

Размеры

В зависимости от объема бака накопительные водонагреватели могут быть как компактными, так и очень большими. В первом случае их можно закрепить на стене или спрятать под ящиком кухонного шкафа. Во второй ситуации может потребоваться выделение места для отдельного помещения, если это частный дом.

Чем больше объем водонагревателя, тем больше его размеры. В основном диаметр бака бывает 45-55 см. А вот высота зависит от объёма.

Ориентировочные размеры

• Объём 50 литров- 50-60 см.
• 80 литров- 75-85 см.
• 100 литров – 100-115 см.
• 150 литров- 140-160 см.

Глубина плоского водонагревателя примерно 30 см. Но из-за уменьшения размера вглубь, увеличивается высота

Диаметр слим-водонагревателя 35-38см. Их очень удобно устанавливать в узких нишах. Но при уменьшении глубины увеличивается высота.

• при объёме в 50 литров высота будет 80 см.
• У 80-литрового – 115см.
• А с объёмом 100 литров – 140 см.

Как нагревать воду экономно

Как нагревать полезную воду экономичным способом?

Если вы говорите об отоплении, то обычно это связано с нагревом дома или квартиры в зимний сезон, радиаторами, центральным отоплением, газом, газом, другими источниками тепла. Редко мы думаем о нагревании в контексте получения источника, который может нагреть нашу воду энергосберегающим способом. Обогрев воды обычно мы проводим в энергетическом балансе при расчете расходов на отопление в осенне-зимне-весенний сезон. Если вы ничего не знаете о том, как эффективно использовать энергию для эффективного использования полезной воды, эта статья предназначена именно вам!

И еще пара «народных» способов

«Улитка из шланга»

Известно, что подогреть воду можно, увеличив ее поверхность. Для этого один край длинного шланга (лучше черного цвета) подсоединяют к отверстию в бассейне, а другой – к фильтр-насосу. Желательно закрепить шланг хомутами, во избежание протечек. Затем выложить его на солнце (удобней всего укладывать кругами, форма напоминает улитку). Вода, проходя по шлангу, нагреется быстрее.

Всю информацию про очистку воды в бассейне на даче найдете здесь.

Кипятильник от электричества

Используют для подогрева воды и мощный кипятильник. Это очень опасно!

Удар электрическим током может быть смертельным!

Кроме этого, есть опасность повредить пластиковые или пленочные резервуары. Среди минусов – и высокие затраты электроэнергии. Если все же решили рискнуть, то соблюдайте правила безопасности:

1. Кипятильник опускать в воду выключенным!
2. Он не должен прикасаться к стенкам бассейна!
3. Когда кипятильник включен, воды не касаться!

Нагревательные элементы в электрических водонагревателях?

 Подогрев воды осуществляется с помощью ТЭНов (трубчатый электронагреватель). Они отличаются по принципу работы, бывают «сухими» и «мокрыми».

«Мокрый» нагревательный элемент аналогичен обычному кипятильнику для нагрева воды. Он состоит из медной трубки, в которую вмонтирована спираль из нихрома, заполненная диэлектриком.

Его преимущества

• легче найти замену в случае выхода из строя
• цена дешевле.

Недостатки:

• слой накипи оседает на поверхности: чем выше у воды жесткость, тем он больше.
• При большом слое, тепловыделение нагревателя уменьшается, он начинает перегреваться и сгорает.

Если корпус TЭНа поврежден, он может продолжать работать, но существует большой риск поражения электрическим током;

ТЭНы водонагревателя

«Сухие» нагреватели не контактируют с жидкостью в резервуаре. Они имеют различную конструкцию, но их общая особенность, нагреватели установлены в специальных трубках, припаянных к фланцу. Или в защитной колбе, также установленной на фланце, который герметично закреплен на дне бака.

Котлы с «сухими» ТЭНами имеют длительный срок эксплуатации, даже если они работают с жесткой водой.

Хотя накипь собирается и на защитных крышках, это занимает больше времени, чем при использовании открытых нагревательных элементов.

Кроме того, благодаря уменьшению электрохимической коррозии внутренние покрытие баков служат дольше

Профилактическое обслуживание и удаление накипи следует проводить раз в 2 года.

Как работает бойлер косвенного нагрева

Устройство колбы бойлеров косвенного нагрева такое же, как у электрических или газовых: нержавеющий бак с внутренним покрытием и теплоизоляцией. Вместо ТЭНа в них установлен змеевик-теплообменник, по которому течет горячая вода системы отопления.

Может показаться, что температуры в 50–70 °С будет недостаточно для нагрева воды, ведь в газовых и электрических водонагревателях имеют место куда более высокие показатели. Но за счет значительной площади соприкосновения скорость нагрева не уступает другим устройствам, а иногда она даже выше.

Устройство бойлера косвенного нагрева со змеевиком: 1 — вход холодной воды; 2 — выход горячей воды; 3 — защитный анод; 4 — вход центрального отопления; 5 — теплоизоляция; 6 — теплообменник; 7 — выход центрального отопления

В бойлерах косвенного нагрева тоже есть жертвенный анод, а вот группа безопасности, как правило, в конструкцию не включена. Такая простота устройства с одной стороны характеризуется продолжительным сроком службы, с другой — требует основательного подхода к составлению схемы коммуникаций и обвязки.

Бойлеры косвенного нагрева требуют достаточно просторного помещения для установки. Ими преимущественно оснащают объекты без дополнительного дымохода или наличия водонагревательной колонки в проекте газоснабжения. В таких случаях единственная альтернатива — двухконтурный котел, но летом его использовать неудобно, да и переоборудование систем отопления и ГВС может влететь «в копеечку».