[ необходима цитата ] Накопительный водонагреватель или система горячего водоснабжения ( HWS ) представляет собой бытовой водонагревательный прибор, который использует бак для хранения горячей воды , чтобы максимизировать мощность нагрева воды и обеспечить мгновенную подачу горячей воды. [1] Обычные накопительные водонагреватели используют различные виды топлива , включая природный газ , пропан , мазут и электричество . Менее традиционные технологии нагрева воды, такие как водонагреватели с тепловым насосом и солнечные водонагреватели , также можно отнести к категории накопительных водонагревателей.
Основное различие между накопительным водонагревателем и проточным водонагревателем заключается в том, что накопительный водонагреватель сначала нагревает воду и сохраняет ее для последующего использования, тогда как проточный водонагреватель нагревает воду по мере необходимости.
Проточные водонагреватели, как следует из названия, обеспечивают горячую воду практически мгновенно. Едва ли есть 1 или 2 минуты нагрева, после которых можно получить доступ к горячей воде. Но учитывая низкую емкость хранения (максимум 5–6 литров (1,3–1,6 галлона США) в определенный момент времени) этих типов водонагревателей, вы не можете ожидать, что ведро или бочка будут заполнены с той же скоростью. Они стоят значительно дороже, чем водонагреватели накопительного типа, но имеют более длительный срок службы. В среднем он составляет 15–20 лет. Проточный водонагреватель обеспечивает водой столько, сколько вам нужно. Нет потерь тепла, и он дешевле, чем водонагреватель накопительного типа. [2]
Накопительные водонагреватели не такие быстрые, как версии с мгновенным нагревом, поскольку им требуется нагреть большой бак с водой, который затем хранится для последующего использования. Накопительные водонагреватели идеально подходят для больших объемов воды (большие баки могут хранить около 75 галлонов США (280 л)) и популярны из-за низких первоначальных затрат и длительного срока службы в среднем 10-15 лет. Но эти системы наименее энергоэффективны, что делает их дорогостоящими для долгосрочной эксплуатации. Они также требуют больше места для установки. [ необходима цитата ]
Солнечное тепло является чистым и возобновляемым. Это самая современная система. Все чаще используются водонагреватели на солнечных батареях . Их солнечные тепловые коллекторы устанавливаются снаружи жилищ, как правило, на крыше или стенах или поблизости, а резервуар для хранения питьевой горячей воды обычно представляет собой уже существующий или новый обычный водонагреватель или водонагреватель, специально разработанный для солнечной тепловой энергии.
Самые основные солнечные тепловые модели — это модели прямого нагрева, в которых питьевая вода напрямую отправляется в коллектор. Говорят, что многие такие системы используют встроенное хранилище коллектора (ICS), поскольку системы прямого нагрева обычно имеют хранилище, встроенное в коллектор. Прямой нагрев воды по своей сути более эффективен, чем косвенный нагрев через теплообменники, но такие системы предлагают очень ограниченную защиту от замерзания, если вообще ее имеют, могут легко нагревать воду до температур, небезопасных для бытового использования, а системы ICS страдают от серьезных потерь тепла в холодные ночи и холодные, пасмурные дни.
Напротив, косвенные или замкнутые системы не пропускают питьевую воду через солнечные панели , а вместо этого прокачивают через панели теплоноситель (воду или смесь воды и антифриза). После сбора тепла в панелях теплоноситель проходит через теплообменник , передавая свое тепло питьевой горячей воде. Когда панели холоднее, чем накопительный бак, или когда накопительный бак уже достиг максимальной температуры, контроллер в замкнутых системах остановит циркуляционные насосы . В системе обратного слива вода сливается в накопительный бак, находящийся в кондиционированном или полукондиционированном пространстве, защищенном от замерзания. Однако в системах с антифризом насос должен работать, если температура панели становится слишком высокой (для предотвращения деградации антифриза) или слишком низкой (для предотвращения замерзания смеси воды и антифриза).
Плоские панельные коллекторы обычно используются в системах с замкнутым контуром. Плоские панели, которые часто напоминают световые люки , являются наиболее прочным типом коллектора, и они также имеют наилучшую производительность для систем, рассчитанных на температуры в пределах 100 °F (38 °C) от температуры окружающей среды. Плоские панели регулярно используются как в системах с чистой водой, так и в системах с антифризом.
Другой тип солнечного коллектора — вакуумный трубчатый коллектор , который предназначен для холодного климата, где нет сильного града, и/или для применений, где требуются высокие температуры (например, более 200 °F (93 °C)). Размещенные в стойке, вакуумные трубчатые коллекторы образуют ряд стеклянных трубок, каждая из которых содержит абсорбционные ребра, прикрепленные к центральному теплопроводящему стержню ( медному или конденсационному ). Описание «вакуумный» относится к вакууму, создаваемому в стеклянных трубках в процессе производства, что приводит к очень низким потерям тепла и позволяет вакуумным трубчатым системам достигать экстремальных температур, намного превышающих точку кипения воды.
Водонагреватели на природном газе и пропане работают одинаково, с газовой или пропановой горелкой, расположенной в нижней части резервуара для хранения, нагревающей воду. Водонагреватели на мазуте устроены аналогично, воспламеняя испаряющийся туман масла и воздуха с помощью электрической искры . [3]
Выбросы от водонагревателей, работающих на ископаемом топливе , удаляются с помощью различных технологий вентиляции. Атмосферные вентиляционные системы используют комнатный воздух в качестве воздуха для горения и отработанного воздуха. Отработанный воздух удаляется через выхлопную трубу под действием сил плавучести , возникающих в результате сгорания. Модели с принудительной вентиляцией работают аналогично системам с принудительной вентиляцией, но для удаления продуктов сгорания добавляется вытяжной вентилятор. Системы с прямой вентиляцией не используют комнатный воздух для сгорания; вместо этого, под действием силы плавучести воздух снаружи проходит через систему сгорания водонагревателя и, наконец, выбрасывает продукты сгорания наружу. Системы с принудительной вентиляцией с прямой вентиляцией включают вытяжной вентилятор для удаления продуктов сгорания. [4]
Впервые изобретенные Картером У. Адамсом, большинство электрических водонагревателей используют электрические резистивные элементы для нагрева воды в накопительном баке. Двухэлементный электрический водонагреватель имеет один элемент в верхней части накопительного бака и один элемент в нижней части. Каждый элемент управляется независимым термостатом . Нижний элемент обеспечивает восстановление после потерь в режиме ожидания, а верхний элемент обеспечивает дополнительный нагрев при использовании большого количества горячей воды. Некоторые водонагреватели содержат только нижний элемент. [3]
Электрические водонагреватели, которые хранят горячую воду, могут быть хорошим дополнением к интеллектуальной сети , так что она будет нагреваться, когда нагрузка на электросеть низкая, и выключаться, когда нагрузка высокая. Это может быть реализовано путем предоставления поставщику электроэнергии возможности отправлять запросы на сброс нагрузки или путем использования ценообразования на электроэнергию в режиме реального времени. См. раздел Экономика 7 .
Водонагреватели с тепловым насосом используют тепловой насос с воздушным источником для передачи тепловой энергии из воздуха вокруг устройства в резервуар для хранения. Электрические элементы сопротивления обычно включаются для обеспечения резервного нагрева, если тепловой насос не может обеспечить достаточную теплопроизводительность. [5] [6]
Как и в случае с ископаемым топливом , сжигание древесины приводит к образованию парниковых газов. Однако древесина является возобновляемым источником энергии. Устойчивая система отопления будет использовать солнечное тепло летом и минимум древесины зимой.
Баки для хранения воды в водонагревателях обычно изготавливаются из стали с внутренней стеклянной облицовкой. Вода разъедает открытую сталь, поэтому стеклянная облицовка предотвращает или замедляет коррозию.
Резервуары также имеют магниевые анодные стержни. Анодный стержень замедлит коррозию стального резервуара, корродируя на своем месте. [7] Когда анодный стержень полностью корродирует, стальной резервуар будет корродировать гораздо быстрее.
Учитывая постоянный контакт с водой, коррозия в конечном итоге все равно происходит. Если коррозия бака создает в нем дыры, есть некоторые временные решения, чтобы попытаться залатать их, но долгосрочное решение — заменить бак полностью.
Вода с более низким значением pH быстрее разъедает анодные стержни и стальной бак. Для надлежащего обслуживания бака знайте уровень pH хранящейся воды, следите за коррозией анодного стержня и заменяйте анод, когда он становится слишком корродированным.