Как работает электронный термостат в водонагревателе аристон. Основные элементы водонагревателя. Основная задача терморегулятора
Термостат водонагревателя - автоматический регулятор нагрева бойлера, контролирующий предел нагревания и минимальную температуру, при которой вода снова должна нагреваться. Формально, это условный предохранитель, который срабатывает на отключение, когда вода достигла предельно допустимой температуры нагревания, и на включение, когда остыла. Если такого предохранителя нет, водонагреватель - это герметичная емкость с кипятильником, который будет греть воду, пока не взорвется или не выйдет из строя.
Датчик обнаруживает, когда это происходит, и контроллер обычно включается и повторяет описанный выше цикл нагрева, чтобы поддерживать температуру воды в точке уставки температуры воды или вблизи нее. При определенных условиях, например, при кратковременной вытяжке воды, температура воды вблизи верхней части бака водонагревателя может значительно превышать заданное значение температуры воды, которое иногда называют «укладкой». «Укладка» происходит, когда более горячая вода, расположенная в верхней части бака водонагревателя, становится «сложена» поверх холодной воды на дне резервуара.
Наличие термостата позволяет не только всегда поддерживать бойлер в готовности к эксплуатации, но и сокращает расходы на электричество.
Принцип работы
Энергоемкость и безопасность любого накопительного бойлера зависят от терморегулятора, который автоматизирует процесс его работы.
Основа его работы заключается в размыкании контактов ТЭНа при достижении водой заданной температуры, а при охлаждении последней происходит включение трубчатого электронагревателя. Реле срабатывает также на отсутствие воды.
В некоторых случаях вода на или около верхней части бака водонагревателя может стать значительно более горячей, чем более низкая, более безопасная температура воды на дне резервуара водонагревателя или около него. Водонагреватели с одним датчиком температуры, расположенным на дне бака водонагревателя или вблизи него, могут быть особенно восприимчивы к укладке. Датчик температуры может ощущать температуру воды на дне резервуара водонагревателя или около него, что при укладке меньше заданного значения температуры воды, даже если вода на или около верхней части бака водонагревателя может быть значительно более горячей, чем заданное значение температуры воды.
Основная задача термостата заключается в контроле нагревания/остывания. С одной стороны, он не дает кипеть воде слишком долго, увеличивая пропорционально времени внутреннее давление в баке. С другой - поддерживает бойлер в постоянной готовности, благодаря чему нет необходимости ждать, когда вода нагреется и можно приступить к ванным процедурам.
В ответ контроллер часто включает нагревательный элемент водонагревателя. Поскольку только относительно небольшое количество более холодной воды может быть расположено на дне резервуара водонагревателя или вблизи него, особенно в условиях короткой воды, результирующие циклы нагрева могут быть относительно короткими. Кроме того, циклы нагрева могут происходить относительно часто. Если укладка слишком высока, это может вызвать проблемы безопасности.
Водонагреватель 10 включает в себя резервуар 12, изоляционный слой 14, внешнюю оболочку 16, нагреватель 18 и контроллер 20. Резервуар 12 содержит воду, которую необходимо нагреть, и может быть изготовлен из стали или другого теплопроводящего материала. Резервуар 12 имеет внутреннюю поверхность 22, входную подводящую трубку или погружную трубку 24, выходной канал или трубу 26, дренажный клапан 28, ограничивающий коррозию вкладыш 30 и наружную поверхность 32.
Усовершенствованные термостаты могут подавать дополнительные сигналы. Например, при поломке ТЭНа или другого элемента происходит принудительное отключение прибора от электропитания. То же самое происходит, если ТЭН не справляется со своими функциями из-за накипи. В последних моделях на табло указывается код ошибки, в связи с чем легко определить причину поломки.
Изолирующий слой 14 может быть расположен между наружной поверхностью 32 резервуара 12 и внешней оболочкой 16. Изолирующий слой 14 ограничивает или иным образом минимизирует тепловые потери нагретой воды от прохождения от бака 12 во внешний мир. Скрепленный с внутренней стороны внутренней поверхности 22 является препятствующим коррозии вкладышу 30. Кроме того, резервуар 12 может иметь расходуемый анодный стержень, чтобы препятствовать коррозии резервуара 12.
Неисправности и их способы устранения
Резервуар 12 также имеет верхнюю поверхность 34 и нижнюю поверхность 36. В иллюстрированном подходе погружная труба 24 и выходная труба 26 проходят через верхнюю поверхность 34. Выходная труба 26 проходит через верхнюю поверхность 34 до первого заданного расстояния от нижней поверхности 36. Это первое заданное расстояние может привести к тому, что выходная труба 26 будет достаточно близко к верхней поверхности 34. Позиционирующая выходная труба 26 вблизи верхней поверхности 34 позволяет более горячей воде, которая может быть самой горячей водой в резервуаре 12, выйти по требованию.
Виды
В настоящее время существует несколько видов термостатов, среди которых можно выделить 3 основных:
- Стержневой
Самый популярный и самый устаревший из всех представленных сегодня на рынке. Это трубка минимального диаметра, которая работает по законам физики - при нагревании она линейно расширяется и надавливает на выключатель, при охлаждении, соответственно, сжимается, а ТЭН включается.
При работе, когда требуется горячая вода, пресная вода течет в погружную трубку 24, поступает в резервуар 12 на дне или вблизи него и толкает или иным образом вызывает более горячую воду в верхней части бака 12 для выхода через выходную трубу 26. Промежуточная трубка 24 проходит через верхнюю поверхность 34 до второго заданного расстояния от нижней поверхности 36. Второе заданное расстояние может привести к тому, что погружная трубка 24 будет проходить достаточно близко к нижней поверхности 36. Позиционирование выхода погружной трубки 24 близко к нижней поверхности 36 позволяет свежую, холодную или окружающую воду, чтобы войти в резервуар 12 вблизи нижней поверхности 36.
Недостаток такой конструкции заключается в неточности работы, связанной с близким к подводу воды расположением.
Накопительный бойлер сконструирован таким образом, что когда горячая вода выходит, тут же начинает поступать в бак холодная, чтобы уровень воды все время был одинаковым. Учитывая то, что стержневой термостат располагался вблизи подвода холодной воды, он даже не успевал расширяться до нужного размера. Холодная вода мгновенно его остужала, и бойлер во время его использования работал практически без остановки.
Это помогает предотвратить смешивание и охлаждение холодной или окружающей воды вокруг верхней поверхности 34. На практике погружная трубка 24 может располагаться примерно на три четверти расстояние между верхней поверхностью 34 и нижней поверхностью 36. Поскольку охлаждающая вода, поступающая в резервуар 12, плотнее, чем нагретая вода, более холодная вода имеет тенденцию опускаться на дно резервуара 12, где она может нагреваться нагреватель 18.
Виды нагревательных элементов
Нагреватель 18 нагревает резервуар 12, который, в свою очередь, нагревает любую воду внутри бака 12. Нагреватель 18 может быть газовым нагревателем, электрическим нагревателем, множеством газовых горелок, множеством электронагревателей, комбинацией газовых и электрические нагреватели или любой другой источник тепла, по желанию.
- Капиллярный
Более современный и оттого продуманный способ терморегуляции. В основе все та же трубка небольшого диаметра, в которой располагалась капсула с контрастной жидкостью. При нагревании воды до определенной температуры менялась структура жидкости и ее объем, в результате чего срабатывало реле на отключении. При охлаждении воды ниже заданного уровня, все происходило наоборот - жидкость уменьшалась в объеме, и реле срабатывало уже на включение. Допустимое отклонение по температуре воды составляет +- 3-4 градуса.
Источником зажигания 40 может быть контрольный свет, твердотельный воспламенитель, электрический нагревательный элемент или любой другой источник воспламенения, способный воспламенять газ. Для получения тепла в газовом водонагревателе газ течет в горелку 38 в камере сгорания 43 через клапан газового потока, где источник зажигания 40 зажигает газ. Газ будет продолжать гореть до прекращения подачи газа. Горелка 38, расположенная в камере сгорания 43, может сообщаться по текучей среде с выпускным отверстием, таким как дымоход 46.
Дымоход 46 может быть соединен с вентиляционной трубой, которая выпускает дымовые газы, выходящие из камеры 43 сгорания, в атмосфера. В альтернативном подходе к водонагревателю тепловая мощность может регулироваться потоком электрического тока через резистивный нагревательный элемент. Для получения тепла в электрическом нагревателе можно регулировать количество тока, проходящего через резистивный нагревательный элемент. При регулировании теплоотдачи, чем больше ток подается на электрический нагревательный элемент, тем больше тепла производится.
- Электронный
Самый удобный и точный тип терморегуляторов, который срабатывает на конкретную температуру воды. Более того, здесь предусмотрено защитное реле, которое размыкает цепь электропитания при отсутствии в баке воды.
По техническим характеристикам термостаты подразделяют на:
Какие бывают виды термостатов?
И наоборот, при уменьшении или выключении тока, соответственно, вырабатывается меньше тепла или нет. Нагреватель воды 10 включает в себя датчик 44. Датчик 44 может быть датчиком температуры или другим устройством, способным измерять температуру воды на дне резервуара 12 или около него. В другом подходе датчик 44 может быть расположен к нижней поверхности 36 и к выходу из погружной трубы 24. Однако датчик 44 не должен располагаться в таком положении, при условии, что датчик 44 способен воспринимать температуру воды на дне резервуара 12 или около него.
- электронные и механические - в первом варианте срабатывают биметаллические элементы, в другом - электронный датчик контроля температуры
- программируемые и механические - в первом варианте задается конкретная температура, во втором срабатывает либо на кипячение, либо устанавливается вручную максимальная планка;
- накладные и встроенные - при электронном управлении применяется первый вариант, при механическом - второй.
Примечательно, что термостаты разработаны не только для отдельных накопительных водонагревателей, но и для косвенного нагрева. Это не совсем удобно, хотя и очень экономно Вода в данном случае нагревается от определенного отопительного элемента, не препятствуя основным его функциям. Из минусов - теплоноситель также нагревается до определенной отметки, соответственно, горячей вода при косвенном нагреве не будет никогда. Если вам по душе принимать прохладный душ и есть желание сэкономить, это будет лучший вариант.
В других подходах датчик 44 может быть расположенный в положении для определения температуры воды в любом месте в резервуаре 12 по желанию. В подходе датчик 44 может обеспечивать сигнал, представляющий измеренные значения температуры воды в контроллере 20. Во время цикла нагрева контроллер 20 может, например, регулировать поток газа до горелки 38 или электрический ток в резистивный нагревательный элемент. Когда газ подается на горелку 38, контроллер 20 может инструктировать или запускать источник зажигания 40 для зажигания газа, если источник зажигания 40 требует такого запуска.
Неисправности и как их устранить
К сожалению, любая конструкция имеет свойство ломаться, и термостат не исключение. Как правило, такие приборы не ремонтируют, предпочитая купить новый аналогичный или с увеличенным сопротивлением. Но если правильно им пользоваться и соблюдать элементарные правила, срок его служба будет гораздо дольше гарантийного.
Затем горелка 38 сжигает газ до тех пор, пока не прекратится спрос на тепло. В некоторых случаях контроллер 20 может модулировать поток газа в горелку 38, чтобы тем самым модулировать тепловую мощность горелки 38. Если вместо нагревателя воды нагревают 10, то будет признано, что контроллер 20 может управлять циклом нагрева одного или больше электрических нагревательных элементов.
Контроллер 20 может управлять нагревателем 18 в соответствии с заданной температурой. В некоторых случаях заданная точка может быть нормальной заданной температурой, которая настраивается пользователем, например, с помощью ручки управления. Когда контроллер 20 обнаруживает температуру воды в баке 12 ниже заданного значения нормальной температуры, контроллер 20 может активировать нагреватель 18.
Основная неисправность - перестает нагреваться вода. В этом случае 2 варианта - вышел из строя нагревательный элемент (как почистить ТЭН и заменить магниевый анод узнаете в статье ). Второй вариант - поломка термостата. Для того, чтобы это проверить, измерьте его сопротивление. Если на тестовом приборе отсутствуют изменения, пора отправляться в магазин за новым терморегулятором.
В некоторых подходах контроллер 20 может включать в себя дифференциальное значение. В этих подходах контроллер 20 может активировать нагреватель 18, когда температура воды ниже заданного значения за вычетом дифференциала. Затем контроллер 20 может завершить цикл нагрева, когда температура воды достигнет заданного значения. В этом подходе контроллер 20 может управлять температурой воды с диапазоном заданного значения нормальной температуры минус дифференциал до заданного значения.
В одном примерном случае нормальная температура может быть, например, 135 градусов по Фаренгейту, а дифференциал может составлять 10 градусов. В этом примерном случае контроллер 20 может активировать нагреватель 18 для инициализации цикла нагрева, когда температура воды в баке падает ниже 125 градусов по Фаренгейту и может прекратить цикл нагрева, когда температура достигнет 135 градусов по Фаренгейту. Однако при желании можно использовать любую подходящую нормальную заданную температуру и дифференциал.
Как правильно выбрать терморегулятор
Смысла в ремонте термостата нет, более того, для этого нужны специальные знания. Гораздо проще, быстрее и дешевле купить новый и поставить.
- приобретая новый, обязательно покажите продавцу техпаспорт на водонагреватель - вам подберут ту модель, которая подходит именно под него;
- не стоит сперва выбрасывать реле, а потом покупать. На каждой единице есть специальная маркировка, которая позволит выбрать если не идентичный, то точно подходящий под конкретную модель;
- при самостоятельном выборе прибора учитывайте габариты, силу тока и сопротивления, функциональные характеристики.
Как произвести замену
В идеале, если производитель предложил более выгодные условия сотрудничества, например, увеличил гарантийный срок, и тогда процесс замены стоит доверить профессионалам.
В одном альтернативном подходе контроллер 20 может включать в себя несколько заданных точек. Например, контроллер 20 может инициировать цикл нагрева с первой, более низкой уставкой и, если необходимо, может прекратить цикл нагревания со второй, более высокой уставкой.
Контроллер 20 включает в себя блок 54 ввода датчика, блок 56 управления функциями, блок 52 обработки, блок 58 памяти и блок 60 настроек. Функции контроллера 20 могут быть реализованы в аппаратном обеспечении, программном обеспечении или их комбинации.
Основные элементы водонагревателя
Контроллер 20 может управлять работой водонагревателя 10. Контроллер 20 может обеспечивать один или несколько сигналов управления водяным нагревателем, как показано на фиг. 62, различным компонентам водонагревателя 10 и может принимать один или несколько входных сигналов водонагревателя 50 из водонагревателя 10, например один или несколько входных сигналов датчика, один или несколько входных сигналов пользовательского интерфейса и т.д.
По известному закону поломки бытовых приборов и электроники в 99,99% случаев происходят в тот момент, когда закончилась гарантия.
Если и у вас закончились гарантийный срок и время бесплатного сервиса, можно сделать следующее:
- Полностью обесточить водонагреватель, вытащив вилку из розетки.
- Перекрыть трубу с холодной водой (для этого предусмотрен подводящий кран).
- Слить всю воду, для чего сперва открыть горячий кран, после открутить снизу открутить и снять защитный кожух и дать стечь остатку.
- Откручиваете гайки, снимаете фланец и прижимное кольцо ТЭНа. Напоминаем о необходимости чаши под сбор воды, она будет продолжать течь.
- Вытащить датчик терморегулятора и отсоединить регулирующее реле.
- Установить новый термостат на бойлер, вернуть прижимное кольцо и прикрутить крестовой отверткой кожух. Желательно весь процесс фотографировать, чтобы не допустить ошибок.
- Включить подачу воды и контролировать бойлер в течение 2-3 часов на герметичность крышки и бака в целом, после чего эксплуатировать его в обычном режиме.
Как заменить термостат - на видео
Блок 52 обработки контроллера 20 может в некоторых случаях обрабатывать один или несколько входных сигналов 50 и в ответ предоставлять соответствующие сигналы 62 управления различным компонентам 10 водонагревателя, иногда через блок 56 управления функциями. предполагается, что блок 52 обработки может включать в себя микропроцессор, но это не требуется.
Контроллер 20 также включает в себя блок 60 настроек, который может позволить пользователю вводить различные параметры. Блок настроек 60 может связываться с ручкой управления, клавиатурой или любыми другими устройствами ввода, в зависимости от приложения. Если, например, контроллер 20 используется с водонагревателем 10, блок 60 настроек может принимать заданное пользователем заданное значение нормальной температуры из ручки управления или тому подобного.
Электроводонагреватель накопительный состоит из следующих элементов:
- бак или корпус;
- теплоизоляция из полиуретана;
- внутренний бак – емкость, контактирующая с водой, покрытая стеклофарфором, эмалью или нержавеющей сталью;
- магниевый анод, защищающий от коррозии;
- нагревательные элементы (ТЭН);
- термостат для регулировки температуры;
- предохранительный клапан для сброса избыточного давления в баке.
Термостат, как и ТЭН, – важные составляющие электрических водонагревателей. ТЭН нагревает воду, а термостат отвечает за поддержание, регулировку и нагрев воды до необходимой температуры. Кроме того, он еще и отвечает за безопасность прибора, поскольку отключает ТЭН, когда температура воды становится критической и начинает образовываться пар.
Виды термостатов (терморегуляторов) и принцип работы
Обычно в водонагревателях используются следующие виды терморегуляторов:
- стержневой (биметаллический);
- капиллярный;
- электронный.
Принцип работы капиллярного термостата – пневматический. Давление внутри колбы с газом, в которую заключен терморегулятор, изменяется в зависимости от температуры. Изменение давления передается на электрические контакты через пневмореле по капилляру.
Электронный термостат безопасности и регулировочный – это более дорогой терморегулятор для водонагревателя. Температура воды в бойлере обратно пропорциональна сопротивлению электронного датчика. Именно по такому принципу производится контроль и регулировка температуры водонагревателя.
Коротко принцип работы любого термостата можно сформулировать так:
- Выставляется необходимый уровень температуры (рычаг, кнопка, переключатель).
- Терморегулятор измеряет температуру воды и включает нагрев (ТЭН), если это необходимо.
- После того, как нужное значение температуры достигнуто, термостат разрывает цепь и выключает ТЭН.
- Как только вода остывает, снова срабатывает терморегулятор для водонагревателя, цепь замыкается и идет нагрев воды.
Погружной нагревательный элемент – ТЭН
Такие элементы представляют собой тонкую трубку из меди или стали с металлическим проводом высокого сопротивления и окисью магния внутри для электроизоляции. Монтируется в том же фланце, где и терморегулятор для водонагревателя, и анод (магниевый). Элементы погружного типа надежно защищены от попадания воды , а их рабочая температура достигает 300-400 градусов. Различают ТЭНы по форме, мощности, размеру. Подключение элементов осуществляют к одной или трем фазам.
Достоинства погружных элементов:
- оптимальное сочетание цены и качества;
- высокие эффективность и надежность.
Конструкция элемента схожа с погружным типом, с одной лишь разницей, что корпус такого ТЭНа выполнен из тугоплавких керамических трубок. Монтируются керамические ТЭНы в эмалированном корпусе с термостатом и анодом.
Плюсы таких элементов:
- быстрая и удобная замена элементов в случае поломки, не требующая слива воды;
- эмалированное покрытие корпуса полностью защищает от коррозии;
- стойкость к образованию накипи, поскольку большая площадь элементов не дает им перегреваться.
Одна из самый важных частей для водонагревателя – это термостат. Именно термостат для водонагревателя поддерживает постоянную температуру воды, защищает от перегрева, при необходимости совершает операции по отключению и включению водонагревателя. Именно термостат предоставляет возможность устанавливать температурные, и поддерживать автоматические режимы.
Основные принципы работы термостата
Каждый термостат для водонагревателя работает по одному и тому же принципу, вне зависимости от завода-изготовителя. Терморегулятор оснащен винтовой конструкцией , на которой устанавливается необходимая пользователю температура. После закрутки клапана отсекания в водонагреватель начинает поступать холодная и горячая, после начинают работать процессы регулировки.
Для получения нужной температуры в водонагревателе преимуществом владеет горячая вода. Она поступает до тех пор, пока не достигнет заданных параметров, только при этом условии начинается смешивание с холодной. В зависимости от вида водонагревателя – проточного или накопительного, выбирается мощность тэна. Чаще всего, именно в проточных нагревателях он имеет большую мощность.
Как правильно подобрать термостат
При выборе нагревателя или дополнительной установки термостата, следует помнить, что на нагревательный бак и на сам термостат даются разные гарантийные условия. Это связано с тем, что многие умелые владельцы водонагревателя, при разного вида поломках берутся за самостоятельный ремонт. Наиболее частые поломки термостата:
- медная капиллярная трубка очень чувствительна к механическим повреждениям; после того, как она вышла из строя, ее невозможно отремонтировать, следует только заменить на новую;
- плохое сцепление электрических разъемов термостата и тэна;
- недостаточное количество горячей воды относительно общей мощности водонагревателя может быть обусловлено неправильной регулировкой тэна ;
- слишком горячая вода говорит о выходе из строя регулирующей конструкции термостата;
- если образовалась накипь и ее количество превышает допустимую норму, термостат будет очень часто включаться и выключаться;
- выход из строя электрических составляющих водонагревателя чаще всего обусловлен постоянными перепадами напряжения в сети; для обеспечения безопасности работы необходимо установить источник бесперебойного питания или стабилизатор напряжения.
При необходимости заменить термостат для водонагревателя нужно знать, какие виды существуют:
- Термостат стержневой – состоит из стального стержня, который предназначен для помещения в трубку тэна. В зависимости от мощности и объема водонагревателя, определяется длина стержневого термостата. Она колеблется от 25 до 45 сантиметров.
- Термостат, который состоит полиэстерового корпуса. В него встроено переключающее устройство (термический регулятор). Такое устройство называется капиллярным. Принцип его работы устроен на основе объема расширительной жидкости в капиллярной трубке. Расширительная жидкость действует на установленную в термостате мембрану и переключает электроконтакт.
- Электронные термостаты бывают двух видов: регулировочный и термостат безопасности. Их работа устроена так же, как и работа предохранителей, которые имеют определенное сопротивление.
Термостат для водонагревателя – это именно та деталь, которая является основой всего функционирования бойлера. При правильно подобранных технических характеристиках и выполнении всех условий эксплуатации водонагреватель прослужит долгое время без чисток и поломок.
