Войти
1: Подача воды в городском хозяйстве. 2: Жидкость из резервуара для хранения воды к внешнему (пассивному) источнику тепла; пассивным источником тепла может быть земля (почва или грунтовые воды), солнце или воздух через тепловой насос, или термодинамическая солнечная панель. 3: жидкость от теплового насоса или термодинамическая солнечная панель в резервуар для хранения воды. 4: Насос, привод, контроллер и другие детали. 5: Водонагреватель. 6: Резервуар для воды. 7: Горячая вода для бытовых приборов 
Небольшой водонагреватель Водонагреватель - это процесс теплопередачи, в котором используется источник энергии для нагрева воды выше ее начальной температуры. Типичное бытовое использование горячей воды включает приготовление пищи, уборку, купание и обогрев помещений. В промышленности горячая вода и вода, нагретая до пара, находят множество применений.
В домашних условиях воду традиционно нагревают в сосудах, известных как водонагреватели, чайники, котлы, горшки или котлы. Эти металлические сосуды, которые нагревают партию воды, не производят непрерывную подачу нагретой воды заданной температуры. В редких случаях горячая вода поступает естественным путем, обычно из природных горячих источников. Температура изменяется в зависимости от скорости потребления, становясь холоднее по мере увеличения потока.
Устройства, обеспечивающие непрерывную подачу горячей воды, называются водонагревателями, водонагревателями, резервуарами для горячей воды, бойлерами, теплообменниками, гейзеры (только в Южной Африке) или калориферы. Эти названия зависят от региона, от того, нагревают ли они питьевую или непитьевую воду, используются в быту или в промышленности, а также от источника энергии. В бытовых установках питьевая вода, нагреваемая для целей, отличных от отопления помещений, также называется горячей водой для бытового потребления (ГВС).
Ископаемое топливо (природный газ, сжиженный нефтяной газ, нефть ) или твердое топливо обычно используется для отопительная вода. Они могут потребляться напрямую или могут производить электричество, которое, в свою очередь, нагревает воду. Электроэнергия для нагрева воды также может поступать из любого другого источника электроэнергии, такого как ядерная энергия или возобновляемая энергия. Альтернативная энергия, такая как солнечная энергия, тепловые насосы, рециркуляция тепла горячей водой и геотермальное отопление, также могут подогрев воды, часто в сочетании с резервными системами, работающими на ископаемом топливе или электроэнергии.
Густонаселенные городские районы некоторых стран обеспечивают центральное отопление горячей водой. Это особенно верно в отношении Скандинавии, Финляндии и Польши. Системы централизованного теплоснабжения поставляют энергию для нагрева воды и отопления помещений от теплоэлектроцентралей, отработанного тепла промышленных предприятий, мусоросжигательных заводов, геотермальное отопление и центральное солнечное отопление. Фактический подогрев водопроводной воды осуществляется в теплообменниках на территории потребителей. Обычно у потребителя нет резервной системы внутри здания из-за ожидаемой высокой доступности систем централизованного теплоснабжения.
В Соединенных Штатах сегодня горячая вода, используемая в домах, чаще всего нагревается с помощью природного газа, электрического сопротивления или теплового насоса. Электрические тепловые насосы водонагреватели значительно более эффективны, чем электрические резистивные водонагреватели, но также более дороги в приобретении. Некоторые энергетические компании предлагают своим клиентам финансирование, чтобы помочь компенсировать более высокую первоначальную стоимость энергоэффективных водонагревателей.
Накопительный водонагреватель резервуарного типа (США) Горячая вода, используемая для отопления помещений, может нагреваться с помощью ископаемого топлива в бойлере, а питьевую воду можно нагревать в отдельном приборе. Это обычная практика в США, особенно когда обычно используется обогрев помещений теплым воздухом.
Газовая печь (вверху) и накопительный водонагреватель (внизу) (Германия) В домашнем и коммерческом использовании большинство водонагревателей в Северной Америке и Южной Азии относятся к резервуарному типу, также называемому накопительным водонагревателем. Они состоят из цилиндрической емкости или емкости, в которой вода постоянно остается горячей и готовой к использованию. Типичные размеры для домашнего использования находятся в диапазоне 75–400 л (20–100 галлонов США). Они могут использовать электричество, природный газ, пропан, топочный мазут, солнечную энергию или другие источники энергии. Обогреватели, работающие на природном газе, наиболее популярны в США и большинстве европейских стран, поскольку газ часто удобно транспортировать по всем городам и поселкам и в настоящее время является самым дешевым в использовании. В Соединенных Штатах типичные водонагреватели на природном газе для домашних хозяйств без особых потребностей составляют 150–190 л (40–50 галлонов США) с горелкой мощностью 10,0–11,7 киловатт (34 000–40 000 БТЕ / ч).
Это популярное устройство, когда требуется более высокая скорость потока в течение ограниченного времени. Вода нагревается в сосуде высокого давления, который может выдерживать гидростатическое давление , близкое к давлению входящей сети. Редукционный клапан давления иногда используется для ограничения давления до безопасного уровня для сосуда. В Северной Америке такие резервуары называются резервуарами для горячей воды и могут включать в себя резистивный электрический нагреватель, тепловой насос или газовую или масляную горелку, которая непосредственно нагревает воду.
Там, где установлены водогрейные котлы, водонагреватели обычно нагреваются косвенно первичной водой из котла или электрическим погружным нагревателем ( часто в качестве резервной копии котла). В Великобритании эти сосуды называются непрямыми цилиндрами или прямыми цилиндрами соответственно. Кроме того, если эти цилиндры являются частью герметичной системы, обеспечивающей горячую воду под давлением, они известны как невентилируемые цилиндры. В США, когда они подключены к бойлеру, их называют водонагревателями косвенного нагрева.
По сравнению с водонагревателями без резервуаров, накопительные водонагреватели имеют то преимущество, что они используют энергию (газ или электричество) с относительно низкой скоростью, сохраняя тепло для последующего использования. Недостатком является то, что со временем тепло уходит через стенку резервуара, и вода остывает, активируя систему обогрева, чтобы нагреть воду, поэтому приобретение резервуара с лучшей изоляцией повышает эффективность работы в режиме ожидания. Кроме того, когда при интенсивном использовании горячая вода истощается, горячая вода снова становится доступной с большой задержкой. Баки большего размера, как правило, обеспечивают горячую воду с меньшими колебаниями температуры при умеренном расходе.
Объемные водонагреватели в Соединенных Штатах и Новой Зеландии обычно представляют собой вертикальные цилиндрические резервуары, обычно стоящие на полу или на платформе, приподнятой на небольшом расстоянии от пола. Объемные водонагреватели в Испании обычно горизонтальные. В Индии они в основном вертикальные. В квартирах их можно монтировать в потолочном пространстве над прачечно-подсобными помещениями. В Австралии в основном используются газовые и электрические нагреватели резервуаров для улицы (с высокими температурами для увеличения полезной емкости), но солнечные резервуары на крыше становятся модными.
Крошечные портативные электрические водонагреватели емкостью от 8 до 32 л (2–6 галлонов) предназначены для установки в кухонных шкафах, ванных комнатах или на стене над раковиной. Обычно в них используются маломощные нагревательные элементы, примерно от 1 кВт до 1,5 кВт, и они могут обеспечивать горячую воду на время, достаточное для мытья рук, или, при подключении к существующей линии горячей воды, до тех пор, пока горячая вода не поступит с удаленного устройства. водонагреватель большой мощности. Их можно использовать, когда дооснащение здания водопроводом горячей воды слишком дорого или непрактично. Поскольку они поддерживают температуру воды термостатически, они могут подавать непрерывный поток горячей воды только с чрезвычайно низким расходом, в отличие от безбакерных нагревателей большой емкости.
В тропических странах, таких как Сингапур и Индия, объем накопительного водонагревателя может варьироваться от 10 до 35 л. Достаточно водонагревателей меньшего размера, поскольку температура окружающей среды и температура поступающей воды умеренные.
Решение о проектировании места использования может быть принято между водонагревателями в точках использования и централизованными водонагревателями. Централизованные водонагреватели более традиционны и по-прежнему являются хорошим выбором для небольших зданий. Для больших зданий с периодическим или случайным использованием горячей воды, несколько водонагревателей POU могут быть лучшим выбором, поскольку они могут сократить длительные ожидания поступления горячей воды от удаленного нагревателя. Решение, где разместить водонагреватель (и), лишь частично не зависит от решения о водонагревателе с резервуаром или без резервуара или от выбора источника энергии для тепла.
Внутренняя часть двухступенчатого бестакового нагревателя с гидравлическим приводом, нагреваемого однофазной электрической энергией. Медный бак содержит нагревательные элементы с максимальной мощностью 7,2 кВт. Водонагреватели без резервуаров, также называемые проточными, проточными, линейными, мгновенными, по требованию или мгновенными водонагревателями, становятся все более популярными. популярность. Эти мощные водонагреватели мгновенно нагревают воду, протекающую через устройство, и не удерживают воду внутри, за исключением того, что находится в змеевике теплообменника. Медные теплообменники предпочтительны в этих установках из-за их высокой теплопроводности и простоты изготовления.
Безбаквальные нагреватели могут быть установлены по всему дому более чем в одной точке использования (POU), вдали от центрального водонагревателя, или более крупные централизованные модели могут использоваться для обеспечения всех потребностей в горячей воде для целый дом. Основными преимуществами безбаквальных водонагревателей являются обильный непрерывный поток горячей воды (по сравнению с ограниченным потоком непрерывно нагретой горячей воды от обычных водонагревателей с резервуаром) и потенциальная экономия энергии при определенных условиях. Главный недостаток - гораздо более высокая начальная стоимость; Исследование, проведенное в США в Миннесоте, показало, что безбаквальные водонагреватели окупятся в течение 20-40 лет. По сравнению с менее эффективным резервуаром для горячей воды, работающим на природном газе, природный газ по запросу будет стоить на 30% больше в течение срока его полезного использования.
На Севере известны автономные устройства для быстрого нагрева воды для бытовых нужд. Америка в качестве водонагревателей без бака или по запросу. В некоторых местах их называют многоточечными обогревателями, гейзерами или аскотами. В Австралии и Новой Зеландии они называются установками мгновенного нагрева горячей воды. В Аргентине их называют калефонами. В этой стране вместо электричества используется газ. Подобный дровяной прибор был известен как обогреватель для стружки.
. Обычная конструкция, в которой используется обогрев помещений горячей водой, заключается в том, что котел также нагревает питьевую воду, обеспечивая непрерывную подачу горячая вода без доп оборудования. Приборы, которые могут подавать как отопление помещений, так и горячую воду, называются комбинированными (или комбинированными) котлами. Хотя нагреватели по запросу обеспечивают непрерывную подачу горячей воды для бытового потребления, скорость, с которой они могут ее производить, ограничена термодинамикой нагрева воды из имеющихся источников топлива.
Пример установленной электрической насадки для душа в Гватемале. Электрическая насадка для душа имеет электрический нагревательный элемент, который нагревает воду по мере ее прохождения. Эти самонагревающиеся душевые лейки представляют собой специализированные водонагреватели без резервуаров для установки в местах использования (POU) и широко используются в некоторых странах.
Электрический душ, изобретенный в Бразилии в 1930-х годах и часто используемый с 1940-х годов, является бытовым прибором, который часто используется в странах Южной Америки из-за более высоких затрат на распределение газа. Раньше модели изготавливались из хромированной меди или латуни, что было дорого, но с 1970 года устройства из литого пластика популярны из-за низкой цены, аналогичной цене фена. Электрические души имеют простую электрическую систему, работающую как кофеварка, но с большим потоком воды. Реле протока включает устройство, когда через него проходит вода. После прекращения подачи воды устройство автоматически выключается. Обычный электрический душ часто имеет три уровня нагрева: высокий (5,5 кВт), низкий (2,5 кВт) или холодный (0 Вт) для использования при наличии системы центрального отопления или в жаркое время года.
Потребляемая мощность электрических душевых кабин в режиме максимального нагрева составляет около 5,5 кВт для 120 В и 7,5 кВт для 220 В. Более низкие затраты на электрические души по сравнению с более высокими затратами с бойлерами зависит от времени использования: электрический душ использует энергию только тогда, когда течет вода, в то время как бойлер работает много раз в день, чтобы поддерживать некоторое количество стоячей воды горячей для использования в течение дня и ночи. Кроме того, передача электроэнергии в воду в электрическом душевом лейке очень эффективна, приближаясь к 100%. Электрический душ может сэкономить энергию по сравнению с электрическими водонагревателями, которые теряют некоторое количество тепла в режиме ожидания.
Погружной стержень мощностью 1500 Вт Существует широкий выбор электрических душей с различными типами управления нагревом. Нагревательный элемент электрического душа погружается в струю воды с помощью резистивного элемента из нихрома, который изолирован и электрически изолирован, как те, что используются в масляных обогревателях, радиаторах или утюжках для одежды, обеспечивая безопасность. В соответствии со стандартами электробезопасности современные электрические души изготавливаются из пластика, а не в металлическом корпусе, как раньше. Как электрический прибор, который использует больше электрического тока, чем стиральная машина или сушилка, установка электрического душа требует тщательного планирования и, как правило, предназначена для подключения непосредственно от распределительной коробки со специальным выключателем и заземлением. система. Плохо установленная система со старыми алюминиевыми проводами или плохими соединениями может быть опасной, поскольку провода могут перегреваться или электрический ток может протекать через поток воды через тело пользователя на землю.
Панели солнечных батарей прямого усиления со встроенным накопительным баком 
Плоский солнечный тепловой коллектор, вид с уровня крыши Все чаще используются водонагреватели, работающие на солнечной энергии. Их солнечные коллекторы устанавливаются вне жилищ, обычно на крыше, стенах или поблизости, а резервуар для хранения питьевой горячей воды, как правило, представляет собой уже существующий или новый традиционный водонагреватель, или водонагреватель, специально разработанный для солнечной энергии. термический.
Самые простые солнечные тепловые модели - это модели с прямым усилением, в которых питьевая вода напрямую направляется в коллектор. Говорят, что многие такие системы используют интегрированное хранилище коллектора (ICS), поскольку системы прямого усиления обычно имеют хранилище, интегрированное в коллектор. Нагрев воды напрямую по своей природе более эффективен, чем косвенный нагрев через теплообменники, но такие системы предлагают очень ограниченную защиту от замерзания (если таковая имеется), 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, системы с непрямым или замкнутым контуром не пропускают питьевую воду через панели, а скорее прокачивают теплоноситель (воду или смесь воды и антифриза) через панели. После сбора тепла в панелях теплоноситель проходит через теплообменник, передавая свое тепло горячей питьевой воде. Когда панели холоднее, чем резервуар для хранения, или когда резервуар для хранения уже достиг максимальной температуры, контроллер в системах с обратной связью останавливает циркуляционные насосы. В системе обратного слива вода стекает в резервуар для хранения, который находится в кондиционируемом или полукондиционированном помещении, защищенном от отрицательных температур. Однако с системами антифриза насос должен работать, если температура панели становится слишком высокой (для предотвращения разрушения антифриза) или слишком низкой (для предотвращения замерзания смеси воды и антифриза).
Плоские коллекторы обычно используются в системах с обратной связью. Плоские панели, которые часто напоминают световые люки, являются наиболее прочным типом коллектора, а также обладают лучшими характеристиками для систем, рассчитанных на температуру в пределах 56 ° C (100 ° F) от температуры окружающей среды. Плоские панели регулярно используются как в системах чистой воды, так и в системах антифриза.
Другой тип солнечных коллекторов - это вакуумные трубчатые коллекторы, которые предназначены для холодного климата, не подверженного сильному граду, и / или приложений, где необходимы высокие температуры (например, выше 94 ° C [201 ° F]). Помещенные в стойку вакуумные трубчатые коллекторы образуют ряд стеклянных трубок, каждая из которых содержит ребра поглощения, прикрепленные к центральному теплопроводному стержню (медному или конденсационному). Описание вакуумных трубок относится к вакууму, создаваемому в стеклянных трубках во время производственного процесса, что приводит к очень низким тепловым потерям и позволяет системам вакуумированных трубок достигать экстремальных температур, намного превышающих точку кипения воды.
В таких странах, как Исландия и Новая Зеландия, а также в других вулканических регионах, нагрев воды может осуществляться с использованием геотермального отопления., а не горение.
Там, где используется водогрейный котел, традиционная схема в Великобритании заключается в использовании (первичной) воды, нагретой котлом, для нагрева содержащейся в ней питьевой (вторичной) воды. в цилиндрическом сосуде (обычно из меди), который подается из резервуара или контейнера для хранения холодной воды, обычно в пространстве под крышей здания. Это обеспечивает довольно стабильную подачу горячей воды для бытового потребления при низком статическом напоре, но обычно с хорошим расходом. В большинстве других частей мира водонагревательные приборы не используют емкость или контейнер для хранения холодной воды, а нагревают воду до давления, близкого к давлению входящей водопроводной воды.
Другие усовершенствования водонагревателей включают устройства обратных клапанов на их входе и выходе, таймеры цикла, электронное зажигание в случае моделей, работающих на топливе, герметичные системы воздухозабора в случае топливных моделей и изоляция труб. Типы герметичных воздухозаборных систем иногда называют воздухозаборными блоками типа «ленточная балка ». «Высокоэффективные» компрессорно-конденсаторные агрегаты могут преобразовывать до 98% энергии топлива для нагрева воды. Выхлопные газы сгорания охлаждаются и механически вентилируются либо через крышу, либо через внешнюю стену. При высоких значениях эффективности сгорания сгорания должен быть предусмотрен дренаж для обработки воды, конденсирующейся из продуктов сгорания, которыми в первую очередь являются диоксид углерода и водяной пар.
В традиционной водопроводной сети в Великобритании котел для отопления помещений настраивается для нагрева отдельного накопителя горячей воды или водонагревателя для горячей питьевой воды. Такие водонагреватели часто оснащаются дополнительным электрическим погружным нагревателем для использования, если котел какое-то время не работает. Тепло от котла для отопления помещений передается в резервуар / резервуар водонагревателя с помощью теплообменника, и котел работает при более высокой температуре, чем горячее водоснабжение. Большинство водонагревателей для питьевой воды в Северной Америке полностью отделены от блоков обогрева помещений из-за популярности систем HVAC / с принудительным воздухом в Северной Америке.
Бытовые водонагреватели, производимые с 2003 года в США, были модернизированы, чтобы противостоять воспламенению легковоспламеняющихся паров, и включают тепловой выключатель согласно ANSI Z21.10.1. Первая функция пытается предотвратить возгорание паров горючих жидкостей и газов в непосредственной близости от обогревателя, что может привести к пожару или взрыву в доме. Вторая особенность предотвращает перегрев бака из-за необычных условий горения. Эти требования безопасности были приняты в связи с тем, что домовладельцы хранят или проливают бензин или другие легковоспламеняющиеся жидкости возле своих водонагревателей и вызывают пожары. Поскольку большинство новых конструкций включают в себя экран определенного типа пламегасителя, они требуют контроля, чтобы убедиться, что они не забиваются ворсинками или пылью, что снижает доступность воздуха для горения. В случае засорения пламегасителя устройство термической защиты может выключить нагреватель.
Водонагреватель (Новая Зеландия ), водонагреватель (Новая Зеландия) или обратный бойлер (Великобритания) - это простой бытовой вторичный водонагреватель, использующий побочное тепло. Обычно он состоит из трубы для горячей воды, проходящей за камином или печью (а не накопителем горячей воды ), и не имеет средств ограничения нагрева. Современные гидроблоки могут использовать трубу более сложной конструкции для облегчения теплообмена. Эти конструкции вытесняются государственными постановлениями об эффективности, которые не учитывают энергию, используемую для нагрева воды, как «эффективно» использованную.
Отображение ранее использовавшихся водонагревателей 
Керосиновый водонагреватель, 1917 Другой тип водонагревателя, разработанный в Европе, предшествовал накопительной модели. В Лондоне, Англия, в 1868 году художник по имени Бенджамин Уэдди Моэн изобрел первый проточный водонагреватель для бытовых нужд, в котором не использовалось твердое топливо. Названный гейзер в честь исландского фонтанирующего горячего источника, изобретение Моэна заставило холодную воду наверху течь по трубам, которые нагревались горячими газами от горелки внизу. Затем горячая вода стекала в раковину или ванну. Изобретение было несколько опасным, потому что не было дымохода для отвода нагретых газов из ванной. Водонагреватель до сих пор иногда называют гейзером в Великобритании.
Изобретение Мона повлияло на работу норвежского инженера-механика Эдвина Рууда. Первый автоматический газовый водонагреватель резервуарного типа был изобретен примерно в 1889 году Руудом после иммиграции в Питтсбург, Пенсильвания (США). Производственная компания Ruud, существующая до сих пор, добилась многих успехов в конструкции и эксплуатации резервуарных и безбактовых водонагревателей.
Газовый безбаковый конденсационный котел с резервуаром для горячей воды (США) Вода обычно попадает в жилые дома в США при температуре около 10 ° C (50 ° F), в зависимости от широты и сезон. Температура горячей воды 50 ° C (122 ° F) является обычной для мытья посуды, стирки и принятия душа, что требует, чтобы нагреватель поднимал температуру воды примерно на 40 ° C (72 ° F), если горячая вода смешивается с холодной водой. в момент использования. Унифицированный сантехнический код эталонный расход душа составляет 9,5 л (2,5 галлона США) в минуту. Использование мойки и посудомоечной машины составляет 4–11 л (1–3 галлона США) в минуту.
Природный газ часто измеряется по объему или теплосодержанию. Обычными единицами измерения объема являются кубический метр или кубический фут при стандартных условиях или теплосодержание в киловатт-часах, Британские термические единицы (BTU) или therm, что равно 100 000 BTU. БТЕ - это энергия, необходимая для поднятия одного фунта воды на один градус Фаренгейта. Американский галлон воды весит 8,3 фунта (3,8 кг). Для повышения температуры 230 л (60 галлонов США) воды с 10 ° C (50 ° F) до 50 ° C (122 ° F) при эффективности 90% требуется 60 × 8,3 × (122–50) × 1,11 = 39 840 БТЕ. Нагревателю мощностью 46 кВт (157 000 БТЕ / ч), который может существовать в безбаквальном обогревателе, потребуется около 15 минут. При цене 1 доллара за терм газ будет стоить около 40 центов. Для сравнения, типичный электрический водонагреватель с баком емкостью 230 л (60 галлонов США) имеет нагревательный элемент мощностью 4,5 кВт (15 000 БТЕ / ч), что при 100% эффективности дает время нагрева около 2,34 часа. При цене 0,16 доллара за кВт-ч электричество будет стоить 1,68 доллара.
Энергетическая эффективность водонагревателей в жилых помещениях может сильно различаться, особенно в зависимости от производителя и модели. Однако электрические обогреватели, как правило, немного более эффективны (не считая потерь на электростанциях), а эффективность рекуперации (насколько эффективно энергия передается воде) достигает около 98%. Газовые обогреватели имеют максимальную эффективность рекуперации всего около 82–94% (оставшееся тепло теряется с дымовыми газами). Общие энергетические коэффициенты могут составлять всего 80% для электрических и 50% для газовых систем. Водонагреватели резервуаров для природного газа и пропана с энергетическим коэффициентом 62% или выше, а также электрические резервуарные водонагреватели с энергетическим коэффициентом 93% или выше считаются высокоэффективными установками. Соответствующие требованиям Energy Star водонагреватели для резервуаров с природным газом и пропаном (по состоянию на сентябрь 2010 г.) имеют энергетический коэффициент 67% или выше, что обычно достигается с помощью периодического пилотного клапана вместе с автоматической заслонкой дымохода, дефлекторами, или вытяжка. Баковые водонагреватели с прямым электрическим сопротивлением не включены в программу Energy Star, однако в программу Energy Star включены электрические тепловые насосы с коэффициентом энергии 200% или выше. Газовые водонагреватели без резервуаров (по состоянию на 2015 г.) должны иметь коэффициент энергии 90% или выше для получения сертификата Energy Star. Поскольку производство электроэнергии на тепловых станциях имеет уровни эффективности от всего 15% до чуть более 55% (комбинированный цикл газовая турбина), при этом около 40% типично для тепловых электростанций, электрическое нагревание воды прямым сопротивлением может быть наименее энергоэффективный вариант. Однако использование теплового насоса может сделать электрические водонагреватели намного более энергоэффективными и привести к снижению выбросов диоксида углерода, тем более, если используется низкоуглеродный источник электроэнергии. Использование централизованного теплоснабжения с использованием отработанного тепла от производства электроэнергии и других отраслей для обогрева жилых домов и горячего водоснабжения повышает общую эффективность, устраняя необходимость сжигания ископаемого топлива или использования электроэнергии с высокой энергетической ценностью для производят тепло в индивидуальном доме.
К сожалению, для нагрева воды требуется много энергии, как это может случиться, когда вы ждете кипячения галлона воды на плите. По этой причине безрезервуарные водонагреватели по запросу требуют мощного источника энергии. Для сравнения: стандартная настенная розетка на 120 В и номиналом 15 А является источником энергии, достаточной только для нагревания разочаровывающе небольшого количества воды: около 0,17 галлона США (0,64 л) в минуту при температуре 40 ° C (72 ° F). высота.
Энергия, потребляемая электрическим водонагревателем, может быть снижена на 18% за счет оптимального графика и регулирования температуры, основанного на знании характера использования.
16 апреля 2015 года в рамках Национального закона об энергосбережении бытовой техники (NAECA) были введены новые минимальные стандарты эффективности бытовых водонагревателей, установленные Министерством энергетики США вступило в силу. Все новые водонагреватели резервуаров для хранения газа емкостью менее 55 галлонов США (210 л; 46 имп галлонов), проданные в США в 2015 году или позже, должны иметь коэффициент энергии не менее 60% (для агрегатов на 50 галлонов США: выше для меньших единиц), увеличенного с минимального стандарта до 2015 года, когда коэффициент энергии составлял 58% для единиц газа на 50 галлонов США. Водонагреватели с электрическими накопительными баками емкостью менее 55 галлонов США, продаваемые в США, должны иметь коэффициент энергии не менее 95%, что выше минимального стандарта 90%, установленного до 2015 года для электрических блоков на 50 галлонов США.
Согласно стандарту 2015 г., впервые к водонагревателям емкостью 55 галлонов США или больше предъявляются более строгие требования к эффективности, чем к водонагревателям на 50 галлонов США или меньше. В соответствии со стандартом до 2015 года газовый водонагреватель для хранения газа на 75 галлонов США (280 л; 62 имп гал) с номинальной потребляемой мощностью 22 кВт (75 000 БТЕ / ч) или менее мог иметь коэффициент энергии всего лишь 53%., в то время как в соответствии со стандартом 2015 года минимальный энергетический коэффициент для водонагревателя резервуара для хранения газа на 75 галлонов США теперь составляет 74%, что может быть достигнуто только с помощью конденсационной технологии. Накопительные водонагреватели с номинальной потребляемой мощностью 22 кВт (75 000 БТЕ / ч) или более в настоящее время не подпадают под эти требования, поскольку коэффициент энергии для таких агрегатов не определен. Электрический водонагреватель с накопительным баком на 80 галлонов США (300 л; 67 имп галлонов) мог иметь минимальный энергетический коэффициент 86% в соответствии со стандартом до 2015 года, в то время как в соответствии со стандартом 2015 года минимальный коэффициент энергии для 80 галлонов. электрический водонагреватель накопительного бака теперь составляет 197%, что возможно только с технологией теплового насоса. Этот рейтинг измеряет эффективность в момент использования. В зависимости от того, как вырабатывается электричество, общая эффективность может быть намного ниже. Например, на традиционной угольной электростанции только около 30–35% энергии угля переходит в электричество на другом конце генератора. Потери в электрической сети (включая потери в линии и потери при преобразовании напряжения) еще больше снижают электрический КПД. По данным Управления энергетической информации, потери при передаче и распределении в 2005 г. составили 6,1% чистой выработки. Напротив, 90% энергетической ценности природного газа поставляется потребителю. (Ни в том, ни в другом случае энергия, затраченная на разведку, разработку и добычу ресурсов угля или природного газа, не включается в приведенные показатели эффективности.) Газовые водонагреватели без резервуаров должны иметь коэффициент энергии 82% или больше в соответствии со стандартами 2015 года, что соответствует предварительному -2015 Стандарт Energy Star.
Предохранительный клапан температуры / давления, установленный на водонагревателе резервуарного типа (США) Водонагреватели потенциально могут взорваться и вызвать серьезные повреждения или травмы, или смерть, если не установлены определенные предохранительные устройства. Предохранительное устройство, называемое клапаном сброса температуры и давления (TP или TPR), обычно устанавливается на верхней части водонагревателя для слива воды, если температура или давление становятся слишком высокими. Большинство правил водоснабжения требуют, чтобы сливная труба была подключена к клапану, чтобы направлять поток отводимой горячей воды в канализацию, обычно расположенную поблизости сток в полу, или за пределы жилого помещения. Некоторые строительные нормы и правила разрешают выпускной трубе заканчиваться в гараже.
Если водонагреватель, работающий нагазе или пропане, установлен в гараже или подвале, многие сантехнические нормы требуют, чтобы он находился на высоте не менее 18 дюймов (46 см) над поломкой, чтобы снизить вероятность возгорания или взрыва из-за разлива или утечки горючих жидкостей в гараже. Кроме того, некоторые электрические предписания предписывают, чтобы нагреватели резервуаров в новых и модернизированных установках были прикреплены к соседним стенам или анкером, чтобы предотвратить опрокидывание и разрыв водопроводных и газовых труб в случае землетрясения .
В старых домах, где водонагреватель является частью котла отопления, а водопроводные нормы позволяют, некоторые сантехники устанавливают автоматическое отключение газа (например, «Watts 210») в дополнение к клапану TPR. Когда устройство определяет, что температура достигает 99 ° C (210 ° F), оно отключает подачу газа и предотвращает дальнейший нагрев. Кроме того, должен быть установлен расширительный бак или внешний предохранительный клапан, чтобы предотвратить повышение давления в водопроводе из-за разрыва труб, клапанов или водонагревателя.
Ошпаривание правой руки Ошпаривание - серьезная проблема для любого водонагревателя. Кожа человека горит быстро при высокой температуре, менее чем за 5 секунд при 60 ° C (140 ° F), но намного медленнее при 53 ° C (127 ° F) - это занимает полная минута для ожога вторая степень. Пожилые люди и дети часто получают серьезные ожоги из-за инвалидности или медленного времени реакции. В Соединенных Штатах и в других странах общепринято ставить термостатирующий клапан на выходе водонагревателя. Результат смешивания горячей и холодной воды через регулирующий клапан называется «темперирующей водой».
Регулирующий клапан смешивает достаточно холодной воды с горячей водой из нагревателя, чтобы поддерживать температуру выходящей воды на фиксированном уровне. более умеренная температура, часто устанавливаемая на 50 ° C (122 ° F). Без термоклапана снижение заданной температуры водонагревателя является наиболее прямым способом уменьшения ожогов. Однако для санитарии необходима горячая вода, температура которой может вызвать ожог. Этого можно добиться, используя дополнительный нагреватель в приборе, который требует более горячей воды. Большинство бытовых посудомоечных машин, например, включают в себя внутренний электрический нагревательный элемент для повышения температуры воды выше температуры, обеспечиваемой бытовым водонагревателем.
Бактериальные колонии Legionella pneumophila (обозначены стрелками) На температуру водонагревателя влияют два противоречивых вопроса безопасности - риск ожога из-за чрезмерно горячей воды выше 55 ° C (131 ° F), а также риск инкубации колоний бактерий, особенно Legionella, в воде, которая недостаточно горячая, чтобы их убить. Оба риска потенциально опасны для жизни и уравновешиваются установкой термостата водонагревателя на 55 ° C (131 ° F). Европейские руководящие принципы по контролю и профилактике болезней легионеров, связанных с путешествиями, рекомендуют хранить горячую воду при температуре 60 ° C (140 ° F) и распределять ее таким образом, чтобы температура была не менее 50 ° C (122 ° F), а лучше 55 ° C. C (131 ° F) достигается в течение одной минуты в точках использования.
Если есть посудомоечная машина без дополнительного нагревателя, может потребоваться температура воды в диапазоне 57–60 ° C (135– 140 ° F) для оптимальной очистки, но регулирующие клапаны, настроенные на температуру не выше 55 ° C (131 ° F), можно применять к смесителям, чтобы избежать ожогов. При температуре резервуара выше 60 ° C (140 ° F) в резервуаре для воды может образоваться известковый налет, в котором впоследствии могут скапливаться бактерии. Более высокие температуры могут также усилить травление стеклянной посуды в посудомоечной машине.
Термостаты резервуара не являются надежным индикатором внутренней температуры резервуара. Для газовых резервуаров для воды может не отображаться калибровка температуры. Электрический термостат показывает температуру на верхнем уровне термостата, но вода ниже в баке может быть значительно холоднее. Термометр на выходе является лучшим показателем температуры воды.
В возобновляемой энергетике (в частности, солнечные и тепловые насосы) конфликт между ежедневным тепловым контролем легионеллы и высокими температурами, который может падение производительности системы, является предметом жарких споров. В документе, стремящемся к экологическому освобождению от обычных стандартов безопасности при легионеллезе, главный технический комитет по солнечной теплоте Европы CEN TC 312 утверждает, что производительность солнечных водонагревательных систем снизится на 50%, если они будут ежедневно нагреваться до основания. Однако некоторые аналитические работы симулятора солнечной энергии с использованием Polysun 5 предполагают, что 11% штраф за энергию - более вероятная цифра. Независимо от контекста, требования к энергоэффективности и безопасности ошпаривания приводят к значительно более низкой температуре воды, чем при пастеризации легионеллы , составляющей около 60 ° C (140 ° F).
Legionella pneumophila обнаружен в месте использования за горизонтально установленными электрическими водонагревателями объемом 150 литров.
Однако с легионеллой можно безопасно и легко бороться с помощью хороших проектных и инженерных протоколов. Например, повышение температуры водонагревателя один раз в день или даже в несколько дней до 55 ° C (131 ° F) в самой холодной части водонагревателя на 30 минут эффективно контролирует легионеллу. Во всех случаях, в частности, в области энергоэффективных приложений, легионеров чаще всего вызывает болезнь проблем инженерного проектирования, которые не принимают во внимание рассения или низкого расхода.
Также можно контролировать Легионелла опасна при обработке воды. Этот метод позволяет поддерживать низкую температуру воды в трубопроводе без сопутствующего риска легионеллы. Преимущество более низких температур труб заключается в том, что снижается скорость потерь тепла и, следовательно, снижается потребление энергии.
