Akumulacioni električni bojler je jednostavan uređaj po osnovnom principu rada: u izolovanom kazanu čuva određenu količinu vode i pomoću električnog grejača je zagreva do zadate temperature.
Ipak, iza te jednostavnosti stoji više komponenti koje istovremeno kontrolišu temperaturu, pritisak i bezbednost rada. Da bi se razumeli kvarovi bojlera, funkcija sigurnosnog ventila ili mogućnost opasnog porasta temperature i pritiska, prvo je potrebno razumeti šta se u bojleru dešava tokom normalnog rada.
Osnovni delovi akumulacionog bojlera
Konstrukcija se razlikuje zavisno od proizvođača i modela, ali klasičan električni akumulacioni bojler uglavnom sadrži:
- kazan za vodu;
- toplotnu izolaciju;
- električni grejač;
- radni termostat;
- nezavisnu termičku zaštitu;
- priključak za dovod hladne vode;
- priključak za izlaz tople vode;
- sigurnosni ventil;
- magnezijumsku ili drugu žrtvenu anodu kod odgovarajućih tipova kazana.
Svaki od ovih delova ima određenu funkciju, a ispravan rad bojlera zavisi od njihovog zajedničkog funkcionisanja.
Kazan
Kazan je zatvorena posuda u kojoj se nalazi voda.
Kod većine kućnih bojlera izrađen je od čeličnog lima sa unutrašnjom antikorozivnom zaštitom, najčešće emajlom, dok postoje i bojleri sa kazanima od nerđajućeg čelika i drugim konstruktivnim rešenjima.
Oko kazana se nalazi sloj toplotne izolacije čija je svrha da smanji gubitak toplote prema okolini. Zbog toga voda ostaje topla i nakon što je grejač prestao da radi.
Kazan je tokom rada pod pritiskom vodovodne mreže i zato nije isto što i obična otvorena posuda sa vodom.
Kako voda ulazi u bojler?
Hladna voda ulazi u donji deo kazana preko priključka hladne vode.
Na tom priključku se obično nalazi sigurnosni ventil ili sigurnosna grupa.
Kada se otvori slavina za toplu vodu, voda iz vodovodne mreže pod pritiskom ulazi u bojler i istiskuje zagrejanu vodu prema izlaznom priključku.
Drugim rečima, bojler ne „pumpa“ toplu vodu.
Pokretač protoka je pritisak vodovodne mreže.
Dok god voda ulazi na hladnoj strani, približno ista količina vode može da izađe sa tople strane.
Zašto se topla voda uzima sa vrha kazana?
Zagrejana voda ima manju gustinu od hladnije vode i prirodno se podiže prema gornjem delu kazana.
Zbog toga je sistem konstruisan tako da se topla voda uzima iz gornjeg dela, dok nova hladna voda ulazi pri dnu.
Na taj način se nastoji da se što manje meša tek pristigla hladna voda sa najtoplijom vodom koja se nalazi u gornjem delu bojlera.
Unutar kazana zato može postojati izražena temperaturna slojevitost: voda na vrhu može biti znatno toplija od vode pri dnu.
Električni grejač
Za zagrevanje vode zadužen je otporni električni grejač.
Kada kroz njega protiče električna struja, električna energija se pretvara u toplotu koja se predaje vodi.
U kućnim bojlerima grejači često imaju snagu reda nekoliko kilovata, u zavisnosti od zapremine i konstrukcije uređaja.
Veća snaga omogućava brže zagrevanje, ali konačna temperatura vode nije određena snagom grejača već termostatom.
Grejač od 2 kW, na primer, ne „greje vodu jače“ od grejača od 1,5 kW u smislu krajnje temperature. On joj samo brže predaje energiju, dok termostat određuje kada će napajanje biti prekinuto.
Uloga termostata
Radni termostat prati temperaturu vode i upravlja napajanjem grejača.
Kada je temperatura vode niža od podešene vrednosti, termostat omogućava rad grejača.
Kada temperatura dostigne zadatu vrednost, termostat prekida strujno kolo i grejač prestaje da radi.
Posle izvesnog vremena voda se ohladi usled toplotnih gubitaka ili zato što je deo tople vode potrošen i zamenjen hladnom.
Kada temperatura ponovo padne ispod određene granice, termostat ponovo uključuje grejač.
Zato bojler tokom celog dana ne troši svoju nazivnu snagu neprekidno. Grejač se uključuje i isključuje u ciklusima.
Radni termostat nije jedina temperaturna zaštita
Pored radnog termostata, bojler obično ima i nezavisnu termičku zaštitu.
Njena svrha nije regulisanje normalne temperature vode, već isključivanje grejača ako temperatura zbog kvara radnog termostata pređe dozvoljenu granicu.
To su dve različite funkcije.
Radni termostat:
reguliše temperaturu tokom normalnog rada.
Termička zaštita:
reaguje kada normalna regulacija zakaže.
Kod mnogih uređaja, nakon aktiviranja takve zaštite potrebno je ručno resetovanje ili intervencija servisera.
Šta se dešava sa vodom kada se zagreva?
Voda se prilikom zagrevanja širi.
To znači da ista masa tople vode zauzima nešto veću zapreminu nego kada je hladna.
U otvorenoj posudi to nije problem, nivo vode se jednostavno malo podigne.
Ali akumulacioni bojler je deo vodovodnog sistema pod pritiskom.
Zbog toga širenje vode tokom zagrevanja može izazvati povećanje pritiska unutar kazana.
Tu dolazimo do jednog od najvažnijih bezbednosnih elemenata bojlera, sigurnosnog ventila.
Čemu služi sigurnosni ventil?
Sigurnosni ventil ima više funkcija zavisno od svoje konstrukcije.
Njegov osnovni zadatak je da spreči da pritisak u kazanu pređe bezbednu vrednost.
Kod pojedinih konstrukcija ventil omogućava kontrolisani povrat male količine vode iz bojlera prema vodovodnoj mreži kada se usled zagrevanja poveća pritisak.
Ako pritisak nastavi da raste i dostigne vrednost podešenu za sigurnosno rasterećenje, ventil otvara izlaz prema atmosferi i ispušta vodu.
Zato povremeno kapanje na sigurnosnom ventilu tokom zagrevanja ne mora nužno značiti da je ventil neispravan.
Njegova konstrukcija i način rada zaslužuju posebno objašnjenje, pa ćemo sigurnosnom ventilu posvetiti zaseban tekst.
Čemu služi magnezijumska anoda?
Kod emajliranih čeličnih kazana uobičajeno se koristi magnezijumska anoda.
Emajl predstavlja osnovnu zaštitu čelika od kontakta sa vodom, ali nijedan zaštitni sloj nije apsolutno savršen. Na mikroskopskim oštećenjima, mestima montaže i drugim izloženim površinama može postojati mogućnost korozije čelika.
Magnezijum je elektrohemijski aktivniji od čelika i zato se u odgovarajućim uslovima on troši kao žrtveni materijal, štiteći čelični kazan.
Zbog toga anoda nije deo koji se ugrađuje „za ceo život bojlera“.
Njeno stanje se vremenom menja i kod određenih konstrukcija predviđena je periodična kontrola i zamena.
Šta se dešava kada otvorimo slavinu?
Primer najbolje pokazuje rad celog sistema.
Pretpostavimo da imamo zagrejan bojler od 80 litara.
Otvorimo slavinu za toplu vodu.
Pritisak vodovodne mreže potiskuje hladnu vodu kroz dovodni priključak u donji deo kazana.
Istovremeno se topla voda iz gornjeg dela kazana potiskuje prema slavini.
Kako se topla voda troši, u kazan ulazi sve više hladne vode.
Temperatura unutar bojlera opada.
Termostat registruje pad temperature i uključuje grejač.
Grejač ponovo zagreva vodu sve dok termostat ne dostigne podešenu temperaturu i ne isključi napajanje.
Ciklus se zatim ponavlja.
Zašto iz bojlera ponekad dobijemo više „upotrebljive“ tople vode nego što je njegova zapremina?
Bojler od 80 litara ne znači nužno da na slavini možemo koristiti samo 80 litara vode temperature pogodne za tuširanje.
Ako je voda u bojleru, na primer, zagrejana na 60 °C, a za tuširanje koristimo mešavinu od oko 38, 40 °C, topla voda iz bojlera se meša sa hladnom vodom.
Zbog toga iz 80 litara veoma tople vode možemo dobiti veću količinu mešane vode niže temperature.
Koliko tačno zavisi od temperature vode u bojleru, temperature hladne vode i željene temperature na izlivu.
Zašto bojler ne treba posmatrati samo kao „kantu sa grejačem“?
Iako je princip jednostavan, bojler je u stvari:
zatvorena posuda pod pritiskom, ispunjena vodom, sa električnim grejačem snage nekoliko kilovata.
Zbog toga istovremeno moraju biti kontrolisani:
- temperatura vode;
- električno napajanje grejača;
- pritisak u kazanu;
- električna zaštita korisnika;
- mehanička ispravnost kazana;
- ispravnost sigurnosnog ventila.
Kada svi ti sistemi funkcionišu ispravno, rad bojlera je jednostavan i predvidiv.
Kada neki od njih otkaže, vrsta posledice zavisi od toga koji je deo otkazao i da li su preostale zaštite ispravne.
Upravo zato ćemo u narednim tekstovima posebno obraditi kako radi sigurnosni ventil bojlera i šta zapravo mora da se dogodi da bi akumulacioni bojler mogao da eksplodira.
Šta se na šemi vidi
- termostat prekida fazni provodnik kada voda dostigne podešenu temperaturu i ponovo ga spaja kada se ohladi
- toplotni osigurač iza njega je poslednja zaštita i prekida struju kada termostat otkaže
- grejač je potrošač između faze i nule, a kamenac na njemu usporava predaju toplote, pa se grejač pregreva
- kotao mora da bude na zaštitnom uzemljenju, to je uslov da zaštitni uređaj u tabli uopšte može da reaguje
