Устройство электрического бойлера для нагрева воды: Принцип работы и устройство накопительного водонагревателя (бойлера) электрического и газового со схемами

Устройство бойлера для нагрева воды

Горячая вода в квартире или доме всегда была неотъемлемой частью комфорта, без которого современный человек не представляет своей жизни.

Устройство бойлера для нагрева воды — фото

Нередки случаи, когда горячую воду в квартирах отключают, а в частном секторе хозяин вообще сам должен позаботиться об ее наличии. Помочь в этом вопросе могут водонагревательные приборы. Устройство бойлера для нагрева воды может быть самым разным, но главная отличительная особенность его от проточных нагревателей – наличие аккумулирующего резервуара, в котором постоянно находится запас подогретой, готовой к использованию воды.

Современные накопительные водонагреватели могут быть прямого или косвенного действия. В качестве источника энергии бойлеры прямого нагрева могут использовать электричество или природный газ. В системах косвенного нагрева теплообмен происходит от системы отопления дома или от других источников тепловой энергии (например, солнечных водонагревателей).

Рассмотрим различные схемы устройства современных бойлеров.

Содержание

• Бойлеры прямого нагрева
  • Электрический бойлер прямого нагрева
  • Газовый бойлер прямого нагрева
• Бойлеры косвенного нагрева
• Бойлер со спиралевидным теплообменником
  • Схема «бак в баке»
• Видео — обзор возможностей бойлера косвенного нагрева
• Бойлеры комбинированного действия

Бойлеры прямого нагрева

В таких системах передача тепловой энергии идет непосредственно на нагреваемую для дальнейшего бытового использования воду. Они могут быть электрическими или газовыми.

Электрический бойлер прямого нагрева

Компоновка, расположение, размещение входных и выходных патрубков, система контроля и автоматики от производителя к производителю может существенно различаться, однако принципиальная схема – едина. На рисунке приведен ее общий упрощенный вид:

Электрический бойлер прямого нагрева — схема

• Вся конструкция собрана в металлическом корпусе (1), имеющем то или иное внешнее декоративное исполнение. Внутри расположен бак для воды (2), а пространство между ним и внешним корпусом заполнено термоизоляционным материалом (3), чаще всего – пенополиуретаном.
• Подача холодной воды осуществляется через заборный патрубок (4), на который ставится обратный клапан и предохранительный клапан, срабатывающий при превышении давления внутри бойлера. Труба подачи (10) обычно, во избежание образования турбулентных потоков воды, оснащается сетчатым распылителем.
• Через шнур питания (5) на нагревательный элемент — ТЭН (9) подается переменный ток. Устройство обязательно снабжается системой контроля температуры и терморегулятором, позволяющим выставить требуемый уровень нагрева воды и производить автоматическое отключение подачи электропитания при достижении необходимой температуры.
• Патрубок (6) подключается к системе горячего водоснабжения — через него подогретая вода через трубку (8) из верхней части бойлера поступает на точки потребления. Необходимое давление поддерживается постоянно открытой подачей холодной воды – она пополняет бак по мере расхода, и он всегда остается наполненным.
• Воздушный клапан (7) служит для стравливания воздуха при первоначальном заполнении бойлера водой – он не дает образоваться воздушной подушке.

Чтобы в баке с водой не возникало гальванической коррозии, в нем располагают анод, выполненный из магния. Его электропотенциал меньше, чем у корпуса бака или поверхности нагревательного элемента, поэтому разрушительные процессы коррозии будут воздействовать именно на него. Периодически, по мере коррозии и зарастания, анод заменяют на новый.

 Подобная схема проста, и является наиболее распространенной среди бытовых бойлеров. Подобные устройства, как правило, недороги, что обуславливает их популярность у потребителей. Главный недостаток – ТЭН работает непосредственно в нагреваемой проточной воде, что ведет к достаточно быстрому его зарастанию растворенными в ней минеральными отложениями.

Газовый бойлер прямого нагрева

Газовый бойлер достаточно прост по принципу своего действия и имеет следующее общую компоновку:

Газовый накопительный водонагреватель

• В металлическом корпусе (чаще всего – из нержавеющей стали), имеющем надежную термоизоляцию, расположен бак для воды.
• Через патрубок (1) в нижнюю часть емкости подается холодная вода. В верхней части бака вварен патрубок для забора подогретой воды с последующей ее раздачей на точки потребления.
• Газовая горелка находится под донной частью емкости (4), ее закрывает от воды полукруглая панель, играющая роль теплообменника.
• Вторым теплообменником является труба для отвода продуктов сгорания – она проходит через емкость с водой. Отвод газов производится через обычный дымоход или систему коаксиального типа (в зависимости от модели бойлера – с открытой или закрытой камерой сгорания).
• Магниевый анод (5) служит для сбора накипи – его необходимо регулярно менять, по мере зарастания.
• Бойлер обязательно снабжен системой автоматического контроля – термостатом (3), для отслеживания уровня температуры, клапаном для перекрытия подачи газа при достижении установленного уровня нагрева воды, устройством пьезорозжига – для автоматического запуска газовых горелок при остывании жидкости по мере ее расхода.

Бойлер, работающий на газе, имеет высокую производительность, он значительно экономичнее электрического. Однако есть у него и существенные недостатки – он требует обязательного дымохода, и его установка сопряжена с процессом согласования проекта с контролирующими органами технадзора. Кроме того, такие бойлеры прямого нагрева – намного дороже электрических.

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:

Бойлер со спиралевидным теплообменником

Этот бойлер устроен следующим образом:

Бойлер косвенного нагрева с теплообменником — змеевиком (фото в разрезе)

• Внутри термоизолированного корпуса помещён объемный бак для санитарной волы. В его полости установлен теплообменник (2), имеющая форму змеевика.
• Через патрубки 3 и 4 производится циркуляция теплоносителя – горячей технической воды, получаемой от одноконтурного котла. Тепло передается санитарной воде, поступление которой осуществляется в нижнюю часть емкости через входной патрубок (1).
• Отвод нагретой санитарной воды осуществляется из вехней части бака через патрубок (5).

Змеевик в некоторых моделях расположен ближе к нижней части емкости, куда опускается холодная вода, а в других — равномерно распределен по всему баку, что позволяет быстрее нагреть весь объем жидкости.

Производятся бойлеры, в конструкцию которых входят две трубки теплообменника. Через один контур проходит теплоноситель, нагретый котлом, а по второму — от других возможных источников тепла, например, от солнечных водонагревателей.

Схема «бак в баке»

Другой вариант бойлера косвенного нагрева не имеет внутри змеевиков с теплоносителем, а устроен несколько иначе. Он состоит из двух емкостей, которые установлены одна в другую. Естественно, бак, который расположен внутри, имеет меньший объем – он явлеятся аккумулятором нагретой санитарной воды.

Косвенный нагрев по принципу «бак в баке»

На схеме хорошо видно внутреннее строение данной модели.

• Через трубу 1, осуществляется подача во внутренний бак холодной санитарной воды.
• Патрубки 2 и 4 подключены к системе отопления – по ним циркулирует котловая горячая вода.
• Внутренний бак (3) изготавливается из нержавейки.
• Через патрубок 5 идет забор согретой воды для бытового потребления.

Положительные качества бойлеров косвенного нагрева:

• Хорошая производительность прибора, если теплообменник имеет достаточную площадь, и бойлер подключён к котлу высокой мощности.
• Экономия электроэнергии и отсутствие нагрузки на электросеть.
• Теплоноситель не контактирует с санитарной водой. Через теплообменник проходит специально подготовленная вода, которая содержит минимум солей.
• Возможность переключить бойлер на разные источники энергии, например, в зимнее время он может работать от отопительного котла, а в летнее — от солнечной батареи.

Однако, есть и недостатки:

• При нагреве воды в бойлере, снижается температура в системе отопления.
• Это — достаточно дорогостоящее оборудование, по сравнению с бойлером прямого нагрева.
• Весь комплекс занимает достаточно много места, т.е. для него лучше отвести отдельное помещение, что не всегда возможно.

С устройством бойлера для нагрева воды косвенного действия можно подробнее ознакомиться, посмотрев приложенный к статье видеоматериал:

Видео — обзор возможностей бойлера косвенного нагрева

Бойлеры комбинированного действия

Удачным вариантом являются бойлеры, которые сочетают в себе оба принципа. Они подключаются к контуру отопления, но их конструкция подразумевает и наличие собственного нагревательного элемента. Для примера – схема устройства нагревательного бойлера SMART компании ACV:

Примерная схема бойлера комбинированного нагрева

• В ударопрочном полипропиленовом кожухе (10) установлен стальной наружный бак (8) из листовой тали с надежной пенополиуретановой термоизоляцией (3). Он служит для циркуляции воды из системы отопления, подводимой от котла через патрубки (11).
• Внутри него размещен бак для санитарной воды из нержавеющей стали (9). В него предусмотрен вход воды из ГВС (14) и отвод ее к точкам потребления через трубку (2).
• В верхней части расположена крышка (7) с ручным воздухоотводом (1) – для первоначального заполнения системы.
• Внутри внешнего бака размещен ТЭН мощностью от 2 до 6 кВт (5) – он будет включаться по команде автоматического контроллера, если термостат (4) фиксирует недостаточность нагрева через систему внешнего теплообмена. В летний период, когда система отопления выключена, ТЭН будет являться основным источником тепловой энергии.
• Панель управления оснащена необходимыми устройствами регулировки – температуры нагрева санитарной воды, таймером включения ТЭНа (например, для его использования по льготному ночному тарифу).

Подобная конструкция бойлера является наиболее универсальной, и сочетает положительные качества всех упомянутых выше систем. Пожалуй, единственный недостаток такого водонагревателя – достаточно высокая цена.

Выбирая водонагреватель, просчитайте все за и против каждого варианта, посмотрев на характеристики каждого из них. Важно также обратить внимание на размер выбираемого прибора и продумать место, которое он должен занять.

Устройство водонагревателя, из чего сделан бойлер?

Пожалуй, каждый из нас несколько раз в жизни сталкивался с непредвиденным отключением горячей воды. Наверняка любой из нас однажды теплым летнем или прохладным весенним днем был застагнут врасплох коммунальными службами, пройдя мимо объявления об отключении. Чтобы обезопасить себя от таких конфузов, да и просто иметь возможность принимать душ абсолютно всегда люди придумали водонагреватель. Иногда кажется, что устройство водонагревателя довольно непростое, все-таки прибор не самый дешевый и чрезвычайно полезный, но, если углубиться, можно понять, что внутри нет ничего сложно. Каждый электрический накопительный бойлер состоит из следующих частей:

• Бак для воды.
• Элемент нагрева.
• Магниевый анод.
• Трубки для подводки воды.
• Термостат.
• Регулятор и индикатор температуры воды.

Вот и все основные компоненты водонагревателя. Их не так уж и много, поэтому разбор каждого из низа не составит большого труда.

Бак для воды в бойлере — основа любого водонагревателя.

Как правило резервуары сделаны из металла, но иногда встречается и пластик. Сперва разберем металлические, они бывают из нержавейки и обычного металла. Как правило, многие отдают предпочтение бакам из нержавеющей стали, считая, что они более надежные. Но это не совсем так, главная проблема подобных моделей – невозможность покрыть бак защитным составом эмали. Не секрет, что нержавейка отлично взаимодействует с водой, но и то что её невозможно покрасить тоже ни для кого не будет новостью. Стальные баки обработаны изнутри особым составом стекловидной эмали (название может отличаться у разных производителей), которая защищает их от деформации, перепадов температур и предотвращает появление ржавчины. Резервуары из нержавеющей стали же подвержены деформации, т.к. из-за постоянного нагрева и остывания они могут расширяться.

Также встречаются баки из АБС пластика, они ничем не хуже своих металлических аналогов, напротив имеют даже ряд преимуществ. Например, они не подвержены ржавчине, а также они лучше сохраняют тепло и тем самым способствуют более быстрому нагреву жидкости.

Элемент нагрева водонагревателя – важнейшая часть этого устройства.

От этого узла зависит скорость и максимальная температура нагрева воды. А также долговечность аппарата. Тэны бывают трех типов:

1. Изолированные,
2. прямого контакта,
3. керамические.

Изолированный и прямого контакта сделаны из меди и имеют одинаковую форму и свойства, единственное их отличие – наличие кобуры, которая защищает от воды изолированный элемент нагрева. Поэтому они считаются более надежными.

Керамические же сделаны из камня и не подвержены появлению накипи и могут служить десятками лет!

Поэтому в плане надежности их стоит распределить в таком порядке: Керамический, изолированный, прямого контакта.

Магниевый анод – устройство для предотвращения ржавчины и устранения нежелательных примесей в баке.

Даже имея самые надежный бак и элемент нагрева вода может х испортить. Ведь состав водопроводной жидкости в России далеко не самый щадящий. Особенно это касается дач и загородных домов. В подобных местах вода не проходит очистку, и в бойлер может попасть песок и прочие нежелательные вещества.  Для защиты от этого бойлер имеет специальный узел, называется он магниевый анод. Принцип его работы довольно просто: большой магниевый стержень стягивает на себя все негативные примеси, которые просочились через фильтр и прочие системы очистки.

На водонагревателях Nofer анод установлен повышенного размера, что продлевает срок их работы и помогает дольше оставлять устройства без признаков коррозии и ржавчины.

Трубки для воды – одна из главных составляющих водонагревателя.

Об этом мало говорят, но от трубок действительно зависит очень много. Дело в том, что правильное расположение этих компонентов позволяет быстрее нагревать воду, избегая смешивания горячей и холодной воды внутри. Как это происходит? Секрет заключается в том, что при вертикальной установке бойлера горячая вода будет собираться в верхнем левом углу. Соответственно для более скорой подачи теплой жидкости рекомендуется устанавливать трубку длинную, а для подачи холодной воды короткую, с диффузором.

Термостат водонагревателя – часть, регулирующая температуру и страхующая от перегрева.

Узел, который контролирует температуру в баке называется термостат. Он не дает воде превысить значение в 75-80 С. Испанские разработчики перестраховались и установили на свои водонагреватели по два термостата, что гарантирует высокую безопасность. Такой подход нужен на случай, если термостат выйдет из строя. Только представьте какие последствия — это может повлечь? Вода будет становиться все горячее и горячее и в конце концов аппарат может попросту взорваться. Поэтому второй термостат нужен для страховки первого.

Регулятор и индикатор температур водонагревателя электрического.

Последними в нашем списке будут сразу две части, которые служат одной и той же цели. Они созданы для выставления и регулировки температуры. В современных водонагревателях эти компоненты бывают двух видов: цифровое табло и круглый барашек с лампочкой. Конечно использование цифрового табла с LED экраном намного современнее и удобнее, но поскольку прибегать к этим регулировкам вы будете не так часто, использование водонагревателя с ручной регулировкой навряд ли причинит много дискомфорта. Ведь все таки основная функция устройства – нагревать воду, а главная характеристика при выборе для многих – надежность.

Таким образом мы разобрали все важнейшие компоненты бойлеров электрических. 

Устройство водонагревателя

Пожалуй, каждый из нас несколько раз в жизни сталкивался с непредвиденным отключением горячей воды. Наверняка любой из нас однажды теплым летнем или прохладным весенним днем был застагнут врасплох коммунальными службами, пройдя мимо объявления об отключении. Чтобы обезопасить себя от таких конфузов, да и просто иметь возможность принимать душ абсолютно всегда люди придумали водонагреватель. Иногда кажется, что устройство водонагревателя довольно непростое, все-таки прибор не самый дешевый и чрезвычайно полезный, но, если углубиться, можно понять, что внутри нет ничего сложно. Каждый электрический накопительный бойлер состоит из следующих частей:

·         Бак для воды.

·         Элемент нагрева.

·         Магниевый анод.

·         Трубки для подводки воды.

·         Термостат.

·         Регулятор и индикатор температуры воды.

Вот и все основные компоненты водонагревателя. Их не так уж и много, поэтому разбор каждого из низа не составит большого труда.

Бак для воды в бойлере

Как правило резервуары сделаны из металла, но иногда встречается и пластик. Сперва разберем металлические, они бывают из нержавейки и обычного металла. Как правило, многие отдают предпочтение бакам из нержавеющей стали, считая, что они более надежные. Но это не совсем так, главная проблема подобных моделей – невозможность покрыть бак защитным составом эмали. Не секрет, что нержавейка отлично взаимодействует с водой, но и то что её невозможно покрасить тоже ни для кого не будет новостью. Стальные баки обработаны изнутри особым составом стекловидной эмали (название может отличаться у разных производителей), которая защищает их от деформации, перепадов температур и предотвращает появление ржавчины. Резервуары из нержавеющей стали же подвержены деформации, т. к. из-за постоянного нагрева и остывания они могут расширяться.

Также встречаются баки из АБС пластика, они ничем не хуже своих металлических аналогов, напротив имеют даже ряд преимуществ. Например, они не подвержены ржавчине, а также они лучше сохраняют тепло и тем самым способствуют более быстрому нагреву жидкости.

Элемент нагрева водонагревателя – важнейшая часть этого устройства.

От этого узла зависит скорость и максимальная температура нагрева воды. А также долговечность аппарата. Тэны бывают трех типов:

1.       Изолированные,

2.       прямого контакта,

3.       керамические.

Изолированный и прямого контакта сделаны из меди и имеют одинаковую форму и свойства, единственное их отличие – наличие кобуры, которая защищает от воды изолированный элемент нагрева. Поэтому они считаются более надежными.

Керамические же сделаны из камня и не подвержены появлению накипи и могут служить десятками лет!

Поэтому в плане надежности их стоит распределить в таком порядке: Керамический, изолированный, прямого контакта.

Магниевый анод – устройство для предотвращения ржавчины и устранения нежелательных примесей в баке.

Даже имея самые надежный бак и элемент нагрева вода может х испортить. Ведь состав водопроводной жидкости в России далеко не самый щадящий. Особенно это касается дач и загородных домов. В подобных местах вода не проходит очистку, и в бойлер может попасть песок и прочие нежелательные вещества.  Для защиты от этого бойлер имеет специальный узел, называется он магниевый анод. Принцип его работы довольно просто: большой магниевый стержень стягивает на себя все негативные примеси, которые просочились через фильтр и прочие системы очистки.

На водонагревателях Noferанод установлен повышенного размера, что продлевает срок их работы и помогает дольше оставлять устройства без признаков коррозии и ржавчины.

Трубок для воды – одна из главных составляющих водонагревателя.

Об этом мало говорят, но от трубок действительно зависит очень много. Дело в том, что правильное расположение этих компонентов позволяет быстрее нагревать воду, избегая смешивания горячей и холодной воды внутри. Как это происходит? Секрет заключается в том, что при вертикальной установке бойлера горячая вода будет собираться в верхнем левом углу. Соответственно для более скорой подачи теплой жидкости рекомендуется устанавливать трубку длинную, а для подачи холодной воды короткую, с диффузором.

Термостат водонагревателя – часть, регулирующая температуру и страхующая от перегрева.

Узел, который контролирует температуру в баке называется термостат. Он не дает воде превысить значение в 75-80 С. Испанские разработчики перестраховались и установили на свои водонагреватели по два термостата, что гарантирует высокую безопасность. Такой подход нужен на случай, если термостат выйдет из строя. Только представьте какие последствия — это может повлечь? Вода будет становиться все горячее и горячее и в конце концов аппарат может попросту взорваться. Поэтому второй термостат нужен для страховки первого.

Регулятор и индикатор температур водонагревателя электрического.

Последними в нашем списке будут сразу две части, которые служат одной и той же цели. Они созданы для выставления и регулировки температуры. В современных водонагревателях эти компоненты бывают двух видов: цифровое табло и круглый барашек с лампочкой. Конечно использование цифрового табла с LEDэкраном намного современнее и удобнее, но поскольку прибегать к этим регулировкам вы будете не так часто, использование водонагревателя с ручной регулировкой навряд ли причинит много дискомфорта. Ведь все таки основная функция устройства – нагревать воду, а главная характеристика при выборе для многих – надежность.

Таким образом мы разобрали все важнейшие компоненты бойлеров электрических. 

Этот стартап превращает электрические водонагреватели в сеть…

Shifted Energy использует водонагреватели в сообществах с низкими доходами для создания виртуальных электростанций, которые помогают сбалансировать сеть, начиная с Гавайев.

6 марта 2023 г.

Подрядчик устанавливает модуль управления водонагревателем Shifted Energy в доме на Гавайях. (Shifted Energy)

Форест Фриззелл, генеральный директор Shifted Energy, хочет, чтобы вознаграждение за помощь его родному штату Гавайи в переходе на 100-процентное безуглеродное электричество досталось не только немногим счастливчикам, которые могут позволить себе солнечные батареи на крыше. и домашние аккумуляторы.

Вот почему его стартап построил одну из самых передовых виртуальных электростанций в стране на вездесущей гавайской бытовой технике — электрических водонагревателях.

Подпишитесь, чтобы получать последние новости Canary

По состоянию на прошлый год компания Shifted Energy оборудовала более 3000 домохозяйств в многоквартирных домах и многоквартирных домах на островах Оаху и Мауи модулями управления интеллектуальными водонагревателями, подключенными к сотовой связи. Эти семьи зарабатывают около 3 долларов в месяц на счетах за коммунальные услуги за то, что позволяют Shifted Energy включать и выключать эти водонагреватели, чтобы помочь сбалансировать сеть во время внезапных изменений в ветровой и солнечной электроснабжении.

Эта виртуальная электростанция (VPP) предлагает коммунальному предприятию общую мощность до 2,5 мегаватт быстродействующей сетевой поддержки.

Алгоритмы Shifted Energy предсказывают с точностью до киловатт-часа, сколько электроэнергии необходимо каждой семье для обеспечения горячей водой в разное время дня, предоставляя коммунальному предприятию Hawaiian Electric ресурс, столь же надежный, как электростанция, с точки зрения гибкости и контроля. И, в отличие от электростанции, Shifted Energy также может дистанционно программировать водонагреватели на поглощение избыточной солнечной энергии, когда вырабатывается больше энергии, чем может выдержать сеть.

VPP является частью программы партнерства в области энергетики Hawaiian Electric, новаторского подхода к привлечению клиентов для помощи в балансировании островных сетей, которые по закону штата должны полностью работать на возобновляемых источниках энергии к 2045 году. Другие VPP от агрегаторов солнечных батарей и батарей Sunrun также участвует в этой программе, но парк водонагревателей Shifted Energy обеспечивает свою посекундную работу на полную мощность уже более года, поскольку эти проекты с солнечными батареями только набирают скорость.

«Мы больше, чем компания по производству водонагревателей, — подчеркнул Фриззелл. Те же алгоритмы, которые Shifted Energy применила к электрическим водонагревателям, можно применить к домашним батареям, зарядным устройствам для электромобилей и другим бытовым приборам.

Но водонагреватели предоставляют более широкие возможности. Они есть в каждом доме на Гавайях, в том числе в домах с низким доходом, где солнечные батареи на крыше, резервные батареи и зарядные устройства для электромобилей, которые являются более типичными целями для виртуальных электростанций, финансово недоступны для большинства жителей. По его словам, более девяти из 10 устройств Shifted Energy установлены в многоквартирных домах и квартирах с низким доходом благодаря относительно простому процессу интеграции подключенного к сотовой связи блока управления компании в схемы управления водонагревателем.

С помощью своей технологии компания Shifted Energy ​«решила в масштабе, как привлечь передовые сообщества [с низким и средним доходом] к регистрации и участию в этих возможностях», — сказал Фриззелл.

Другие компании также используют электрические водонагреватели, чтобы помочь коммунальным предприятиям управлять своими сетями в США сегодня, но с меньшей изощренностью, чем Shifted Energy.

В понедельник Shifted Energy объявила о раунде посевных инвестиций на сумму 4,3 миллиона долларов, совместно проводимом Epic Ventures и Kapor Capital с участием инвесторов Buoyant Ventures, Startup Capital Ventures x SBI Fund и Hunt Development. Это крупнейшая инвестиция для стартапа, который с момента его основания в 2016 году был поддержан инвестициями в размере 1,8 миллиона долларов от некоммерческого инвестора Elemental Excelerator из Гавайев и грантами штата Гавайи.

Новое финансирование поможет Shifted Energy выйти на дополнительные рынки в континентальной части США и Канаде, сказал Фриззелл. Это также поможет компании развивать больше услуг для многоквартирных домов, особенно сложных условий для энергоэффективности, солнечных батарей на крышах, зарядки электромобилей и других технологий экологически чистой энергии.

«Мы не можем двигаться вперед с масштабированием программ экологически чистой энергии, не будучи более инклюзивными», — сказал Фриззелл. «Мы должны работать с этими забытыми семьями».

Волшебная формула использования водонагревателей в качестве аккумуляторных батарей 

Фриззелл и соучредитель Олин Лагон запустили программу Shifted Energy с учетом этих часто упускаемых из виду групп населения. Фриззелл, бывший руководитель отдела информационных технологий коммунального предприятия Hawaii Gas и города Гонолулу, познакомился с Лагоном, уроженцем Гавайев, предпринимателем в области программного обеспечения и ветераном ВМС США и Корпуса мира, когда они оба работали с Kanu Hawaii, крупнейшей в штате некоммерческой организацией по устойчивому развитию.

Когда в 2015 году на Гавайях был принят первый в стране закон о 100-процентном использовании возобновляемых источников энергии на уровне штата, Лагон был членом совета директоров, созданного для выполнения этого мандата.

Он понял, что многие идеи помощи гавайцам в переходе на экологически чистую энергию будут недоступны для жителей с низким доходом и людей, живущих в многоквартирных домах.

— Я совершенно ясно видел, что мы по-прежнему будем страдать от несправедливости, — сказал Лагон. «Мы с Форестом сказали: «Мы должны это исправить». 

Водонагреватели были естественной первой целью, – сказал Фриззелл. Почти весь нагрев воды на Гавайях осуществляется с помощью электричества, и это, как правило, является самым большим или вторым по величине энергопотреблением в домах.

«Наша задача состояла в том, чтобы создать программный уровень, который мог бы объединять эти водонагреватели для предоставления тех же сетевых услуг, которые могут предоставлять аккумулятор или солнечный инвертор», — сказал Лагон. На Гавайях уже проводились пилотные проекты умных водонагревателей, чтобы проверить это предложение, и Shifted участвовал в последующих пилотных проектах.

Эти пилотные проекты — наряду с новаторской работой штата над интегрированными в сеть солнечными батареями, батареями и интеллектуальными инверторами — заложили основу для того, что стало программой сетевых услуг Hawaiian Electric.

Энджи Эйде, ныне вышедшая на пенсию менеджер программ энергоресурсов клиентов Hawaiian Electric, объяснила в интервью 2022 года, как коммунальное предприятие структурировало программу сетевых услуг посредством соглашений о покупке сетевых услуг. Shifted Energy была одной из первых компаний, получивших соглашение с Open Access Technology International (OATI), базирующимся в Миннеаполисе поставщиком сетевых технологий, которого Hawaiian Electric выбрала в качестве основного подрядчика для своего нового режима сетевых услуг.

«В некотором смысле нам очень повезло, что мы начали с Shifted», — сказал Эйде. «Мы сделали с ними пилотные проекты; мы знаем их возможности».

Программа Hawaiian Electric более сложна, чем стандартная программа «спрос-реагирование» или программа VPP, отметила она. Как правило, дома и предприятия-участники призываются сократить энергопотребление или подавать электроэнергию в сеть в заранее определенные часы или когда сети перегружены. Hawaiian Electric так хочет, чтобы клиенты предоставляли сетевые услуги такого рода, что начала платить клиентам, оборудованным солнечными батареями, за добавление батарей, которые могут накапливать энергию в течение дня и разряжать ее после захода солнца.

Но Гавайи, с их насыщенными солнечными лучами энергосистемами и быстро меняющимися погодными условиями, также нуждаются в гораздо более точной, гибкой и быстрой помощи со стороны своих клиентов. Вот почему его программа сетевых услуг платит больше денег за агрегаты, такие как Shifted Energy, которые могут реагировать в течение нескольких секунд, чтобы сбалансировать сеть, и включает штрафы для агрегаторов, которые не могут работать так, как обещано.

Электрические водонагреватели с дистанционным управлением отключаются в периоды пиковой нагрузки на протяжении десятилетий. Но в прошлом они не использовались для точной настройки отклика сетки, сказал Фриззелл. Во многом это связано с тем, что программное и аппаратное обеспечение, необходимое для понимания того, сколько энергии потребляют тысячи водонагревателей в любой момент времени, технически сложно спроектировать и дорого реализовать — потенциально более сложно и дорого, чем услуги сети.

Shifted Energy использует блоки управления, подключенные к сотовой сети, для поддержания высокоскоростной связи со своими водонагревателями. Устройства предоставляют «телеметрию, необходимую нам для информирования алгоритмов машинного обучения, чтобы понять, как семьи используют свои устройства», — сказал Фриззелл.

По его словам, машинное обучение имеет решающее значение для определения того, сколько электроэнергии потребляет каждый водонагреватель и сколько электричества каждый из них может обходиться без него до того, как вода в баке станет слишком холодной. «Это означает, что мы не получаем звонков с холодной водой — клиент доволен».

В то же время Shifted Energy, OATI и Hawaiian Electric располагают необходимыми данными, чтобы знать с точностью до киловатта, сколько электроэнергии может быть отложено от отдельных водонагревателей, различных наборов нагревателей, использующих одну и ту же сеть, и По его словам, весь парк водонагревателей в любой момент времени. По его словам, это жизненно важно для достижения целевых показателей производительности, которые Shifted Energy должна выполнить по контракту. «Мы должны быть в пределах 10 процентов от прогнозируемой производительности. В противном случае мы получим заранее оцененные убытки».

Алгоритмы машинного обучения Shifted Energy также могут прогнозировать, сколько электроэнергии потребуется водонагревателям и сколько они могут отложить использование, с шагом в 15 минут до недели в будущем. «Наши клиенты коммунальных услуг полагаются на это, — сказал Лагон.

Чем умнее алгоритмы, тем больше информации они могут получить о водонагревателях, которые они анализируют, добавил он, включая то, что не измеряется в киловаттах мощности. Например, Shifted Energy не нужно измерять температуру воды внутри резервуара; его алгоритмы могут прогнозировать эти температуры с точностью до градуса или двух на основе данных об использовании электроэнергии.

Технология Shifted Energy может обнаруживать даже утечки в водонагревателях, сказал он. Хотя Лагон отказался подробно рассказать, как он это делает — у компании есть заявка на патент на задействованные методы машинного обучения — она еще не диагностировала утечку, сказал он. «У нас были управляющие недвижимостью, которые говорили нам, что мы ошибаемся, а затем обнаруживали протечки за стеной».

Сетевой актив для широких масс

Тот факт, что Shifted Energy нацелена на водонагреватели, позволил ей развернуть свою технологию в 2020 году, пока поставщики батарей и солнечных батарей боролись с Covid-19сбои в цепочке поставок, отметил Фриззелл. Эти узкие места в поставках замедлили развертывание операторов VPP с солнечными батареями и батареями, таких как Sunrun, которая заключила контракт на сетевые услуги с OATI в 2019 году, и Swell, которая выиграла крупномасштабный контракт с Hawaiian Electric в 2021 году.

Оба Sunrun и у Swell есть программное обеспечение, которое позволяет им управлять батареями в домах, которые они объединяют, чтобы реагировать на ежесекундные колебания сети, для смягчения которых предназначена программа Hawaiian Electric. «Энергетический ресурс может быть чем-то столь же очевидным, как фотоэлектрическая солнечная батарея с системой накопления энергии», — сказал в августовском интервью Джим Лехи, директор OATI, управляющий программой Hawaiian Electric. Но «водонагреватели также очень эффективны в предоставлении сетевых услуг».

Водонагреватели также можно использовать для «солнечной протирки», сказал Лагон, — поглощая избыточную солнечную энергию и преобразовывая ее в перегретую воду, которую можно снизить до температур, безопасных для использования в домах, с помощью клапанов, которые смешиваются с холодной водой. Гавайи — это первый штат, который активно вознаграждает клиентов за использование на больше энергии таким образом, а также за использование меньшего количества энергии, но, возможно, это не последний штат. Поглощение избыточной энергии – это услуга, которая становится все более ценной в электросетях, генерирующих излишки возобновляемой энергии в определенное время дня.

Shifted Energy планирует потратить часть своего нового финансирования на «расширение нашей платформы в сторону возобновляемых источников энергии», — сказал Фриззелл, описывая категорию услуг, которые помогают интегрировать чистую энергию в сеть. «Мы действительно хорошо поработали с солнечной энергией, но мы хотим добавить ветер».

Frizzell сослался на работу, которую Shifted Energy выполняет для Nova Scotia Power, коммунального предприятия, обслуживающего одноименную канадскую провинцию, которая богата ветровой энергией. В течение следующих двух зим Shifted Energy будет сотрудничать с поставщиком энергоэффективности EfficiencyOne, чтобы оборудовать тысячи водонагревателей, чтобы они включались и выключались, чтобы реагировать на всплески и провалы в выработке ветровой энергии.

Пилотные проекты с коммунальными предприятиями Аризоны Arizona Public Service и Tucson Electric Power будут тестировать аналогичные возможности поглощения солнечной энергии и переключения нагрузки, а также тестировать машинное обучение Shifted Energy для прогнозирования изменения характера нагрузки по мере того, как все больше людей переходят с ископаемого топлива на электричество. обогрев.

Фриззелл ожидает, что спрос на технологию Shifted Energy будет расти по мере того, как десятки миллиардов долларов в виде федеральных налоговых льгот и стимулов для электрификации домов, предоставляемых Законом о снижении инфляции, начнут стимулировать более быстрое внедрение электрических тепловых насосов и водонагревателей с тепловыми насосами. Он хочет, чтобы жители экономически неблагополучных сообществ могли воспользоваться преимуществами этой трансформации.

— Это не просто правильный поступок, — сказал он. «С экономической точки зрения имеет смысл обратиться к этим прифронтовым сообществам, которые исторически игнорировались».

Джефф Сент-Джон директор отдела новостей и специальных проектов Canary Media.

читать далее

Решено! Почему мой электрический водонагреватель не работает?

Фото: istockphoto.com

В: Из моих кранов не поступает стабильная горячая вода. Почему не работает электрический водонагреватель и как это исправить?

A: Когда домовладельцам приходится выбирать между теплым и кипящим душем, им, возможно, следует обратить внимание на свой водонагреватель. Может возникнуть такая проблема, как неисправная деталь, препятствующая эффективной работе электрического водонагревателя. От чего-то такого простого, как перегоревший предохранитель, до более сложной проблемы, такой как сломанный нагревательный элемент, есть несколько причин, по которым водонагреватели могут мешать домовладельцам получать постоянный доступ к горячей воде.

Вот несколько распространенных причин проблем с электрическим водонагревателем. Домовладельцы могут решить некоторые из этих проблем самостоятельно, но для других может потребоваться опыт местного специалиста по ремонту водонагревателей.

Возможно, пришло время позвонить профессионалу по номеру

. Получите бесплатную оценку стоимости ремонта без каких-либо обязательств от лицензированных специалистов по сантехнике рядом с вами.

Найти профессионалов сейчас

+

Проблема может быть простой, например, перегоревший предохранитель или сработавший автоматический выключатель.

Фото: istockphoto.com

Прежде чем устранять неполадки с электрическим водонагревателем, домовладельцы в целях безопасности сначала должны выключить устройство. Однако, прежде чем сделать этот шаг, домовладельцы могут проверить термостаты и электрические нагревательные элементы, чтобы убедиться, что устройство получает питание. Хотя это кажется очевидным, электрический водонагреватель может испытывать проблемы из-за перегоревшего предохранителя или сработавшего автоматического выключателя. Это происходит, когда автоматический выключатель перегружен большим количеством энергии, например, когда элементы водонагревателя перегружают цепь.

Чтобы устранить проблему, выключите водонагреватель и подойдите к распределительной коробке в доме. Найдите сработавший автоматический выключатель, затем потяните ручку автоматического выключателя вниз, а затем снова вверх. Наконец, попробуйте включить водонагреватель и посмотреть, устранена ли проблема.

Термостат может быть неисправен и вызывать проблемы.

Если кажется, что мощность поступает к водонагревателю оптимально, пришло время проверить термостат резервуара для воды. Хотя термостат редко выходит из строя раньше нагревательного элемента, это возможно. В баках с горячей водой термостаты обеспечивают поддержание температуры воды, контролируя приток электричества, которое нагревает элементы в баке с горячей водой.

Для домов с одноэлементным водонагревателем это означает, что выход из строя одного термостата может полностью остановить горячую воду в доме. Двухэлементный водонагреватель имеет два термостата для обслуживания верхней и нижней частей бака. Поскольку вода нагревается в верхней части бака, мощность перенаправляется на нижний элемент. Если верхний термостат неисправен, он может препятствовать правильному нагреву всей горячей воды в баке. Если нижний термостат не работает, нагреватель все еще может использовать часть горячей воды; однако он будет в ограниченном количестве.

Кроме того, если домовладелец получает из крана только обжигающую горячую воду, это может быть связано с слишком высокой установкой термостата. Специалист по ремонту водонагревателя может безопасно сбросить термостат и отрегулировать температуру до желаемого значения.

Электронагреватель воды может не работать.

Если термостаты электрического водонагревателя работают правильно, проблема может заключаться в неисправности электрического водонагревательного элемента. Как объяснялось выше, вода нагревается в верхней части бака для горячей воды, и вода будет поступать в нижнюю часть. Если в доме постоянно производится только теплая вода, это свидетельствует о неисправном верхнем нагревательном элементе. И наоборот, если домовладельцы получают горячую воду всего несколько минут, прежде чем она снова станет прохладной или теплой, нижняя часть нагревательного элемента может работать неправильно. Если один из нагревательных элементов вышел из строя, его должен заменить квалифицированный специалист.

Фото: istockphoto.com

Из-за слишком маленького водонагревателя горячая вода может закончиться слишком быстро.

В доме с водонагревателем недостаточного размера могут возникнуть проблемы с получением достаточного количества горячей воды для дома. Резервуар для горячей воды должен состоять как минимум на 75 процентов из горячей воды для обеспечения эффективности. Например, бак для горячей воды на 45 галлонов может удовлетворить потребность дома в до 35 галлонах горячей воды за раз.

Если домовладелец обнаружит, что бак для горячей воды слишком мал, он может попробовать чередовать использование приборов, которым требуется горячая вода, например, запускать посудомоечную машину после стирки большого количества одежды. Домовладельцы также могут установить насадку для душа, которая может уменьшить количество воды, используемой за один раз. Если это станет постоянной проблемой, в долгосрочной перспективе может быть целесообразно найти компанию по замене водонагревателя. Замена водонагревателя стоит в среднем 1200 долларов, но эти расходы могут того стоить.

Нужна помощь?

Может пора вызвать мастера по ремонту водонагревателей.