Однажды я оказался в ситуации, которая могла привести к такому:

Только не надо говорить, что бойлер плохой. Он прекрасен, с баком из нержи! Виноват тут только пресловутый "человеческий фактор". Спроси у Яндекса – тот щедро поделится ужастиками о лопнувших водогрейках.

У меня обошлось – обнаружил проблему при первом включении. Сразу исправил, а потом доводил систему и наблюдал, наблюдал, наблюдал...

Позже напоролся на этот ужас:

После этого "и ничего у него не течёт" стало ясно – нельзя молчать! Окончательный ускорительный пинок я получил от товарища @agent776 с его проблемой.  Я обязан поделиться имеющимся опытом, а дальше – результатами устраиваемой сейчас Системой Самого Совершенного Бойлерного Подогрева в моём жилище.

Поехали!

Уверен, на вопрос о поведении воды при нагреве ты скажешь – "она расширяется, поэтому давление в бойлере растёт". Так же ты знаешь – вода практически не сжимается. И будешь прав. Но не до конца. Посмотрим на график:

Легко подсчитать, что из тридцатилитрового бойлера должно вылиться 0,9 литра воды. Но выливается чуточку меньше: вода поступает уже не нулевой температуры, нагрев может стартовать не с низкой температуры поступающей воды, а от нижней границы срабатывания датчика, железный бак при нагреве тоже расширяется, но это увеличение весьма мало и даст выигрыш для подопытного бойлера около 15 миллилитров, в бойлере может быть воздушный пузырь, ведь сливается вода через трубку "из под потолка", сквозь объём, а не в верхней детали бака, и этот пузырь нехотя выполняет функцию пружины, берущей на себя часть расширения. Но сколько бы мы не "выигрывали" от теоретического объёма расширения – избыток надо куда-то девать, ведь вода не сжимается, – бак рассердится на нерадивого установщика и лопнет.

Теперь практика. Смотри картинку:

Входящая холодная вода поступает через диодный (обратный) клапан (1) в систему. Далее подключен манометр (2), предохранительный клапан (3), бак (4), в котором имеется нагреватель (5). (6) – холодный водоразбор, (7) – горячий . Простенькая схема, но так никто не делает. Все действуют в рамках инструкций по эксплуатации, устанавливая диодный клапан непосредственно перед водонагревателем, никак не контролируя давление внутри. О разных схемах подключения порассуждаем позже, а пока нам нужна эта. Давление на входе 3-4 атмосферы. Предположим, все элементы в идеальном состоянии, водоразборные краны не капают как у этого, у которого удовольствие всего за 1000 рублей. Заполняем, включаем. Давление скоро поднимется до срабатывания предохранительного клапана (3). Вероятно, есть регулируемые, но продавцы предложат на 6 атмосфер. И вот манометр уже показывает шестёрку, а из предохранительного начинает капать. Можем подсунуть под него ведёрко и на практике проверить изложенные выше теоретические выкладки.

Немного посчитаем. В баке 30 литров, воду нагреваем с 20° до 80°С, значит бак сожрёт из розетки 7560000 Дж. При мощности нагревателя 1500 Вт нагрев займёт 5040 секунд, (84 минуты, 1,5 часа). Из приведённого выше графика знаем увеличение объёма 900 мл. В миллилитре воды примерно 20 капель. Значит капать будет 3-4 капли в секунду

Далее приступаем к фокусам – отключим питание нагревателя. Давление на манометре секунд за 30 свалится до входного. Снова включаем – за то же время вырастает до ограничительного. А можем сбросить давление через кран холодной воды и в бак при этом ничего нового не прильётся, а давление после сброса снова мгновенно рванёт вверх. Это как? Неужели вода объёмом 30 литров так быстро остывает (сжимается) и так же быстро нагревается (расширяется)?

Прервём опыты с бойлером и переместимся на кухню к электрочайнику. Зальём, включим, слушаем. Очень вскоре чайник "запоёт" – зашипит, засвистит. Начнём резко болтать чайник, не отключая от розетки. Во время болтанки шум уменьшится или вообще исчезнет, если зверски взбалтывать. Но пение продолжится сразу с прекращением движения. Поют отрывающиеся и лопающиеся пузырьки, образующиеся на поверхности нагревателя. Закипание еще холодной воды около нагревателя возникает из-за высокой плотности теплового потока – прилегающий к нагревателю объём воды не успевает передать тепло следующим слоям, перегревается и закипает. Вроде бы дело привычное и ничего страшного – шипят и чайники и кастрюли. Но всё не так весело, как может показаться...

Вспомним про накипь.  В воде присутствуют Са(НСО3)2 и Мg(НСО3)2, разлагающиеся на нерастворимые СаСО3 и МgСО3, соответственно, с образованием безопасных СО2 и Н2О. Накипь образуется даже в графинах! Замечали налёт? Но скорость химических реакций очень-очень зависит от температуры, и в нашем бойлере может вырасти в сотни и тысячи раз супротив скоростей при 20°С. Теперь осталось выяснить эти самые температуры там, внутри грелки. Пристёгиваемся ремнями безопасности, чтоб не упасть и смотрим таблицу из Кухлинга:

В бойлере нашем давление ограничено тем самым предохранительным клапаном и если он 6 атм – имеем не 100°, а уже 160°С! А если нам подсунули "левый" предохранительный?

Комментарий к использованию таблицы: в ней показана взаимосвязь между температурой кипения и абсолютным давлением. Манометр показывает относительное - разницу между внутри и снаружи. То есть, давление в бойлере равно двум атмосферам, если манометр показывает одну и трём, если на манометре две, соответственно. Значит, если манометр показывает одну - вода там внутри кипит при 120°С

Начал я со слов "Однажды я оказался в ситуации, которая...". Ничто не предвещало, – я включил и отошел – ведь бойлер был пролит, лампочка горит, термостат уже щёлкал от кручения ручки при комнатной температуре.  А когда вернулся – офигел! В тот момент у меня было установлено аж три манометра. Стрелка десятибарника лежала на штырьке около нуля, а два остальных показывали по 16 (шестнадцать)!!! А клапан? Клапан весело капал!

Вот он, сволочь!

Прикидываете, какая "опрессовочка" была сделана! "5-я приёмка" советских времён отдыхает! Так что могу сказать товарищу Агро Ромарио – Аристон хороший бойлер. Это типчик, вводивший его в эксплуатацию, - ошибка природы!  Спросите – а что же сам производитель? Почему он не поставил правильный клапан? Так я в ответ спрошу – какой правильный? У Васи водопровод 6 атмосфер, а у Маши всего 2. Производитель застраховал себя установкой защитного, примерно на 16, зная, что этим давлением бак не разорвёт. А уже качество монтажных работ зависит от компетенции монтажника.

Настала пора вспомнить дотошного экспериментатора Агента776. Он сообщает:

Попрошу взглянуть мою схемку выше. Я включал–отключал грелку, открывал–закрывал холодную воду и видел те же скорости нарастания давления. У меня бак 30 литров, у него 80, а скорость роста давления примерно одинаковая. Это пресловутая "рубашка" вокруг ТЭНа поддаёт пару и давит, давит!

Про температуру кипения там внутри мы уже много знаем. Теперь про само кипение. Оно бывает пузырьковое и плёночное. Пузырьковое -  еще куда ни шло, а вот плёночное совсем труба! Мало того, если оно уже установилось, то для перехода обратно к пузырьковому надо сильно снизить температуру. То есть, нагреватель "застревает" в этой паровой рубашке. А она проводит тепло так же хорошо, как пенопласт из рекламы с полярниками! И вот уже перегрев самого ТЭНа, и гиперактивное образование накипи в итоге. Короче, всё не плохо. Всё просто ужасно! Лезем в Яндекс:

Комментарии излишни.

Чтобы окончательно ощутить серьёзность проблемы, - загляни в этот документ:  "Динамика роста давления жидкости в замкнутом объёме при её нагревании" Авторы: доктор физ-мат наук, академик Владислав Шайхулагзамович Шагапов и аспирант Юлия Александровна Юмагулова (кстати, симпатичная девушка, сам видел). Каждый сантехник обязан туда заглянуть. И не для разбора формул, а взглянуть для того, чтобы понять, проникнуться сложным устройством Природы. Таким сложным, что академики и красотки про бойлер в твоём доме научные работы пишут.

Настала пора сделать выводы.

1. Бойлер и правильный защитный клапан – неразлучны.

2. Лучше защитного клапана только регулируемый защитный клапан.

3. Манометр желателен, если клапан регулируемый – обязателен.

4. Давление в грелке надо держать минимально возможным.

5. Установка манометра после диодного клапана даёт возможность контролировать водопроводное давление в момент водоразбора или при выключенном нагревателе.

6. Если ты ставишь бойлер сам - должен понимать всё тут написанное. Это не трудно. Это в объёме физики и химии 8-го класса.

7. Если ты ставишь бойлер ЗА ДЕНЬГИ, ты ОБЯЗАН знать всё тут написанное и гораздо больше, иначе ты не мастер, а жулик.

Я очень крупными мазками, кратко и предельно простым языком расписал основные тонкости в работе водогрейки. За рамками осталось много других вопросов. Коррозия, материал бака, этот пресловутый сгорающий электрод, etc. Конкретные узлы и схемы подключения будут дальше.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Благодарности.

Конечно, @agent776!  Ведь он сделал то, что я сделать поленился – задокументировал пляски манометра.

@Technik-sanу, ведь он открыл для меня "фирменный" предохранительный клапан. И хотя я такой клапан никогда не поставлю, я всё равно обязан про него знать. + техниксан щедро снабжает нас всех нормативами, инструкциями, руководствами и ценными рекомендациями.

@pavlik123, потратившему кучу времени на просмотр "заготовки" блога. Иначе мне надо иметь второй эккаунт и заходить читателем, а не писателем.

Ну и товарищу @KGB за его терпение. Своими наездами я не раз довёл КГБ до кипения и почти до взрыва. Всё  как с бойлером. Но обошлось. Ну, и сюда в блог он меня "пнул".

И вообще ВСЕМ, кто по куче других вопросов спешит поделиться своим опытом.

(Продолжение)