Alex_S2: Cуть и различия между термоблоком и бойлером раскрывает известная ссылка Inside Domestic Espresso Machines (Внутри домашних эспрессо кофеварок) (ред.: внимательно просмотрете фотографии по этой ссылке ещё раз после прочтения этой страницы, увидите больше).
По материалам и конструкции термоблоки могут быть:
Kirill: В бойлере греется большее количество воды, когда как в термоблоке всего около 10-15 мл воды может быть ГОРЯЧЕЙ за раз.
ijn: Термоблок должен пять своих объемов через себя пропустить для двойного эспрессо. На то он расчитан, но стабильность температуры…
KSV_BY: У термоблока очень нестабильная температура и не раз писали, что бойлер лучше и чем больше бойлер, тем лучше. Если прогреть и термоблочную и бойлерную машину скажем пару минут, то кофе из бойлера будет как минимум не хуже чем в термоблоке. Но если есть время и как следует прогреть, то из бойлера будет лучше чем из термоблока. Так что лучше иметь машинку потенциально умеющую готовить лучший кофе. Про E61 естественно никто не говорит – это для маньяков и стоят они не меньше штуки долларов.
VUV: В правильно спроектированной кофеварке термоблок должен своей (теплой) массой обеспечить заданную температуру (95°) воды при протекании ее в объёме примерно 2-х чашек (одновременно больше не готовится). А система нагрева (термодатчик и нагревательный элемент) должны обеспечить восстановление температуры массивного термоблока за время перезарядки рожка. При непрерывном прогоне воды может установиться колебательный режим по температуре, но это уже из области теории автоматического управления.
KSV_BY: Термоблок в той реализации, которая ставится на дешевые аппараты не как не более прогрессивный способ (чем бойлер).
ddobroserd: По ссылке, приведенной Alex_S2-ом, можно прочесть, что есть машина с термоблоком, которая сохраняет достаточную температурную стабильность благодаря электронному контролю. Просто всё дело в том, что в настоящее время для домашних кофеварок с термоблоком, по крайней мере, для недорогих, такого электронного контроля не делается. Поэтому, если выбирать из сравнительно недорогих машин для дома между бойлерной и термоблочной, предпочтительнее остановиться на бойлерной.
Бойлер
Бойлер – герметичный металлический стакан, в котором нагревается вода (смотрите фото). В качестве материала бойлера используются аллюминий, латунь, нержавеющая сталь. Возможны исполнения, в которых верхняя и нижняя части бойлера изготавливаются из разных металлов. Если бойлер алюминиевый, то нагревательный элемент не имеет контакта с водой и греет корпус бойлера. В случае применения других материалов нагреватель находится в воде, как традиционный кипятильник в стакане с водой.
По ссылке, приведённой выше Alex_S2-ом показаны основные типы бойлеров и там же фото разобранного бойлера Гаджии.
Можете ознакомиться с представленными ниже фотографиями.
Бойлеры в кофеварках
Gaggia Espresso Pure
В ультрабюджетной (алюминиевый)
В ультрабюджетной (алюминиевый)
Saeco Vienna (алюминиевый)
В кофеварке ультрабюджетного уровня применен алюминиевый бойлер. Можно увидеть цилиндрические внешнюю и внутреннюю поверхности и контакты нагревательного элемента (справа), т.е. нагреватель залит в стенке металлического стакана. На фото кофемашины Saeco Vienna справа снизу видно бойлер (алюминиевый). В данном случае четко видно нагревательный элемент, у которого только часть поверхности соприкасается с металлом бойлера. На фото внутреннего устройства Сильвии (смотрите ниже) представлена верхняя часть латунного бойлера. Видно контакты нагревательного элемента, выходящие вверх, перпендикулярно крышке, т.е. нагреватель опущен непосредственно в воду.
Выбор производителем материалов для изготовления бойлера/группы, рожка и корзины (прижаты в присуствии влаги) определяют долговечность кофеварки не только исходя из прочностных характеристик материалов, но и в силу возможных коррозионных процессов.
TMN: Про бойлер, термостат (биметаллическая пластина), температуру и как все это работает. Конструктивно все выполнено крайне просто. Два «боченка» сверху – термостаты, один воды, второй пара.
Принципиальная схема электрики Сильвии мало отличается от других. Как видите, всё регулирование температуры завязано на верхнюю крышку бойлера, в Саеко построение точно такое же. Термостат «воды» отключается при температуре 105° С, а включается при 82°С. При этом температура воды на выходе из группы соответственно 95° С и 80° С. Но это для Сильвии, самой термически стабильной из непрофессиональных кофеварок. Для маленьких бойлеров из нержавейки разброс температуры воды будет существенно больше, мин. температура опускается до 65-70° С. Думаю понятно, какова будет разница в результате при начале пролива сразу после отключения термостата и перед его включением. Для обеспечения качественного и стабильного результата необходимо начинать пролив при одной и той же оптимальной температуре. Вот для этого и используют температурный серфинг, выносные термометры и PID контроллеры.
Для самостоятельного измерения температуры воды, выходящей из группы гораздо важнее иметь не прецизионную, а быстродействующую термопару. А стаканчик должен быть не тонким пластиковым, а пенопластовым, т.е. нетеплопроводным. Причем горячую воду из него надо выливать перед самым началом измеряемого пролива.
Объем бойлера некоторых кофеварок:
Alex_S2: Думаю, что эспрессо на Иннове и Сильвии будет готовиться одинаково, здесь все зависит от рук а вот хороший капуччино на иннове приготовить очень и очень сложно и здесь зависимость от рук уже в квадрате (во всяком случае у меня до сих пор не получается нормально).
Яго: Разбирать без запасных резинок (прокладок) бойлер бесполезно!
ПИД (PID)
V_G: ПИД (PID) – сокращенное наименование контроллера температуры с пропорциональным интегрально-дифференциальным управлением. Подобный принцип регулирования применяется в системах с разной скоростью изменения регулируемого параметра в сторону уменьшения и увеличения (в нашем случае – нагрев от тэна быстрый, охлаждение – естественное, медленное).
Elisabet: ПИД избавляет от заботы о «температурном серфинге», дает возможность подстраивать температуру в зависимости от качества зерен и менять температурный диапазон пара, в зависимости от размера питчера.
TMN: Про PID для кофеварок: 1, 2.
ПИД термостабильность не улучшает. Он стабилизирует заданную пользователем начальную температуру. Ещё он хороший ориентир для выбора времени начала взбивания молока, чтобы поймать лучший пар. Термостабильность же пролива полностью определяется конструкцией бойлера и группы: объемом бойлера, массой группы и тем, как организован путь воды. Изменение температуры воды в ходе пролива будет одинаковым, что с ПИДом, что без него. ПИД позволяет Вам каждый раз, без каких-либо танцев (температурный серфинг) начинать пролив с одной и той же заданной Вами температуры. Иными словами, ПИД создает массу удобств и позволяет получать более качественный и стабильный результат. Такой же результат, при выполнении строго определенной процедуры танцев с бубном, Вы получите и без ПИДа, но танцевать-то придётся много и нудно.
В оскар тоже можно добавить PID?
V_G: Если усовершенствовать машину с теплообменником (Heat eXchanger, HX), то в первую очередь не PIDом, а измерителем температуры в группе, чтобы холостой слив (flush) был более осмысленным. PID на бойлер даст меньший эффект, хотя его и поставили в Nuova Simonelli Aurelia.
TMN: Добавить-то можно, только особого смысла нет. От этого при простое температура воды стабильной (не перегретой) все равно не станет и охлаждающий пролив не отменится.
Была безумная мысль внедрить терморезистор прямо в воду бойлера, чтобы ПИД реагировал не на Т° бойлера а на Т° воды, моментально воздействуя на нее ТЭН-ом, но я подумал, что если никто до сих пор это не сделал, наверное это лишнее
V_G: Это был бы лучший вариант, если бы в бойлере были для этого отверстия. А дырявить самому – последнее дело. Вот фабрично установленный ПИД действительно должен быть с термодатчиком внутри бойлера. Тем не менее, моментальной регулировки всё равно не добиться из-за высокой теплоёмкости воды.
TMN: Вот именно лишнее. На практике разницы никакой нет. Во-первых, бойлер и группу конструируют так, чтобы при добавлении в бойлер холодной воды (охлаждении крышки бойлера) на выходе из группы температура воды оставалась неизменной. С учетом инерционности воды и больших количеств латуни это удаётся. На Сильвии, к примеру, при рабочем проливе температура крышки бойлера падает больше чем на 10° С, а на выходе из группы температура воды остается неизменной, иногда даже повышается на 1° С. Во-вторых, ничто не мешает включить ТЭН сразу после начала пролива (во многих ПИДах так и заложено в программу), но опыты с Сильвией показывают, что это даже вредно ибо ведет к перегреву воды, особенно при нескольких шотах подряд.
На крышку цепляют потому, что через нее подается холодная вода и она (крышка) быстрее всего реагирует на охлаждение. Термодатчик стараются разместить ближе к заливочному патрубку. Кстати, забор воды в бойлере осуществляется из верхней части, а не снизу (смотрите гидравлическую схему Сильвии чуть ниже справа). Если поставить термодатчик, например, в группе, то. боюсь у простенького ПИДа не хватит интеллекта, а у нагревателя – мощности, чтобы «справиться» с такой инерционностью системы.
Gaggia и Silvia
TMN: Если на ПИД задана температура 104° С (это, кстати, значение по умолчанию), то она будет поддерживаться с точностью ±1° С, т.е. флюктуировать в диапазоне 103-105° С. При этом в группе будет 94° С без всяких плюс-минус.
Если температура в группе должна быть ниже, чем в бойлере, почему тогда при первом холостом проливе на Gaggia, вода шипит как будто попала на раскаленный утюг?
TMN: Во-первых, вода в бойлере находится под давлением и, как правило, нагрета выше 100° С. Во-вторых, конструкция группы в Гаджии принципиально отличается от Сильвии. В Сильвии группа не является продолжением бойлера, а вынесена в сторону (смотрите схему справа). В Гаджии группа фактически является нижней частью бойлера (схемы Gaggia и устройство её бойлера приведено выше) и: 1) нагревается от него сильнее, 2) длина пути воды в группе короче. Соответственно и другие соотношения температур воды и крышки бойлера. Насколько я знаю из англоговорящих форумов, в Гаджии завышена начальная температура воды, чтобы «компенсировать» её большое падение в ходе пролива.
На видео хорошо видно, как во время пролива температура опускается со 105-ти до 72-ух (в конце пролива). Это ж не значит, что в группе будет 62 или 65?
TMN: Падает, потому что на крышку льется холодная вода. Температура в группе на 10° С ниже УСТАНОВИВШЕЙСЯ температуры крышки. В конце пролива когда крышка 72° С, температура в группе будет такой же, как и в начале пролива 95±1° С.
Не поверю, что температуру в группе можно как-то точно прогнозировать до градуса, да еще при скачках на крышке бойлера в 30° С.
TMN: В машинах с бойлером, начиная с Сильвии и выше, никаких проблем с прогнозирование нет, для более простых (Гаджия, Саеко) проблем тоже нет, начальная температура прогнозируется легко. Разница только в падении температуры за время пролива.
Теплообменник (Heat eXchanger, HX)
Что такое HX? И почему в HX можно одновременно пользоваться паром?
V_G: В машине с теплообменником (HX) вода в группу поступает не из бойлера, а через стакан теплообменника, опущенного в бойлер. В бойлере при этом температура воды может достигать 120° C и используется для пара или для выдачи кипятка (заваривания чая и пр). Застоявшаяся в теплообменнике вода тоже стремится по температуре к бойлерной, но при проливе имеются 2 противоположных процесса:
При быстром, холостом проливе (без рожка) преобладает процесс 1, вода охлаждается до требуемой температуры (92° C). После холостого идет рабочий пролив с меньшей скоростью (2 мл/с для двойного эспрессо), и на настроенной машине два процесса компенсируют друг друга, температура удерживается более-менее постоянной. Я на своей чимбали могу оперативно установить любую требуемую температуру рабочего пролива просто изменением объема холостого, температуру в группе контролирую по встроенной (дополнительно) термопаре.
TMN: В схеме с теплообменником вода в бойлере нагревается до постоянной температуры в районе 120-130° С. Из бойлера идет отбор только пара. Вода для приготовления кофе и нагрева группы (Е61) берется из резервуара или водопроводной сети, циркулирует по отдельному контуру и нагревается в теплообменнике, расположенном внутри бойлера (по сути проточный нагреватель).
В однобойлерной схеме (Гаджия, Сильвия и т.д.) вода в бойлере в режиме кофе нагревается до температуры, необходимой для заварки кофе (около 90° С) и подается при проливе в группу непосредственно из бойлера. В режиме пара вода в бойлере нагревается до 120-130° С и пар подается из бойлера в паровую трубку. Тут требуется время для перехода из режима кофе в режим пара.
В двухбойлерных машинах стоит 2 отдельных бойлера: один только для кофе, второй только для пара, что позволяет одновременно варить кофе и пользоваться паром.
(Ростислав.) Как с помощью теплообмена обеспечить стабильность температуры пролива 88-92° С. Ведь водичка на входе может быть +25° С, а может и +8° С. Как в НХ обеспечивается эта точность? Что стабильней по температуре пролива, обычная бойлерная система с нагревательным элементом или на основе теплообменника?
V_G: Точность обеспечивается только холостым проливом, поэтому и писал, что хорошо бы термопару в группе иметь. Все коммерческие группы имеют технологическое отверстие для установки термопары.
Плюс реально температура воды на входе все-таки равна комнатной, т.е. более-менее стабильна. При подключении к водопроводу (в кофейне) в установившемся режиме тоже будет все стабильно.
Стабильней двухбойлерная машина с большим бойлером. Профессиональные машины с теплообменником стабильней любой бытовой, если они настроены нормально и обслуживаются квалифицированно.
(Ростислав.) Это которая НХ? Или в которой 2 независимых объемных бойлера?
TMN: В которой 2 или более независимых бойлера. Они, кстати могут быть и «зависимыми» вот классический пример.
Тут надо учитывать несколько моментов. Во-первых, вода в группу подается не по пути резервуар-теплообменник-группа, а отбирается из постоянно циркулирующего объема контура нагрева группы посмотрите. Во-вторых, все профмашины, в том числе и с теплообменниками, рассчитаны на «специально обученных» пользователей, от которых требуется квалифицированная их эксплуатация, включающая регулировку температуры воды на выходе. Подстройка производится изменением давления в бойлере, что меняет температуру воды в нем. На более продвинутых агрегатах давление (температура) управляются PID. И последнее, надо четко разделять стабильность температуры во время пролива и стабильность температуры от пролива к проливу. Первая зависит от множества факторов, но главный – это масса группы и организация пути воды внутри группы. Со второй вопрос более сложный, который в бытовых машинах, можно сказать, не рассматривается совсем. В профмашинах с теплообменником это самое тонкое место, особенно при сильно изменчивой интенсивности приготовления кофе. В таком случае многобойлерные машины имеют преимущество.
Владимир69: Есть в продаже в Москве. Подороже чем из-за бугра.
TMN: Сухая масса Сильвии 14 кг и немалая часть этой массы приходится на детали, внутри которых циркулирует вода. Вода из бойлера Сильвии идет в группу по длинному и тонкому каналу, проходящему через массивную латунную шайбу (фото справа) – это главный источник термостабильности.
Версии
pcbplus: Модель V3 2009 года, т.е. третья модификация с начала производства в конце 90-х. На сколько я понял, в версии Silvia V3 отличие в дизайне ручки портафильтра и парового крана, и сама трубка для пара более толстая, я бы сказал очень толстая.
PID своими руками
С PID тоже не все понятно. Есть полно китайских PIDов за совершенно вменяемые деньги (примерно 26 евро с доставкой), к ним часто прилагают терморезистор и даже регулятор (SSR) на 25 или 40 ампер забесплатно (если не бесплатно, то он стоит 5-8 евро с доставкой). Получается, что за 30-40 евро, добавив десятку на коробочку и прочее, можно сделать нормальный PID и примеры того есть (см. статью, которую я упоминал выше, там как раз один в один такой PID, как по ссылке на ебее).
Еще несколько настораживает подключение датчика (термопары). Тут информации мало. В вышеупомянутой статье говорится K-type Termocouple. У китайцев дается тоже K-type, но она уже под винт.
В случае набора за 150 USD получаешь готовый к монтажу комплект с разноцветными проводами, причем полностью настроенный, короче включил и порядок.
Термопара с винтом подходит к Сильвиям, выпускавшимся с 2000 по июнь 2006 года. Для остальных нужна в виде шайбы под винт. У Auber есть эти вариации на сайте.
В целом, если есть азы радиолюбительского опыта и базовое понимание конструкции кофеварки, то никакой засады нет, хотя экономия будет копеечной.
Alexplus: В документе, на который я давал ссылку, рекомендуется именно этот PID для Сильвии.
Отчет об установке PID-а от TMN
Долго думал на каком из трех основных вариантов остановиться. В итоге подумал, что лишними дополнительные функции не будут, если не понравятся можно и не пользоваться ими. Взял по максимуму с таймером и предварительным смачиванием, хотя изначально понимал, что предсмачивание в основном фикция (т.к. 3-way solenoid открывается на фазе замачивания). В итоге теперь могу задавать желаемую температуру и забыть про выбор времени для начала пролива, запускать пролив таймером, причем его можно досрочно остановить либо продлить пролив в ручном режиме. Управление паром, т.е. сокращение до 1° С разницы между выключением и включением бойлера в режиме пара, удобно, но непринципиально, т.к. всегда видно текущую температуру бойлера и не составляет труда начать взбивать до достижения температуры отключения.
Температуру PID поддерживает очень неплохо реально +0/-1 от заданной (обещано ±1), восстанавливается после пролива быстро, чуть больше минуты и, как правило, без перегрева, если пролить подряд 2-3 раза, то перегрев будет, но максимум на 1° С.
Таймер – удобство; управление – паром полезность; предварительное смачивание – полная лажа, благо оно реализовано как три стадии таймера, которые регулируются и смачивание может быть отключено.
Вобщем впечатления исключительно положительные. Всем советую.
Вот так выглядит теперь моя Сильвия и PID крупным планом:
Если кто будет ставить такой PID (именно с таймером) на 220 В Сильвию или Gaggia Classic (где на выключателе пара есть неоновая лампочка), то не забудьте спросить у продавца какой провод дополнительно надо отключить, чтобы неонка не горела, иначе высок риск «выхода» из строя электроники. Если есть какие вопросы задавайте, с удовольствием отвечу.
Приходит полный комплект: контроллер, корпус, SSR, термопара, провода с наконечниками (во фторопластовой изоляции), термопаста, стяжки для провода, гайка и шайба для крепления SSR, CD с инструкциями. Кофеварка у меня естественно на 220 В. Для PID напряжение не имеет значения, т.к. его рабочее напряжение питания 20-260 В, SSR на 400 В.
Я Сильвией очень доволен, а с PID-ом она вообще супер. Для дома и 2-4 чашек в день я не вижу пока чего-нибудь аналогичного.
Alexplus У них 3 варианта устройств: обычный PID, PID с контролем температуры пара, PID с pre-infusion (предсмачиванием) и с таймером на 25 секунд. Последний дороже всех. Какой посоветуете? Имеет смысл переплачивать, или купить просто PID?
У меня PID с предсмачиванием и таймером. Так получилось, что одно время я его пользовал с частичным подключением – без пара, т.е. имел возможность «прочувствовать» разницу между всеми тремя вариантами. Самое первое замечание – предсмачивание полная туфта, т.к. на время паузы смачивания 3-way соленоид открывается. Благо все реализовано в виде последовательных фаз таймера, т.е. при установке значений 0, предсмачивание отключается. Наличие таймера времени, приятность и я им пользуюсь, тем более, что предустановленное время пролива по ходу процесса всегда можно уменьшить (остановить раньше) или продолжить далее пролив в ручном режиме.
При использовании контроллера для управление паром ликвидируется 20 градусный гистерезис штатного термостата пара, т.е. нагрев выключается при 140° С и включается при 139° С (можно установить как хочется). С другой стороны это не так критично, поскольку текущая температура бойлера всегда видна на контроллере, а лучший пар – если начинать взбивать перед самым отключением нагрева. И замечание на будущее если решитесь на ПИД с таймером, то при установке лучше дополнительно отключить черный провод от клавиши пара (не будет светится неонка на клавише), иначе при 230 В возможен пробой управляющего транзистора ПИД. Монтаж ПИД с паром более трудоемкий, т.к. надо добираться до выключателя пара.
Сегодня пил кофе, приготовленный с предварительным смачиванием. Время смачивания 5-6 сек., давление 2,75 Атм. Время всего пролива 25 сек. При таком же помоле и количестве кофе без смачивания пролив 25 сек. Вкус кофе разный. Более мягкий (меньше горечи), более плотный и аромат несколько сильнее. С предсмачиванием мне кофе нравится больше.
TMN: На мой взгляд, характер пролива разный за счёт разных условий в которых происходит разбухание (намокание) кофе (разное давление и разная скорость потока воды). Например, у меня без предсмачивания первые капли кофе появляются через 4 сек. после старта. С ручным предсмачиванием (открытием крана пара) – через 7-8 сек. Но вид у струек разный, с предсмачиванием они более стабильные в течение всего времени пролива (скорость пролива одинакова). Без предсмачивания в первой трети–половине времени пролива струйки более мощные (скорость пролива выше), а потом струйки становятся тоньше.
В своей книге David Schomer (использует машины La Marzocca с предсмачиванием) говорит, что первые капли появляются через 8 секунд, а выключают пролив между 25 и 30 сек., до того как в струйках появится белизна (первый ориентир). Вторым ориентиром может служить скорость нарастания давления в машинах с ротационной помпой (внизу есть видео измерений на Bezzera BZ35). Третий – за время предсмачивания должны появится следы кофе на внешней стороне сетки корзины (таблетка кофе промокла полностью).
А вообще, лучший критерий – это вкус получаемого эспрессо.
