Kako spojiti električni grijaći kotao: razlike između različitih shema

Za grijanje pojedine stambene zgrade sve se više koriste sustavi koji koriste prijenos tekuće rashladne tekućine kroz cjevovode do akumulatora u kojima se toplina prenosi na okolni zrak i povratak hlađene tekućine natrag za kasnije grijanje.

U ovom se slučaju bojler obično podrazumijeva kao zatvorena metalna posuda u kojoj se zagrijava rashladna tekućina, a termin "električni" definira vrstu korištene energije.

Prema principu uporabe električne energije, kotlovi su:

1. neizravno grijanje;

2. izravno djelovanje;

3. indukcijski tip.

Imaju potpuno drugačiji dizajn, razlikuju se u stupnjevima sigurnosti, zahtijevaju drugačiji stav kada su spojeni na ožičenje.

Indirektni električni kotao

Izraz "neizravno djelovanje" odnosi se na neizravno zagrijavanje koje provodi električna struja koja prolazi kroz grijaći element s čistim otponskim otporom. Kao rezultat ove pojave, prema Joule - Lenzovom zakonu, temperatura vodiča posebno postavljenog u tekućinu raste.

Toplina oslobođena otpora uklanja nosač topline. Toplinski grijači elementi, ili kako ih se u skraćenici naziva trans, dostupni su u različitim kapacitetima za rad u izmjeničnim i istosmjernim krugovima s različitim naponima.

Značajke dizajna

Unutar metalnog kućišta kotla ugrađeni su električni grijaći elementi, koji ih ispire rashladnim sredstvom.

Sastoji se od zapečaćenog metalnog cjevastog tijela s navojem od legure nikroma ugrađenog unutra, koji ima određeni električni otpor i može izdržati nazivnu snagu grijanja.

Navoj je s oba kraja ugrađen u metalnu cijev i povezan s izlaznim konektorima pomoću vijaka za spajanje električnih žica.

Šupljina između tijela cijevi i nichrome niti odvojena je slojem materijala koji provodi toplinu s visokim dielektričnim svojstvima - posebnom vrstom pijeska. Krajevi elementa su zapečaćeni i opremljeni sa savjetima za ugradnju na poklopac kotla.

Djelujući grijač ima, dakle, određeni električni otpor, koji se može mjeriti običnim ohmmetrom ili ispitivačem, ili izračunati iz vrijednosti snage date na kućištu.

Na primjer, pretvarač napona od 1 kW troši struju I = 1000/220 = 4,54 ampera kada radi na naponu od 220 V i ima električni otpor R = 220 / 4,54 = 48,5 Ohm.

Drugi zdravstveni parametar grijaćeg elementa je kvaliteta izolacijskog otpora između vodljivog nichrome navoja i kućišta. Da biste ga izmjerili, morate koristiti poseban uređaj - Megger.

Za kućno grijanje obično se koriste modeli od 220 volti s opterećenjem snage od jednog kilovata. Kada je potrebna veća količina topline, tada se grijaći elementi sakupljaju u paralelnim lancima u jednofaznoj mreži ili su povezani u identične skupine u trofaznoj mreži.

U kotlu su izrađene dvije prirubnice za komunikaciju s vodovima rashladne tekućine:

1. na donjem ulazu pumpa se mlaz hladne vode;

2. zagrijana tekućina napušta gornji otvor.

Kada struja prođe kroz otpor grijaćeg elementa, oslobađa se toplina, koja se kroz izolacijski sloj prenosi u metalno kućište i uklanja se iz grijaćeg elementa protokom rashladne tekućine. Zbog toga se tijekom rada stvara ravnoteža između topline koja se oslobađa električnom energijom i uklonjene tekućine koja se pumpa kroz kotao.

Svaki grijaći element sa svojim radnim dijelom mora biti potpuno uronjen u tekućinu tako da uklanjanje topline prolazi učinkovito i ravnomjerno. Ako se to krši, na primjer, zbog stvaranja zagušenja zraka ili curenja tekućine, što je dovelo do smanjenja njegove razine u kotlu, moguće je da će navoj, izolacija ili kućište grijaćeg elementa izgorjeti i uništiti.

Jednostavan kućni električni bojler na videu:

 

Dijagram hidrauličke veze

Indirektni neizravni električni bojler proizveden je u tvornici u prekrasnoj modernoj zgradi koja može:

• instalirati na podu sobe;

• objesiti na zid.

Nakon što je čvrsto pričvršćen na građevinsku konstrukciju, sastavlja se hidraulički krug sustava grijanja kuće.

Za njezinu upotrebu:

• radijatori grijanja povezani paralelnim lancima između tlačnih i odvodnih (povratnih) vodova transporta rashladne tekućine;

• ekspanzijski spremnik, dizajniran za odvod mjehurića zraka iz ispumpane tekućine;

• zaporni ventili, omogućujući vam prebacivanje hidrauličkog kruga u različitim režimima rada;

• cirkulacijska pumpa zatvorenog kruga;

• ventil: povratni tlak, sigurnost, zaobići;

• senzori upravljačkog sustava glavnih tehnoloških procesa;

• oprema za automatizaciju, upravljačka logika i zaštite.

Ako je cirkulacijska crpka isključena iz rada, krug može funkcionirati zbog prirodne cirkulacije, kada se nosač hladnog topline spusti, a grijani se podigne. Međutim, ovo će zahtijevati složene hidrauličke i toplinske proračune, što će, osim toga, zahtijevati dodatno postavljanje opreme.

Crpka uvijek omogućuje brzo crpljenje rashladnog sredstva duž mreže i povećava učinkovitost grijanja.

Električni bojler s izravnim djelovanjem

Izraz "izravno djelovanje" znači da se za osiguravanje zagrijavanja stvara put za prolazak električne struje izravno kroz tekuću rashladnu tekućinu zaobilazeći bilo koje međupredmetne elemente.

Za to su elektrode za dovod faze i radne nule ugrađene izravno u vodovod koji se pumpa kroz tijelo kotla. Budući da njegov specifični otpor snažno ovisi o koncentraciji otopljenih soli, stupanj čistoće rashladne tekućine utječe na veličinu prolazne električne struje i stupanj zagrijavanja.

Značajke dizajna

Uređaji s izravnim djelovanjem u svom obliku i dimenzijama značajno se razlikuju od klasične definicije riječi "bojler". Njihovo je tijelo izrađeno u obliku segmenta obične cijevi, opremljeno:

1. mlaznice za povezivanje s tlačnim i povratnim vodovima;

2. fazni i radni nulti konektori za spajanje na elektrode električnog kruga.

Zbog toga su dimenzije uređaja prilično male veličine i težine, što značajno štedi prostor u kotlovnici u usporedbi s analogima neizravnog djelovanja.

Električna struja koja prolazi kroz rashladnu tekućinu kroz elektrode ograničena je samo otporom slane otopine, što ovisi o brojnim radnim svojstvima, a u određenom trenutku može prelaziti nazivnu vrijednost.

Budući da se toplina stvorena električnom energijom izravno stvara u rashladnoj tekućini bez gubitka prijenosa kroz druge dodatne medije, smanjenje snage u razmatranom krugu je manje nego u prethodnom, a učinkovitost je veća.

Zbog jednostavnosti mehaničkih struktura, takvi uređaji su prilično jeftini, što je njihova prednost. U tom se slučaju jedna od elektroda mora postaviti izravno na tijelo cjevovoda, a druga treba ugraditi u protok rashladne tekućine.

Metoda elektrode za zagrijavanje tekućine zahtijeva stvaranje posebnog medija za prolazak električne struje - slane otopine. Kad se koriste u kućanskim uređajima, pojavljuju se sljedeći nedostaci:

• rashladno sredstvo u obliku tekućih otopina ulazi u elektrokemijske procese sa svim metalnim materijalima. Kada koristite aluminij, tijelo radijatora korodira kroz nekoliko godina, a strukture od lijevanog željeza traju malo duže, ali se također stalno začepljuju i zahtijevaju čišćenje;

• cirkulacijske crpke za sustave grijanja dizajnirane su za rad u okruženju čiste vode ili antifriza s raznim antikorozivnim dodacima. Ispitivanja njihovih nacrta za dugotrajni rad u slanici nisu provedena.

Dijagram ožičenja

U osnovi, hidraulički sustav grijanja za kotao s izravnim djelovanjem ne razlikuje se od neizravnog kruga grijanja. Kao i prije, na ulaznoj cijevi je montiran vod za hladnu vodu, a na odlaznu cijev je postavljen vrući vod.

Preostali elementi kruga, ovisno o lokalnim zadacima grijanja, mogu u potpunosti kopirati prethodni dizajn.

Obje slike prikazuju najjednostavniji, najtipičniji raspored elemenata hidrauličkog kruga. Pravi dizajn stvoren za posebne uvjete grijanja prostora uvijek će imati odstupanja i dodatke.

Često se ne koristi jednokružni reducirani krug, već najmanje koji se sastoji od dvije skupine s neovisnim izvršnim i upravljačkim tijelima. Jednostavan primjer je dodatni krug koji proizvodi toplu vodu za kućne potrebe, na primjer, u kupaonici i kuhinji.

Indukcijski električni kotao

Za zagrijavanje rashladne tekućine ovaj dizajn koristi vrtložne struje Foucault inducirane u posebnom grijaćem elementu - induktoru.

Značajke dizajna

Napon napajanja dovodi se do zavojnice svitka izrađene od izolirane električne žice. Zbog fenomena indukcije u magnetskoj jezgri jezgre stvaraju se indukcijske struje koje prolaze kroz zatvoreni krug. U ovom se slučaju metal induktora zagrijava.

Tekuća rashladna tekućina neprestano se pumpa kroz ovaj prostor i odvodi toplinu u hidraulički sustav.

Tijekom rada indukcijskog kotla javljaju se male vibracije induktora, koje štite zidove od stvaranja kamenca.

Kad se koriste struje industrijske frekvencije, dobivaju se konstrukcije impresivnih dimenzija. Da bi se smanjile dimenzije i težina kotla, koristi se pretvaranje visokofrekventnog napona do 1 ÷ 20 kHz, koje tvori odgovarajuće magnetsko polje.

Indukcijski kotao može se postaviti u zaštitno kućište s dobrom izolacijom.

Osiguravanje sigurnih uvjeta rada za izravne i neizravne kotlove

Usporedbom načela rada grijaćeg elementa s električnim pražnjenjem struje u rashladnoj tekućini stvaraju se različiti uvjeti za njihovu primjenu kada je za sve vrste kotlova kućište izrađeno od metala i napunjeno vodljivom tekućinom.

Kada koristite grijaći element, struja teče kroz nikromatsku nit, izolirana je iz kućišta dielektričnim slojem, koji ne dopušta da fazni potencijal prijeđe na kućište.

U kotlu za izravno grijanje stvara se struja u rashladnoj tekućini u kontaktu s površinom kotla. Kao rezultat toga, na njemu se nalazi fazni potencijal, koji krši određena sigurnosna pravila, stvara preduvjet da osoba dobije električne ozljede.

Pitanja dizajna brzih električnih zaštita za takve konstrukcije još nisu riješena. Upotreba konvencionalnih RCD dizajna ili difelfavtomati koji kontroliraju pojavu curenja struje u krugu nema smisla, jer će oni stalno raditi, blokirajući dovod faznog potencijala u kućište.

U dizajnu neizravnih kotlova upotreba RCD-ova je sasvim razumna i prikladna. Neće dopustiti da osoba padne pod djelovanje faznog potencijala. To se može shvatiti uz pomoć obrazloženja.

U normalnim radnim uvjetima struja teče isključivo duž unutarnjeg kruga izoliranog od kućišta.

Kada se prekine izolacija električnog kotla s neizravnim zagrijavanjem, struja curenja kroz kućište prodrijet će u PE vodič i kroz njega u petlju za uzemljenje. RCD zadana vrijednost postavljena je tako da uređaj za zaostalu struju ne radi i svojim kontaktima za napajanje uklanja dovodni napon iz kruga, što uklanja ljudske ozljede.

Dakle, u uvjetima sigurne uporabe, kotlovi za izravno grijanje značajno gube. Ako su mehanički oštećeni iz bilo kojeg razloga, stvara se otvoreni krug za struju koja će teći, što će ostaviti opasan fazni potencijal na kućištu. A onda slučaj odlučuje o svemu ...

Shema priključenja na električni sustav

Razmotrit ćemo cijeli krug grijanja kotla kao pokretač grijanja:

• izravno djelovanje - između elektroda integriranih u kućištu;

• neizravno grijanje - spojeno paralelno s grijaćim elementima;

• indukcijska - terminalna kutija s namotima.

Tada se ostatak kruga može prikazati pojednostavljenim prikazom s elementima automatizacije, upravljanja i zaštite struje od preopterećenja i kratkog spoja.

Napon napajanja iz centrale preko regulatornog tijela dovodi se do aktuatora grijanja i napajanja (zaštite i logika).

Svojim senzorima, zaštita skenira glavne tehničke parametre i, kad prelaze granice moguće regulacije, bojler izbacuje iz rada.

U posljednje vrijeme sve se logičnije automatizirano tijelo izvodi na temelju mikroprocesorskih tehnologija koje pružaju naprednu funkcionalnost. Dobiva informacije od osjetnika za temperaturu rashladne tekućine, unutarnjeg zraka, tlak tekućine unutar sustava, obrađuje ga i održava temperaturu unutar kotla podešavanjem napona na aktuatoru.

Vidi također: Kako odabrati termostat za električni grijaći kotao

zaključak: u članku se pokušava generalizirati dijagram povezivanja električnih kotlova različitih dizajna bez određivanja proizvođača, razvrstavajući ih u glavne skupine prema principu rada, kako bi se analizirale njihove slabe i pozitivne strane. A koliko vam je to pomoglo - podijelite svoje mišljenje u komentarima.