Как да свържете електрически котел за отопление: разлики между различни схеми

За отопление на отделна жилищна сграда все повече се използват системи, които използват прехвърлянето на течна охлаждаща течност през тръбопроводи към отоплителни батерии, в които топлината се прехвърля към околния въздух и връщането на охладената течност обратно за последващо отопление.

В този случай под котел обикновено се разбира запечатан метален съд, в който се нагрява охлаждащата течност, а терминът "електрически" определя вида на използваната енергия.

Според принципа на използване на електричество, котлите са:

1. непряко отопление;

2. директно действие;

3. тип индукция.

Те имат съвсем различен дизайн, различават се в степени на безопасност, изискват различно отношение, когато са свързани към окабеляването.

Косвен електрически бойлер

Терминът "косвено действие" се отнася до индиректно нагряване, осъществявано от електрически ток, преминаващ през нагревателен елемент с чисто съпротивително съпротивление. В резултат на това явление, според закона на Джоул - Ленц, температурата на проводник, специално поставен в течност, се повишава.

Топлината, отделена върху съпротивлението, се отстранява от топлоносителя. Топлинни нагревателни елементи или както са съкратени тен, се предлагат в различни мощности за работа в променливотокови или постоянни вериги с различни напрежения.

Характеристики на дизайна

Вътре в металния корпус на котела са монтирани електрически нагревателни елементи, измити от охлаждащата течност.

Те се състоят от запечатан метален тръбен корпус с нихромена сплав, монтиран вътре, с определено електрическо съпротивление и способен да издържи на номиналната мощност на нагряване.

Тази резба с двата края е монтирана вътре в метална тръба и свързана към изходните съединители, направени чрез винтова резба за свързване на електрически проводници.

Кухината между тялото на тръбата и нихромната нишка е разделена от слой от топлопроводящ материал с високи диелектрични свойства - специален вид пясък. Краищата на елемента са запечатани и оборудвани с накрайници за монтаж върху капака на котела.

Следователно функциониращият нагревател има определено електрическо съпротивление, което може да бъде измерено с обикновен омметър или тестер, или изчислено от стойността на мощността, дадена на случая.

Например, преобразувател на напрежение от 1 kW консумира ток от I = 1000/220 = 4,54 ампера, когато работи при напрежение 220 волта и има електрическо съпротивление R = 220 / 4,54 = 48,5 Ohm.

Вторият здравен параметър на нагревателния елемент е качеството на изолационното съпротивление между проводимата нихромна резба и корпуса. За да го измерите, трябва да използвате специално устройство - мегер.

За битово отопление обикновено се използват модели от 220 волта с мощност на товара от порядъка на един киловат. Когато е необходимо по-голямо количество топлина, нагревателните елементи се събират в паралелни вериги в еднофазна мрежа или са свързани в еднакви групи в трифазна мрежа.

В котела са направени два фланца за комуникация с линии за охлаждаща течност:

1. на долния вход се изпомпва поток студена вода;

2. загрятата течност напуска горния изход.

Когато токът преминава през съпротивлението на нагревателния елемент, се отделя топлина, която се предава през изолационния слой към металния корпус и се отстранява от нагревателния елемент чрез потока на охлаждащата течност. Поради това при работа се създава баланс между отделената от електрическата енергия топлина и отстранената течност, изпомпвана през котела.

Всеки нагревателен елемент със своята работна част трябва да бъде изцяло потопен в течността, така че топлоотвеждането да преминава ефективно и равномерно. Ако това се наруши, например, поради образуването на въздушна задръст или изтичане на течност, което доведе до намаляване на нивото му в котела, е възможно резбата, изолацията или корпусът на нагревателния елемент да изгори и да бъде унищожена.

Един прост домашен електрически бойлер на видеото:

 

Диаграма на хидравлична връзка

Индиректният косвен електрически котел се произвежда във фабриката в красива модерна сграда, която може:

• инсталирайте на пода на стаята;

• виси на стената.

След като тя е плътно фиксирана към сградната конструкция, хидравличната верига на отоплителната система на дома се сглобява.

За нейната употреба:

• отоплителни радиатори, свързани чрез успоредни вериги между тръбите за налягане и отводняване (връщане) на транспорта на охлаждащата течност;

• разширителен съд, предназначен за източване на въздушни мехурчета от изпомпваната течност;

• спирателни клапани, което ви позволява да превключвате хидравличната верига в различни режими на работа;

• циркулационна помпа със затворен кръг;

• клапан: обратно налягане, безопасност, байпас;

• сензори на системата за управление на основните технологични процеси;

• оборудване за автоматизация, логика на управление и защити.

Ако циркулационната помпа е изключена от работа, тогава веригата може да функционира поради естествената циркулация, когато студеният топлоносител спадне, а нагретият се покачи нагоре. Това обаче ще изисква сложно хидравлично и топлинно изчисление, което освен това ще изисква допълнителна настройка на оборудването.

Помпата винаги осигурява бързо изпомпване на охлаждащата течност по електрическата мрежа и повишава ефективността на отопление.

Електрически котел с директно действие

Терминът "директно действие" означава, че за да се осигури нагряване, се създава път за преминаване на електрически ток директно през течната охлаждаща течност, заобикаляйки всякакви междинни елементи.

За това електродите за подаване на фазата и работната нула са монтирани директно в линията на водата, изпомпвана през тялото на котела. Тъй като неговата специфична устойчивост силно зависи от концентрацията на разтворени соли, степента на чистота на охлаждащата течност влияе върху величината на преминаващия електрически ток и степента на нагряване.

Характеристики на дизайна

Устройствата с директно действие по своята форма и размери се различават значително от класическото определение на думата "котел". Тялото им е направено под формата на сегмент от обикновена тръба, оборудвана с:

1. дюзи за връзка с тръбопроводи за връщане и връщане;

2. фазови и работни нулеви конектори за свързване към електродите на електрическата верига.

Поради това размерите на устройството са доста малки по размер и тегло, което значително спестява място в котелното помещение в сравнение с аналозите с непряко действие.

Електрическият ток, който преминава през охлаждащата течност през електродите, е ограничен само от съпротивлението на солевия разтвор, което зависи от редица експлоатационни характеристики и в един момент може да надвиши номиналната стойност.

Тъй като топлината, генерирана от електричество, се отделя директно в охлаждащата течност без загуба на предаване през други допълнителни носители, намаляването на мощността в разглежданата верига е по-малко, отколкото в предишната, а ефективността е по-висока.

Поради простотата на механичните конструкции, такива устройства са доста евтини, което е тяхното предимство. В този случай един от електродите трябва да бъде поставен директно върху тялото на тръбопровода, а вторият трябва да бъде вграден в потока на охлаждащата течност.

Електродният метод за загряване на течността изисква създаването на специална среда за преминаване на електрически ток - саламура. Когато се използват в домакински устройства, се появяват следните недостатъци:

• охлаждащата течност под формата на течни разтвори влиза в електрохимични процеси с всички метални материали. Когато използвате алуминий, тялото на радиатора корозира след няколко години, а чугунените конструкции издържат малко по-дълго, но те също се запушват постоянно и изискват почистване;

• циркулационните помпи за отоплителни системи са проектирани да работят в среда с чиста вода или антифриз с различни антикорозионни добавки. Не са проведени тестове на проектите им за дългосрочна експлоатация в саламура.

Схема на свързване

По принцип хидравличната отоплителна система на котел с директно действие не се различава от непряка отоплителна верига. Както преди, на входящата тръба е монтирана линия за студена вода, а на изходящата тръба е монтирана линия за горещо налягане.

Останалите елементи на веригата, в зависимост от локалните отоплителни задачи, могат напълно да копират предишния дизайн.

И двете снимки показват най-простата, най-типичната подредба на елементите на хидравличната верига. Истински дизайн, създаден за специфични условия за отопление на помещенията, винаги ще има някои отклонения и допълнения.

Доста често не се използва еднократна редуцирана верига, а минимум, състояща се от две групи с независими изпълнителни и ръководни органи. Прост пример е допълнителна схема, която произвежда топла вода за битови нужди, например в банята и кухнята.

Индукционен електрически бойлер

За загряване на охлаждащата течност този дизайн използва вихрови токове на Фуко, индуцирани в специален нагревателен елемент - индуктор.

Характеристики на дизайна

Захранващото напрежение се подава към намотката на бобина, направена от изолирана електрическа жица. Поради явлението на индукция, в магнитното ядро ​​се индуцират индукционни токове, преминаващи през затворена верига. В този случай металът на индуктора се нагрява.

Течната охлаждаща течност непрекъснато се изпомпва през това пространство и отделя топлина към хидравличната система.

По време на работа на индукционния котел се появяват малки вибрации на индуктора, които предпазват стените от образуване на мащаб.

При използване на токове с промишлена честота се получават конструкции с внушителни размери. За да се намалят размерите и теглото на котела, се използва преобразуване на високочестотно напрежение до 1 ÷ 20 kHz, което формира съответното магнитно поле.

Индукционният котел може да бъде поставен в защитен корпус с добра изолация.

Осигуряване на безопасни условия на работа за директни и косвени котли

При сравняване на принципа на работа на нагревателен елемент с електрически разряд на ток в охлаждаща течност се създават различни условия за тяхното приложение, когато за всички видове котли корпусът е изработен от метал и е напълнен с проводима течност.

Когато се използва нагревателен елемент, токът преминава през нихромна нишка, се изолира от корпуса от слой диелектрик, който не позволява фазовият потенциал да премине към корпуса.

В котел с директно отопление се получава ток в охлаждащата течност в контакт с повърхността на тялото на котела. В резултат на това има фазов потенциал, който нарушава определени правила за безопасност, създава предпоставката човек да получи електрически наранявания.

Проблемите с дизайна на високоскоростни електрически защити за такива конструкции все още не са решени. Използването на конвенционални RCD дизайни или дифлавтомати, които контролират появата на течове на течове във веригата, няма смисъл, тъй като те ще работят постоянно, блокирайки подаването на фазовия потенциал към корпуса.

При проектирането на непреки котли използването на RCD е съвсем разумно и подходящо. Това няма да позволи на човек да попадне под действието на фазовия потенциал. Това може да се разбере с помощта на обяснителни снимки.

При нормални работни условия токът тече изключително по вътрешната верига, изолирана от корпуса.

Когато изолацията на електрически котел с непряко нагряване е нарушена, токът на изтичане през корпуса ще проникне в PE проводника и през него до заземяващия контур. Зададената стойност на RCD е настроена така, че устройството за остатъчен ток да се отключи и със своите захранващи контакти премахва захранващото напрежение от веригата, което елиминира човешкото нараняване.

Така при условията на безопасна употреба котлите с директно отопление губят значително. Ако те са повредени механично по някаква причина, се създава отворена верига за протичане на тока, което ще остави опасен фазов потенциал върху корпуса. И тогава случаят решава всичко ...

Схема на свързване към електрическата система

Ще разгледаме цялата отоплителна верига на котела като изпълнителен механизъм за отопление:

• директно действие - между електродите, интегрирани в корпуса;

• индиректно отопление - свързано успоредно с нагревателните елементи;

• индукция - клемна кутия с намотки.

Тогава останалата част от веригата може да бъде представена от опростен изглед с елементи на автоматизация, управление и защита на тока срещу претоварване и късо съединение.

Захранващото напрежение от разпределителното табло през регулаторния орган се подава към отоплителния изпълнителен механизъм и захранване (защити и логика).

Със своите сензори защитите сканират основните технически параметри и когато надхвърлят границите на възможното регулиране, изваждат котела от експлоатация.

Напоследък логическото тяло за автоматизация все по-често се изпълнява на базата на микропроцесорни технологии, които осигуряват разширена функционалност. Той получава информация от сензори за температурата на охлаждащата течност, вътрешния въздух, налягането на течността вътре в системата, обработва я и поддържа температурата вътре в котела, като регулира напрежението на задвижването.

Вижте също: Как да изберем термостат за електрически котел за отопление

заключение: статията прави опит да се обобщят схемите за свързване на електрически котли с различен дизайн, без да се посочват производителите, да се разделят на основни групи според принципа на работа, да се анализират техните слаби и положителни страни. И доколко това ви помогна - споделете мнението си в коментарите.