Jak připojit elektrický topný kotel: rozdíly mezi různými schématy

Pro vytápění jednotlivého bytového domu se stále více používají systémy, které používají přenos kapalného chladiva potrubím k ohřevu baterií, ve kterém je teplo přenášeno do okolního vzduchu a zpětný tok chlazené kapaliny zpět pro následné vytápění.

V tomto případě se kotel obvykle chápe jako uzavřená kovová nádoba, ve které je ohříván nosič tepla, a termín „elektrický“ definuje druh použité energie.

Podle principu využití elektřiny jsou kotle:

1. nepřímé topení;

2. přímá akce;

3. indukční typ.

Mají zcela odlišný design, liší se stupněm bezpečnosti, vyžadují odlišný přístup, když jsou připojeny k zapojení.

Nepřímý elektrický kotel

Termín "nepřímá akce" označuje nepřímé zahřívání prováděné elektrickým proudem procházejícím topným prvkem s čistě odporovým odporem. V důsledku tohoto jevu podle Joule - Lenzova zákona stoupá teplota vodiče speciálně umístěného v kapalině.

Teplo uvolněné na odporu je odváděno tepelným nosičem. Tepelné topné články, nebo jak jsou zkráceny na TENY, jsou k dispozici v různých kapacitách pro provoz v AC nebo DC obvodech s různým napětím.

Designové funkce

Uvnitř kovového pláště kotle jsou namontovány elektrické topné prvky, které jsou promývány chladivem.

Skládají se z utěsněného kovového trubkového tělesa s niťovým slitinovým závitem namontovaným uvnitř, který má určitý elektrický odpor a je schopen odolat jmenovité topné energii.

Tento závit s oběma konci je namontován uvnitř kovové trubice a připojen k výstupním konektorům vyrobeným šroubovým závitem pro připojení elektrických vodičů.

Dutina mezi tělesem trubky a nichromovým vláknem je oddělena vrstvou tepelně vodivého materiálu s vysokými dielektrickými vlastnostmi - zvláštním druhem písku. Konce prvku jsou utěsněny a opatřeny hroty pro montáž na víko kotle.

Funkční ohřívač má proto určitý elektrický odpor, který lze měřit běžným ohmetrem nebo testerem, nebo vypočítat z hodnoty výkonu uvedené na pouzdru.

Například měnič napětí 1 kW spotřebovává proud I = 1000/220 = 4,54 ampér při provozu na napětí 220 voltů a má elektrický odpor R = 220 / 4,54 = 48,5 Ohm.

Druhým zdravotním parametrem ohřívače je kvalita izolačního odporu mezi vodivým nichromovým závitem a pouzdrem. K jeho měření musíte použít speciální zařízení - megaohmmetr.

Pro vytápění domácností se obvykle používají modely 220 V s výkonem zátěže řádově jeden kilowatt. Pokud je vyžadováno větší množství tepla, pak jsou topné prvky shromažďovány v paralelních řetězcích v jednofázové síti nebo spojeny ve stejných skupinách v třífázové síti.

V kotli jsou vytvořeny dvě příruby pro komunikaci s chladicím potrubím:

1. na spodním vstupu se čerpá proud studené vody;

2. zahřátá kapalina opouští horní výtok.

Když proud prochází odporem topného článku, uvolní se teplo, které se přenáší izolační vrstvou do kovového pouzdra a je odstraněno z topného prvku proudem chladiva. Díky tomu se při práci vytvoří rovnováha mezi teplem uvolněným elektrickou energií a odebranou kapalinou čerpanou z kotle.

Každý topný článek s jeho pracovní částí musí být zcela ponořen do kapaliny, aby odvádění tepla probíhalo efektivně a rovnoměrně. Je-li to narušeno například v důsledku vytváření vzduchového přetížení nebo úniku kapaliny, které vedlo ke snížení jeho hladiny v kotli, je možné, že nitě, izolace nebo kryt topného článku vyhoří a bude zničen.

Jednoduchý domácí elektrický kotel na videu:

 

Schéma hydraulického připojení

Nepřímý nepřímý elektrický kotel je vyráběn v továrně v krásné moderní budově, která může:

• instalovat na podlahu místnosti;

• pověsit na zeď.

Poté, co je pevně připevněn k pozemní stavbě, je namontován hydraulický okruh topného systému domu.

Pro její použití:

• topné radiátory spojené paralelními řetězci mezi tlakovými a vypouštěcími (zpětnými) linkami přepravy chladiva;

• expanzní nádrž, určená k vypouštění vzduchových bublin z čerpané kapaliny;

• uzavírací ventily, které umožňují přepínání hydraulického okruhu v různých provozních režimech;

• oběhové čerpadlo s uzavřeným okruhem;

• ventil: protitlak, bezpečnost, obtok;

• senzory řídicího systému hlavních technologických procesů;

• automatizační zařízení, řídicí logika a ochrany.

Pokud je cirkulační čerpadlo vyřazeno z provozu, může obvod fungovat v důsledku přirozené cirkulace, když chladný tepelný nosič klesne a ohřátý stoupá. To však bude vyžadovat složitý hydraulický a tepelný výpočet, který navíc vyžaduje dodatečné nastavení zařízení.

Čerpadlo vždy zajišťuje rychlé čerpání chladiva podél sítě a zvyšuje účinnost ohřevu.

Přímo působící elektrický kotel

Pojem "přímá akce" znamená, že pro zajištění zahřívání je vytvořena cesta, aby elektrický proud procházel přímo kapalným chladivem obcházejícím jakékoli mezilehlé prvky.

K tomu jsou elektrody pro napájení fáze a pracovní nuly namontovány přímo v potrubí vody čerpané skrz tělo kotle. Protože jeho měrný odpor silně závisí na koncentraci rozpuštěných solí, ovlivňuje stupeň čistoty chladicího média velikost procházejícího elektrického proudu a stupeň zahřívání.

Designové funkce

Přímo působící zařízení se svým tvarem a rozměry výrazně liší od klasické definice slova „kotel“. Jejich tělo je vyrobeno ve formě segmentu běžné trubky, vybavené:

1. trysky pro připojení tlakových a zpětných potrubí;

2. fázové a pracovní nulové konektory pro připojení k elektrodám elektrického obvodu.

Díky tomu jsou rozměry zařízení poměrně malé co do velikosti a hmotnosti, což ve srovnání s analogy nepřímého působení výrazně šetří místo v kotelně.

Elektrický proud procházející chladivem přes elektrody je omezen pouze odporem solanky, který závisí na řadě provozních charakteristik a může v určitém okamžiku překročit jmenovitou hodnotu.

Protože teplo generované elektřinou je přímo generováno v chladicí kapalině bez ztráty přenosu přes další přídavná média, je snížení výkonu v uvažovaném obvodu menší než v předchozím a účinnost je vyšší.

Díky jednoduchosti mechanických struktur jsou taková zařízení poměrně levná, což je jejich výhoda. V tomto případě musí být jedna z elektrod umístěna přímo na těle potrubí a druhá by měla být zabudována do proudu chladicí kapaliny.

Elektrodový způsob zahřívání kapaliny vyžaduje vytvoření speciálního média pro průchod elektrického proudu - solného roztoku. Při použití v domácích zařízeních se objevují následující nevýhody:

• chladivo ve formě kapalných roztoků vstupuje do elektrochemických procesů se všemi kovovými materiály. Když se používá hliník, tělo chladiče za několik let koroduje a litinové konstrukce vydrží o něco déle, ale také se neustále ucpávají a vyžadují čištění;

• oběhová čerpadla pro topná zařízení jsou navržena pro práci v prostředí čisté vody nebo nemrznoucí směsi s různými antikorozními přísadami. Zkoušky jejich návrhů pro dlouhodobý provoz v solance nebyly provedeny.

Schéma zapojení

Hydraulický topný systém přímotopného kotle se zásadně neliší od nepřímého topného okruhu. Stejně jako dříve je na přívodní potrubí namontováno potrubí studené vody a na výstupní potrubí je instalováno vedení horkého tlaku.

Zbývající prvky okruhu mohou v závislosti na místních topných úlohách zcela zkopírovat předchozí návrh.

Oba obrázky ukazují nejjednodušší a nejtypičtější uspořádání prvků hydraulického obvodu. Skutečný design vytvořený pro specifické podmínky vytápění objektu bude vždy mít určité odchylky a doplnění.

Poměrně často se nepoužívá ani jednookruhový redukovaný obvod, nýbrž minimum sestávající ze dvou skupin s nezávislými výkonnými a řídícími orgány. Jednoduchým příkladem je další obvod, který produkuje horkou vodu pro domácí účely, například v koupelně a kuchyni.

Indukční elektrický kotel

K ohřevu chladicí kapaliny používá tento návrh Foucaultovy vířivé proudy indukované ve speciálním topném článku - induktoru.

Designové funkce

Napájecí napětí je dodáváno do cívky cívky vyrobené z izolovaného elektrického drátu. Kvůli indukci jsou indukční proudy procházející uzavřeným obvodem indukovány v jádru magnetického jádra. V tomto případě se indukční kov zahřívá.

Tekuté chladivo je neustále čerpáno tímto prostorem a odvádí teplo do hydraulického systému.

Během provozu indukčního kotle dochází k malým vibracím induktoru, které chrání stěny před tvorbou vodního kamene.

Při použití proudů průmyslové frekvence se získají konstrukce působivých rozměrů. Pro zmenšení rozměrů a hmotnosti kotle se používá vysokofrekvenční přeměna napětí až na 1 ÷ 20 kHz, která tvoří odpovídající magnetické pole.

Indukční kotel může být umístěn v ochranném krytu s dobrou izolací.

Zajištění bezpečných provozních podmínek pro přímé a nepřímé kotle

Při porovnání principu činnosti topného článku s elektrickým výbojem proudu v chladicí kapalině vznikají různé podmínky pro jejich použití, když je pro všechny typy kotlů plášť vyroben z kovu a naplněn vodivou kapalinou.

Při použití ohřívacího prvku proud protéká nichromovým vláknem, který je izolován od pouzdra vrstvou dielektrika, která neumožňuje, aby fázový potenciál prošel do pouzdra.

U kotle s přímým ohřevem je generován proud v chladivu, které je ve styku s povrchem těla kotle. Výsledkem je fázový potenciál, který porušuje určitá bezpečnostní pravidla, vytváří předpoklad pro úraz elektrickým proudem.

Konstrukční problémy vysokorychlostní elektrické ochrany takových struktur nebyly dosud vyřešeny. Použití konvenčních RCD designů nebo diflavtomatů, které řídí výskyt svodových proudů v obvodu, nedává smysl, protože budou neustále fungovat, což blokuje dodávku fázového potenciálu do pouzdra.

V konstrukcích nepřímých kotlů je použití RCD docela rozumné a vhodné. To nedovolí člověku, aby se dostal do akce fázového potenciálu. To lze pochopit pomocí vysvětlujících obrázků.

Za normálních provozních podmínek proud teče výhradně podél vnitřního obvodu izolovaného od pouzdra.

Pokud dojde k přerušení izolace elektrického kotle s nepřímým ohřevem, unikající proud skrz pouzdro pronikne PE vodičem a přes něj do zemní smyčky. Žádaná hodnota RCD je nastavena tak, aby se aktivoval zbytkový proud a jeho výkonové kontakty odstraní napájecí napětí z obvodu, což eliminuje zranění člověka.

V podmínkách bezpečného používání tedy kotle s přímým ohřevem výrazně ztrácejí. Pokud jsou z jakéhokoli důvodu mechanicky poškozeny, vytvoří se pro proud proud otevřený obvod, který ponechá nebezpečný fázový potenciál na krytu. A pak případ rozhodne všechno ...

Schéma připojení k elektrickému systému

Celý pohonný okruh kotle budeme považovat za pohon pro vytápění:

• přímá akce - mezi elektrodami integrovanými v krytu;

• nepřímé topení - připojeno paralelně s topnými články;

• indukční - svorkovnice s vinutím.

Poté může být zbytek obvodu představován zjednodušeným pohledem s prvky automatizace, řízení a proudové ochrany proti přetížení a zkratu.

Napájecí napětí z rozvaděče přes regulační orgán je přiváděno k topnému aktoru a napájení (ochrana a logika).

Díky senzorům snímají ochrany hlavní technické parametry, a pokud překročí meze možné regulace, odstaví kotel z provozu.

V poslední době bylo tělo automatizační logiky stále více prováděno na základě mikroprocesorových technologií, které poskytují pokročilé funkce. Od snímačů přijímá informace o teplotě chladicího média, vnitřního vzduchu, tlaku tekutiny uvnitř systému, zpracovává je a udržuje teplotu uvnitř kotle úpravou napětí na ovladači.

Viz také: Jak zvolit termostat pro elektrický topný kotel

Závěr: článek se pokouší zobecnit schémata zapojení elektrických kotlů různých provedení, aniž by specifikoval výrobce, rozdělil je do hlavních skupin podle principu činnosti, analyzoval jejich slabé a pozitivní stránky. A jak vám to pomohlo - podělte se o svůj názor v komentářích.