Comment connecter une chaudière de chauffage électrique: différences entre les différents schémas

Pour chauffer un bâtiment résidentiel individuel, les systèmes qui utilisent le transfert de liquide de refroidissement à travers des canalisations vers des batteries de chauffage, dans lesquelles la chaleur est transférée à l'air ambiant et le retour du liquide refroidi pour le chauffage ultérieur, sont de plus en plus utilisés.

Dans ce cas, une chaudière est généralement comprise comme un récipient métallique scellé dans lequel le caloporteur est chauffé, et le terme «électrique» définit le type d'énergie utilisée.

Selon le principe de l'utilisation de l'électricité, les chaudières sont:

1. chauffage indirect;

2. action directe;

3. type d'induction.

Ils ont une conception complètement différente, diffèrent en degrés de sécurité, nécessitent une attitude différente lorsqu'ils sont connectés au câblage.

Chaudière électrique indirecte

Le terme "action indirecte" fait référence à un chauffage indirect réalisé par un courant électrique traversant un élément chauffant à résistance purement résistive. Du fait de ce phénomène, selon la loi Joule-Lenz, la température d'un conducteur spécialement placé dans un liquide augmente.

La chaleur dégagée sur la résistance est évacuée par le caloporteur. Éléments chauffants thermiques, ou tels qu'ils sont abrégés en DIX, sont disponibles en différentes capacités pour fonctionner dans des circuits AC ou DC avec différentes tensions.

Caractéristiques de conception

À l'intérieur du boîtier métallique de la chaudière, des éléments chauffants électriques sont montés, lavés par le liquide de refroidissement.

Ils se composent d'un corps tubulaire métallique étanche avec un filetage en alliage nichrome monté à l'intérieur, ayant une certaine résistance électrique et capable de résister à la puissance de chauffage nominale.

Ce fil, aux deux extrémités, est monté à l'intérieur d'un tube métallique et connecté à des connecteurs de sortie fabriqués par filetage pour connecter des fils électriques.

La cavité entre le corps du tube et le fil nichrome est séparée par une couche de matériau conducteur de chaleur avec des propriétés diélectriques élevées - un type spécial de sable. Les extrémités de l'élément sont scellées et équipées d'embouts pour le montage sur le couvercle de la chaudière.

Un appareil de chauffage fonctionnel a donc une certaine résistance électrique, qui peut être mesurée avec un ohmmètre ou un testeur ordinaire, ou calculée à partir de la valeur de puissance indiquée sur le boîtier.

Par exemple, un convertisseur de tension de 1 kW consomme un courant de I = 1000/220 = 4,54 ampères lorsqu'il fonctionne à une tension de 220 volts et a une résistance électrique de R = 220 / 4,54 = 48,5 Ohm.

Le deuxième paramètre de santé du radiateur est la qualité de la résistance d'isolement entre le fil conducteur nichrome et le boîtier. Pour le mesurer, vous devez utiliser un appareil spécial - mégohmmètre.

Pour le chauffage domestique, des modèles 220 volts avec une puissance de charge de l'ordre d'un kilowatt sont généralement utilisés. Lorsqu'une plus grande quantité de chaleur est requise, les éléments chauffants sont collectés en chaînes parallèles dans un réseau monophasé ou connectés en groupes identiques dans un réseau triphasé.

Deux brides sont réalisées dans la chaudière pour la communication avec les conduites de liquide de refroidissement:

1. à l'entrée inférieure, un jet d'eau froide est pompé;

2. le liquide chauffé quitte la sortie supérieure.

Lorsque le courant passe à travers la résistance de l'élément chauffant, de la chaleur est libérée, qui est transmise à travers la couche d'isolation au boîtier métallique et est éliminée de l'élément chauffant par le flux de liquide de refroidissement. Pour cette raison, lors du travail, un équilibre est créé entre la chaleur dégagée par l'énergie électrique et le liquide retiré pompé à travers la chaudière.

Chaque élément chauffant avec sa partie de travail doit être complètement immergé dans le liquide pour que l'évacuation de chaleur passe efficacement et uniformément. Si cela est violé, par exemple, en raison de la formation d'une congestion de l'air ou d'une fuite de liquide, ce qui a entraîné une diminution de son niveau dans la chaudière, il est possible que le filetage, l'isolation ou le boîtier de l'élément chauffant brûlent et soient détruits.

Une simple chaudière électrique faite maison sur la vidéo:

 

Schéma de raccordement hydraulique

La chaudière électrique indirecte indirecte est fabriquée en usine dans un bel immeuble moderne, qui peut:

• installer au sol de la pièce;

• accrocher au mur.

Une fois solidement fixé à la construction du bâtiment, le circuit hydraulique du système de chauffage de la maison est récupéré.

Pour son usage:

• radiateurs de chauffage reliés par des chaînes parallèles entre les conduites de pression et de vidange (retour) du transport de liquide de refroidissement;

• vase d'expansion, conçu pour drainer les bulles d'air du liquide pompé;

• vannes d'arrêt, vous permettant de commuter le circuit hydraulique dans différents modes de fonctionnement;

• pompe de circulation en circuit fermé;

• soupape: contre-pression, sécurité, dérivation;

• capteurs du système de contrôle des principaux processus technologiques;

• équipements d'automatisation, logique de commande et protections.

Si la pompe de circulation est exclue du fonctionnement, le circuit peut fonctionner en raison de la circulation naturelle, lorsque le caloporteur froid descend et que le chauffe-eau monte. Cependant, cela nécessitera des calculs hydrauliques et thermiques complexes, qui, en outre, nécessiteront une configuration d'équipement supplémentaire.

La pompe assure toujours un pompage rapide du liquide de refroidissement le long du réseau et augmente l'efficacité du chauffage.

Chaudière électrique à action directe

Le terme "action directe" signifie que pour assurer le chauffage, un chemin est créé pour que le courant électrique passe directement à travers le liquide de refroidissement en contournant tous les éléments intermédiaires.

Pour cela, les électrodes d'alimentation de la phase et du zéro de travail sont montées directement dans la ligne d'eau pompée à travers le corps de chaudière. Comme sa résistance spécifique dépend fortement de la concentration des sels dissous, le degré de pureté du liquide de refroidissement affecte l'amplitude du courant électrique qui passe et le degré de chauffage.

Caractéristiques de conception

Les dispositifs à action directe dans leur forme et leurs dimensions diffèrent considérablement de la définition classique du mot "chaudière". Leur corps est réalisé sous la forme d'un segment de tuyau ordinaire, équipé de:

1. buses pour raccordement aux conduites de refoulement et de refoulement;

2. connecteurs de phase et de zéro de travail pour la connexion aux électrodes du circuit électrique.

Pour cette raison, les dimensions de l'appareil sont assez petites en taille et en poids, ce qui économise considérablement de l'espace dans la chaufferie par rapport aux analogues d'action indirecte.

Le courant électrique traversant le liquide de refroidissement à travers les électrodes n'est limité que par la résistance de la saumure, qui dépend d'un certain nombre de caractéristiques de fonctionnement, et peut à un moment donné dépasser la valeur nominale.

Étant donné que la chaleur générée par l'électricité est directement générée dans le liquide de refroidissement sans perte de transmission à travers d'autres médias supplémentaires, la réduction de puissance dans le circuit considéré est inférieure à celle du précédent et le rendement est plus élevé.

En raison de la simplicité des structures mécaniques, de tels dispositifs sont assez bon marché, ce qui est leur avantage. Dans ce cas, l'une des électrodes doit être placée directement sur le corps de la canalisation et la seconde doit être intégrée dans le flux de liquide de refroidissement.

La méthode d'électrode de chauffage du liquide nécessite la création d'un milieu spécial pour le passage du courant électrique - la saumure. Lorsqu'ils sont utilisés dans des appareils ménagers, les inconvénients suivants apparaissent:

• le liquide de refroidissement sous forme de solutions liquides entre dans des processus électrochimiques avec tous les matériaux métalliques. Lors de l'utilisation de l'aluminium, le corps du radiateur se corrode en quelques années et les structures en fonte durent un peu plus longtemps, mais elles se bouchent également en permanence et nécessitent un nettoyage;

• Les pompes de circulation pour les systèmes de chauffage sont conçues pour fonctionner dans un environnement d'eau propre ou d'antigel avec divers additifs anti-corrosion. Des tests de leurs conceptions pour un fonctionnement à long terme en saumure n'ont pas été effectués.

Schéma de câblage

Fondamentalement, le système de chauffage hydraulique d'une chaudière à action directe n'est pas différent d'un circuit de chauffage indirect. Comme précédemment, une conduite d'eau froide est montée sur le tuyau d'entrée et une conduite de pression chaude est installée sur le tuyau sortant.

Les éléments restants du circuit, en fonction des tâches de chauffage locales, peuvent copier complètement la conception précédente.

Les deux images montrent la disposition la plus simple et la plus typique des éléments du circuit hydraulique. Un vrai design créé pour des conditions spécifiques de chauffage des locaux aura toujours quelques écarts et ajouts.

Très souvent, on n'utilise pas un circuit réduit à circuit unique, mais un minimum composé de deux groupes avec des organes exécutifs et directeurs indépendants. Un exemple simple est un circuit supplémentaire qui produit de l'eau chaude à des fins domestiques, par exemple, dans la salle de bain et la cuisine.

Chaudière électrique à induction

Pour chauffer le liquide de refroidissement, cette conception utilise des courants de Foucault induits dans un élément chauffant spécial - un inducteur.

Caractéristiques de conception

La tension d'alimentation est fournie à la bobine d'une bobine constituée d'un fil électrique isolé. En raison du phénomène d'induction, des courants d'induction traversant un circuit fermé sont induits dans le noyau magnétique du noyau. Dans ce cas, le métal inducteur est chauffé.

Le liquide de refroidissement est constamment pompé à travers cet espace et évacue la chaleur du système hydraulique.

Pendant le fonctionnement de la chaudière à induction, de petites vibrations de l'inducteur se produisent, qui protègent les parois de la formation de tartre.

Lors de l'utilisation de courants de fréquence industrielle, des constructions de dimensions impressionnantes sont obtenues. Afin de réduire les dimensions et le poids de la chaudière, une conversion de tension haute fréquence jusqu'à 1 ÷ 20 kHz est utilisée, ce qui forme le champ magnétique correspondant.

La chaudière à induction peut être placée dans un boîtier de protection avec une bonne isolation.

Assurer des conditions de fonctionnement sûres pour les chaudières directes et indirectes

Lorsque l'on compare le principe de fonctionnement d'un élément chauffant avec une décharge électrique de courant dans un liquide de refroidissement, différentes conditions pour leur application sont créées lorsque, pour tous les types de chaudières, le boîtier est en métal et rempli d'un liquide conducteur.

Lors de l'utilisation d'un élément chauffant, le courant circule à travers un filament nichrome, est isolé du boîtier par une couche diélectrique, qui ne permet pas au potentiel de phase de passer au boîtier.

Dans une chaudière à chauffage direct, du courant est généré dans le liquide de refroidissement en contact avec la surface du corps de chaudière. En conséquence, il y a un potentiel de phase sur celui-ci, qui viole certaines règles de sécurité, crée la condition préalable pour qu'une personne subisse une blessure électrique.

Les problèmes de conception des protections électriques à grande vitesse pour ces structures n'ont pas encore été résolus. L'utilisation de modèles RCD conventionnels ou de diflavtomats qui contrôlent l'apparition de courants de fuite dans le circuit n'a pas de sens, car ils fonctionneront en permanence, bloquant la fourniture du potentiel de phase au boîtier.

Dans les conceptions de chaudières indirectes, l'utilisation de disjoncteurs différentiels est tout à fait raisonnable et appropriée. Il ne permettra pas à une personne de tomber sous l'action du potentiel de phase. Cela peut être compris à l'aide d'images explicatives.

Dans des conditions de fonctionnement normales, le courant circule exclusivement le long du circuit interne isolé du boîtier.

Lorsque l'isolation d'une chaudière électrique à chauffage indirect est rompue, le courant de fuite à travers le boîtier pénètre dans le conducteur PE et à travers lui jusqu'à la boucle de terre. La consigne RCD est réglée de sorte que le dispositif de courant résiduel se déclenche et, avec ses contacts de puissance, élimine la tension d'alimentation du circuit, ce qui élimine les blessures humaines.

Ainsi, dans les conditions d'une utilisation sûre, les chaudières à chauffage direct perdent considérablement. S'ils sont endommagés mécaniquement pour une raison quelconque, un circuit ouvert est créé pour que le courant passe, ce qui laissera un potentiel de phase dangereux sur le boîtier. Et puis l'affaire décide de tout ...

Schéma de connexion au système électrique

Nous considérerons l'ensemble du circuit de chauffage de la chaudière comme actionneur de chauffage:

• action directe - entre les électrodes intégrées dans le boîtier;

• chauffage indirect - connecté en parallèle aux éléments chauffants;

• induction - boîte à bornes avec enroulements.

Ensuite, le reste du circuit peut être représenté par une vue simplifiée avec des éléments d'automatisation, de contrôle et de protection contre les surcharges et les courts-circuits.

La tension d'alimentation du tableau à travers l'organisme de régulation est fournie à l'actionneur de chauffage et à l'alimentation (protections et logique).

Avec leurs capteurs, les protections parcourent les principaux paramètres techniques et, lorsqu'elles dépassent les limites d'une éventuelle régulation, mettent la chaudière hors service.

Récemment, le corps logique d'automatisation a été de plus en plus exécuté sur la base de technologies de microprocesseur qui fournissent des fonctionnalités avancées. Il reçoit des informations des capteurs pour la température du liquide de refroidissement, l'air intérieur, la pression du fluide à l'intérieur du système, le traite et maintient la température à l'intérieur de la chaudière en ajustant la tension sur l'actionneur.

Voir aussi: Comment choisir un thermostat pour une chaudière de chauffage électrique

Conclusion: l'article tente de généraliser les schémas de raccordement des chaudières électriques de conceptions diverses sans préciser les fabricants, en les répartissant en groupes principaux selon le principe de fonctionnement, pour analyser leurs côtés faibles et positifs. Et combien cela vous a aidé - partagez votre opinion dans les commentaires.