Kā pieslēgt elektrisko apkures katlu: atšķirības starp dažādām shēmām

Atsevišķas dzīvojamās ēkas apkurei arvien vairāk tiek izmantotas sistēmas, kurās šķidrā dzesēšanas šķidruma nodošana caur cauruļvadiem tiek sildīta uz akumulatoriem, kuros siltums tiek pārnests uz apkārtējo gaisu un atdzesēta šķidruma atgriešana atpakaļ nākamajai apkurei.

Šajā gadījumā katlu parasti saprot kā noslēgtu metāla trauku, kurā siltumnesējs tiek uzkarsēts, un termins “elektrisks” nosaka izmantotās enerģijas veidu.

Saskaņā ar elektroenerģijas izmantošanas principu katli ir:

1. netieša apkure;

2. tieša darbība;

3. indukcijas tips.

Viņiem ir pilnīgi atšķirīgs dizains, tie atšķiras pēc drošības pakāpes, tiem ir nepieciešama atšķirīga attieksme, kad tie ir savienoti ar vadu.

Netiešs elektriskais katls

Termins "netieša darbība" attiecas uz netiešu sildīšanu, ko veic ar elektrisko strāvu, kas iet caur sildīšanas elementu ar tīri pretestīgu pretestību. Šīs parādības rezultātā saskaņā ar Džoula un Lenca likumu paaugstinās šķidrumā ievietota diriģenta temperatūra.

Siltumu, kas izdalās uz pretestības, siltumnesējs noņem. Termiski sildelementi vai kā tie saīsināti TENY, ir pieejamas dažādās ietilpībās darbam maiņstrāvas vai līdzstrāvas ķēdēs ar dažādu spriegumu.

Dizaina iespējas

Katla metāla korpusa iekšpusē ir uzstādīti elektriski sildīšanas elementi, tos mazgā ar dzesēšanas šķidrumu.

Tie sastāv no aizzīmogota metāla cauruļveida korpusa, kura iekšpusē ir ievietots nihroma sakausējuma pavediens, kam ir noteikta elektriskā pretestība un kas spēj izturēt nominālo sildīšanas jaudu.

Šis pavediens ar abiem galiem ir uzstādīts metāla caurules iekšpusē un savienots ar izejas savienotājiem, kas izgatavoti ar skrūvju vītni elektrisko vadu savienošanai.

Dobumu starp caurules korpusu un nihroma pavedienu atdala siltumvadoša materiāla slānis ar augstām dielektriskajām īpašībām - īpaša veida smiltīm. Elementa gali ir noslēgti un aprīkoti ar padomiem stiprināšanai pie katla vāka.

Tāpēc funkcionējošam sildītājam ir noteikta elektriskā pretestība, kuru var izmērīt ar parastu ommetru vai testeri vai aprēķināt no attiecīgajā gadījumā norādītās jaudas vērtības.

Piemēram, sprieguma pārveidotājs 1 kW patērē strāvu I = 1000/220 = 4,54 ampēros, strādājot ar 220 voltu spriegumu, un tā elektriskā pretestība ir R = 220 / 4,54 = 48,5 omi.

Otrais sildītāja veselības parametrs ir izolācijas pretestības kvalitāte starp vadošu nihroma diegu un korpusu. Lai to izmērītu, jums jāizmanto īpaša ierīce - megaohmometrs.

Dzīvojamo māju apkurei parasti izmanto 220 voltu modeļus, kuru slodzes jauda ir viena kilovats. Ja nepieciešams lielāks siltuma daudzums, sildelementi tiek savākti paralēlās ķēdēs vienfāzes tīklā vai savienoti identiskās grupās trīsfāžu tīklā.

Katlā ir izveidoti divi atloki saziņai ar dzesēšanas šķidruma vadiem:

1. apakšējā ieejā tiek sūknēta auksta ūdens straume;

2. sakarsēts šķidrums atstāj augšējo izeju.

Kad strāva iziet caur sildīšanas elementa pretestību, tiek atbrīvots siltums, kas caur izolācijas slāni tiek pārnests uz metāla apvalku un ar dzesēšanas šķidruma plūsmu tiek noņemts no sildelementa. Sakarā ar to, strādājot, tiek radīts līdzsvars starp siltumu, ko atbrīvo elektriskā enerģija, un noņemto šķidrumu, kas tiek sūknēts caur katlu.

Katram sildelementam ar tā darba daļu jābūt pilnībā iegremdētam šķidrumā, lai siltuma noņemšana noritētu efektīvi un vienmērīgi. Ja tas tiek pārkāpts, piemēram, gaisa sastrēguma vai šķidruma noplūdes dēļ, kas izraisīja tā līmeņa pazemināšanos katlā, iespējams, ka sildelementa vītne, izolācija vai korpuss izdegsies un tiks iznīcināts.

Videoklipā vienkāršs mājās gatavots elektriskais katls:

 

Hidrauliskā savienojuma shēma

Netiešais netiešais elektriskais katls tiek ražots rūpnīcā skaistā, modernā ēkā, kas var:

• uzstādīt uz istabas grīdas;

• pakārt pie sienas.

Pēc tam, kad tas ir cieši piestiprināts pie ēkas konstrukcijas, tiek samontēta mājas apkures sistēmas hidrauliskā ķēde.

Viņas lietošanai:

• sildīšanas radiatori, kas savienoti ar paralēlām ķēdēm starp dzesēšanas šķidruma transportēšanas spiediena un aizplūšanas (atgriešanās) līnijām;

• izplešanās tvertne, kas paredzēta gaisa burbuļu novadīšanai no sūknētā šķidruma;

• slēgvārsti, kas ļauj pārslēgt hidraulisko ķēdi dažādos darba režīmos;

• slēgta cikla cirkulācijas sūknis;

• vārsts: pretspiediens, drošība, apvedceļš;

• galveno tehnoloģisko procesu vadības sistēmas sensori;

• automatizācijas aprīkojums, vadības loģika un aizsardzības sistēmas.

Ja cirkulācijas sūknis tiek izslēgts no darbības, ķēde var darboties dabiskās cirkulācijas dēļ, kad aukstā siltumnesēja iet uz leju, bet apsildāmais - uz augšu. Tomēr tas prasīs sarežģītu hidraulisko un termisko aprēķinu, kam turklāt būs nepieciešama papildu aprīkojuma iestatīšana.

Sūknis vienmēr nodrošina ātru dzesēšanas šķidruma sūknēšanu pa elektrotīklu un palielina apkures efektivitāti.

Tiešas darbības elektriskais katls

Termins "tieša darbība" nozīmē, ka, lai nodrošinātu sildīšanu, tiek izveidots ceļš, lai elektriskā strāva varētu tieši iziet cauri šķidruma dzesēšanas šķidrumam, apejot visus starpposma elementus.

Šim nolūkam elektrodi fāzes un darba nulles padevei tiek uzstādīti tieši ūdens līnijā, kas tiek sūknēta caur katla korpusu. Tā kā tā īpatnējā pretestība ir ļoti atkarīga no izšķīdušo sāļu koncentrācijas, dzesēšanas šķidruma tīrības pakāpe ietekmē caurlaidīgās elektriskās strāvas lielumu un sildīšanas pakāpi.

Dizaina iespējas

Tiešas darbības ierīces pēc formas un izmēriem ievērojami atšķiras no vārda "katls" klasiskās definīcijas. Viņu korpuss ir izgatavots parasta caurules segmenta formā, kas aprīkots ar:

1. sprauslas savienošanai ar spiediena un atgriezes vadiem;

2. fāzes un darba nulles savienotāji savienošanai ar elektriskās ķēdes elektrodiem.

Sakarā ar to ierīces izmēri un izmēri ir diezgan mazi, kas ievērojami ietaupa vietu katlu telpā, salīdzinot ar netiešās darbības analogiem.

Elektrisko strāvu, ko caur dzesēšanas šķidrumu izvada caur elektrodiem, ierobežo tikai sālījuma pretestība, kas ir atkarīga no vairākiem darbības parametriem, un kādā brīdī var pārsniegt nominālo vērtību.

Tā kā elektrības radītais siltums tieši izdalās dzesēšanas šķidrumā, nezaudējot pārraidi caur citiem papildu līdzekļiem, strāvas samazinājums aplūkojamajā ķēdē ir mazāks nekā iepriekšējā, un efektivitāte ir augstāka.

Sakarā ar mehānisko konstrukciju vienkāršību, šādas ierīces ir diezgan lētas, kas ir viņu priekšrocība. Šajā gadījumā viens no elektrodiem jānovieto tieši uz cauruļvada korpusa, bet otrais jāievieto dzesēšanas šķidruma plūsmā.

Šķidruma sildīšanas ar elektrodu metodi ir nepieciešams izveidot īpašu barotni elektriskās strāvas caurlaidei - sālījumu. Ja tos izmanto mājsaimniecības ierīcēs, parādās šādi trūkumi:

• dzesēšanas šķidrums šķidru šķīdumu veidā nonāk elektroķīmiskos procesos ar visiem metālmateriāliem. Lietojot alumīniju, radiatora korpuss dažos gados korozē, un čuguna konstrukcijas kalpo nedaudz ilgāk, taču tās arī pastāvīgi aizsērē un ir jātīra;

• apkures sistēmu cirkulācijas sūkņi ir paredzēti darbam tīrā ūdenī vai antifrīzā ar dažādām pretkorozijas piedevām. Viņu konstrukcijas testi ilgstošai darbināšanai sālījumā netika veikti.

Elektroinstalācijas shēma

Principā tiešās darbības katla hidrauliskā apkures sistēma neatšķiras no netiešās apkures loka. Tāpat kā iepriekš, pie ieplūdes caurules ir uzstādīta auksta ūdens vads, un uz izejošās caurules ir uzstādīta karstā spiediena vads.

Atlikušie ķēdes elementi, atkarībā no vietējiem apkures uzdevumiem, var pilnībā nokopēt iepriekšējo dizainu.

Abos attēlos parādīts vienkāršākais, tipiskākais hidrauliskās shēmas elementu izvietojums. Īstam dizainam, kas izveidots īpašiem telpu apkures apstākļiem, vienmēr būs dažas atkāpes un papildinājumi.

Diezgan bieži tiek izmantota nevis vienas shēmas samazināta shēma, bet gan minimums, kas sastāv no divām grupām ar neatkarīgām izpildvaras un pārvaldes struktūrām. Vienkāršs piemērs ir papildu shēma, kas ražo karstu ūdeni mājas vajadzībām, piemēram, vannas istabā un virtuvē.

Indukcijas tipa elektriskais katls

Lai sildītu dzesēšanas šķidrumu, šajā konstrukcijā tiek izmantotas Foucault virpuļstrāvas, kas ierosinātas speciālā sildelementā - induktorā.

Dizaina iespējas

Barošanas spriegums tiek piegādāts spoles spolei, kas izgatavota no izolēta elektriskā vada. Sakarā ar indukcijas fenomenu indukcijas strāvas, kas iet caur slēgtu ķēdi, tiek ierosinātas pamatnes magnētiskajā kodolā. Šajā gadījumā induktora metāls tiek uzkarsēts.

Caur šo vietu nepārtraukti tiek sūknēts šķidrs dzesēšanas šķidrums, un tas noņem siltumu hidrauliskajā sistēmā.

Indukcijas katla darbības laikā rodas nelielas induktora vibrācijas, kas aizsargā sienas no mēroga veidošanās.

Izmantojot rūpniecisko frekvenču strāvas, tiek iegūtas iespaidīgu izmēru konstrukcijas. Katla izmēru un svara samazināšanai tiek izmantota augstfrekvences sprieguma pārveidošana līdz 1 ÷ 20 kHz, kas veido atbilstošo magnētisko lauku.

Indukcijas katlu var ievietot aizsargājošā apvalkā ar labu izolāciju.

Drošu darba apstākļu nodrošināšana tiešajiem un netiešajiem katliem

Ja salīdzina sildelementa darbības principu ar strāvas elektrisko izlādi dzesēšanas šķidrumā, tiek radīti dažādi to pielietošanas nosacījumi, kad visu veidu katliem korpuss ir izgatavots no metāla un piepildīts ar vadošu šķidrumu.

Izmantojot sildelementu, strāva plūst caur nihroma kvēldiegu, to no apvalka izolē ar dielektrisku slāni, kas neļauj fāzes potenciālam pāriet apvalkā.

Tiešā apkures katlā dzesēšanas šķidrumā rodas strāva, saskaroties ar katla korpusa virsmu. Rezultātā tam ir fāzes potenciāls, kas pārkāpj noteiktus drošības noteikumus, rada priekšnoteikumu, lai persona saņemtu elektriskas traumas.

Šādu konstrukciju ātras elektriskās aizsardzības projektēšanas jautājumi vēl nav atrisināti. Parasto RCD dizainu vai diflavtomatu, kas kontrolē noplūdes strāvu parādīšanos ķēdē, izmantošana nav jēga, jo tie pastāvīgi darbosies, bloķējot fāzes potenciāla piegādi korpusam.

Netiešo katlu dizainā RCD izmantošana ir diezgan saprātīga un piemērota. Tas neļaus personai nonākt fāzes potenciāla darbībā. To var saprast ar skaidrojošu attēlu palīdzību.

Normālos darba apstākļos strāva plūst tikai pa iekšējo ķēdi, kas ir izolēta no korpusa.

Ja tiek salauzta elektriskā katla ar netiešu sildīšanu izolācija, noplūdes strāva caur korpusu iekļūs PE vadā un caur to zemes cilpā. RCD uzdotā vērtība tiek iestatīta tā, lai atlikušās strāvas ierīce noslīd un ar tās strāvas kontaktiem noņem ķēdes barošanas spriegumu, kas novērš cilvēku ievainojumus.

Tādējādi drošas lietošanas apstākļos tiešās apkures katli ievērojami zaudē. Ja tie kāda iemesla dēļ tiek mehāniski bojāti, strāvas plūsmai tiek izveidota atvērta ķēde, kas korpusam atstās bīstamu fāzes potenciālu. Un tad lieta izlemj visu ...

Savienojuma ar elektrisko sistēmu shēma

Par apkures izpildmehānismu mēs uzskatīsim visu katla apkures loku:

• tieša darbība - starp korpusā integrētajiem elektrodiem;

• netieša apkure - savienota paralēli sildelementiem;

• indukcijas - spaiļu kārba ar tinumiem.

Tad pārējo ķēdi var attēlot vienkāršots skats ar automatizācijas, vadības un strāvas aizsardzības elementiem pret pārslodzi un īssavienojumu.

Barošanas spriegums no sadales paneļa caur regulēšanas korpusu tiek piegādāts apkures izpildmehānismam un barošanas avotam (aizsardzībai un loģikai).

Ar saviem sensoriem aizsargi skenē galvenos tehniskos parametrus un, kad tie pārsniedz iespējamā regulējuma robežas, katlu nedarbojas.

Nesen automatizācijas loģikas korpuss arvien vairāk tiek veikts, pamatojoties uz mikroprocesoru tehnoloģijām, kas nodrošina progresīvu funkcionalitāti. Viņš no sensoriem saņem informāciju par dzesēšanas šķidruma temperatūru, iekštelpu gaisu, šķidruma spiedienu sistēmā, apstrādā to un uztur temperatūru katla iekšpusē, pielāgojot pievada spriegumu.

Skatīt arī: Kā izvēlēties termostatu elektriskajam apkures katlam

Secinājums: rakstā mēģināts vispārināt dažādu konstrukciju elektrisko katlu pieslēguma shēmas, nenorādot ražotājus, sadalot tās galvenajās grupās pēc darbības principa, analizēt to vājās un pozitīvās puses. Un cik tas jums palīdzēja - dalieties ar savu viedokli komentāros.