Jak podłączyć elektryczny kocioł grzewczy: różnice między różnymi schematami

Coraz częściej stosuje się do ogrzewania indywidualnego budynku mieszkalnego systemy wykorzystujące przenoszenie płynnego płynu chłodzącego przez rurociągi do akumulatorów grzewczych, w których ciepło jest przenoszone do otaczającego powietrza i zwracane schłodzonej cieczy z powrotem do dalszego ogrzewania.

W tym przypadku kocioł jest zwykle rozumiany jako uszczelniony metalowy pojemnik, w którym nośnik ciepła jest podgrzewany, a termin „elektryczny” określa rodzaj użytej energii.

Zgodnie z zasadą wykorzystania energii elektrycznej kotły to:

1. pośrednie ogrzewanie;

2. działanie bezpośrednie;

3. typ indukcyjny.

Mają zupełnie inną konstrukcję, różnią się stopniem bezpieczeństwa, wymagają innego podejścia po podłączeniu do okablowania.

Pośredni kocioł elektryczny

Termin „działanie pośrednie” odnosi się do pośredniego ogrzewania przeprowadzanego przez prąd elektryczny przepływający przez element grzejny o rezystancji czysto rezystancyjnej. W wyniku tego zjawiska, zgodnie z prawem Joule - Lenza, wzrasta temperatura przewodu specjalnie umieszczonego w cieczy.

Ciepło uwalniane na rezystancji jest usuwane przez nośnik ciepła. Elementy grzejne termiczne lub w skrócie DZIESIĘĆ, są dostępne w różnych pojemnościach do pracy w obwodach prądu przemiennego lub stałego o różnych napięciach.

Funkcje konstrukcyjne

Wewnątrz metalowej obudowy kotła montowane są elektryczne elementy grzewcze, które są myte przez czynnik chłodzący.

Składają się z zamkniętego metalowego cylindrycznego korpusu z zamontowanym wewnątrz gwintem ze stopu nichromu, mającego pewną oporność elektryczną i zdolnego do wytrzymania znamionowej mocy grzewczej.

Gwint ten, z obydwoma końcami, jest zamontowany w metalowej rurce i połączony ze złączami wyjściowymi wykonanymi za pomocą gwintu do połączenia przewodów elektrycznych.

Wnęka między korpusem rury a nitką nichromu jest oddzielona warstwą materiału przewodzącego ciepło o wysokich właściwościach dielektrycznych - specjalny rodzaj piasku. Końce elementu są uszczelnione i wyposażone w końcówki do montażu na pokrywie kotła.

Dlatego działający grzejnik ma pewną oporność elektryczną, którą można zmierzyć zwykłym omomierzem lub testerem lub obliczyć na podstawie wartości mocy podanej na obudowie.

Na przykład przetwornica napięcia o mocy 1 kW zużywa prąd I = 1000/220 = 4,54 ampera podczas pracy przy napięciu 220 woltów i ma rezystancję elektryczną R = 220 / 4,54 = 48,5 oma.

Drugim parametrem zdrowotnym grzejnika jest jakość rezystancji izolacji między przewodzącym gwintem nichromowym a obudową. Aby to zmierzyć, musisz użyć specjalnego urządzenia - megomomierz.

Do ogrzewania domowego zwykle stosuje się modele 220 woltów o mocy obciążenia rzędu jednego kilowata. Gdy wymagana jest większa ilość ciepła, wówczas elementy grzejne są gromadzone w równoległych łańcuchach w sieci jednofazowej lub połączone w identyczne grupy w sieci trójfazowej.

W kotle wykonane są dwa kołnierze do komunikacji z przewodami chłodzącymi:

1. na dolnym wlocie pompowany jest strumień zimnej wody;

2. podgrzana ciecz opuszcza górny wylot.

Gdy prąd przepływa przez rezystancję elementu grzejnego, uwalniane jest ciepło, które jest przekazywane przez warstwę izolacyjną do metalowej obudowy i jest usuwane z elementu grzejnego przez przepływ chłodziwa. Z tego powodu podczas pracy powstaje równowaga między ciepłem uwalnianym przez energię elektryczną a usuwaną cieczą pompowaną przez kocioł.

Każdy element grzewczy wraz z częścią roboczą musi być całkowicie zanurzony w cieczy, aby odprowadzanie ciepła przebiegało sprawnie i równomiernie. Jeśli zostanie to naruszone, na przykład z powodu zatkania powietrza lub wycieku płynu, co doprowadziło do obniżenia jego poziomu w kotle, możliwe jest, że gwint, izolacja lub obudowa elementu grzejnego wypali się i ulegnie zniszczeniu.

Prosty domowy kocioł elektryczny na wideo:

 

Schemat połączeń hydraulicznych

Pośredni pośredni kocioł elektryczny jest produkowany w fabryce w pięknym nowoczesnym budynku, który może:

• zainstalować na podłodze pokoju;

• powiesić na ścianie.

Po szczelnym przymocowaniu do konstrukcji budynku montuje się obwód hydrauliczny systemu grzewczego domu.

Do jej użytku:

• ogrzewanie grzejników połączonych równoległymi łańcuchami między przewodami ciśnieniowym i spustowym (powrotnym) transportu chłodziwa;

• zbiornik wyrównawczy, przeznaczony do usuwania pęcherzyków powietrza z pompowanej cieczy;

• zawory odcinające, umożliwiające przełączanie obwodu hydraulicznego w różnych trybach pracy;

• pompa obiegowa zamknięta;

• zawór: przeciwciśnienie, bezpieczeństwo, obejście;

• czujniki układu sterowania głównymi procesami technologicznymi;

• sprzęt automatyki, logika sterowania i zabezpieczenia.

Jeśli pompa obiegowa zostanie wyłączona z eksploatacji, obwód może działać z powodu naturalnego obiegu, gdy zimny nośnik ciepła opada, a podgrzewany wznosi się. Będzie to jednak wymagało skomplikowanych obliczeń hydraulicznych i termicznych, które dodatkowo będą wymagały dodatkowej konfiguracji sprzętu.

Pompa zawsze zapewnia szybkie pompowanie chłodziwa wzdłuż sieci i zwiększa wydajność ogrzewania.

Kocioł elektryczny bezpośredniego działania

Termin „działanie bezpośrednie” oznacza, że ​​w celu zapewnienia ogrzewania tworzona jest ścieżka, przez którą prąd elektryczny przechodzi bezpośrednio przez ciekły czynnik chłodzący, omijając wszelkie elementy pośrednie.

W tym celu elektrody do zasilania fazy i zerowania roboczego są montowane bezpośrednio w linii wody pompowanej przez korpus kotła. Ponieważ jego specyficzna rezystancja silnie zależy od stężenia rozpuszczonych soli, stopień czystości chłodziwa wpływa na wielkość przepływającego prądu elektrycznego i stopień nagrzewania.

Funkcje konstrukcyjne

Urządzenia bezpośredniego działania pod względem kształtu i wymiarów różnią się znacznie od klasycznej definicji słowa „kocioł”. Ich korpus jest wykonany w postaci segmentu zwykłej rury, wyposażonej w:

1. dysze do połączenia z przewodami ciśnieniowymi i powrotnymi;

2. złącza fazowe i zerowe robocze do podłączenia do elektrod obwodu elektrycznego.

Z tego powodu wymiary urządzenia są dość małe pod względem wielkości i wagi, co znacznie oszczędza miejsce w kotłowni w porównaniu z analogami działania pośredniego.

Prąd elektryczny przepływający przez chłodziwo przez elektrody jest ograniczony tylko przez rezystancję solanki, która zależy od szeregu charakterystyk operacyjnych, i może w pewnym momencie przekroczyć wartość nominalną.

Ponieważ ciepło wytwarzane przez elektryczność jest wytwarzane bezpośrednio w płynie chłodzącym bez utraty transmisji przez inne dodatkowe media, redukcja mocy w rozważanym obwodzie jest mniejsza niż w poprzednim, a wydajność jest wyższa.

Ze względu na prostotę konstrukcji mechanicznych takie urządzenia są dość tanie, co jest ich zaletą. W takim przypadku jedną z elektrod należy umieścić bezpośrednio na korpusie rurociągu, a drugą należy wbudować w przepływ chłodziwa.

Elektrodowa metoda podgrzewania cieczy wymaga stworzenia specjalnego medium do przepływu prądu elektrycznego - solanki. W przypadku stosowania w urządzeniach gospodarstwa domowego pojawiają się następujące wady:

• czynnik chłodzący w postaci płynnych roztworów wchodzi w procesy elektrochemiczne ze wszystkimi materiałami metalowymi. Przy zastosowaniu aluminium korpus grzejnika koroduje za kilka lat, a żeliwne konstrukcje trwają nieco dłużej, ale również stale się zapychają i wymagają czyszczenia;

• pompy obiegowe do instalacji grzewczych są zaprojektowane do pracy w czystej wodzie lub w płynie zapobiegającym zamarzaniu z różnymi dodatkami antykorozyjnymi. Nie przeprowadzono testów ich konstrukcji do długotrwałej eksploatacji w solance.

Schemat połączeń

Zasadniczo hydrauliczny układ grzewczy kotła bezpośredniego działania nie różni się od pośredniego obwodu grzewczego. Tak jak poprzednio, przewód zimnej wody jest zamontowany na rurze wlotowej, a przewód gorącego ciśnienia jest zainstalowany na rurze wylotowej.

Pozostałe elementy obwodu, w zależności od lokalnych zadań grzewczych, mogą całkowicie skopiować poprzedni projekt.

Oba zdjęcia pokazują najprostszy, najbardziej typowy układ elementów obwodu hydraulicznego. Prawdziwy projekt stworzony dla określonych warunków ogrzewania pomieszczeń zawsze będzie miał pewne odchylenia i uzupełnienia.

Dość często nie stosuje się pojedynczego obwodu zredukowanego, ale minimum składa się z dwóch grup z niezależnymi organami wykonawczymi i zarządzającymi. Prostym przykładem jest dodatkowy obwód, który wytwarza ciepłą wodę do celów domowych, na przykład w łazience i kuchni.

Kocioł elektryczny indukcyjny

Aby ogrzać czynnik chłodzący, ta konstrukcja wykorzystuje prądy wirowe Foucaulta indukowane w specjalnym elemencie grzejnym - cewce indukcyjnej.

Funkcje konstrukcyjne

Napięcie zasilania jest dostarczane do cewki cewki wykonanej z izolowanego drutu elektrycznego. Z powodu zjawiska indukcji prądy indukcyjne przechodzące przez obwód zamknięty są indukowane w rdzeniu magnetycznym rdzenia. W takim przypadku metal induktora jest podgrzewany.

Płynny płyn chłodzący jest stale pompowany przez tę przestrzeń i usuwa ciepło z układu hydraulicznego.

Podczas pracy kotła indukcyjnego występują niewielkie drgania cewki indukcyjnej, które chronią ściany przed tworzeniem się kamienia.

Przy zastosowaniu prądów o częstotliwości przemysłowej uzyskuje się konstrukcje o imponujących wymiarach. W celu zmniejszenia wymiarów i masy kotła stosuje się konwersję napięcia o wysokiej częstotliwości do 1 ÷ 20 kHz, która tworzy odpowiednie pole magnetyczne.

Kocioł indukcyjny może być umieszczony w ochronnej obudowie z dobrą izolacją.

Zapewnienie bezpiecznych warunków pracy dla kotłów bezpośrednich i pośrednich

Porównując zasadę działania elementu grzejnego z elektrycznym wyładowaniem prądu w płynie chłodzącym, powstają różne warunki do ich zastosowania, gdy we wszystkich typach kotłów obudowa jest wykonana z metalu i wypełniona cieczą przewodzącą.

Podczas stosowania elementu grzejnego prąd przepływa przez nichromowy żarnik, jest izolowany od obudowy warstwą dielektryczną, która nie pozwala na przejście potencjału fazowego do obudowy.

W kotle z bezpośrednim ogrzewaniem prąd chłodzący wytwarza się w kontakcie z powierzchnią korpusu kotła. W rezultacie występuje na nim potencjał fazowy, który narusza pewne zasady bezpieczeństwa, stwarza warunki do obrażeń elektrycznych.

Problemy konstrukcyjne szybkich zabezpieczeń elektrycznych dla takich konstrukcji nie zostały jeszcze rozwiązane. Zastosowanie konwencjonalnych konstrukcji RCD lub diflavtomatów, które kontrolują pojawienie się prądów upływowych w obwodzie, nie ma sensu, ponieważ będą one stale działać, blokując dopływ potencjału fazowego do obudowy.

W projektach kotłów pośrednich stosowanie wyłączników RCD jest dość rozsądne i właściwe. Nie pozwoli osobie wpaść w działanie potencjału fazowego. Można to zrozumieć za pomocą objaśniających zdjęć.

W normalnych warunkach pracy prąd płynie wyłącznie wzdłuż obwodu wewnętrznego izolowanego od obudowy.

Gdy izolacja kotła elektrycznego z ogrzewaniem pośrednim zostanie zerwana, prąd upływowy przez obudowę przejdzie przez przewód PE i przez niego do pętli uziemienia. Wartość zadana RCD jest ustawiona w taki sposób, że wyłącznik różnicowoprądowy wyłącza się, a jego styki mocy usuwają napięcie zasilania z obwodu, co eliminuje obrażenia u ludzi.

Dlatego w warunkach bezpiecznego użytkowania kotły z bezpośrednim ogrzewaniem znacznie tracą. Jeśli zostaną z jakiegokolwiek powodu uszkodzone mechanicznie, powstaje przerwa w przepływie prądu, który pozostawia niebezpieczny potencjał fazowy na obudowie. A potem sprawa decyduje o wszystkim ...

Schemat podłączenia do instalacji elektrycznej

Rozważymy cały obieg grzewczy kotła jako siłownik do ogrzewania:

• bezpośrednie działanie - między elektrodami zintegrowanymi w obudowie;

• ogrzewanie pośrednie - połączone równolegle z elementami grzewczymi;

• indukcyjna - skrzynka zaciskowa z uzwojeniami.

Następnie resztę obwodu można przedstawić w uproszczonym widoku z elementami automatyzacji, kontroli i ochrony prądu przed przeciążeniem i zwarciem.

Napięcie zasilania z tablicy rozdzielczej przez organ regulacyjny jest dostarczane do siłownika grzewczego i zasilania (zabezpieczenia i układ logiczny).

Za pomocą czujników zabezpieczenia skanują główne parametry techniczne, a gdy przekroczą granice możliwej regulacji, wyłączają kocioł z eksploatacji.

Ostatnio korpus logiki automatyki jest coraz częściej wykonywany w oparciu o technologie mikroprocesorowe, które zapewniają zaawansowaną funkcjonalność. Otrzymuje informacje z czujników temperatury chłodziwa, powietrza w pomieszczeniu, ciśnienia płynu w układzie, przetwarza je i utrzymuje temperaturę wewnątrz kotła poprzez regulację napięcia na siłowniku.

Zobacz także: Jak wybrać termostat do elektrycznego kotła grzewczego

Wniosek: w artykule podjęto próbę uogólnienia schematów połączeń kotłów elektrycznych o różnych konstrukcjach bez wyszczególnienia producentów, dzieląc je na główne grupy zgodnie z zasadą działania, aby przeanalizować ich słabe i pozytywne strony. A jak bardzo ci to pomogło - podziel się swoją opinią w komentarzach.