Ako zapojiť elektrický vykurovací kotol: rozdiely medzi rôznymi schémami

Na vykurovanie jednotlivých obytných budov sa stále viac používajú systémy, ktoré využívajú prenos kvapalného chladiva potrubím na ohrievanie batérií, v ktorých sa teplo prenáša do okolitého vzduchu a vracia sa ochladená kvapalina späť na ďalšie vykurovanie.

V tomto prípade sa kotol obvykle chápe ako uzavretá kovová nádoba, v ktorej sa ohrieva nosič tepla, a pojem „elektrická“ definuje druh použitej energie.

Podľa princípu využívania elektriny sú kotly:

1. nepriame vykurovanie;

2. priame konanie;

3. indukčný typ.

Majú úplne odlišný dizajn, líšia sa stupňami bezpečnosti, vyžadujú iný prístup, keď sú pripojené k elektroinštalácii.

Nepriamy elektrický kotol

Pojem "nepriama akcia" sa vzťahuje na nepriame zahrievanie uskutočňované elektrickým prúdom prechádzajúcim vyhrievacím prvkom s čisto odporovým odporom. V dôsledku tohto javu sa podľa zákona Joule - Lenz zvýši teplota vodiča špeciálne umiestneného v kvapaline.

Teplo uvoľnené pri odpore je odvádzané nosičom tepla. Tepelné vykurovacie články alebo ich skratka opaľuje, sú dostupné v rôznych kapacitách pre prácu v obvodoch striedavého alebo jednosmerného prúdu s rôznymi napätiami.

Dizajnové prvky

Vo vnútri kovového krytu kotla sú namontované elektrické vykurovacie telesá, ktoré sú umyté chladivom.

Skladajú sa z utesneného kovového rúrkového telesa s niťom zo zliatiny niklu namontovaného vo vnútri, ktoré majú určitý elektrický odpor a sú schopné odolať menovitému tepelnému výkonu.

Tento závit s oboma koncami je namontovaný vo vnútri kovovej trubice a je pripojený k výstupným konektorom vyrobeným skrutkovým závitom na pripojenie elektrických vodičov.

Dutina medzi telesom rúrky a nichrómovým vláknom je oddelená vrstvou tepelne vodivého materiálu s vysokými dielektrickými vlastnosťami - špeciálnym druhom piesku. Konce prvku sú utesnené a vybavené hrotmi na pripevnenie na veko kotla.

Fungujúci ohrievač má preto určitý elektrický odpor, ktorý sa dá merať bežným ohmmetrom alebo testerom, alebo sa môže vypočítať z hodnoty výkonu uvedenej v puzdre.

Napríklad menič napätia 1 kW spotrebuje prúd I = 1000/220 = 4,54 ampér, keď pracuje pri napätí 220 voltov a má elektrický odpor R = 220 / 4,54 = 48,5 Ohm.

Druhým zdravotným parametrom ohrievača je kvalita izolačného odporu medzi vodivým nichrómovým závitom a puzdrom. Na jeho meranie musíte použiť špeciálne zariadenie - Megger.

Na vykurovanie domácností sa zvyčajne používajú modely s napätím 220 voltov s výkonom jedného rádu kilowattov. Ak je potrebné väčšie množstvo tepla, potom sa vykurovacie telesá zhromažďujú v paralelných reťazcoch v jednofázovej sieti alebo sú zapojené do rovnakých skupín v trojfázovej sieti.

V kotli sú vyrobené dve príruby pre komunikáciu s chladiacimi linkami:

1. na spodnom vstupe sa čerpá prúd studenej vody;

2. zahrievaná kvapalina opúšťa horný výstup.

Keď prúd prechádza odporom ohrievacieho prvku, uvoľňuje sa teplo, ktoré sa prenáša izolačnou vrstvou do kovového puzdra a je odvádzané z ohrievacieho prvku prúdom chladiacej kvapaliny. Z tohto dôvodu sa pri práci vytvára rovnováha medzi teplom uvoľňovaným elektrickou energiou a odstránenou kvapalinou čerpanou cez bojler.

Každý vyhrievací článok s jeho pracovnou časťou musí byť úplne ponorený do kvapaliny, aby odvádzanie tepla mohlo účinne a rovnomerne prechádzať. Ak je toto narušené napríklad v dôsledku vytvárania preťaženia vzduchu alebo úniku kvapaliny, ktoré viedlo k zníženiu jeho hladiny v kotli, je možné, že nite, izolácia alebo kryt vykurovacieho telesa vyhoria a zničia sa.

Jednoduchý domáci elektrický kotol na videu:

 

Schéma hydraulického pripojenia

Nepriamy nepriamy elektrický kotol sa vyrába v továrni v krásnej modernej budove, ktorá môže:

• inštalácia na podlahu miestnosti;

• zavesiť na stenu.

Po jeho pevnom upevnení na stavebnú konštrukciu sa zmontuje hydraulický okruh vykurovacieho systému domu.

Na jej použitie:

• vykurovacie radiátory spojené paralelnými reťazami medzi tlakovými a vypúšťacími (vratnými) potrubiami prepravy chladiva;

• expanzná nádrž určená na vypúšťanie vzduchových bublín z čerpanej kvapaliny;

• uzatváracie ventily, ktoré umožňujú prepínanie hydraulického okruhu v rôznych prevádzkových režimoch;

• obehové čerpadlo s uzavretým okruhom;

• ventil: protitlak, bezpečnosť, obtok;

• senzory riadiaceho systému hlavných technologických procesov;

• automatizačné vybavenie, riadiaca logika a ochrany.

Ak je obehové čerpadlo vyradené z prevádzky, potom okruh môže fungovať kvôli prirodzenej cirkulácii, keď chladiaci nosič tepla klesne a ohriaty ohrieva. To si však bude vyžadovať zložité hydraulické a tepelné výpočty, ktoré si navyše budú vyžadovať ďalšie nastavenie zariadenia.

Čerpadlo vždy zaisťuje rýchle čerpanie chladiva pozdĺž siete a zvyšuje účinnosť ohrevu.

Priamy elektrický elektrický kotol

Pojem "priama činnosť" znamená, že na zaistenie zahrievania sa vytvára cesta, v ktorej elektrický prúd prechádza priamo cez kvapalné chladivo obchádzajúce akékoľvek medzilahlé prvky.

Na tento účel sú elektródy na napájanie fázy a nulovú fázu práce namontované priamo v potrubí vody, ktorá sa prečerpáva cez teleso kotla. Pretože jeho špecifický odpor silne závisí od koncentrácie rozpustených solí, stupeň čistoty chladiva ovplyvňuje veľkosť prechádzajúceho elektrického prúdu a stupeň zahrievania.

Dizajnové prvky

Priamo pôsobiace zariadenia sa svojím tvarom a rozmermi výrazne líšia od klasického vymedzenia slova „kotol“. Ich telo je vyrobené vo forme segmentu obyčajnej rúry, vybavené:

1. dýzy na pripojenie tlakových a spätných potrubí;

2. fázové a funkčné nulové konektory na pripojenie k elektródam elektrického obvodu.

Z tohto dôvodu sú rozmery zariadenia dosť malé čo do veľkosti a hmotnosti, čo v porovnaní s analógmi nepriamej akcie výrazne šetrí miesto v kotolni.

Elektrický prúd prechádzajúci chladivom cez elektródy je obmedzený iba odporom soľanky, ktorý závisí od množstva prevádzkových charakteristík a môže v určitom okamihu prekročiť menovitú hodnotu.

Pretože teplo generované elektrinou je priamo generované v chladive bez straty prenosu cez ďalšie prídavné médiá, zníženie energie v uvažovanom obvode je menšie ako v predchádzajúcom a účinnosť je vyššia.

Z dôvodu jednoduchosti mechanických štruktúr sú také zariadenia pomerne lacné, čo je ich výhoda. V takom prípade musí byť jedna z elektród umiestnená priamo na telese potrubia a druhá by mala byť zabudovaná do prúdu chladiacej kvapaliny.

Elektródový spôsob zahrievania kvapaliny vyžaduje vytvorenie špeciálneho média na prechod elektrického prúdu - soľanky. Pri použití v domácich zariadeniach sa vyskytujú tieto nevýhody:

• chladivo vo forme kvapalných roztokov vstupuje do elektrochemických procesov so všetkými kovovými materiálmi. Keď sa používa hliník, teleso chladiča za niekoľko rokov koroduje a liatinové konštrukcie vydržia trochu dlhšie, ale tiež sa neustále upchávajú a vyžadujú čistenie;

• Obehové čerpadlá pre vykurovacie systémy sú navrhnuté tak, aby pracovali v prostredí čistej vody alebo nemrznúcej zmesi s rôznymi antikoróznymi prísadami. Testy ich návrhov na dlhodobú prevádzku v slanom náleve sa nevykonali.

Schéma zapojenia

Hydraulický vykurovací systém priameho kotla sa zásadne nelíši od nepriameho vykurovacieho okruhu. Ako predtým, na prívodnom potrubí je namontované potrubie so studenou vodou a na výstupnom potrubí je nainštalované potrubie s vysokým tlakom.

Zostávajúce prvky okruhu môžu v závislosti od úloh miestneho kúrenia úplne kopírovať predchádzajúci návrh.

Oba obrázky znázorňujú najjednoduchšie a najtypickejšie usporiadanie prvkov hydraulických obvodov. Skutočný dizajn vytvorený pre špecifické podmienky vykurovania priestorov bude mať vždy určité odchýlky a doplnky.

Pomerne často sa nepoužíva jednokruhový redukčný obvod, ale minimum pozostáva z dvoch skupín s nezávislými výkonnými a riadiacimi orgánmi. Jednoduchým príkladom je ďalší okruh, ktorý produkuje horúcu vodu pre domáce účely, napríklad v kúpeľni a kuchyni.

Indukčný elektrický kotol

Na zohrievanie chladiaceho média sa pri tomto návrhu používajú vírivé prúdy Foucault indukované špeciálnym vyhrievacím prvkom - induktorom.

Dizajnové prvky

Napájacie napätie sa dodáva do cievky cievky vyrobenej z izolovaného elektrického vodiča. V dôsledku javu indukcie sú indukčné prúdy prechádzajúce uzavretým obvodom indukované v jadre magnetického jadra. V tomto prípade sa indukčný kov zahrieva.

Kvapalné chladivo je neustále čerpané týmto priestorom a odvádza teplo do hydraulického systému.

Počas prevádzky indukčného kotla dochádza k malým vibráciám induktora, ktoré chránia steny pred tvorbou vodného kameňa.

Pri použití prúdov priemyselnej frekvencie sa získajú konštrukcie pôsobivých rozmerov. Na zníženie rozmerov a hmotnosti kotla sa používa vysokofrekvenčná konverzia napätia až do 1 ÷ 20 kHz, ktorá tvorí príslušné magnetické pole.

Indukčný kotol môže byť umiestnený v ochrannom obale s dobrou izoláciou.

Zaistenie bezpečných prevádzkových podmienok pre priame a nepriame kotly

Pri porovnaní princípu činnosti vyhrievacieho telesa s elektrickým výbojom prúdu v chladive sa vytvárajú rôzne podmienky pre ich aplikáciu, keď je pre všetky typy kotlov plášť vyrobený z kovu a naplnený vodivou kvapalinou.

Pri použití vyhrievacieho prvku prúd tečie cez nichrómové vlákno, ktoré je izolované od plášťa dielektrickou vrstvou, čo neumožňuje prestup fázového potenciálu do plášťa.

V kotli s priamym ohrevom sa generuje prúd v chladiacom prostriedku, ktorý je v kontakte s povrchom telesa kotla. Výsledkom je fázový potenciál, ktorý porušuje určité bezpečnostné pravidlá, vytvára predpoklad pre úraz elektrickým prúdom.

Dizajnové riešenia vysokorýchlostných elektrických ochrán pre tieto konštrukcie ešte neboli vyriešené. Použitie konvenčných RCD konštrukcií alebo diflavtomatov, ktoré regulujú výskyt zvodových prúdov v obvode, nemá zmysel, pretože budú neustále fungovať a blokovať prívod fázového potenciálu do krytu.

Pri navrhovaní nepriamych kotlov je použitie RCD celkom rozumné a vhodné. Nedovolí osobe spadnúť pod pôsobenie fázového potenciálu. To je možné pochopiť pomocou vysvetľujúcich obrázkov.

Za normálnych prevádzkových podmienok prúd prúdi výlučne pozdĺž vnútorného obvodu izolovaného od krytu.

Ak dôjde k prerušeniu izolácie elektrického kotla s nepriamym ohrevom, zvodový prúd cez puzdro prenikne vodičom PE a cez neho do uzemňovacej slučky. Požadovaná hodnota RCD je nastavená tak, aby sa zariadenie na zvyškový prúd vypínalo a jeho silové kontakty odpojili napájacie napätie z obvodu, čo vylučuje ľudské zranenie.

V podmienkach bezpečného používania teda kotly s priamym vykurovaním výrazne strácajú. V prípade mechanického narušenia ich konštrukcie sa z akéhokoľvek dôvodu vytvorí otvorený obvod na prúdenie prúdu, ktorý ponechá nebezpečný fázový potenciál na kryte. A potom prípad rozhodne všetko ...

Schéma pripojenia k elektrickému systému

Za akčný člen vykurovania budeme považovať celý vykurovací okruh kotla:

• priame pôsobenie - medzi elektródami integrovanými v puzdre;

• nepriame vykurovanie - pripojené paralelne k vykurovacím telesám;

• indukčná - svorkovnica s vinutím.

Potom môže byť zvyšok obvodu reprezentovaný zjednodušeným pohľadom s prvkami automatizácie, riadenia a prúdovej ochrany proti preťaženiu a skratu.

Napájacie napätie z rozvádzača cez regulačné teleso sa dodáva do ovládača kúrenia a napájania (ochrany a logika).

Ochrany snímajú svojimi senzormi hlavné technické parametre a ak prekračujú medze možnej regulácie, vyradia kotol z prevádzky.

V poslednej dobe sa telo automatizačnej logiky čoraz viac vykonáva na základe mikroprocesorových technológií, ktoré poskytujú pokročilé funkcie. Od senzorov prijíma informácie o teplote chladiacej kvapaliny, vzduchu v miestnosti, tlaku tekutiny vo vnútri systému, spracováva ju a udržuje teplotu vo vnútri kotla nastavením napätia na ovládači.

Pozri tiež: Ako zvoliť termostat pre elektrický vykurovací kotol

záver: článok sa pokúša zovšeobecniť schémy zapojenia elektrických kotlov rôznych konštrukcií bez toho, aby upresnil výrobcov, rozdelil ich do hlavných skupín podľa princípu činnosti, analyzoval ich slabé a pozitívne stránky. A koľko vám to pomohlo - podeľte sa o svoj názor v komentároch.