Kuinka kytkeä sähkölämmityskattila: erot eri järjestelmien välillä

Yksittäisen asuinrakennuksen lämmitykseen käytetään yhä enemmän järjestelmiä, joissa käytetään nestemäisen jäähdytysnesteen siirtoa putkistojen kautta lämmitysparistoihin, joissa lämpö siirretään ympäröivään ilmaan ja jäähdytetyn nesteen palautus takaisin myöhempää lämmitystä varten.

Tässä tapauksessa kattila ymmärretään yleensä suljettuna metallisäiliönä, jossa lämpökantoainetta lämmitetään, ja termi ”sähkö” määrittelee käytetyn energian tyypin.

Sähkön käytön periaatteen mukaan kattilat ovat:

1. epäsuora lämmitys;

2. suora toiminta;

3. induktiotyyppi.

Niiden rakenne on täysin erilainen, niiden turvallisuusaste eroaa toisistaan, vaatii erilaista asennetta kytkettäessä johdotuksiin.

Epäsuora sähkökattila

Termi "epäsuora toiminta" viittaa epäsuoraan lämmitykseen, jonka suorittaa sähkövirta, joka kulkee lämmityselementin läpi ja jolla on puhtaasti resistiivinen vastus. Tämän ilmiön seurauksena erityisesti nesteeseen asetetun johtimen lämpötila nousee Joule - Lenzin lain mukaan.

Lämmönsiirtoyksikkö poistaa vastukselle vapautuneen lämmön. Lämmityselementit tai niiden lyhenteet Tans, on saatavana eri kapasiteeteina käytettäväksi vaihto- tai tasavirtapiireissä, joilla on erilaiset jännitteet.

Suunnitteluominaisuudet

Kattilan metallikotelon sisään asennetaan sähköiset lämmityselementit, jotka pestään jäähdytysnesteellä.

Ne koostuvat suljetusta metallisesta putkimaisesta rungosta, jonka sisälle on asennettu nikromiseoslanka, jolla on tietty sähkövastus ja joka kykenee kestämään nimellistä lämmitystehoa.

Tämä lanka, molemmilla päillä, on asennettu metalliputken sisään ja kytketty lähtöliittimiin, jotka on tehty ruuvikierteellä sähköjohtojen liittämistä varten.

Putken rungon ja nikroomikierteen välinen ontelo erotetaan lämpöä johtavasta materiaalikerroksesta, jolla on korkeat dielektriset ominaisuudet - erityinen hiekka. Elementin päät on suljettu ja varustettu kärjillä kattilan kanteen kiinnittämistä varten.

Toimivalla lämmittimellä on siksi tietty sähkövastus, joka voidaan mitata tavallisella ohmimittarilla tai testerillä tai laskea tapauksessa annetusta tehoarvosta.

Esimerkiksi 1 kW: n jännitemuuntaja kuluttaa virran I = 1000/220 = 4,54 ampeeria, kun se toimii 220 voltin jännitteellä, ja sen sähkövastus on R = 220 / 4,54 = 48,5 ohmia.

Lämmittimen toinen terveysparametri on johtavan nikromikierteen ja kotelon välisen eristysresistanssin laatu. Mittaa se sinun on käytettävä erityistä laitetta - megger.

Kotitalouksien lämmitykseen käytetään yleensä 220 voltin malleja, joiden kuormateho on luokkaa yksi kilowatti. Kun tarvitaan suurempi määrä lämpöä, lämmityselementit kerätään yhdensuuntaisissa ketjuissa yksivaiheisessa verkossa tai yhdistetään samoihin ryhmiin kolmivaiheverkossa.

Kattilaan on tehty kaksi laippaa, jotka ovat yhteydessä jäähdytysnesteen linjoihin:

1. alemmassa sisääntulossa pumpataan kylmän veden virtausta;

2. lämmitetty neste poistuu yläaukosta.

Kun virta kulkee lämmityselementin vastuksen läpi, vapautuu lämpöä, joka siirtyy eristyskerroksen läpi metallikoteloon ja poistetaan lämmityselementistä jäähdytysnesteen virtauksen avulla. Tästä johtuen työskennellessä syntyy tasapaino sähköenergian vapauttaman lämmön ja kattilan läpi pumpatun poistetun nesteen välillä.

Jokainen lämmityselementti ja sen työosa on upotettava kokonaan nesteeseen, jotta lämmönpoisto kulkee tehokkaasti ja tasaisesti. Jos tätä rikotaan esimerkiksi ilman ruuhkien tai nestevuotojen muodostumisen vuoksi, joka johti sen tason laskuun kattilassa, on mahdollista, että lämmityselementin lanka, eristys tai kotelo palaa ja tuhoutuu.

Videon yksinkertainen kotitekoinen sähkökattila:

 

Hydraulinen kytkentäkaavio

Epäsuora epäsuora sähkökattila valmistetaan tehtaalla kauniissa modernissa rakennuksessa, joka voi:

• asenna huoneen lattialle;

• roikkua seinällä.

Kun se on kiinnitetty tiukasti rakennukseen, kodin lämmitysjärjestelmän hydraulipiiri kootaan.

Hänen käyttöön:

• lämmityspatterit, jotka on kytketty rinnakkaisilla ketjuilla jäähdytysnesteen kuljetuksen paine- ja tyhjennys- (paluujohto) väliin;

• paisuntasäiliö, joka on suunniteltu tyhjentämään ilmakuplat pumpattavasta nesteestä;

• sulkuventtiilit, joiden avulla voit vaihtaa hydraulipiiriä eri käyttötiloissa;

• suljetun kiertovesipumppu;

• venttiili: vastapaine, turvallisuus, ohitus;

• tärkeimpien teknologisten prosessien ohjausjärjestelmän anturit;

• automaatiolaitteet, ohjauslogiikka ja suojaukset.

Jos kiertovesipumppu suljetaan pois käytöstä, piiri voi toimia luonnollisen kierteen takia, kun kylmä lämmönsiirtoyksikkö laskee ja lämmitetty kasvaa. Tämä vaatii kuitenkin monimutkaisia ​​hydraulisia ja lämpölaskelmia, jotka lisäksi vaativat lisälaitteiden asennuksen.

Pumppu pumppaa aina jäähdytysnestettä nopeasti verkkoa pitkin ja lisää lämmityksen tehokkuutta.

Suoratoiminen sähkökattila

Termi "suora toiminta" tarkoittaa, että lämmityksen varmistamiseksi luodaan polku sähkövirran kulkemiseksi suoraan nestemäisen jäähdytysnesteen läpi ohittaen kaikki välielementit.

Tätä varten vaiheen ja toiminta-nollan syöttämistä varten tarkoitetut elektrodit on asennettu suoraan kattilan rungon läpi pumpattavaan vesijohtoon. Koska sen ominaisvastus riippuu voimakkaasti liuenneiden suolojen pitoisuuksista, jäähdytysnesteen puhtausaste vaikuttaa ohittavan sähkövirran suuruuteen ja kuumenemisasteeseen.

Suunnitteluominaisuudet

Suoran toiminnan laitteet muodoltaan ja mitoiltaan eroavat huomattavasti sanan "kattila" klassisesta määritelmästä. Heidän runko on muodostettu segmentin muodossa tavallisesta putkesta, joka on varustettu:

1. suuttimet paine- ja paluulinjoihin liittämistä varten;

2. vaihe- ja nollaliittimet kytkemistä varten sähköpiirin elektrodeihin.

Tästä johtuen laitteen mitat ovat kooltaan ja painoltaan melko pienet, mikä säästää tilaa huomattavasti kattilahuoneessa verrattuna epäsuoran toiminnan analogisiin.

Jäähdytysnesteen läpi elektrodien läpi kulkevaa sähkövirtaa rajoittaa vain suolaveden vastus, joka riippuu useista käyttöominaisuuksista, ja voi jossain vaiheessa ylittää nimellisarvon.

Koska sähkön tuottama lämpö tuotetaan suoraan jäähdytysnesteessä menettämättä siirtoa muiden lisäväliaineiden kautta, tehon pieneneminen tarkasteltavassa piirissä on pienempi kuin edellisessä ja hyötysuhde on suurempi.

Mekaanisten rakenteiden yksinkertaisuuden vuoksi tällaiset laitteet ovat melko halpoja, mikä on niiden etu. Tässä tapauksessa yksi elektrodoista on asetettava suoraan putkilinjan runkoon, ja toinen on rakennettava jäähdytysnesteen virtaukseen.

Nesteen lämmittäminen elektrodimenetelmällä vaatii erityisen väliaineen luomista sähkövirran kulkemiseksi - suolaveden. Kotitalouslaitteissa käytettäessä ilmenee seuraavat haitat:

• nestemäisten liuosten muodossa oleva jäähdytysneste tulee sähkökemiallisiin prosesseihin kaikkien metallimateriaalien kanssa. Alumiinia käytettäessä jäähdyttimen runko syöpyy muutamassa vuodessa ja valurautarakenteet kestävät hiukan pidempään, mutta ne tukkeutuvat myös jatkuvasti ja vaativat puhdistamista;

• Lämmitysjärjestelmien kiertovesipumput on suunniteltu toimimaan puhtaan veden tai jäätymisenestoympäristössä erilaisten korroosionestoaineiden kanssa. Suunnitelmien kokeita suolavedessä tapahtuvaa pitkäaikaista käyttöä varten ei suoritettu.

Kytkentäkaavio

Periaatteessa suoran kattilan hydraulinen lämmitysjärjestelmä ei eroa epäsuorasta lämmityspiiristä. Kuten aikaisemmin, kylmävesijohto on asennettu tuloputkeen ja kuumapaineletku on asennettu lähtevään putkeen.

Piirin jäljellä olevat elementit voivat paikallisista lämmitystehtävistä riippuen kopioida aiemman suunnittelun kokonaan.

Molemmat kuvat esittävät yksinkertaisimman, tyypillisimmän hydraulisten piirielementtien järjestelyn. Tilojen lämmitysolosuhteisiin luodulla todellisella suunnittelulla on aina joitain poikkeamia ja lisäyksiä.

Melko usein ei käytetä yhden piirin pelkistettyä piiriä, vaan vähintään kaksi, joka koostuu kahdesta ryhmästä, joissa on riippumattomat toimeenpanoelimet ja hallintoelimet. Yksinkertainen esimerkki on lisäpiiri, joka tuottaa kuumaa vettä kotitalouskäyttöön, esimerkiksi kylpyhuoneessa ja keittiössä.

Induktio tyyppinen sähkökattila

Jäähdytysnesteen lämmittämiseksi tämä malli käyttää Foucault-pyörrevirtoja, jotka on indusoitu erityiseen lämmityselementtiin - induktoriin.

Suunnitteluominaisuudet

Syöttöjännite syötetään eristetystä sähköjohdosta tehdyn kelan kelaan. Induktioilmiön takia suljetun piirin läpi kulkevat induktiovirtaukset induktoidaan ytimen magneettiseen ytimeen. Tässä tapauksessa induktorin metalli kuumennetaan.

Nestemäinen jäähdytysneste pumpataan jatkuvasti tämän tilan läpi ja poistaa lämpöä hydraulijärjestelmään.

Induktiokattilan käytön aikana tapahtuu induktorin pieniä värähtelyjä, jotka suojaavat seiniä mittakaavan muodostumiselta.

Käytettäessä teollisuuden taajuuden virtauksia saadaan vaikuttavien mittojen rakenteita. Kattilan mittojen ja painon pienentämiseksi käytetään korkean taajuuden jännitteen muuntoa 1 ÷ 20 kHz saakka, joka muodostaa vastaavan magneettikentän.

Induktiokattila voidaan sijoittaa suojakoteloon, jolla on hyvä eristys.

Turvallisten käyttöolosuhteiden varmistaminen suorille ja epäsuorille kattiloille

Kun verrataan lämmityselementin toimintaperiaatetta jäähdytysnesteen virran sähköiseen purkamiseen, luodaan erilaisia ​​ehtoja niiden soveltamiseksi, kun kaikentyyppisille kattiloille kotelo on valmistettu metallista ja täytetty johtavalla nesteellä.

Lämmityselementtiä käytettäessä virta virtaa nikroomfilamentin läpi, eristetään kotelosta dielektrisellä kerroksella, joka ei salli vaihepotentiaalin kulkeutumista koteloon.

Suora lämmityskattilassa virta syntyy jäähdytysnesteessä kosketuksessa kattilan rungon pintaan. Tämän seurauksena siinä on vaihepotentiaali, joka rikkoo tiettyjä turvallisuussääntöjä, luo edellytyksen henkilölle sähkövamman saamiseksi.

Tällaisten rakenteiden nopeiden sähköisten suojausten suunnittelukysymyksiä ei ole vielä ratkaistu. Tavanomaisten RCD-mallien tai diflavomomaattien, jotka säätelevät vuotovirtojen ilmenemistä piirissä, käyttö ei ole järkevää, koska ne toimivat jatkuvasti ja estävät vaihepotentiaalin syöttämisen koteloon.

Epäsuorien kattiloiden suunnittelussa RCD: ien käyttö on melko kohtuullista ja tarkoituksenmukaista. Se ei anna henkilön joutua vaihepotentiaalin toiminnan alaisuuteen. Tämä voidaan ymmärtää selittävien kuvien avulla.

Normaaleissa käyttöolosuhteissa virta virtaa yksinomaan kotelosta eristetyn sisäpiirin pitkin.

Kun epäsuoralla lämmityksellä varustetun sähkökattilan eristys rikkoutuu, kotelon läpi kulkeva vuotovirta tunkeutuu PE-johtimeen ja sen läpi maasilmukkaan. RCD-asetusarvo asetetaan siten, että jäännösvirtalaite laukeaa ja teholiittimillään poistaa syöttöjännitteen piiristä, mikä eliminoi ihmisen vammat.

Siksi suoran lämmityksen kattilat menevät turvallisen käytön olosuhteissa huomattavasti. Jos ne vaurioituvat mekaanisesti jostain syystä, virran virtaamiseksi luodaan avoin piiri, joka jättää koteloon vaarallisen vaihepotentiaalin. Ja sitten asia päättää kaiken ...

Sähköjärjestelmään kytkentäkaavio

Tarkastelemme kattilan koko lämmityspiiriä lämmityksen toimilaitteena:

• suora toiminta - koteloon integroitujen elektrodien välillä;

• epäsuora lämmitys - kytketty rinnan lämmityselementteihin;

• induktio - kytkentärasia käämeillä.

Silloin loppupiiriä voidaan edustaa yksinkertaistetussa näkymässä, jossa on automaation, ohjauksen ja virran suojauksen ylikuormitusta ja oikosulkua aiheuttavat elementit.

Syöttöjännite kytkintaulusta säätökappaleen kautta syötetään lämmityslaitteeseen ja virtalähteeseen (suojaukset ja logiikka).

Suojaimet tarkistavat anturiensa avulla tärkeimmät tekniset parametrit ja ylittävät mahdollisen sääntelyn rajat kattilan käytöstä.

Viime aikoina automatisointilogiikan runko on suoritettu yhä enemmän mikroprosessoritekniikoiden pohjalta, jotka tarjoavat edistyneitä toimintoja. Hän vastaanottaa antureilta tietoja jäähdytysnesteen lämpötilasta, sisäilmasta, järjestelmän paineesta, prosessoi sen ja ylläpitää lämpötilaa kattilan sisällä säätämällä toimilaitteen jännitettä.

Katso myös: Kuinka valita termostaatti sähkölämmityskattilaan

johtopäätös: artikkelissa yritetään yleistää erilaisten sähkökattiloiden kytkentäkaavioita määrittelemättä valmistajia erittelemällä ne pääryhmiin toimintaperiaatteen mukaisesti analysoida niiden heikkoja ja positiivisia puolia. Ja kuinka paljon tämä auttoi sinua - jaa mielipiteesi kommentissa.