Hoe een elektrische verwarmingsketel aan te sluiten: verschillen tussen verschillende schema's

Voor het verwarmen van een individueel woongebouw, worden systemen die gebruik maken van de overdracht van vloeibaar koelmiddel door pijpleidingen naar verwarmingsbatterijen, waarbij warmte wordt overgedragen aan de omringende lucht en de retour van de gekoelde vloeistof voor latere verwarming, steeds meer gebruikt.

In dit geval wordt een ketel meestal opgevat als een afgesloten metalen vat waarin de warmtedrager wordt verwarmd en definieert de term "elektrisch" het type gebruikte energie.

Volgens het principe van het gebruik van elektriciteit zijn ketels:

1. indirecte verwarming;

2. directe actie;

3. inductietype.

Ze hebben een compleet ander ontwerp, verschillen in veiligheid, vereisen een andere houding bij aansluiting op de bedrading.

Indirecte elektrische boiler

De term "indirecte actie" verwijst naar indirecte verwarming uitgevoerd door een elektrische stroom die door een verwarmingselement met een zuiver resistieve weerstand gaat. Als gevolg van dit fenomeen stijgt volgens de wet Joule - Lenz de temperatuur van een speciaal in een vloeistof geplaatste geleider.

De warmte die vrijkomt bij de weerstand wordt verwijderd door de warmtedrager. Thermische verwarmingselementen, of zoals ze worden afgekort als TANS, zijn verkrijgbaar in verschillende capaciteiten voor gebruik in AC- of DC-circuits met verschillende spanningen.

Ontwerpkenmerken

In de metalen behuizing van de ketel zijn elektrische verwarmingselementen gemonteerd, gewassen door de koelvloeistof.

Ze bestaan ​​uit een afgedicht metalen buislichaam met een nichrome legeringsdraad erin gemonteerd, met een bepaalde elektrische weerstand en bestand tegen het nominale verwarmingsvermogen.

Deze draad, met beide uiteinden, is gemonteerd in een metalen buis en verbonden met uitgangsconnectoren gemaakt door schroefdraad voor het verbinden van elektrische draden.

De holte tussen het buislichaam en de nichrome draad wordt gescheiden door een laag warmtegeleidend materiaal met hoge diëlektrische eigenschappen - een speciaal soort zand. De uiteinden van het element zijn afgedicht en uitgerust met tips voor montage op het keteldeksel.

Een functionerende verwarming heeft daarom een ​​bepaalde elektrische weerstand, die kan worden gemeten met een gewone ohmmeter of tester, of kan worden berekend op basis van de vermogenswaarde die op de behuizing wordt vermeld.

Een spanningsomvormer van 1 kW verbruikt bijvoorbeeld een stroom van I = 1000/220 = 4.54 ampère bij een spanning van 220 volt en heeft een elektrische weerstand van R = 220 / 4.54 = 48.5 Ohm.

De tweede gezondheidsparameter van de verwarmer is de kwaliteit van de isolatieweerstand tussen de geleidende nichrome draad en de behuizing. Om het te meten, moet u een speciaal apparaat gebruiken - megger.

Voor huishoudelijke verwarming worden meestal 220 volt-modellen met een laadvermogen in de orde van één kilowatt gebruikt. Wanneer een grotere hoeveelheid warmte vereist is, worden de verwarmingselementen verzameld in parallelle ketens in een enkelfasig netwerk of verbonden in identieke groepen in een driefasig netwerk.

Twee flenzen zijn gemaakt in de ketel voor communicatie met koelmiddelleidingen:

1. bij de onderste inlaat wordt een stroom koud water gepompt;

2. de verwarmde vloeistof verlaat de bovenste uitlaat.

Wanneer de stroom door de weerstand van het verwarmingselement stroomt, komt warmte vrij die door de isolatielaag op de metalen behuizing wordt overgedragen en door de koelvloeistofstroom van het verwarmingselement wordt verwijderd. Hierdoor wordt tijdens het werken een evenwicht gecreëerd tussen de warmte die vrijkomt door elektrische energie en de verwijderde vloeistof die door de ketel wordt gepompt.

Elk verwarmingselement met zijn werkgedeelte moet volledig in de vloeistof worden ondergedompeld om de warmteafvoer efficiënt en gelijkmatig te laten verlopen. Als dit wordt geschonden, bijvoorbeeld door de vorming van een luchtcongestie of vloeistoflekkage, wat leidde tot een daling van het niveau in de ketel, is het mogelijk dat de schroefdraad, isolatie of behuizing van het verwarmingselement doorbrandt en wordt vernietigd.

Een eenvoudige zelfgemaakte elektrische boiler op de video:

 

Hydraulisch aansluitschema

De indirecte indirecte elektrische boiler wordt in de fabriek vervaardigd in een prachtig modern gebouw, dat:

• installeren op de vloer van de kamer;

• hang aan de muur.

Nadat het stevig is bevestigd aan de bouwconstructie, wordt het hydraulische circuit van het verwarmingssysteem van het huis geassembleerd.

Voor haar gebruik:

• verwarmingsradiatoren verbonden door parallelle kettingen tussen de druk- en afvoer (retour) leidingen van het koelmiddeltransport;

• expansievat, ontworpen om luchtbellen af ​​te voeren uit de verpompte vloeistof;

• afsluiters, waarmee u het hydraulische circuit in verschillende bedrijfsmodi kunt schakelen;

• circulatiepomp met gesloten circuit;

• klep: tegendruk, veiligheid, bypass;

• sensoren van het besturingssysteem van de belangrijkste technologische processen;

• automatiseringsapparatuur, besturingslogica en beveiligingen.

Als de circulatiepomp wordt uitgesloten van werking, kan het circuit functioneren als gevolg van natuurlijke circulatie, wanneer de koude warmtedrager naar beneden gaat en de verwarmde naar boven. Dit vereist echter een complexe hydraulische en thermische berekening, waarvoor bovendien extra apparatuur moet worden ingesteld.

De pomp zorgt altijd voor een snel pompen van de koelvloeistof langs het net en verhoogt de verwarmingsefficiëntie.

Direct werkende elektrische boiler

De term "directe actie" betekent dat om verwarming te verzekeren, een pad wordt gecreëerd voor de doorgang van elektrische stroom direct door het vloeibare koelmiddel dat tussenliggende elementen omzeilt.

Hiervoor zijn de elektroden voor de toevoer van de fase en de werknul direct gemonteerd in de waterleiding die door het ketellichaam wordt gepompt. Omdat zijn specifieke weerstand sterk afhankelijk is van de concentratie van opgeloste zouten, heeft de zuiverheidsgraad van het koelmiddel invloed op de grootte van de passerende elektrische stroom en de mate van verwarming.

Ontwerpkenmerken

Direct werkende apparaten verschillen in vorm en afmetingen aanzienlijk van de klassieke definitie van het woord "boiler". Hun lichaam is gemaakt in de vorm van een segment van een gewone pijp, uitgerust met:

1. mondstukken voor aansluiting op druk- en retourleidingen;

2. fase- en werkende nulconnectoren voor aansluiting op de elektroden van het elektrische circuit.

Hierdoor zijn de afmetingen van het apparaat vrij klein in grootte en gewicht, wat aanzienlijk ruimte in de ketelruimte bespaart in vergelijking met analogen van indirecte actie.

De elektrische stroom die door het koelmiddel door de elektroden wordt gevoerd, wordt alleen beperkt door de weerstand van de pekel, die afhangt van een aantal operationele kenmerken, en kan op enig moment de nominale waarde overschrijden.

Aangezien de door elektriciteit gegenereerde warmte direct in het koelmiddel wordt gegenereerd zonder verlies van transmissie via andere aanvullende media, is de vermogensreductie in het beschouwde circuit minder dan in de vorige en is de efficiëntie hoger.

Vanwege de eenvoud van mechanische structuren zijn dergelijke apparaten vrij goedkoop, wat hun voordeel is. In dit geval moet een van de elektroden direct op het pijpleidingslichaam worden geplaatst en moet de tweede in de koelvloeistofstroom worden ingebouwd.

De elektrodemethode voor het verwarmen van de vloeistof vereist het creëren van een speciaal medium voor de doorgang van elektrische stroom - pekel. Bij gebruik in huishoudelijke apparaten komen de volgende nadelen voor:

• het koelmiddel in de vorm van vloeibare oplossingen gaat elektrochemische processen aan met alle metalen materialen. Bij gebruik van aluminium corrodeert het radiatorlichaam in een paar jaar en gaan de gietijzeren structuren wat langer mee, maar ze verstoppen ook constant en moeten worden gereinigd;

• circulatiepompen voor verwarmingssystemen zijn ontworpen om te werken in een omgeving met schoon water of antivries met verschillende corrosiewerende additieven. Testen van hun ontwerpen voor langdurig gebruik in pekel werden niet uitgevoerd.

Aansluitschema

Fundamenteel verschilt het hydraulische verwarmingssysteem van een direct werkende ketel niet van een indirect verwarmingscircuit. Zoals eerder is een koudwaterleiding op de inlaatleiding gemonteerd en een warme drukleiding op de uitgaande leiding.

De resterende elementen van het circuit, afhankelijk van lokale verwarmingstaken, kunnen het vorige ontwerp volledig kopiëren.

Beide afbeeldingen tonen de eenvoudigste, meest typische opstelling van hydraulische circuitelementen. Een echt ontwerp gemaakt voor specifieke verwarmingsomstandigheden van het pand zal altijd enkele afwijkingen en toevoegingen hebben.

Heel vaak wordt geen enkel circuit met gereduceerd circuit gebruikt, maar een minimum bestaande uit twee groepen met onafhankelijke uitvoerende en bestuursorganen. Een eenvoudig voorbeeld is een extra circuit dat warm water produceert voor huishoudelijke doeleinden, bijvoorbeeld in de badkamer en keuken.

Inductie type elektrische boiler

Om de koelvloeistof te verwarmen, gebruikt dit ontwerp Foucault wervelstromen geïnduceerd in een speciaal verwarmingselement - een inductor.

Ontwerpkenmerken

De voedingsspanning wordt geleverd aan de spoel van een spoel gemaakt van een geïsoleerde elektrische draad. Vanwege het fenomeen van inductie worden inductiestromen die door een gesloten circuit gaan geïnduceerd in de magnetische kern van de kern. In dit geval wordt het inductiemetaal verwarmd.

Vloeibare koelvloeistof wordt constant door deze ruimte gepompt en verwijdert warmte naar het hydraulische systeem.

Tijdens de werking van de inductieketel treden kleine trillingen van de inductor op, die de wanden beschermen tegen kalkvorming.

Bij gebruik van industriële frequentiestromen worden constructies van indrukwekkende afmetingen verkregen. Om de afmetingen en het gewicht van de ketel te verminderen, wordt hoogfrequente spanningsconversie tot 1 ÷ 20 kHz gebruikt, die het overeenkomstige magnetische veld vormt.

De inductieketel kan in een beschermende behuizing met goede isolatie worden geplaatst.

Zorgen voor veilige bedrijfsomstandigheden voor directe en indirecte ketels

Wanneer het werkingsprincipe van een verwarmingselement wordt vergeleken met een elektrische stroomontlading in een koelmiddel, worden verschillende voorwaarden voor hun toepassing gecreëerd, wanneer voor alle soorten ketels de behuizing van metaal is en gevuld met een geleidende vloeistof.

Bij gebruik van een verwarmingselement stroomt de stroom door een nichroomgloeidraad van de behuizing door een diëlektrische laag, waardoor de fasepotentiaal niet naar de behuizing kan gaan.

In een directe verwarmingsketel wordt stroom gegenereerd in het koelmiddel in contact met het oppervlak van het ketellichaam. Als gevolg hiervan is er een fasepotentieel aanwezig, dat bepaalde veiligheidsregels schendt, de voorwaarde vormt voor een persoon om elektrisch letsel te krijgen.

De ontwerpkwesties van snelle elektrische beveiligingen voor dergelijke structuren zijn nog niet opgelost. Het gebruik van conventionele RCD-ontwerpen of diflavtomaten die het uiterlijk van lekstromen in het circuit regelen, heeft geen zin, omdat deze constant zullen werken en de toevoer van de fasepotentiaal naar de behuizing blokkeren.

In de ontwerpen van indirecte ketels is het gebruik van aardlekschakelaars redelijk en passend. Het zal niet toestaan ​​dat een persoon onder de actie van het fasepotentieel valt. Dit kan worden begrepen met behulp van verklarende afbeeldingen.

Onder normale bedrijfsomstandigheden stroomt de stroom uitsluitend langs het interne circuit dat van de behuizing is geïsoleerd.

Wanneer de isolatie van een elektrische boiler met indirecte verwarming wordt verbroken, zal de lekstroom door de behuizing de PE-geleider binnendringen en daardoor naar de aardlus. Het RCD-instelpunt is zo ingesteld dat het reststroomapparaat uitschakelt en met zijn stroomcontacten de voedingsspanning van het circuit verwijdert, waardoor menselijk letsel wordt geëlimineerd.

Dus onder de omstandigheden van veilig gebruik verliezen ketels voor directe verwarming aanzienlijk. Als ze om welke reden dan ook mechanisch worden beschadigd, wordt er een open circuit gecreëerd voor de stroom die stroomt, waardoor een gevaarlijke fasepotentiaal op de behuizing achterblijft. En dan beslist de zaak alles ...

Schema van aansluiting op het elektrische systeem

We beschouwen het hele verwarmingscircuit van de ketel als de actuator voor verwarming:

• directe actie - tussen de in de behuizing geïntegreerde elektroden;

• indirecte verwarming - parallel verbonden met de verwarmingselementen;

• inductie - klemmenkast met wikkelingen.

Vervolgens kan de rest van het circuit worden weergegeven door een vereenvoudigde weergave met elementen van automatisering, besturing en stroombeveiliging tegen overbelasting en kortsluiting.

De voedingsspanning van het schakelbord via de regulerende instantie wordt geleverd aan de verwarmingsactuator en voeding (beveiligingen en logica).

Met hun sensoren scannen de beveiligingen de belangrijkste technische parameters en zetten ze de ketel buiten werking wanneer ze de grenzen van de mogelijke regeling overschrijden.

Onlangs is de logica van automatisering in toenemende mate uitgevoerd op basis van microprocessortechnologieën die geavanceerde functionaliteit bieden. Hij ontvangt informatie van sensoren voor de temperatuur van de koelvloeistof, binnenlucht, vloeistofdruk in het systeem, verwerkt deze en handhaaft de temperatuur in de ketel door de spanning op de actuator aan te passen.

Zie ook: Hoe een thermostaat voor een elektrische verwarmingsketel te kiezen

conclusie: het artikel doet een poging om de aansluitschema's van elektrische ketels van verschillende ontwerpen te generaliseren zonder de fabrikanten te specificeren, ze op te splitsen in hoofdgroepen volgens het werkingsprincipe, om hun zwakke en positieve kanten te analyseren. En hoeveel dit u heeft geholpen - deel uw mening in de reacties.