Электродные водонагреватели и парогенераторы реферат

Обновлено: 03.07.2024

Характеристика элементного водонагревателя. Принципиальная схема управления установкой. Описание мощностных режимов работы. Эксплуатация теплообменного аппарата для нагревания воды. Техника безопасности при использовании электрического оборудования.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	01.10.2013
Размер файла	122,7 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Содержание

1. Характеристика элементного водонагревателя

2. Принцип работы элементного водонагревателя

3. Эксплуатация и техника безопасности

Изучение диагностики электрооборудования является важным элементом профессиональной подготовки инженера-электрика. Знания систем, способов и методов диагностирования позволяет с высокой точностью определять механическое состояние оборудования. Благодаря этому снижаются затраты на эксплуатацию электрооборудования, повышается его надежность, сокращаются простой оборудования вследствие отказов и полнее используется ресурс деталей электрических машин и аппаратов.

1. Характеристика элементного водонагревателя

ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ - теплообменный аппарат для нагревания воды (до 70-95 °С) паром, горячей водой, горячими газами, электрическим током. Водонагреватель применяют в системах горячего водоснабжения и водяного отопления с.-х. производства (животноводческие фермы и комплексы, теплицы и т.п.) и бытовых помещений, нагрева воды для технологических, санитарно-гигиенических и др. нужд. Наиболее распространены водонагреватели поверхностного типа (тепло к нагреваемой воде передаётся через обогреваемую стенку), реже используют контактные водонагреватели (нагреваемая вода непосредственно соприкасается с источниками тепла). Различают водонагреватель атм., низкого (0,7-0,8 кг*с/см 2 ) и среднего (6-10кг*с/см 2 ) давления. Получили распространение также электрический водонагреватель элементного и электродного типов мощностью 6-30 кВт и 25-400 кВт.

Элементные водонагреватели представляют собой установки косвенного электронагрева сопротивлением. Электроэнергия преобразуется в теплоту в нагревательных элементах и от них передается конвекцией и теплопроводностью к воде. Различают емкостные (аккумуляционные) и проточные водонагреватели.

Емкостные (аккумуляционные) водонагреватели предназначены для нагрева и сохранения горячей воды в течение длительного времени. Водонагреватель представляет собой металлический теплоизолированный резервуар цилиндрической формы, внутри которого установлены трубчатые электронагреватели. Такая конструкция в совокупности с автоматизацией работы обеспечивает поддержание требуемой температуры воды, позволяет включать водонагреватель в часы наименьшей загрузки электрических сетей, исключает дополнительные резервуары для накопления горячей воды.

Элементные водонагреватели работаю по принципу косвенного нагрева воды при помощи ТЭН.

* не изменяют качество воды.

* низкий коэффициент полезного действия.

Водонагреватель термос означает то, что бак снабжен термоизоляцией.

Регулятор обеспечивает либо нагрев до нужной температуры, либо в заданном интервале.

Регулировка мощности в таких нагревателях обычно не предусматривается. Также не предусматривается защита от сухого хода.

Элементные водонагреватели, обеспечивающие горячей водой душевые, должны иметь изолирующие вставки в соответствующих трубопроводах. Душевые кабины, включая место раздевания, следует оборудовать устройствами выравнивания потенциалов в виде металлической сетки с ячейками размерами не более 30 х 30 см, которую закладывают в слой бетона на глубину 2-3 см от поверхности пола.

Сетку необходимо соединить сваркой с трубами горячей и холодной воды и канализационными.

Для предотвращения воздействий шагового напряжения при выходе из зоны потенциаловыравнивающей сетки (у дверей душевой кабины) следует положить деревянную решетку или резиновый коврик длиной не менее 75 см.

Частное техническое решение, имеющее самостоятельное значение.

Водонагреватель элементный ВО-4,8/10,5-0,4 предназначен для работы в открытых термосифонных системах отопления жилых домов и объектов культурно-бытового назначения, удаленных от центральных котельных, а также для получения горячей воды. Может использоваться на доильных площадках.

Конструкция водонагревателя предусматривает возможность замены фазных ТЭНов из типоразмерного ряда 1,0; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15 и 3,5 кВт, что обеспечивает изменение потребляемой мощности в диапазоне от 3 до 10,5 кВт.

Водонагреватель состоит из корпуса, съемной крышки с расположенными на ней ТЭНами, терморегулятора, скобы заземления, входного и выходного патрубков.

Комплект ТЭНов, устанавливаемый заводом-изготовителем в водонагревателе, обеспечивает номинальную мощность 10,5 кВт. Имеется вариант однофазного исполнения.

Водонагреватель работает в автоматическом режиме по командам терморегулятора, поддерживающего заданную температуру воздуха в помещении, что дает значительную экономию электрической энергии. Для отключения водонагревателя в часы максимумов нагрузок энергосистемы предусмотрена возможность включения реле времени.

Преимущества новой конструкции водонагревателя: автоматическое регулирование температуры воздуха в помещении; широкий диапазон изменения мощности; не требуется постоянного обслуживающего персонала; повышенная пожаробезопасность; новая конструкция устройства для сбора накипи; отсутствие затрат труда на водоподготовку. Единственная ручная операция при эксплуатации - замена трубчатых электронагревателей (ТЭНов). Нагреватель экономичен в эксплуатации, надежен, имеет низкую стоимость, прост в обслуживании. Годовой экономический эффект по сравнению с печью на жидком топливе - 125$, с печью на твердом топливе - 142$.

2. Принцип работы элементного водонагревателя

Электрическая принципиальная схема управления водонагревателем приведена на рисунке:

Схема предусматривает защиту нагревателей от токов короткого замыкания (предохранители FU1 и FU2, общая защита осуществляется автоматическим выключателем QF), регулирование температуры (датчиками SK1, SK2, промежуточные реле KV1 и KV2) и световую сигнализацию о работе нагревателей (сигнальными лампами HL1 и HL2).

Подключается электронагревательная установка к сети напряжением 380 В.

Электроводонагреватель может работать в трех мощностных режимах: 1) форсированный нагрев - включаются группы нагревателей " Зона 1 " и " Зона 2 " общей мощностью 18 кВт.

При форсированном нагреве схема работает следующим образом.

Напряжение питания схемы подается при включении общего автоматического выключателя QF. При включении пакетных выключателей SA1 и SA2 подается напряжение на промежуточные реле KV1 и KV2, в результате срабатывают катушки магнитных пускателей KM1 и KM2, получая напряжение через замыкающиеся контакты KV 1.1 и KV 2.1. В работу включаются группы нагревателей " Зона 1 " и " Зона 2 ", на щите управления загораются сигнальные лампы.

Автоматическое поддержание температуры воды в электроводонагревателе осуществляется при помощи терморегулятора.

Если температура воды достигает заданного терморегулятором значения (обычно задаются температуры в пределах 80. 90 о С), то контакты терморегуляторов SK1 и SK2 размыкаются, обесточивая катушки промежуточных реле KV1 и KV2, тем самым отключая нагревательные элементы. В случае охлаждения воды происходит замыкание контактов терморегуляторов SK1 и SK2, срабатывают промежуточные реле KV1 и KV2 и замыкаются контакты магнитных пускателей КМ 1 и КМ 2, подключая нагревательные элементы к сети.

2) аккумуляционный режим - включается группа нагревателей " Зона 1 " мощностью 12 кВт.

При аккумуляционном режиме схема работает следующим образом.

Напряжение подается при включении общего автоматического выключателя QF. При включении пакетного выключателя SA1 подается напряжение на промежуточное реле KV1, в результате срабатывает катушка магнитного пускателя KM1, получая напряжение через замыкающий контакт KV 1.1. В работу включается группа нагревателей " Зона 1 ", на щите управления загорается сигнальная лампа HL1.

Автоматическое поддержание температуры воды в электроводонагревателе осуществляется аналогично режиму форсированного нагрева. электрическое элементный водонагреватель теплообменный

3) разогрев 0.25 емкости - включается группа нагревателей " Зона 2 " мощностью 6 кВт.

При разогреве 0.25 емкости схема работает следующим образом.

Напряжение на схему подается при включении общего автоматического выключателя QF. При включении пакетного выключателя SA2 подается напряжение на промежуточное реле KV2, в результате срабатывает катушка магнитного пускателя KM2, получая напряжение через замыкающий контакт KV 2.1. В работу включается группа нагревателей " Зона 2 ", на щите управления загорается сигнальная лампа HL2.

Элементные водонагреватели выполняют, обычно, с герметичными нагревателями (ТЭНами), эти нагреватели более безопасны и имеют постоянную мощность по сравнению с электродными нагревателями. Такие нагреватели имеют сравнительно невысокую мощность.

3. Эксплуатация и техника безопасности

В животноводстве нагретая вода требуется для поения животных, приготовления кормов нужной консистенции и гигиенических целей.

Одним из основных требований, предъявляемым к водогрейным установкам, является соблюдение правил гигиены при минимальных затратах энергии на подогрев необходимого количества воды до требуемой температуры. Этому требованию наилучшим образом отвечают электроводонагреватели.

Перед тем как включить электроводонагреватель в работу, необходимо наполнить его резервуар водой до вытекания ее через трубопровод горячей воды. Следует иметь в виду, что включение электроводонагревателя под напряжение при отсутствии воды в резервуаре приводит к быстрому перегоранию нагревательных элементов (ТЭНов).

В трубопроводе холодной воды обязательно должны быть: вентиль-клапан, который пропускает воду из водопроводной магистрали в резервуар электроводонагревателя, но не выпускает ее обратно, а также тройник со спускным краном, служащий для освобождения резервуара электроводонагревателя от воды при его очистки и ремонте.

При монтаже электроводонагревателей, а также при их реконструкции не допускается сборка трубопровода холодной воды без обратного клапана. При отсутствии обратного клапана или при его неисправности возможно вытягивание горячей воды из резервуара электроводонагревателя в водопроводную магистраль с опасными при этом последствиями.

В электроводонагревателях надежность работы электронагревательных элементов (ТЭНов) в значительной степени определяется характеристикой воды, которая изменяется в широких пределах. Образование на ТЭНах накипи, обладающей низкой теплопроводностью, приводят к нарушению теплового баланса ТЭНа и перегоранию его нагревательного элемента. Скорость образования накипи в первую очередь зависит от жесткости воды, которая имеет соединения кальция и магния. В трубчатых электронагревателях толщина накипи не должна превышать 2 мм. Периодичность очистки ТЭНов от накипи в зависимости от жесткости воды и загрузки их в течение суток определяют по номограмме. Своевременная очистка ТЭНов от накипи предотвращает преждевременный выход их из строя. Основные меры защиты от поражения электрическим током состоят в занулении водонагревателей и парогенераторов, подключении их к водопроводной сети через изолирующие вставки, выравнивании потенциалов в помещениях.

Элементные водонагреватели должны быть запулены. Изолирующие вставки в трубопроводах холодной и горячей воды нужны во всех случаях, за исключением тех, когда водонагреватели снабжены аппаратами защитного отключения и если они установлены и снабжают горячей водой помещения с искусственным или естественным выравниваем потенциаловодонагреватель В помещениях без устройств выравнивания потенциалов необходимо местное выравнивание потенциалов у водонагревателя и в местах разбора воды.

Элементные водонагреватели, обеспечивающие горячей водой душевые, должны иметь изолирующие вставки. Душевые кабины и места раздевания следует оборудовать устройствами выравнивания потенциалов в виде металлической сетки с ячейками размером не более 0,3 х 0,3 м 2 , заложенной в бетон на глубину 20. 30 мм от поверхности пола и соединенной сваркой с трубопроводами холодной и горячей воды, и канализационными.

Для защиты работников от поражения электрическим током во время эксплуатации электрических элементных водонагревателей необходимо:

* корпус электрического элементного водонагревателя должен быть занулен (заземлен);

* в трубопроводах горячей и холодной воды должны быть изолирующие вставки (резиновый, полиэтиленовый шланг и т. п.), которые должны устанавливаться в ответвлениях от магистральных линий водопроводов к автопоилкам, электронагревателям и другим приемникам, связанным с водопроводами.

Длина вставки должна быть не менее 1 м - в водонагревателях, размещенных в помещениях с искусственным или естественным выравниванием потенциалов. Не нужна изолирующая вставка в трубопроводе горячей воды, если разбор ее происходит непосредственно возле водонагревателя. При этом корпус водонагревателя должен иметь надежное болтовое соединение с устройством выравнивания потенциалов или металлоконструкциями, создающими естественное выравнивание потенциалов, обеспечивающее напряжение прикосновения не более 12 В.

Водонагреватели, обеспечивающие горячей водой несколько помещений, должны иметь изолирующие вставки, если даже в одном из них (с повышенной опасностью или особо опасных в отношении поражения электрическим током) отсутствует естественное или искусственное выравнивание электрических потенциалов. Трубопроводы в этом помещении не должны иметь связи с заземленными конструкциями и зануленным оборудованием. При невозможности соблюсти выравнивание потенциалов в местах разбора воды закладывают металлический проводник в полу на расстоянии 1 м от водоразборной трубы и соединяют его с трубопроводом, а также с близко размещенным зануленным оборудованием;

Элементные водонагреватели, обеспечивающие горячей водой душевые, должны иметь изолирующие вставки в соответствующих трубопроводах. Душевые кабины и раздевалки следует оборудовать устройствами выравнивания потенциалов в виде металлической сетки с ячейками размером не более 30x30 см, которую закладывают в слой бетона на глубину 2-3 см от поверхности пола. Сетку необходимо соединить сваркой с трубами горячей и холодной воды, а также с канализационными трубами.

Список литературы

4. Устройство, ремонт и обслуживание электрооборудования в сельскохозяйственном производстве. Учебник Коломиец Н.П. Академия (Academia), 2003 г.

- Электронагревательные установки в сельскохозяйственном производстве. /Под общ. ред. В.Н. Растригина/. – М.: Агропромиздат, 1985.

- Электротехнологические промышленные установки. Учебное пособие./ Под ред. Д. Свенчанского/. М.: Энергоиздат, 1982.

- Утешев У. Электртермиялық кондырғылардын теориялық және жобалау негіздері. – Алматы: Каз УАУ, 1996.

Краткое содержание

Электрические водонагреватели и парогенераторы применяют в системах горячего водоснабжения, отопления и вентиляции, в технологических процессах животноводства и растениеводства, в ремонтном производстве.

По сравнению с топливными установками электрические водонагреватели и парогенераторы позволяют снизить единичную мощность, повысить коэффициент использования и уровень автоматизации теплогенераторов, более точно поддерживать температуру и получить больший технологический эффект, снизить затраты на обслуживание, уменьшить длину тепловых сетей.

Установки для электрического нагрева воды и генерации пара классифицируют по технологическому назначению (электрические водонагреватели, парогенераторы, пароводонагреватели), по виду нагрева (элементные, индукционные, электродные), по характеру работы (проточные и аккумуляторные), по напряжению (низковольтные до 0,4 кВ и высоковольтные до 10 кВ).

Совокупность технических средств, обеспечивающих нагрев воды и подачу её к месту потребления, образует систему горячего водоснабжения. В зависимости от степени концентрации электрических водонагревателей возможны следующие системы горячего водоснабжения:

- централизованные в масштабах всего объекта (фермы, комплекса, механизированного двора) с производством теплоты в специальном помещении, называемом центральной электрокотельной;

- децентрализованные по отдельным зданиям объекта с производством теплоты в электрических водонагревателях;

- децентрализованные по отдельным помещениям и тепловым процессам, сформированные на базе специализированных водонагревателей.

Мощность, годовой расход энергии и затраты на горячее водоснабжение в децентрализованных системах на 30…50 % ниже, чем при централизованном теплоснабжении.

Элементные водонагреватели и парогенераторы представляют собой установки косвенного электронагрева сопротивлением. Различают аккумуляционные и проточные водонагреватели и пароводонагреватели.

Аккумуляционные водонагревателипредназначены для нагрева и сохранения горячей воды в течение длительного времени. Водонагреватель представляет собой металлический теплоизолированный резервуар цилиндрической формы, внутри которого установлены трубчатые электронагреватели.

Аккумуляционные водонагреватели САОС и САЗС (С – способ нагрева сопротивлением, А – аккумуляционный, ОС ЗС, - открытая или закрытая система водоразбора) устроены одинаково и предназначены для работы в системах водоснабжения с избыточным давлением до 0,4 МПа.

Водонагреватели ЭВ-150М и САОС аналогичны по устройству и различаются размерами бака-аккумулятора.

Проточные водонагреватели не имеют резервуара для хранения горячей воды и теплоизоляции корпуса, более компактные и быстродействующие, чем аккумуляционные. Различают элементные ЭВ-Ф- 15 и индукционные 084.ПВ – 1. проточные водонагреватели. Последний представляет собой трехфазный понижающий трансформатор мощностью 30 кВА. Первичная обмотка выполнена из медного провода, вторичная – из стальной трубы диаметром 20 мм и электрически замкнута накоротко.

Электрический пароводонагреватель ЭПВ-25 предназначен для раздельного получения горячей воды и пара. В водогрейном режиме работает как проточный нагреватель.

Элементные водонагреватели наиболее эффективно применять для локального горячего водоснабжения потребителей, сравнительно небольших сельскохозяйственных объектов. Наработка элементного водонагревателя на отказ 10…14 месяцев. При этом 81 % повреждений приходится на ТЭНы и 15 % на регуляторы температуры.

Электродные водонагреватели и парогенераторы относят к установкам прямого электронагрева сопротивлением. Водонагреватели выпускают на номинальное напряжение 0,4; 6 и 10 кВ и максимальное рабочее давление 0,6 МПа для низковольтных и 1…1,5 МПа для высоковольтных аппаратов.

Электродные водонагреватели предназначены для нагрева проточной воды в замкнутых системах теплоснабжения с избыточным давлением до 0,6 МПа. Они представляют собой цилиндрический сосуд, внутри которого расположены электроды для подвода тока к воде и электроды или диэлектрические вставки для регулирования мощности.

Электродный проточный водонагреватель ЭПЗ имеет два исполнения, различающихся приводом механизма регулирования мощности (И2 – ручной привод, И3 – электродвигательный привод).

Эквивалентная электрическая схема замещения водонагрева - треугольник. Мощность водонагревателя регулируют изменением площади активной поверхности регулирующих электродов (от 25 до 100%).

Электродный водогрейный котел КЭВ на номинальное напряжение 0,4 кВ выпускают в двух исполнениях: с цилиндрическими электродами для воды, имеющей удельное сопротивление при 20°С ниже 10Ом∙м, и с пластинчатыми – для воды, удельное сопротивление которой выше 10 Ом∙м. Число электродов зависит от мощности котла и равно 3n +1, где n – целое число. Эквивалентная схема замещения водонагревателя - треугольник. Мощность регулируют изменением активной высоты электродов.

Высоковольтные котлы КЭВ на напряжение 6 и 10 кВ, мощностью 2500, 6000 и 10000 кВт с максимальной температурой воды 130 и 150°С конструктивно аналогичны низковольтным котлам этого типа. Цилиндрическая электродная система состоит из трех, шести или более однофазных групп, образованных коаксиально расположенными фазными и нулевыми электродами, между которой соосно установлена подвижная труба из диэлектрика для регулирования мощности.

Электродные парогенераторы предназначены для получения пара с избыточным давлением до 0,6 МПа и температурой до 164 °С. По устройству и принципу действия они аналогичны электродным водонагревате-

лям, однако их электродные системы более просты, что обусловлено тяжелыми условиями работы в кипящей воде.

Электродный паровой котел КЭПР регулирует мощность самопроизвольно в зависимости от разбора пара.

Электродный парогенератор ЭЭП состоит из котла, питательного бака, термического деаэратора и насоса, монтированных на общей раме, и щита управления. Вода из водопровода через фильтр и противонакипное магнитное устройство поступает в питательный бак, откуда насосом – дозатором подается в электродный котел.

Применение электродных водонагревателей и парогенераторов наиболее эффективно в централизованных системах горячего водо - и пароснабжения животноводческих ферм, птицефабрик, механизированных дворов и других крупных объектов. На их базе в большинстве случаев организуют центральные электрокотельные с аккумуляцией теплоты.

Водонагреватели и парогенераторы выбирают по технологическому значению и расчетной мощности. При этом учитывают график потребления энергии и возможность аккумуляции горячей воды, если это необходимо.

Мощность поточного водонагревателя или парогенератора

где Q_max – максимальная часовая потребность в теплоте,Дж/ч; - КПД электроводонагревателя и системы раздачи горячей воды и пара.

Мощность аккумуляционного водонагревателя или электрокотельной, работающей с аккумуляцией теплоты,

К_з – коэффициент запаса, учитывающий возможность расширения теплопотребления, равный 1,2…1,25; - продолжительность работы водонагревателя или электрокотельной в течение суток, с.

Требуемую температуру t_см воды лостигают смешиванием горячей воды из водонагревателя с холодной. Расход горячей G_г и смешанной G_см воды связан отношением

По расчетной мощности выбирают требуемое число водонагревателей или парогенераторов.

Промышленные элементные непроточные и проточные водонагреватели, оснащённые трубчатыми электронагревателями (ТЭНами), применяют при невысоких расходах горячей воды. Они имеют небольшую мощность, просты по устройству, достаточно электробезопасны, поэтому могут обслуживаться неквалифицированным персоналом.

Аккумуляционные водонагреватели используют в открытых системах водоразбора при неравномерном графике потребления горячей воды. Проточные элементные водонагреватели применяют в системах поения животных, приготовления кормов, для обогрева небольших помещений и др.

Электронагрев воды осуществляется элементными и электродными водонагревателями. Элементные непроточные и проточные электронагреватели оснащают трубчатыми электронагревателями (ТЭНами) и применяют при невысоких расходах горячей воды. Они имеют небольшую мощность, просты по устройству, достаточно электробезопасны.

Непроточные водонагреватели используют в открытых системах водозабора при неравномерном графике потребления горячей воды.

Проточные (быстродействующие) элементные водонагреватели применяют в системах поения животных, приготовления кормов, для обогрева небольших помещений.

Электродные водонагревател имеют сравнительно большую мощность и предназначены для работы в замкнутых системах, т.к. приоткрытом водозаборе электроды быстро покрываются отложениями накипи и быстро выходят из строя.

Электродные паровые котлы используют для получения пара. Электродные водонагреватели и котлы представляют более высокую по сравнению с элементными степень электробезопасности.

Аккумуляционные водонагреватели САОС, САЗС, ЭВ-150. Условное обозначение: С – нагрев сопротивлением, А – аккумуляционный, ОС – открытая система, ЗС – закрытая система, Э – электрический, В – водонагреватель, 150 – вместимость резервуара, л.

Предназначены для нагрева и хранения горячей воды. Представляют собой металлический теплоизолированный резервуар, внутри которого установлены один или два (объем резервуара 800 л и более) нагревательных блока. В водонагревателях САОС и ЭВ-150 горячую воду вытесняют через верхний патрубок подачей холодной воды из водопровода.

В САЗС (рис. 1) горячую воду перекачивают насосом по замкнутой системе поения или отопления. Потери воды восполняют из водопровода за счет естественного притока через обратный клапан. Максимальная температура воды 90оС. Температуру воды в резервуарах САОС и САЗС поддерживают с помощью терморегулятора.

Рисунок 1. Водонагреватель САЗС – 400/90 - И1: 1 – датчик температуры воды в системе водоснабжения, 2 – вставка изолирующая, 3 – термометр, 4 – кожух, 5 – термоконтактор аварийной защиты, 6 – резервуар, 7 – ящик управления, 8 – теплоизоляция, 9 – датчик температуры воды в водонагревателе, 10 – блок нагревательный, 11 – вентиль, 12 – клапан обратный, 13 – клапан избыточного давления,14 – пробка слива, 15 – агрегат электронасосный.

Проточный элементный водонагреватель ЭВ-Ф-15 (рис. 2). Состоит из водонагревателя и шкафа управления. Температуру воды регулируют ее подачей и контролируют по термометру. При 75…80оС термореле отключает водонагреватель от сети. В автоматическом режиме работы водонагреватель включается через 15…45с после включения в сеть.

Рисунок 2. Водонагреватель ЭВ-Ф-15: 1 – крышка, 2 – кожух, 3 – корпус, 4 – трубчатые водонагреватели, 5 – клапан обратный, 6 – клапан избыточного давления, 7 – термореле, 8 – термометр.

Проточный индукционный водонагреватель ПВ-1, представляет собой трехфазный понижающий трансформатор. Первичная обмотка выполнена медным проводом, вторичная изготовлена из стальной трубы диаметром 20 мм и электрически замкнута накоротко.

Токи, достигающие тысяч ампер, нагревают вторичную обмотку, которая отдает теплоту воде, протекающей внутри нее. Температуру воды регулируют подачей. Электрическая схема содержит защиту от перегрева воды (термометр манометрический) и понижающего трансформатора (устройство УВТЗ - 1).

Электродные водонагреватели предназначены для нагрева воды в централизованных системах горячего водоснабжения технологических процессов, отопления и вентиляции различных сельскохозяйственных объектов.

по рабочему напряжению - низковольтные (0,4 кВ), высоковольтные (6 и 10 кВ),
по исполнению электродов – пластинчатые, кольцевые, цилиндрические,
по способу регулирования мощности – изменением активной поверхности рабочих электродов, изменением активной поверхности регулирующего электрода, изменением межэлектродного расстояния,
по виду привода регулятора мощности – ручной, электрический. Электродные водонагреватели относят к установкам прямого электронагрева сопротивлением.

Электрическая энергия преобразуется в теплоту при протекании электрического тока через воду, находящуюся между токоподводящими электродами.

Электродный водонагреватель типа ЭПЗ. Имеет два исполнения, отличающиеся приводом механизма регулирования мощности (И2 – ручной, И3 – электрический привод). Конструктивная схема электродов зависит от мощности водонагревателя.

Вода заполняет пространство, образованное фазными и регулирующими электродами. Ток протекает от электродов одной фазы через воду по регулирующему металлическому электроду, затем через воду и к электродам другой фазы. Мощность водонагревателя регулируют изменением площади активной поверхности регулирующего электрода.

Электродный водогрейный котел КЭВ-0,4 (рис. 3) изготавливается с пластинчатыми электродами и предназначен для нагрева воды с удельным сопротивлением выше 10 мОм. Мощность регулируют от 25 до 100% от номинальной изменением активной высоты электродов за счет перемещения в межэлектродном пространстве регулирующих пластин, выполненных из диэлектрика. Привод регулятора мощности может быть ручным или электрическим.

Рисунок 3. Электродный водогрейный котел КЭВ – 0,4: 1 – корпус, 2 – пластины диэлектрические, 3 – опоры, 4 – фазные электроды, 5 – перемычки, 6 – пробка слива, 7 – узел токоподвода, 8, 9 – входное и выходное отверстия для воды, 10 – патрубок для выпуска воздуха, 11 – механизм перемещения диэлектрических пластин.

Электрические парогенераторы предназначены для получения насыщенного пара с избыточным давлением до 0,6 МПа. Их применяют для обеспечения технологических потребностей, а также в системах горячего водоснабжения и отопления.

В основном парогенераторы относятся к установкам прямого электронагрева сопротивлением, их принцип действия и устройство аналогичны электродным водонагревателям. Классификация парогенераторов сходна с классификацией электродных водонагревателей.

Ионный или как его еще называют, электрический электродный котел – это прямоточный водонагреватель, способный быстро и эффективно нагревать жидкость. Используется устройство преимущественно на дачах или загородных домах, так как его просто установить и разрешение на использование не требуется. Единственный существенный недостаток – довольно дорогостоящая эксплуатация в качестве основного способа отопления в квартире.

Вместо ТЭНа или катушки в ионном котле нагревательными элементами выступают электроды. Они имеют хороший КПД и потребляют не слишком много электроэнергии в сравнении с другими нагревательными электрическими приспособлениями. Конструкция устройства довольно простая, поэтому его можно собрать самостоятельно.

Принцип работы электродного котла

Как видно на рисунке, при изменении полярности тока меняется и направление движения ионов солей в воде. В этом случае в качестве контактов используется электрод и корпус устройства.

Принцип действия такого устройства основывается на процессе электролиза, то есть роль нагревательного элемента играет сама вода. Однако есть одно условие: чтобы вода начала проводить через себя ток, обязательно наличие солей. Чем больше примесей в жидкости, тем лучше она будет проводить ток. Заряженные частички примесей или ионы под действием электричества начинают двигаться от контакта к контакту (электроды). Так как ток в обычной электрической сети переменный, а его частота составляет 50 Гц, то ионы меняют свое направление от электрода к электроду 50 раз за секунду.

Домашняя сеть имеет постоянное напряжение в 220 В, отсюда, исходя из закона Ома, при снижении сопротивления сила тока увеличивается. Но вода все же не является хорошим проводником в отличие от таких металлов, как алюминий или медь, поэтому из-за повышения силы тока она начинает нагреваться. Благодаря этому КПД электродных котлов приближено к отметке в 100%.

ВАЖНО! Мощность водонагревателя напрямую зависит от количества примесей в воде. Чем больше солей, тем мощнее котел.

Эта простая схема наглядно показывает простоту устройства электродного котла.

Как правило, стандартный котел имеет форму цилиндра. Внутри последнего устанавливается электрод тоже цилиндрической формы. При этом первый контакт в устройстве – это электрод, а второй – сам корпус. Исходя из этого, появляется необходимость в заземлении водонагревателя, так как ток может пробивать на его корпус.

Если вы решили купить электродный котел отопления, проблема заземления отпадает. Большинство заводских моделей имеют корпус, покрытый полиамидом. Последний играет роль изолятора. Также обращайте внимание на размер водонагревателя. Обычно это небольшой цилиндр высотой до 600 мм и диаметром до 300-400 мм. Такие котлы могут развивать мощность до 6 кВт, чего вполне достаточно для обеспечения среднестатистического дома или квартиры.

Преимущества и недостатки электродных котлов отопления

Мы будем сравнивать электродные модели лишь с другими электрическими водонагревателями. Во внимание не будут браться газовые котлы, которые, конечно, намного дешевле обходятся в эксплуатации, но требуют получения разрешительных документов на их использование, наличие проекта, газа и другие особые условия.

Итак, ионные котлы могут выгодно выделяются среди своих аналогов следующим:

Электродные котлы являются самыми малогабаритными отопительными элементами. Что совершенно не сказывается на их работоспособности.

они компактные, имеют простую конструкцию, поэтому хорошо подходят для применения на дачах или частных домах;
устройствам нестрашны перепады напряжения, так как последнее влияет лишь на мощность котла, но никак на его работу;
ионные водонагреватели быстро нагреваются и остывают, поэтому с ними удобно применять любые автоматизированные системы контроля температуры в помещении;
они безопасны, так как даже при отсутствии воды устройство не испортится, не вызовет пожар или замыкание, оно просто не будет работать (не будет замкнутой цепи);
они обладают отличным КПД, достигающим 98%.

Недостатки электродных водонагревателей:

знания в электротехнике нужны не только для того, чтобы соорудить котел, но и рассчитать параметры жидкости, ее электропроводности и количества примесей;
для работы устройства не подойдет обычная вода, например, из любой системы отопления, так как в такой жидкости много свободных ионов;
нельзя допускать попадание воздуха внутрь котла, так как это ускорит процесс коррозии металла, тем самым уменьшит срок службы водонагревателя;
нужно следить за температурой воды в котле, так как если она превысит отметку в 75 градусов, то это существенно увеличит затраты электроэнергии;
при установке прибора нужно его заземлять, в особенности это касается самодельных устройств;
мощность водонагревателя напрямую зависит от теплоносителя; качественная и правильно сделанная жидкость способна увеличить мощность прибора и наоборот;
они работают только от переменного тока.

Вы сможете использовать свой электродный котел в качестве проточного водонагревателя, просто подключив его к водопроводной системе.

Кроме этого стоит упомянуть несколько особенностей ионного нагревателя воды:

его можно использовать в качестве обычного проточного водонагревателя, а не только как котел;
легкость сборки и монтажа, простота ремонта положительно сказываются на его популярности;
очень дешевый, даже если покупать заводской вариант, а не делать его самостоятельно;
бесшумный, никак не воздействует на окружающую среду или человека, не выделяет токсинов или вредных веществ, поэтому его можно установить в любом месте.

Насколько бы ни был хорош ионный котел, все равно он не является достойной заменой газовым аналогам. Если есть возможность установить газовое оборудование, конечно, выбирайте последнее.

Установка и эксплуатация электродных нагревателей воды

Хотя монтаж системы отопления с ионным котлом довольно просто, все же сначала вы должны усвоить несколько обязательных правил, без которых система или не будет работать вовсе, или же станет небезопасной и недолговечной.

оборудуйте систему манометром, который поможет следить за давлением в котле и трубах;
обязательно установите предохранительный клапан, чтобы последний сбрасывал излишки пара;
стоит смонтировать автоматические отводчики воздуха;
позаботьтесь об устройстве запорной арматуры, которая должна располагаться обязательно после расширительного бачка.

Схема системы отопления с использованием электродного котла довольно проста. Главное, установить все обязательные ее элементы. А именно: воздухоотводный и обратный клапаны, манометр, сливной и предохранительные вентили.

Сам котел необходимо монтировать строго вертикально, так как вода при нагревании превращается в пар и стремится вверх. Подача холодной жидкости осуществляется снизу. Устройство должно иметь отдельное крепление, а не висеть на трубах. Также не стоит устанавливать пластиковые трубы непосредственно на выходе из котла. Первые 1,5 метра трубы должны быть металлическими. Остальную часть системы отопления можно выполнить из металлопластиковых труб.

Перед запуском системы отопления с ионным котлом, ее нужно полностью промыть специальными средствами. Таким образом вы существенно повысите КПД и долговечность всей системы.

Еще один немаловажный вопрос – заземление. Его необходимо выполнить из проволоки диаметром от 4 мм, имеющей сопротивление не более отметки в 4 Ом. Подключать заземление нужно к нулевой клемме, расположенной в нижней части водонагревателя.

Особое внимание стоит обратить на объем системы отопления. Следуйте простому правилу: на 1 кВт мощности котла наибольший литраж составляет 8 л. Несложно подсчитать, что на мощность, например, в 5 кВт, максимально допустимый литраж составит 40 л.

Расчет объема – важная составляющая. При неправильном подсчете снизится эффективность работы устройства. Котел будет работать больше, а, значит, увеличится потребление электроэнергии и износ нагревателя.

Алюминиевые радиаторы являются наилучшим выбор для частных домов с электродным котлом отопления.

Для электродных устройств не подходят обычные чугунные радиаторы, так как в своем составе они содержат большее количество примесей, влияющих на электропроводность жидкости. Здесь оптимальным выбором станут алюминиевые или биметаллические батареи. Лучше выбирать те, которые имеют наименьший объем, чтобы снизить энергозатраты.

Электродный котел своими руками

Как говорилось ранее, ионный водонагреватель имеет относительно простую конструкцию, поэтому его можно сделать и самостоятельно. Стоит ли этим заниматься, ведь можно взять уже готовую модель в магазине, правда, немного переплатив.

Итак, для самостоятельного изготовления вам нужно купить или найти в закромах следующие материалы и инструменты:

тройник и муфту;
изоляционные материалы;
клеммы для подключения котла к электросети и заземлению;
один или несколько (по желанию) электродов;
стальная труба большого диаметра (для корпуса устройства);
сварочный аппарат;
набор ключей;
газовый ключ;
вентили, обратный и воздушный клапаны, манометр.

Берете трубу большого диаметра (около 100 мм) и длиной желательно от 250 мм. С помощью тройника в нее нужно вставить электрод. Через этот же тройник будет поступать вода. С другой стороны трубы нужно установить муфту, через которую уже нагретая жидкость будет идти в систему отопления.

ВАЖНО! Так называемый ноль, идущий от розетки, обязательно устанавливается на трубу, а не электрод. На последний подключается фаза.

Процесс сборки электродного котла достаточно прост, главное чтобы система была герметична и электрод не касался других металлических частей.

При монтаже электрода на тройник установите между ними изолятор (например, пластиковый). Не забывайте, что устройство должно быть герметичным. Если вы хотите трубу и тройник соединять между собой резьбовым соединением, то придется его заказать в токарной мастерской.

На трубу приварите болт и на него установите клемму для крепления будущего заземления. Сверху установите муфту и приварите металлическую трубу (как говорилось ранее с длиной 1,2-1,5 метра), после чего можно всю конструкцию закрыть декоративным корпусом.

Вывод

Электродный котел – хорошее решение для дач и загородных домиков. Его установка не требует разрешительных документов или отдельного помещения, а эксплуатация – повышенных требований к технике безопасности. Такое устройство можно сделать самостоятельно, но насколько это целесообразно – решать вам. Хотя водонагреватель имеет очень высокий КПД, все же его использование обходится намного дороже, чем эксплуатация газового аналога. Стоит отметить также требовательность ионного котла к теплоносителю и системе отопления. Если не выполнять обязательные требования, то устройство будет работать неэффективно и прослужит намного меньше заявленного срока.

Электродные котлы для отопления частного дома: отзывы

Предлагаем вам ознакомиться с отзывами на наиболее популярные модели ионных котлов "Галан".

Используем котел уже более четырех лет. С легкостью обогревает 3 комнаты. Правда, последнее время устройство начало периодически выключаться. С чем это связано – неизвестно. В качестве теплоносителя используем обычную воду, котел показывает отличный КПД. Если бы не периодические отключения, то можно было бы смело ставить водонагревателю твердую пятерку по всем параметрам.

Недавно решили себе установить электродный котел. Выбрали электрокотел Галан мощностью в 6 кВт. Переживали, что не хватит мощности устройства, так как нужно было обогреть площадь в 60 квадратов при стандартной высоте потолков. Но опасения были напрасны. Котел отлично справился со своей задачей, при этом среднее потребление при уличной температуре -2-4 градуса составляет менее 400 кВт в месяц. Работает устройство по принципу климат контроля, то есть поддерживает постоянную температуру в доме.

Используем котел от "Галан" еще с середины 90-х годов. Модель на 5 кВт. Никаких нареканий на его работу нет. Устройство работает исправно, потребляет не слишком много электроэнергии. Хотя сейчас есть возможность установить газовое оборудование, делать этого не хочу, так как ионный водонагреватель намного безопаснее и надежнее. Лучше утеплить дом и тем самым сократить потребление электроэнергии. Правда, если температура за окном опускается ниже -10, котел уже потребляет более 600 кВт в месяц. Но у нас в регионе климат мягкий и зимой относительно тепло.

Читайте также: