Boiler electric de apă

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 3 ianuarie 2020; verificările necesită 5 modificări .

Boiler electric - un încălzitor electric de apă , un dispozitiv pentru încălzirea apei datorită energiei primite din rețeaua electrică ( efectul termic al curentului ) în scopul utilizării ulterioare în scopuri tehnologice , economice, sanitare și igienice sau casnice .

În multe țări europene , boilerele electrice instalate individual în apartamente înlocuiesc alimentarea centralizată cu apă caldă lipsă . În Rusia și țările CSI , încălzitoarele electrice de apă sunt utilizate de obicei în construcția de locuințe individuale în absența alimentării centralizate cu gaz și, de asemenea, ca sursă de rezervă de apă caldă în timpul opririlor preventive de vară .

Avantajele boilerelor electrice sunt automatizarea procesului de lucru, posibilitatea de instalare în orice clădire (este necesară doar electrificarea), siguranța la explozie, pericolul de incendiu mai mic în comparație cu încălzitoarele de apă pe gaz și combustibil solid, niciun pericol de otrăvire cu gaz sau ardere. produse. Cu toate acestea, încălzitoarele electrice de apă, în special încălzitoarele cu flux, necesită linii suficient de puternice, iar electricitatea este de obicei mult mai scumpă decât gazul sau alți combustibili.

Potrivit dispozitivului, încălzitoarele electrice de apă sunt împărțite în stocare și debit.

Boilerele electrice de acumulare

Încălzitorul de apă acumulativ (capacitiv) sau boiler (din engleză boiler ) este un recipient relativ mare cu o sursă de căldură plasată în el sau, mai rar, sub el. Cel mai adesea, elementul de încălzire acționează ca o sursă de căldură .

Rezervorul de incalzire a apei este protejat din exterior printr-un strat de izolatie termica si o carcasa de protectie. Grosimea standard este de 50 mm pentru containerele mici (până la aproximativ 200 l), 100 mm pentru containerele mari. Termoizolația este realizată în mod tradițional din spumă poliuretanică rigidă (dură) sau din cauciuc spumă (moale, detașabilă). La încălzitoarele de apă de volume mari (de la 1000 l), izolația termică este de obicei furnizată separat de rezervor, acest lucru vă permite să reduceți dimensiunile produsului (pentru a facilita transportul acestuia).

În exterior, un panou de control este conectat la elementul de încălzire, care include în mod necesar controlul temperaturii. Acesta este de obicei un termostat bimetal . Interval de setare a temperaturii pe termostat: 30 până la 85 °C . În funcție de producător și model, intervalul admis poate varia.

Boilerele electrice de tip închis (presiune, presiune mare)

Astfel de încălzitoare de apă sunt conectate în mod constant la rețeaua de alimentare cu apă, rezervorul intern este constant sub presiunea sa.

Un cazan de tip închis poate fi utilizat într-un sistem centralizat de alimentare cu apă pentru mai multe puncte de apă, în timp ce este permisă utilizarea atât a fitingurilor de apă convenționale (mixere cu o singură comandă și cu două supape), cât și malaxoare speciale pentru boilerele de tip deschis.

Pentru a evita deteriorarea rezervorului din cauza creșterii presiunii rezultată din expansiunea apei în timpul încălzirii, împreună cu centrala se poate utiliza un vas de expansiune (vas de expansiune) sau un grup de siguranță format din supape de siguranță, de siguranță și de reținere, la nevoie, se suplimenteaza si reductor de presiune, manometru, termomixer. Când presiunea crește peste valoarea nominală a supapei de siguranță, supapa cu arc se deschide și excesul de apă este evacuat în canalizare. Este necesară o supapă de reținere pentru a preveni scurgerea apei în conducta de alimentare și supraîncălzirea elementului de încălzire. Grupul de siguranță este amplasat pe conducta de alimentare direct la intrarea în cazan.

Materialul pentru fabricarea unui rezervor de încălzire a apei poate fi: oțel emailat ; oțel inoxidabil ; în cazuri rare, cuprul și alte metale. În plus față de emailare, rezervoarele din oțel folosesc protecție catodică bazată pe un anod de sacrificiu, de obicei magneziu sau zinc , sau un anod alimentat extern, pentru a preveni coroziunea.

Boilerele electrice de apă de tip deschis (fără presiune, joasă presiune)

Un încălzitor de apă de tip deschis poate alimenta un singur punct de tragere și numai prin intermediul unor fitinguri speciale de extragere (mixer special). Principiul de bază al funcționării unor astfel de fitinguri este oprirea apei din rețea sub presiune, nu la ieșire, ci la intrarea în cazan. Acest lucru permite ca recipientul să fie fabricat din materiale mai puțin durabile, cel mai adesea plastic. Robinetul special funcționează și ca un grup de siguranță, drenând excesul de apă în chiuvetă pe măsură ce se extinde în timpul încălzirii.

Cazanele de tip deschis cu un grup de siguranță și un vas de expansiune nu pot funcționa: la presiunea constantă a apei rece, rezervorul de încălzire se va umfla și va sparge. În plus, pentru astfel de încălzitoare de apă, deseori oprirea are loc în funcție de presiunea de intrare și nu de ieșire. Astfel, un robinet obișnuit sau instalat după încălzitorul de apă (ceea ce este strict interzis de instrucțiunile de instalare!) - poate provoca, dacă este închis, funcționarea în continuare a încălzitorului fără debit de apă, ceea ce poate crea o situație periculoasă.

Materialul pentru fabricarea unui rezervor de încălzire a apei poate fi: plastic , cupru .

Cum funcționează

La deschiderea robinetului, apa încălzită în rezervorul de încălzire a apei intră în rețeaua de alimentare cu apă, fiind înlocuită treptat în rezervor cu apă rece. Când alimentarea cu apă caldă este epuizată și apă deja rece începe să curgă din robinet, trebuie să așteptați până când cazanul se încălzește din nou. Încălzirea este pornită atunci când senzorul de temperatură înregistrează o temperatură în rezervor sub temperatura setată, indiferent de prezența sau absența admisiei de apă.

Conceptul de „încălzitor de apă electric fără presiune” nu înseamnă deloc că rezervorul poate fi pre-umplut și apoi deconectat de la alimentarea cu apă și consuma apă până când rezervorul este gol. La deschiderea robinetului, aceasta apa intra in reteaua de alimentare cu apa, fiind inlocuita treptat in rezervor cu apa rece.

Pentru ca aportul de apă să aibă loc și apă caldă să se toarne din rezervor, apa rece trebuie să fie furnizată în rezervor sub presiune. În acest caz, rezervorul în sine va fi umplut complet cu apă în orice moment. Dacă nu există presiune la admisie, apa nu va putea ieși fizic afară, deoarece conducta de evacuare a apei calde (9) se deschide în punctul cel mai înalt al cazanului (în ciuda faptului că la exteriorul încălzitorului, racordul de apă caldă poate fi amplasat oriunde, chiar și în rezervorul de jos).

Apa rece, dimpotrivă, este furnizată de jos, în timp ce un separator (5) este instalat la capătul fitingului, drept urmare apa care intră pare să se „împrăștie” de-a lungul fundului rezervorului. Elementul de încălzire este, de asemenea, situat în partea de jos. Ca urmare, datorită convecției naturale , temperatura crește treptat de-a lungul înălțimii rezervorului, iar apa deja încălzită nu se amestecă cu apa rece.

Pentru cazurile în care nu există alimentare constantă cu apă, sunt prevăzute încălzitoare speciale fără izolație termică. Un caz special al unor astfel de rezervoare sunt așa-numitele cazane electrice.

Calcule

Este posibil să se determine timpul de încălzire a apei într-un încălzitor de apă cu acumulare utilizând formule fizice standard pentru calcularea puterii ca rata de modificare a energiei:

$c={\frac {Q}{m\Delta T}}$ , unde este capacitatea termică specifică a apei, este egală cu 4183 J kg −1 K −1 ; - cantitatea de căldură primită de substanță în timpul încălzirii, J; - masa de apă încălzită, kg (cu o precizie bună egală cu volumul ei în litri); - diferența dintre temperaturile finale și inițiale ale substanței (T 2 - temperatura apei încălzite, ° CT 1 - temperatura inițială a apei reci, ° C). $c$ $Q$ $m$ $\Delta T=T_{2}-T_{1}$
$N={\frac {Q}{\tau }}$ , unde este puterea de încălzire, W; - intervalul de timp în care are loc încălzirea, sec. $N$ $\tau$
Pentru volume mari și putere redusă a elementului de încălzire, precum și în containere fără izolație termică, parametrul de pierdere de căldură, exprimat în kWh/zi, poate fi important. Această valoare este menționată în documentația tehnică a produsului. Trebuie convertit în unități SI, adică W. (înmulțiți cu 1000/24 = 41,666…) și scădeți din puterea electrică a elementului de încălzire: , unde este puterea elementului de încălzire, W; — pierderi de căldură ale rezervorului de încălzire a apei, kWh/zi. Deoarece în încălzitoarele de apă menajere cu o capacitate de până la 1000 de litri, pierderile de căldură nu depășesc 1,5 kWh/zi. (62 W), pierderile de căldură sunt de obicei neglijate. $N=~N_{complet}-~{\frac {1000}{24}}*Q_{c}$ $N_{plin)$ $Q_{c}$

Calculul final arată astfel:

\tau ={\frac {cm(T_{2}-T_{1})}{N_{plin}-{\frac {1000*Q_{c}}{24}}}}

Această formulă universală poate oferi răspunsuri la întrebările frecvente care apar la selectarea și operarea încălzitoarelor de apă, cum ar fi:

Cât timp durează încălzirea apei din boiler la o anumită temperatură?
Ce putere a elementului de încălzire poate asigura rata de încălzire necesară?
Ce volum de rezervor de încălzire a apei este necesar pentru asigurarea confortabilă a nevoilor?

Pentru a răspunde la această întrebare, folosiți expresia derivată din formula universală (întrucât nu este necesară apă clocotită, ci apă diluată): unde indicii 1, 2 și 3 denotă rece, încălzit în cazan și respectiv apă amestecată.

{cm}_{2}(~T_{3}-~T_{2})+~{cm}_{1}(~T_{3}-~T_{1})=0

Calcule casnice

Acasa, puteti folosi si:

derivat din formula descrisă de fraza: 1 kW într-o oră încălzește 860 litri de apă cu 1 K ;
printr-o formulă empirică adaptată, conform căreia timpul (în ore) necesar pentru încălzirea completă a apei în rezervorul unui încălzitor de apă cu acumulare se determină după cum urmează: $t$ $t=0,00116{\frac {V(T_{2}-T_{1})}{W))$

unde este volumul rezervorului (l); - temperatura apei încălzite (de obicei 60 °C ); — temperatura inițială a apei reci; — puterea electrică a elementului de încălzire (kW). $V$ $T_{2}$ $T_{1}$ $W$

Volumul necesar al rezervorului de încălzire a apei (în litri) poate fi estimat aproximativ pe baza tabelului de mai jos:

Locul de aplicare	Numărul de persoane din familie
Locul de aplicare	unu	2	3	patru	5
Spălat	5−10	cincisprezece	cincisprezece	treizeci	treizeci
Duș	treizeci	cincizeci	80	100	120
Spălare + duș	cincizeci	80	100	120	150
Baie	100	150	200	250	300

Beneficii

Cantitate aproape nelimitată de apă caldă consumată pe unitatea de timp, adică capacitatea de a alimenta orice număr de prize de apă caldă dintr-un singur rezervor. Numărul de puncte de apă deservite în același timp este limitat doar de debitul conductei.
Consum redus de energie (de la 0,5 kW); deși costul total al energiei electrice este puțin mai mare decât pentru debit, deoarece relativ puțină energie este consumată într-un timp mult mai lung și o parte din căldură se pierde în timpul pierderii de căldură.
Posibilitate de instalare in apartamente cu cablaje electrice insuficient de puternice;
Cerințe mai puțin stricte pentru automatizarea de protecție.
Posibilitatea de încălzire a apei pe timp de noapte, când sunt în vigoare tarife preferențiale, cu consumul ei în continuare în timpul zilei. Totuși, această opțiune automată, deși prezentă în multe boilerelor importate, nu funcționează cu rețelele noastre din cauza nepotrivirii semnalului de cod pentru începutul tarifului de noapte; prin urmare, în Rusia, încălzirea la tariful de noapte este posibilă în cea mai mare parte numai „în modul manual”.
Absența sarcinilor de vârf pe rețeaua electrică, consum uniform de energie pentru o perioadă lungă de timp.
Spre deosebire de flux, funcționează chiar și la presiune scăzută în alimentarea cu apă.

Dezavantaje

Resursă limitată de apă caldă;
Necesitatea de a amplasa un rezervor voluminos;
Necesitatea racordării la o canalizare sau altă sursă pentru evacuarea apei;
Imposibilitatea furnizării instantanee de apă caldă;
Pierderi de energie termică în timpul perioadei de așteptare pentru încălzirea rezervorului, precum și după încălzirea apei, dacă consumul acesteia este întârziat;
Necesitatea de a verifica regulat starea anodului și detartraj.

Încălzitoare electrice instantanee de apă

În încălzitoarele instantanee de apă (în mod colocvial „flori”), dimensiunea rezervorului este mult redusă, astfel încât rezervorul de încălzire este un tub îngust. Acest lucru duce la încălzirea rapidă a apei în timp ce aceasta curge prin rezervorul de încălzire.

Astfel de încălzitoare de apă au o putere semnificativ mai mare, așa că numai pentru a face un duș aveți nevoie de o putere de cel puțin 6-8 kW și pentru o alimentare completă cu apă caldă la o clădire rezidențială individuală - 15-20 kW. Cu toate acestea, o putere mai mare nu înseamnă un consum mai mare de energie electrică, deoarece un astfel de încălzitor de apă funcționează pentru o perioadă relativ scurtă de timp, deoarece nu trebuie să încălzească întregul rezervor. Pericolul consumului excesiv de energie apare doar dacă consumatorul tratează cu nepăsare consumul de apă caldă, fără a închide robinetul în momentele în care nu este direct necesară.

Ca element de încălzire poate fi folosit un element de încălzire sau o bobină neizolată. Avantajele unei spirale neizolate includ, în primul rând, imposibilitatea depunerii pe ea a sărurilor de duritate datorită faptului că tremură în timpul încălzirii, împiedicând sedimentarea particulelor de calcar. Principalul dezavantaj este sensibilitatea ridicată la buzunarele de aer, așa că este indicat să se suplimenteze modelele spiralate (în absența încorporate) protecție împotriva funcționării uscate.

Soiuri

Există încălzitoare de apă instantanee de tipuri închise (presiune) și deschise (fără presiune) . Sensul acestor termeni este același ca pentru modelele capacitive. Canalele de curgere de tip închis pot alimenta mai multe puncte de evacuare, în timp ce un vas de expansiune și un grup de siguranță nu sunt necesare. Fluxurile de tip deschis pot furniza apă caldă doar la un singur punct de extragere folosind un mixer special.

În ciuda faptului că florile de tip închis pot funcționa cu mixere convenționale de orice design, se recomandă totuși să trageți apă folosind doar un robinet de apă caldă al unui mixer cu două supape, deoarece acest lucru ajută, în primul rând, la economisirea energiei (există nu este nicio adăugare de apă rece și, prin urmare, încălzire nejustificată), iar în al doilea rând, evită un debit excesiv de mic prin încălzitorul de apă (întregul debit trece prin încălzitorul de apă, nu o parte din acesta). Când utilizați un mixer cu o singură manetă, există întotdeauna un anumit debit care trece în gura robinetului printr-o țeavă rece, adică ocolind debitul.

Modelele de încălzitoare instantanee de apă cu control hidraulic au de obicei mai multe niveluri manuale de putere. Controlul temperaturii în fiecare etapă în astfel de modele se realizează prin modificarea debitului de apă.

Modelele cu control electronic au un termostat care modifica puterea de incalzire in functie de debitul si temperatura apei de intrare. Dacă debitul este prea mare pentru a atinge temperatura setată, unele modele electronice funcționează pur și simplu la capacitate maximă, raportând uneori temperatura reală. Alții încep să limiteze debitul la o astfel de valoare încât apa să se poată încălzi până la temperatura setată (această opțiune este prezentă doar la modelele trifazate).

Elementul de încălzire este pornit în momentul extragerii apei pe baza semnalelor de la senzorii de debit („apa curge prin tubul cu elementul de încălzire”) și temperatură („apa care curge este rece, temperatura este sub temperatura setată”). Elementul de încălzire este oprit imediat după terminarea tragerii sau în caz de supraîncălzire.

Încălzitoarele electrice instantanee de apă sunt disponibile atât în varianta de alimentare monofazată (220V) cât și trifazată (380V). Un încălzitor de apă pentru o rețea monofazată are o putere mică, nu mai mare de 10 kW, din cauza restricțiilor privind sarcina maximă în rețea. Dacă instalația de încălzire a apei este proiectată pentru a fi conectată la o rețea trifazată, atunci puterea acesteia poate ajunge la 12-30 kW.

Trebuie amintit că standardele de tensiune din Rusia [1] și țările CSI sunt oarecum diferite de standardele europene, astfel încât puterea indicată pe echipamentele importate trebuie ajustată în consecință, numai după aceea vă puteți face o idee despre puterea reală a dispozitivului. De exemplu, un încălzitor cu o putere nominală de 10 kW, proiectat pentru o tensiune de rețea de 230 V, care este standard în majoritatea țărilor UE, atunci când este conectat la o rețea rusă de 220 V, va produce o putere de 10 × (220/230 )²≈9,15 kW, adică cu 8,5% mai puțin decât nominal.