Elektrisk vandvarmer

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 3. januar 2020; checks kræver 5 redigeringer .

Elektrisk vandvarmer - en elektrisk vandvarmer , en enhed til opvarmning af vand på grund af energi modtaget fra det elektriske netværk ( termisk effekt af strøm ) med henblik på efterfølgende brug i teknologiske , økonomiske, sanitære og hygiejniske eller huslige formål.

I mange europæiske lande erstatter individuelt installerede elektriske vandvarmere i lejligheder den manglende centraliserede varmtvandsforsyning . I Rusland og CIS -landene bruges elektriske vandvarmere normalt i individuel boligbyggeri i mangel af centraliseret gasforsyning og også som en backupkilde til varmt vand under forebyggende sommernedlukninger .

Fordelene ved elektriske vandvarmere er automatisering af arbejdsprocessen, mulighed for installation i enhver bygning (kun elektrificering er påkrævet), eksplosionssikkerhed, mindre brandfare sammenlignet med gas- og fastbrændselsvandvarmere, ingen fare for gasforgiftning eller forbrænding Produkter. Elektriske vandvarmere, især flowvarmere, kræver dog tilstrækkeligt kraftige ledninger, og elektricitet er normalt meget dyrere end gas eller andre brændbare brændstoffer.

Ifølge enheden er elektriske vandvarmere opdelt i opbevaring og flow.

Akkumulative elektriske vandvarmere

Akkumulativ (kapacitiv) vandvarmer , eller kedel (fra engelsk kedel ) er en relativt stor beholder med en varmekilde placeret i den eller, sjældnere, under den. Oftest fungerer varmelegemet som varmekilde .

Vandvarmetanken er beskyttet udefra af et lag varmeisolering og en beskyttende kappe. Standardtykkelsen er 50 mm for små beholdere (op til ca. 200 l), 100 mm for store beholdere. Termisk isolering er traditionelt lavet af stift polyurethanskum (hårdt) eller skumgummi (blødt, aftageligt). I vandvarmere med store volumener (fra 1000 l) leveres termisk isolering normalt separat fra tanken, dette giver dig mulighed for at reducere produktets dimensioner (for at lette dets transport).

Udenfor er et kontrolpanel forbundet til varmeelementet, som nødvendigvis inkluderer temperaturstyring. Dette er normalt en bimetal termostat . Temperaturindstillingsområde på termostat: 30 til 85 °C . Afhængigt af producent og model kan det tilladte område variere.

Elektriske vandvarmere af den lukkede type (tryk, højtryk)

Sådanne vandvarmere er konstant forbundet til vandforsyningsnetværket, den interne tank er konstant under sit tryk.

En lukket kedel kan bruges i et centraliseret vandforsyningssystem til flere vandpunkter, mens det er tilladt at bruge både konventionelle vandarmaturer (engrebs- og to-ventils blandere) og specielle blandere til åben type vandvarmere.

For at undgå beskadigelse af tanken på grund af trykstigningen som følge af vandets ekspansion under opvarmning, kan der sammen med kedlen anvendes en ekspansionsbeholder (ekspansionsbeholder) eller en sikkerhedsgruppe bestående af sikkerheds-, aflastnings- og kontraventiler. hvis det er nødvendigt, er det også suppleret trykreduktion, manometer, termomixer. Når trykket stiger over sikkerhedsventilens nominelle værdi, åbner den fjederbelastede ventil, og overskydende vand ledes ud i kloakken. En kontraventil er nødvendig for at forhindre vand i at løbe ind i forsyningsledningen og overophedning af varmeelementet. Sikkerhedsgruppen er placeret på tilførselsrøret direkte ved indløbet til kedlen.

Materialet til fremstilling af en vandvarmetank kan være: emaljeret stål ; rustfrit stål ; i sjældne tilfælde kobber og andre metaller. Ud over emaljering bruger ståltanke katodisk beskyttelse baseret på en offeranode, normalt magnesium eller zink , eller en eksternt drevet anode, for at forhindre korrosion.

Elektriske vandvarmere af åben type (ikke-tryk, lavt tryk)

En vandvarmer af åben type kan kun forsyne ét aftapningssted og kun ved hjælp af specielle aftapningsarmaturer (specialblander). Det grundlæggende princip for drift af sådanne beslag er at lukke netværksvandet under tryk, ikke ved udløbet, men ved indløbet til kedlen. Dette gør, at beholderen kan fremstilles af mindre holdbare materialer, oftest plastik. Den specielle vandhane fungerer også som en sikkerhedsgruppe, der dræner overskydende vand i vasken, når det udvider sig under opvarmning.

Kedler af åben type med en sikkerhedsgruppe og en ekspansionsbeholder kan ikke fungere: under konstant koldtvandstryk vil varmetanken svulme og briste. Hertil kommer, at for sådanne vandvarmere sker nedlukningen ofte i henhold til indløbstrykket og ikke udløbet. En almindelig vandhane eller vandhane installeret efter vandvarmeren (hvilket er strengt forbudt i henhold til monteringsvejledningen!) - kan således, hvis den er lukket, forårsage en fortsat drift af vandvarmeren uden vandgennemstrømning, hvilket kan skabe en farlig situation.

Materialet til fremstilling af en vandvarmetank kan være: plastik , kobber .

Sådan virker det

Når hanen åbnes, kommer vandet opvarmet i vandvarmetanken ind i vandforsyningsnettet, og erstattes gradvist i tanken med koldt vand. Når forsyningen af varmt vand er opbrugt, og allerede køligt vand begynder at strømme fra hanen, skal du vente, indtil kedlen varmes op igen. Opvarmning slås til, når temperaturføleren registrerer en temperatur i tanken under den indstillede temperatur, uanset tilstedeværelse eller fravær af vandindtag.

Begrebet "elektrisk vandvarmer uden tryk" betyder slet ikke, at tanken kan forfyldes og derefter kobles fra vandforsyningen og forbruge vand, indtil tanken er tom. Når hanen åbnes, kommer dette vand ind i vandforsyningsnettet, og udskiftes gradvist i tanken med koldt vand.

For at vandindtaget kan finde sted, og varmt vand kan hældes fra tanken, skal der tilføres koldt vand til tanken under tryk. I dette tilfælde vil selve tanken til enhver tid være helt fyldt med vand. Hvis der ikke er tryk ved indløbet, vil vandet fysisk ikke kunne gå udenfor, da varmtvandsudløbsrøret (9) åbner på det højeste punkt af kedlen (på trods af at på ydersiden af varmelegemet varmtvandsarmatur kan placeres hvor som helst, selv i bundtanken).

Tværtimod tilføres koldt vand nedefra, mens en skillevæg (5) er installeret for enden af armaturet, hvilket resulterer i, at det indkommende vand ser ud til at "sprede sig" langs bunden af tanken. Varmeelementet er også placeret i bunden. Som et resultat, på grund af naturlig konvektion , stiger temperaturen gradvist langs tankens højde, og allerede opvarmet vand blandes ikke med koldt vand.

Til tilfælde, hvor der ikke er konstant vandforsyning, leveres specielle vandvarmere uden termisk isolering. Et særligt tilfælde af sådanne tanke er de såkaldte elektriske kedler.

Beregninger

Det er muligt at bestemme vandopvarmningstiden i en lagervandvarmer ved hjælp af standard fysiske formler til beregning af effekt som energiændringshastigheden:

$c={\frac {Q}{m\Delta T))$ , hvor er vands specifikke varmekapacitet , er lig med 4183 J kg −1 K −1 ; - mængden af varme modtaget af stoffet under opvarmning, J; - masse af opvarmet vand, kg (med god nøjagtighed svarende til dets volumen i liter); - forskellen mellem stoffets slut- og begyndelsestemperatur (T 2 - temperaturen af det opvarmede vand, ° CT 1 - det kolde vands begyndelsestemperatur, ° C). $c$ $Q$ $m$ $\Delta T=T_{2}-T_{1}$
$N={\frac {Q}{\tau }}$ , hvor er varmeeffekten, W; - det tidsinterval, hvor opvarmningen sker, sek. $N$ $\tau$
For store volumener og lav effekt af varmeelementet, samt i beholdere uden termisk isolering, kan varmetabsparameteren, udtrykt i kWh/dag, være vigtig. Denne værdi er angivet i den tekniske dokumentation for produktet. Det skal konverteres til SI-enheder, det vil sige W. (multiplicer med 1000/24 = 41.666...) og træk fra varmeelementets elektriske effekt: , hvor er varmeelementets effekt, W; — varmetab i vandopvarmningstanken, kWh/dag. Da i husholdningsvandvarmere med en kapacitet på op til 1000 liter, overstiger varmetabet ikke 1,5 kWh / dag. (62 W), forsømmes varmetab normalt. $N=~N_{fuld}-~{\frac {1000}{24}}*Q_{c}$ ${\displaystyle N_{fuld))$ $Q_{c}$

Den endelige beregning ser således ud:

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

Denne universelle formel kan give svar på almindelige spørgsmål, der opstår ved valg og drift af vandvarmere, såsom:

Hvor lang tid tager det at opvarme vandet i kedlen til en bestemt temperatur?
Hvilken effekt af varmeelementet kan give den nødvendige varmehastighed?
Hvilken volumen vandopvarmningstank er nødvendig for komfortabel levering af behov?

For at besvare dette spørgsmål skal du bruge udtrykket afledt af den universelle formel (da der ikke kræves kogende vand, men fortyndet vand): hvor indeks 1, 2 og 3 angiver henholdsvis koldt, opvarmet i en kedel og blandet vand.

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

Husstandsberegninger

Derhjemme kan du også bruge:

afledt af formlen beskrevet af sætningen: 1 kW på 1 time opvarmer 860 liter vand med 1 K ;
ved hjælp af en tilpasset empirisk formel, ifølge hvilken den tid (i timer), der kræves til fuldstændig opvarmning af vand i tanken til en lagervandvarmer, bestemmes som følger: $t$ $t=0.00116{\frac {V(T_{2}-T_{1})}{W))$

hvor er tankens rumfang (l); - temperaturen af det opvarmede vand (normalt 60 ° C ); — begyndelsestemperatur for koldt vand; — varmelegemets elektriske effekt (kW). $V$ $T_{2}$ $T_{1}$ $W$

Den nødvendige volumen af vandvarmertanken (i liter) kan tilnærmelsesvis estimeres baseret på nedenstående tabel:

Ansøgningssted	Antal personer i familien
Ansøgningssted	en	2	3	fire	5
Vask	5-10	femten	femten	tredive	tredive
Bruser	tredive	halvtreds	80	100	120
Vask + brus	halvtreds	80	100	120	150
Bad	100	150	200	250	300

Fordele

Næsten ubegrænset mængde varmt vand forbrugt pr. tidsenhed, det vil sige evnen til at forsyne et vilkårligt antal varmtvandsudtag fra en tank. Antallet af vandpunkter, der betjenes på samme tid, er kun begrænset af rørets gennemstrømning.
Lavt strømforbrug ( fra 0,5 kW); selvom de samlede omkostninger til elektricitet er lidt højere end til flow, fordi der forbruges relativt lidt strøm over meget længere tid, og en del af varmen går tabt under varmetab.
Mulighed for installation i lejligheder med utilstrækkeligt kraftige elektriske ledninger;
Mindre strenge krav til beskyttende automatisering.
Muligheden for opvarmning af vand om natten, når præferencetakster er i kraft, med dets yderligere forbrug i løbet af dagen. Denne automatiske mulighed, selvom den er til stede i mange importerede vandvarmere, fungerer dog ikke med vores netværk på grund af et misforhold i kodesignalet for begyndelsen af nattaksten; derfor er opvarmning til natprisen i Rusland for det meste kun mulig "i manuel tilstand".
Fravær af spidsbelastninger på elnettet, ensartet strømforbrug i lang tid.
I modsætning til flow fungerer det selv ved lavt tryk i vandforsyningen.

Ulemper

Begrænset ressource af varmt vand;
Behovet for at placere en voluminøs tank;
Behovet for at forbinde til en kloak eller anden kilde til vandudledning;
Umulighed af øjeblikkelig varmtvandsforsyning;
Tab af termisk energi i venteperioden for tankopvarmning, såvel som efter opvarmning af vandet, hvis dets forbrug er forsinket;
Behovet for regelmæssigt at kontrollere anodens tilstand og afkalke.

Øjeblikkelige elektriske vandvarmere

I gennemstrømningsvandvarmere (i daglig tale "blomster") reduceres tankens størrelse kraftigt, så varmetanken er et smalt rør. Dette fører til hurtig opvarmning af vandet, mens det strømmer gennem varmetanken.

Sådanne vandvarmere har en mærkbart højere effekt, så kun for at tage et brusebad har du brug for en effekt på mindst 6-8 kW og for en fuld forsyning af varmt vand til en individuel boligbygning - 15-20 kW. Højere effekt betyder dog ikke mere elforbrug, da sådan en vandvarmer fungerer i relativt kort tid, fordi den ikke behøver at varme hele tanken op. Faren for for stort energiforbrug opstår kun, hvis forbrugeren behandler forbruget af varmt vand skødesløst, uden at lukke for hanen på tidspunkter, hvor det ikke er direkte nødvendigt.

Et varmelegeme eller en uisoleret spiral kan bruges som varmelegeme. Fordelene ved en uisoleret spiral inkluderer først og fremmest umuligheden af at afsætte hårdhedssalte på den på grund af det faktum, at den ryster under opvarmning, hvilket forhindrer skalpartikler i at sætte sig. Den største ulempe er den høje følsomhed over for luftlommer, så det er tilrådeligt at supplere spiralmodellerne (i mangel af indbygget) beskyttelse mod tørløb.

Sorter

Der er øjeblikkelige vandvarmere af lukkede (tryk) og åbne (ikke-tryk) typer. Betydningen af disse udtryk er den samme som for kapacitive modeller. Gennemstrømningspassager af lukket type kan forsyne flere aftapningspunkter, mens en ekspansionsbeholder og en sikkerhedsgruppe ikke er påkrævet. Gennemløb af åben type kan kun levere varmt vand til ét aftapningssted ved hjælp af en speciel blander.

På trods af det faktum, at lukkede blomster kan arbejde med konventionelle blandere af ethvert design, anbefales det stadig kun at trække vand ved hjælp af en varmtvandshane fra en toventilsblander, da dette for det første hjælper med at spare energi (der er ingen tilsætning af koldt vand, og derfor uberettiget opvarmning), og for det andet undgår det en alt for lille strømning gennem vandvarmeren (hele strømmen passerer gennem vandvarmeren, ikke en del af den). Ved brug af en etgrebsblander er der altid noget flow, der passerer ind i vandhanens tuden gennem et koldt rør, det vil sige omgå flowet.

Modeller af gennemstrømningsvandvarmere med hydraulisk styring har normalt flere manuelle effektniveauer. Temperaturkontrol på hvert trin i sådanne modeller udføres ved at ændre vandstrømmen.

Modeller med elektronisk styring har en termostat, der ændrer varmeeffekten afhængigt af flow og temperatur på det indkommende vand. Hvis flowet er for stort til at nå den indstillede temperatur, kører nogle elektroniske modeller ganske enkelt med fuld kapacitet, nogle gange rapporterer den faktiske temperatur. Andre begynder at begrænse flowet til en sådan værdi, at vandet stadig kan varme op til den indstillede temperatur (denne mulighed er kun til stede i trefasede modeller).

Varmeelementet tændes i det øjeblik, hvor vandet tappes, baseret på signalerne fra flowsensorerne ("vand strømmer gennem røret med varmeelementet") og temperatur ("det strømmende vand er koldt, temperaturen er under indstillet temperatur"). Varmeelementet slukkes umiddelbart efter afslutningen af nedtapningen eller i tilfælde af overophedning.

Elektriske gennemstrømningsvandvarmere fås i både enfaset (220V) og trefaset (380V) strømforsyning. En vandvarmer til et enfaset netværk har en lille effekt, ikke højere end 10 kW, på grund af begrænsninger på den maksimale belastning i lysnettet. Hvis vandvarmeinstallationen er designet til at blive forbundet til et trefaset netværk, kan dens effekt nå 12-30 kW.

Det skal huskes, at spændingsstandarderne i Rusland [1] og SNG-landene er noget forskellige fra europæiske standarder, så den effekt, der er angivet på importeret udstyr, bør justeres i overensstemmelse hermed, først derefter kan du få en idé om enhedens reelle kraft. For eksempel vil et varmelegeme med en mærkeeffekt på 10 kW, designet til en netspænding på 230 V, som er standard i de fleste EU-lande, når det tilsluttes et russisk 220 V-netværk, producere en effekt på 10 × (220/230) )²≈9,15 kW, det vil sige 8,5 % mindre end nominelt.