3 Монтаж нагревательного электрооборудования (водонагреватели)
Электроэнергия - этот тип энергии является наиболее распространенным, и не требует от пользователя дополнительных затрат с точки зрения транспортировки и хранения. Внутри водонагревателя установлен нагревательный элемент тем или иным способом соприкасающийся с водой, при подаче электричества на данный элемент происходит его нагрев. Вода также нагревается. При использовании данного вида энергии следует обратить внимание на характеристики электропитания. Как известно сеть бывает однофазной (220В, 1N), и трехфазной (400В, 3N). Как правило, у производителей в линейках существуют модели с разным электропитанием – на 220В 1N, на 400В 3N, универсальные 220/400В 1/3N (буковкой N обозначаем фазы: 1N – однофазное, 3N – трехфазное).
Стоит отметить, что наиболее часто водонагреватели первоначально подразделяют на проточные и накопительные. Именно такое подразделение по конструкции стоящее на первом месте в данной главе является определяющим параметром для многих других характеристик прибора – потреблению энергии, габаритным размерам, производительности, затратам на обслуживание и ремонт. По названию той или иной группы становится понятным, что проточные водонагреватели осуществляют нагрев воды в режиме реального времени (только во время расхода воды). Для этого режима требуется большая пиковая мощность, поэтому имеются ограничения по установке. Проточный водонагреватель может обеспечивать горячей водой практически без перерыва, накопительный водонагреватель имеет конечный объем нагретой воды, после расходования которой, потребуется значительное количество времени на нагрев (горячей воды в это время не будет). Накопительные водонагреватели обеспечивают предварительный нагрев воды во внутренней емкости для последующего ее быстрого расходования, дальнейшего накопления и нагрева и опять расхода. Более подробно эту классификацию мы с Вами рассмотрим внутри каждой из далее рассмотренных групп.
Потребляемая мощность накопительного водонагревателя может быть сколь угодно малой, но количество энергии которую потребил проточный водонагреватель для нагрева 1 литра воды на 1 град.С абсолютно равно энергии, потраченной накопительным водонагревателем для нагрева того же самого объема воды на такое же количество градусов. У проточного эта энергия может быть израсходована моментально, а накопительный может это делать значительно медленнее (в зависимости от номинальной мощности, соответственно снижается пиковая нагрузка на электросеть). Мало того, накопительный водонагреватель подчас потребляет больше энергии, т.к. ему необходимо поддерживать температуру ранее нагретой воды на заданном уровне (1-2 кВтЧ в сутки, в зависимости от объема и теплоизоляции накопительного водонагревателя), а проточному водонагревателю этого делать не приходится.
3.1 Электрические проточные водонагреватели
Общее описание группы приборов и математический расчет Принцип работы основан на нагреве воды в процессе ее протока через прибор. Нагрев воды осуществляется только при открытом кране водоразбора. Как только кран закрыли – прибор выключается. Данный тип приборов очень компактен, не требует серьезных затрат на обслуживание. Поскольку нагрев воды осуществляется в момент ее протока через нагревательный элемент, возникает группа требований по электроснабжению. Попробуем рассчитать требуемую мощность проточного электрического водонагревателя, требуемую для нагрева воды в обычной городской квартире в период отключения центрального горячего водоснабжения. Исходные данные для расчета: • Q1 = Расход воды через кухонный кран – 6 литр/мин (от 4 и более)* • Q2 = Расход воды через стандартный душ – 8 литр/мин (от 6 и более)* *Показатели расхода воды напрямую зависят от конструкции смесителей и душевых насадок ! Точные значения указываются в паспортах к ним. • t2 = Температура воды, требуемая для потребления – 40 град.С (35 – спортивный душ, 50 – кипяток по ощущениям, 38 – теплый душ, 40 – горячий душ). • t1 = Температура воды на входе в прибор – 15 град.С (значение для моск.квартиры; от 5 град – скважина, до 25 и более – летний водопровод) • Теплоемкость воды – 4,183 кДж / (кг*К). Переведем формулу для расчета мощности при заданных параметрах температуры воды, объема воды и получим: кВт = ΣQ × (t2-t1) / 14,34 (или кВт = 0,0697 × ΣQ × (t2-t1)) t1,t2 – температура (вход, выход) в град.С ΣQ - сумма всех расходов воды, литр/мин. Для нашего случая, когда одновременно открыты оба крана воды расход составит 6 + 8 = 14 литр/мин; температура воды на выходе из прибора t2=40 град.С, температура воды на входе в прибор ,t1=15 град.С – проводим расчет: кВт/Ч= 0,0697 × (40-15) × 14 = 24,395 – требуемая мощность прибора Теперь сделаем расчет для вот таких параметров – один кран (6 литр/мин), перепад температур = 20 град.С (35-15) и получаем: кВт/Ч= 0,0697 × (35-15) × 6 = 8,36 – требуемая мощность прибора Округлим для запоминания коэффициент до 0,07 кВт*град*литр/мин
Итак коэффициент – 70 ВтЧ на градус, на литр/минуту Умножив его на требуемый перепад температур (град.С) и на требуемый проток (л/мин) получим значение требуемой мощности прибора. Распишем эту же формулу для вычисления различных параметров:
Требуемая мощность проточника
P (Вт) = 70 × ∆t(t2-t1) × Q (л/мин)
(при известных перепаде температур и производительности)
Получаемая производительность проточника
Q (л/мин)= P (Вт) / (70 × ∆t(t2-t1))
(при известных мощности прибора и перепаде температур)
Перепад температуры воды при работе проточника
∆t(t2-t1)= P (Вт) / (70 × Q (л/мин))
Рисунок 10 - Конструкция водонагревателя
1 – Выход нагретой воды из прибора с диэлектрической (пластиковой) втулкой; 2 – Медная колба с расположенным внутри змеевиком медного ТЭНа (нагревательного элемента); 3 – Цифровой дисплей; 4 – Предохранительный термостат; 5 – Передняя крышка прибора; 6 – Клеммы подключения эл.кабеля; 7 – Электронная плата управления8 – Внутренняя трубка с регулятором протока; 9 – Медная трубка подачи холодной воды в прибор; 10 – Диэлектрическая втулка подключения холодной воды; 11 – Резиновая заглушка для кабельного ввода; 12 – Монтажный комплект.