3.5 Однофазные и трехфазные электрические проточные водонагреватели

Объяснений по данной теме, надеюсь, нужно не очень много. Как известно, электроснабжение может быть однофазным (это когда в квартиру или дом подается три провода – фаза и ноль, заземление) или трехфазным (пять проводов – заземление, ноль, три провода фаз A B C). Надеюсь, что всем известны параметры электроснабжения в России – однофазное 220В 50 Гц, трехфазное – 380 В (можете проверить сами – при замере напряжения между любой из фаз и нолем будет напряжение 220В, при замере напряжения между любыми двумя фазами – 380В). Подчас производители указывают на изделиях 230В и 400В. Это означает, что при работе с нашими напряжениями, мощность прибора будет меньше, чем указано на шильдике прибора, но работоспособность сохранится. Что касается проточных водонагревателей – для однофазных приборов требуется три провода – заземление, ноль, фаза. Для трехфазных приборов требуется – заземление, и три фазы. Как правило, подключение нулевого провода не предусматривается производителем. Это обусловлено внутренней электросхемой подключения нагревательных элементов по электросхеме типа «звезда». Однофазные водонагреватели выпускаются мощностью до 8-9 кВт (иногда до 12 кВт). Трехфазные модели от 12 до 27 кВт.

3.6 Подключение и монтаж проточных водонагревателей

Начнем с рассмотрения гидравлического монтажа, т.к. в случае подключения проточника следует обеспечить сначала его заполнение водой, прогон воздушных пробок, и только потом осуществлять электроподключение. Первой ступенью является гидравлический монтаж и установка прибора на стену. Следует разделить данную тему на две ветки – монтаж напорных проточных водонагревателей и монтаж безнапорных проточных водонагревателей.

Монтаж безнапорных проточных водонагревателей в этой ситуации очень прост – прибор работает на одну точку водоразбора и к нему необходимо подвести только холодную воду. Прибор устанавливается в непосредственной близости к душу или раковине из расчета, чтобы штатный смеситель мог обеспечивать его использование. Запрещается использовать нештатные смесители, душевые насадки и прочие аксессуары, а также запрещается устанавливать какие-либо запорные краны и иные приспособления между безнапорным проточником и его насадкой! Если проточник предполагается использовать только во время отключения централизованного водоснабжения, тогда есть возможность использовать резьбовое соединение на смесителе, к которому в штатном режиме подключается шланг душевой насадки. Этот шланг отвинчивается от смесителя, а на его место привинчивается гибкая подводка, подключаемая на вход водонагревателя. После гидравлического подключения пользователь должен прогнать воду через прибор для исключения воздушных пробок, потом включить в щитке электроавтомат. Монтаж окончен. Конечно, подобный монтаж нельзя назвать профессиональным, но данное подключение пользователь сможет сделать самостоятельно. После того как центральное водоснабжение будет восстановлено, прибор отключается от смесителя и демонтируется со стены. В любом случае прибор должен быть жестко закреплен на стене во время эксплуатации. Примечание – следует использовать диэлектрическую втулку для исключения соприкосновения металлических водопроводных труб и каких-либо металлических элементов прибора – это требование в части электробезопасности. Безнапорные водонагреватели, как правило, имеют пластиковую втулку на входе, либо комплектуются таковой.

Монтаж напорных проточных водонагревателей. Этот процесс более сложен лишь из-за монтажа к трубам холодного (ХВС) и горячего (ГВС) водоснабжения, для обеспечения работы всех кранов, подключенных к ним. Водонагреватель может быть установлен практически в любом месте, где есть выводы труб ХВС и ГВС, например под любым из умывальников. При этом прибор монтируется как бы параллельно имеющемуся смесителю. В момент отключения центрального ГВС, пользователь должен будет перекрыть кран на стояке подачи горячей воды в квартиру, открыть краны перед водонагревателем, открыть любой кран горячей воды и прогнать воду через проточник для удаления воздушных пробок, потом включить электроавтомат в щитке, питающий проточник. После этого система работает.

Рисунок 11 - Схемы подключения водонагревателей:

Безнапорного проточного (а);  напорного проточного (б);  напорного накопительного (в).

1 - электрокабель (сечение не менее 0,7 мм2/кВт); 2 - автомат защиты; 3 - электрощит; 4 - устройство защитного отключения (30 мА); 5 - стояк холодной воды; 6 - не проводящая ток труба; 7 - группа безопасности; 8 - слив в канализацию; 9 - стояк горячей воды; 10 - точки водоразбора; L - фаза; N – нулевая жила; PE - заземление.

Электроподключение – это наиболее ответственный и сложный момент во всем процессе. Первое что необходимо знать и понимать – подключение следует производить отдельным кабелем от электрощита. При этом на данной линии необходимо установить отдельный автомат (рассчитанный по току потребления проточника), а также УЗО с током срабатывания не более 30 мА. Именно эти элементы отвечают за электробезопасность подключения и экономить на них не стоит. Если водонагреватель подключают к однофазной сети 220 В, кабель должен быть трехжильным, а если к трехфазной сети с напряжением 380 В – четырех или пятижильным (количество определяется моделью водонагревателя – есть нулевая клемма или нет). Сечение жил кабеля зависит от максимальной мощности, потребляемой прибором. Можно принять, всреднем, что на 1 кВт мощности водонагревателя необходимо 0,7-1 мм² площади сечения каждой медной жилы.

Таблица 1 - Рекомендуемое сечение силового кабеля в зависимости от потребляемой мощности

МЕДЬ, 220В, 1 фаза

Мощность (кВт)	1	2	3	3,5	4	6	8
Сила тока (А)	4,5	9,1	13,6	15,9	18,2	27,3	36,4
Сечение кабеля (мм^2)	1	1	1,5	2,5	2,5	4	6
Макс.длина кабеля^* (м)	34,6	17,3	17,3	24,7	21,6	23	27

*Максимально допустимая длина кабеля при указанном сечении. При увеличении длины следует выбирать большее сечение кабеля.

МЕДЬ, 380В, 3 фазы

Мощность (кВт)	12	15	18	21	24	27	35
Сила тока (А)	18,2	22,8	27,3	31,9	36,5	41	53,2
Сечение кабеля (мм^2)	2,5	4	4	6	6	10	10
Макс.длина кабеля^* (м)	33,6	47,6	39,7	51	44,7	66,2	51

*Максимально допустимая длина кабеля при указанном сечении. При увеличении длины следует выбирать большее сечение кабеля.

Теплоизоляция – несмотря на кажущуюся простоту, именно от ее качества, толщины, зависит расход электроэнергии на поддержание заданной температуры воды в баке при отсутствии водоразбора. Для качественных изделий затраты электроэнергии на поддержание температуры в баке составляют 0,2-1,5 кВт в сутки, для простых и дешевых моделей – 3 и более кВт в сутки. У дешевых моделей толщина слоя теплоизоляции составляет 1,5-3 см. У моделей hi класса – до 5-8 см. Важную роль также играет материал, из которого выполнена теплоизоляция. Наиболее распространен пенополиуретан. Изредка и из большой экономии используют поролон, пенопласт, мин.вату. В последнее время появились более современные материалы, которые начинают применяться в моделях hi класса.

Рассмотрим последний элемент конструкции - магниевый защитный анод, и его предназначение. Анод представляет собой металлический стержень, выполненный из специального состава, и не требует какого-либо электропитания. Магниевый анод служит для дополнительной защиты внутреннего бака от коррозии, а также для предотвращения образования твёрдой накипи в баке водонагревателя при нагреве. Без применения магниевого анода нагревательный элемент в процессе эксплуатации быстро «обрастает» накипью, что приводит к увеличению времени нагрева воды в баке, снижению КПД и, как следствие, большему расходованию электроэнергии в расчёте на нагрев одного литра воды, росту риска выхода ТЭНа из строя. Принцип действия магниевого анода. Природная, а также вода, поступающая в бак водонагревателя из водопроводной сети, содержит растворимые гидрокарбонаты кальция и магния Mg(HCO3)2 и Ca(HCO3)2. Они присутствуют в воде в растворенном состоянии в виде ионов Mg2+, Ca2+, HCO3- . Наличие в баке магниевого анода обеспечивает многократное увеличение количества катионов Mg2+, которые при нагревании участвуют в следующих химических реакциях. Во-первых, магний (валентность II) – металл более активный, чем железо (валентность III), поэтому он связывает свободный кислород, который образуется в воде при нагревании, дополнительно предохраняя от коррозии внутренний бак и поверхность ТЭНа. Это так называемая протекторная защита. Во-вторых, наличие магниевого анода предотвращает образование твердой накипи на нагревательном элементе. При нагревании накипь образуется в результате превращения гидрокарбонатов Mg(HCO3)2  и Ca(HCO3)2 в нерастворимую соль  CaCO3 и малорастворимую соль MgCO3. В результате высокой концентрации катионов Mg2+  в воде они связывают огромное количество анионов CO32- , образуя молекулы соли MgCO3 и резко снижая образование нерастворимой соли CaCO3 . Это приводит к разрыхлению накипи, которая легко отделяется от нагревательного элемента в процессе работы водонагревателя, и осаждается на дно бака. В процессе работы магниевый анод растворяется в воде, поэтому следует при эксплуатации накопительного водонагревателя периодически (от 1 до 3 лет) производить замену данного элемента, с полной чисткой внутренней емкости. В последнее время все больше производителей устанавливают активные системы защиты, заменяющие разрушающийся магниевый анод. Сейчас стоимость подобных элементов еще высока и, говорить, о массовом применении во всех моделях подобных устройств рано. Активные системы (аноды) состоят из блока питания, блока индикации (светодиод индицирующий наличие питания) и электрода, погруженного в воду, и требуют постоянного электропитания.