Elektrický ohřívač vody

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 3. ledna 2020; kontroly vyžadují 5 úprav .

Elektrický ohřívač vody - elektrický ohřívač vody , zařízení pro ohřev vody energií přijatou z elektrické sítě ( tepelný účinek proudu ) za účelem následného využití v technologických , ekonomických, sanitárních a hygienických nebo bytových podmínkách .

V mnoha evropských zemích nahrazují individuálně instalované elektrické ohřívače vody v bytech chybějící centralizované zásobování teplou vodou . V Rusku a zemích SNS se elektrické ohřívače vody obvykle používají v individuální bytové výstavbě při absenci centralizovaného zásobování plynem a také jako záložní zdroj teplé vody během letních preventivních odstávek .

Výhodami elektrických ohřívačů vody je automatizace pracovního procesu, možnost instalace v jakémkoliv objektu (je nutná pouze elektrifikace), bezpečnost výbuchu, menší nebezpečí požáru ve srovnání s ohřívači vody na plyn a tuhá paliva, nehrozí otrava plynem nebo vznícení produkty. Elektrické ohřívače vody, zejména průtokové, však vyžadují dostatečně výkonné vedení a elektřina je většinou mnohem dražší než plyn nebo jiná hořlavá paliva.

Podle zařízení se elektrické ohřívače vody dělí na zásobníkové a průtokové.

Akumulační elektrické ohřívače vody

Akumulační (kapacitní) ohřívač vody neboli bojler (z anglického boiler ) je poměrně velká nádoba, v níž nebo méně často pod ní je umístěn zdroj tepla. Nejčastěji jako zdroj tepla funguje topné těleso .

Nádrž na ohřev vody je z vnější strany chráněna vrstvou tepelné izolace a ochranným pláštěm. Standardní tloušťka je 50 mm pro malé nádoby (cca do 200 l), 100 mm pro velké nádoby. Tepelná izolace se tradičně vyrábí z tuhé polyuretanové pěny (tvrdá) nebo pěnové pryže (měkká, snímatelná). U ohřívačů vody velkých objemů (od 1000 l) je tepelná izolace obvykle dodávána odděleně od nádrže, což umožňuje zmenšit rozměry produktu (pro usnadnění jeho přepravy).

Venku je k topnému tělesu připojen ovládací panel, který nutně zahrnuje regulaci teploty. Obvykle se jedná o bimetalový termostat . Rozsah nastavení teploty na termostatu: 30 až 85 °C . V závislosti na výrobci a modelu se může povolený rozsah lišit.

Elektrické ohřívače vody uzavřeného typu (tlakové, vysokotlaké)

Takové ohřívače vody jsou neustále připojeny k vodovodní síti, vnitřní nádrž je neustále pod tlakem.

Uzavřený kotel lze použít v systému centralizovaného zásobování vodou pro několik vodovodních bodů, přičemž je povoleno používat jak konvenční vodovodní armatury (jednopákové a dvouventilové směšovače), tak speciální směšovače pro otevřené ohřívače vody.

Aby nedošlo k poškození zásobníku zvýšením tlaku v důsledku expanze vody při ohřevu, lze spolu s kotlem použít expanzní nádobu (expanzní nádobu) nebo pojistnou skupinu skládající se z pojistných, přepouštěcích a zpětných ventilů, v případě potřeby je doplněn i redukčním ventilem, manometrem, termomixérem. Při zvýšení tlaku nad jmenovitou hodnotu pojistného ventilu se otevře pružinový ventil a přebytečná voda je vypuštěna do kanalizace. Zpětný ventil je nutný, aby se zabránilo stékání vody do přívodního potrubí a přehřívání topného tělesa. Pojistná skupina je umístěna na přívodním potrubí přímo na vstupu do kotle.

Materiálem pro výrobu nádrže na ohřev vody může být: smaltovaná ocel ; nerezová ocel ; ve vzácných případech měď a jiné kovy. Kromě smaltování používají ocelové nádrže katodickou ochranu založenou na obětní anodě, obvykle hořčíkové nebo zinkové , nebo anodě napájené externě, aby se zabránilo korozi.

Elektrické ohřívače vody otevřeného typu (beztlakové, nízkotlaké)

Otevřený ohřívač vody může zásobovat pouze jedno odběrné místo a pouze pomocí speciálních odběrných armatur (speciální směšovač). Základním principem činnosti takových armatur je uzavření síťové vody pod tlakem, nikoli na výstupu, ale na vstupu do kotle. To umožňuje vyrobit nádobu z méně odolných materiálů, nejčastěji plastu. Speciální baterie funguje i jako bezpečnostní skupina, odvádí přebytečnou vodu do dřezu, když se během ohřevu rozpíná.

Kotle otevřeného typu s bezpečnostní skupinou a expanzní nádrží nemohou fungovat: při konstantním tlaku studené vody se topná nádrž nafoukne a praskne. Navíc u takových ohřívačů vody často k vypnutí dochází podle vstupního tlaku, a nikoli podle výstupu. Obyčejný kohoutek nebo kohoutek nainstalovaný za ohřívačem vody (což je přísně zakázáno návodem k instalaci!) - může způsobit, pokud je zavřený, další provoz ohřívače vody bez průtoku vody, což může vytvořit nebezpečnou situaci.

Materiál pro výrobu zásobníku na ohřev vody může být: plast , měď .

Jak to funguje

Po otevření kohoutku vstupuje voda ohřátá v nádrži na ohřev vody do vodovodní sítě a postupně je v nádrži nahrazována studenou vodou. Když je dodávka horké vody vyčerpána a z kohoutku začne vytékat již studená voda, musíte počkat, až se kotel znovu zahřeje. Topení se zapne, když teplotní čidlo zaregistruje teplotu v nádrži pod nastavenou teplotou, bez ohledu na přítomnost nebo nepřítomnost odběru vody.

Pojem „beztlakový elektrický ohřívač vody“ vůbec neznamená, že je možné nádrž předem naplnit a následně odpojit od přívodu vody a spotřebovávat vodu, dokud není nádrž prázdná. Po otevření kohoutku se tato voda dostává do vodovodní sítě a v nádrži se postupně nahrazuje studenou vodou.

Aby došlo k nasátí vody a vylití horké vody z nádrže, musí být do nádrže přiváděna studená voda pod tlakem. V tomto případě bude samotná nádrž kdykoli zcela naplněna vodou. Pokud na vstupu není tlak, voda fyzicky nemůže vytékat ven, protože výstupní potrubí teplé vody (9) ústí v nejvyšším bodě kotle (přestože na vnější straně ohřívače armatura teplé vody může být umístěna kdekoli, dokonce i ve spodní nádrži).

Studená voda je naopak přiváděna zespodu, zatímco na konci armatury je instalován dělič (5), v důsledku čehož se přicházející voda jakoby „šíří“ po dně nádrže. Topné těleso je také umístěno ve spodní části. V důsledku přirozené konvekce se teplota postupně zvyšuje po výšce nádrže a již ohřátá voda se nemísí se studenou vodou.

Pro případy, kdy není stálý přívod vody, jsou k dispozici speciální ohřívače vody bez tepelné izolace. Zvláštním případem takových nádrží jsou tzv. elektrokotle.

Výpočty

Dobu ohřevu vody v zásobníkovém ohřívači je možné určit pomocí standardních fyzikálních vzorců pro výpočet výkonu jako rychlosti změny energie:

$c={\frac {Q}{m\Delta T}}$ , kde je měrná tepelná kapacita vody, je rovna 4183 J kg −1 K −1 ; - množství tepla přijatého látkou při zahřívání, J; - hmotnost ohřáté vody, kg (s dobrou přesností rovna jejímu objemu v litrech); - rozdíl mezi konečnou a počáteční teplotou látky (T 2 - teplota ohřívané vody, ° CT 1 - počáteční teplota studené vody, ° C). $C$ $Q$ $m$ $\Delta T=T_{2}-T_{1}$
$N={\frac {Q}{\tau }}$ , kde je topný výkon, W; - časový interval, během kterého dochází k ohřevu, sec. $N$ $\tau$
Pro velké objemy a nízký výkon topného tělesa, stejně jako v nádobách bez tepelné izolace, může být důležitý parametr tepelné ztráty vyjádřený v kWh / den. Tato hodnota je uvedena v technické dokumentaci k výrobku. Musí být převeden na jednotky SI, tedy W. (vynásobte 1000/24 = 41,666…) a odečtěte od elektrického výkonu topného tělesa: , kde je výkon topného tělesa, W; — tepelné ztráty zásobníku na ohřev vody, kWh/den. Protože u domácích vodáren o objemu do 1000 litrů tepelné ztráty nepřesahují 1,5 kWh / den. (62 W), tepelné ztráty se obvykle zanedbávají. $N=~N_{full}-~{\frac {1000}{24}}*Q_{c}$ ${\displaystyle N_{full))$ $Q_{c}$

Konečný výpočet vypadá takto:

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

Tento univerzální vzorec může poskytnout odpovědi na časté otázky, které vyvstávají při výběru a provozu ohřívačů vody, jako jsou:

Jak dlouho trvá ohřátí vody v bojleru na určitou teplotu?
Jaký výkon topného tělesa může poskytnout požadovanou rychlost ohřevu?
Jaký objem nádrže na ohřev vody je potřeba pro pohodlné zajištění potřeb?

K zodpovězení této otázky použijte výraz odvozený z univerzálního vzorce (protože není potřeba vařící voda, ale voda zředěná): kde indexy 1, 2 a 3 označují studenou, ohřátou v kotli a smíšenou vodu.

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

Výpočty domácnosti

Doma můžete také použít:

odvozeno ze vzorce popsaného větou: 1 kW za 1 hodinu ohřeje 860 litrů vody o 1 K ;
upraveným empirickým vzorcem, podle kterého se čas (v hodinách) potřebný k úplnému ohřevu vody v nádrži zásobníkového ohřívače vody stanoví takto: $t$ $t=0,00116{\frac {V(T_{2}-T_{1})}{W))$

kde je objem nádrže (l); - teplota ohřívané vody (obvykle 60 °C ); — počáteční teplota studené vody; — elektrický výkon topného tělesa (kW). $PROTI$ $T_{2}$ $T_{1}$ $W$

Požadovaný objem nádrže ohřívače vody (v litrech) lze přibližně odhadnout na základě níže uvedené tabulky:

Místo aplikace	Počet lidí v rodině
Místo aplikace	jeden	2	3	čtyři	5
Mytí	5-10	patnáct	patnáct	třicet	třicet
Sprcha	třicet	padesáti	80	100	120
Mytí + sprcha	padesáti	80	100	120	150
Koupel	100	150	200	250	300

Výhody

Téměř neomezené množství teplé vody spotřebované za jednotku času, to znamená možnost napájet libovolný počet výstupů teplé vody z jednoho zásobníku. Počet současně obsluhovaných vodních bodů je omezen pouze průchodností potrubí.
Nízká spotřeba energie (od 0,5 kW); i když celkové náklady na elektřinu jsou o něco vyšší než u průtoku, protože se spotřebuje relativně málo energie za mnohem delší dobu a část tepla se ztrácí při ztrátě tepla.
Možnost instalace v bytech s nedostatečně výkonnými elektrickými rozvody;
Méně přísné požadavky na ochrannou automatiku.
Možnost ohřevu vody v noci, kdy jsou zvýhodněné tarify, s její další spotřebou přes den. Tato automatická možnost, ačkoliv je přítomna v mnoha dovážených ohřívačích vody, však v našich sítích nefunguje kvůli neshodě v kódu kódu pro začátek nočního tarifu; proto je v Rusku vytápění noční sazbou možné z větší části pouze „v ručním režimu“.
Absence špičkového zatížení elektrické sítě, rovnoměrná spotřeba energie po dlouhou dobu.
Na rozdíl od průtoku funguje i při nízkém tlaku ve vodovodu.

Nevýhody

Omezený zdroj teplé vody;
Potřeba umístit objemnou nádrž;
Potřeba připojení ke kanalizaci nebo jinému zdroji pro vypouštění vody;
Nemožnost okamžité dodávky teplé vody;
Ztráty tepelné energie během čekací doby na ohřev zásobníku, jakož i po ohřevu vody, pokud je její spotřeba zpožděna;
Nutnost pravidelně kontrolovat stav anody a odvápňovat.

Průtokové elektrické ohřívače vody

U průtokových ohřívačů vody (hovorově "květin") je velikost nádrže značně zmenšena, takže ohřívací nádrž je úzká trubka. To vede k rychlému ohřevu vody při průtoku topnou nádrží.

Takové ohřívače vody mají znatelně vyšší výkon, takže pouze pro sprchování potřebujete výkon nejméně 6-8 kW a pro plnou dodávku teplé vody do jednotlivého obytného domu - 15-20 kW. Vyšší výkon však neznamená větší spotřebu elektřiny, protože takový ohřívač vody pracuje relativně krátkou dobu, protože nemusí ohřívat celou nádrž. Nebezpečí nadměrné spotřeby energie vzniká pouze tehdy, pokud spotřebitel s odběrem teplé vody zachází nedbale, aniž by zavíral kohoutek v době, kdy to není přímo potřeba.

Jako topné těleso lze použít topné těleso nebo neizolovanou spirálu. Mezi výhody neizolované spirály patří především nemožnost ukládat na ni soli tvrdosti díky tomu, že se při zahřívání třese a zabraňuje usazování částic vodního kamene. Hlavní nevýhodou je vysoká citlivost na vzduchové kapsy, proto je vhodné u spirálových modelů doplnit (při absenci vestavěné) ochranu proti chodu na sucho.

Odrůdy

Existují průtokové ohřívače vody uzavřeného (tlakového) a otevřeného (netlakového) typu. Význam těchto pojmů je stejný jako u kapacitních modelů. Průtokové kanály uzavřeného typu mohou zásobovat několik odběrných míst, přičemž expanzní nádrž a bezpečnostní skupina nejsou vyžadovány. Otevřené průtokové průchodky mohou dodávat horkou vodu pouze do jednoho odběrného místa pomocí speciálního směšovače.

Navzdory skutečnosti, že květiny uzavřeného typu jsou schopny pracovat s konvenčními mixéry jakéhokoli designu, stále se doporučuje čerpat vodu pouze pomocí kohoutku horké vody dvouventilového mixéru, protože to pomáhá za prvé šetřit energii (tam není přídavkem studené vody, a tedy neodůvodněným ohřevem), a za druhé zabraňuje příliš malému průtoku ohřívačem vody (celý průtok prochází ohřívačem vody, nikoli jeho část). Při použití jednopákové baterie je vždy nějaký průtok, který prochází do výtoku baterie studenou trubkou, to znamená, že obchází průtok.

Modely průtokových ohřívačů vody s hydraulickým ovládáním mají obvykle několik manuálních stupňů výkonu. Regulace teploty v každé fázi u takových modelů se provádí změnou průtoku vody.

Modely s elektronickým ovládáním mají termostat, který mění topný výkon v závislosti na průtoku a teplotě přiváděné vody. Pokud je průtok příliš velký na to, aby dosáhl nastavené teploty, některé elektronické modely jednoduše pracují na plný výkon a někdy hlásí skutečnou teplotu. Jiné začnou omezovat průtok na takovou hodnotu, aby se voda ještě mohla ohřát na nastavenou teplotu (tato možnost je pouze u třífázových modelů).

Topné těleso se zapíná v okamžiku odběru vody na základě signálů z průtokových čidel („voda protéká trubicí s topným tělesem“) a teploty („protékající voda je studená, teplota je pod nastavená teplota“). Topné těleso se vypne ihned po ukončení čerpání nebo v případě přehřátí.

Elektrické průtokové ohřívače vody jsou k dispozici ve variantách jednofázového (220V) i třífázového (380V) napájení. Ohřívač vody pro jednofázovou síť má malý výkon, ne vyšší než 10 kW, kvůli omezení maximálního zatížení v síti. Pokud je instalace ohřevu vody navržena pro připojení k třífázové síti, pak její výkon může dosáhnout 12-30 kW.

Je třeba si uvědomit, že napěťové normy v Rusku [1] a zemích SNS se poněkud liší od evropských norem, takže výkon uvedený na dováženém zařízení by měl být odpovídajícím způsobem upraven, teprve poté si můžete udělat představu o skutečný výkon zařízení. Například topidlo o jmenovitém výkonu 10 kW, určené pro síťové napětí 230 V, které je standardem ve většině zemí EU, po připojení k ruské síti 220 V vyrobí výkon 10 × (220/230 )²≈9,15 kW, tj. o 8,5 % méně než nominální.