Создание усложненных приборов
Сделать нагревательную установку ТВЧ своими руками сложнее, но это подвластно радиолюбителям, ведь для ее сбора потребуется схема мультивибратора. Принцип работы аналогичен — вихревые токи, возникающие из взаимодействия металлического наполнителя в центре катушки и ее собственного высокомагнитного поля, нагревают поверхность.
Конструирование ТВЧ-установок
Поскольку даже небольшого размера катушки вырабатывают ток около 100 А, вместе с ними потребуется подключить резонирующую емкость для уравновешивания индукционной тяги. Существует 2 вида рабочих схем для нагревательной ТВЧ в 12 В:
- целенаправленная электрическая;
- подключенная к питанию сети.
- целенаправленная электрическая;
- подключенная к питанию сети.
В первом случае мини ТВЧ-установку можно собрать за час. Даже при отсутствии сети в 220 В можно использовать такой генератор где угодно, но при наличии автомобильных аккумуляторов как источников питания. Конечно, она недостаточно мощная, чтобы плавить металл, но способна нагреться до высоких температур, необходимых для мелкой работы, например, нагрев ножей и отверток до синего цвета. Для ее создания необходимо приобрести:
- полевые транзисторы BUZ11, IRFP460, IRFP240;
- автомобильный аккумулятор от 70 А/ч;
- высоковольтные конденсаторы.
Вторая схема для индукционной установки нагрева в пластиковом корпусе более сложная, на основе драйвера IR2153, но по ней удобнее выстроить резонанс по регулятору в 100к. Управлять схемой необходимо через адаптер сети с напряжением от 12 В. Силовую часть можно подвести напрямую к основной сети в 220 В, используя диодный мост. Частота резонанса получается 30 кГц. Потребуются следующие элементы:
- ферритовый сердечник 10 мм и дроссель 20 витков;
- медная трубка в качестве катушки ТВЧ в 25 витков на оправку 5−8 см;
- конденсаторы 250 V.
Вихревые нагреватели
Более мощную установку, способную греть болты до желтого цвета, можно собрать по простой схеме. Но при работе выделение тепла будет довольно большим, поэтому рекомендуется устанавливать радиаторы на транзисторы. Также потребуется дроссель, позаимствовать который можно из блока питания любого компьютера, и следующие вспомогательные материалы:
- стальной ферромагнитный провод;
- медная проволока в 1,5 мм;
- полевые транзисторы и диоды под обратное напряжение от 500 В;
- стабилитроны мощностью 2−3 Вт с расчетом на 15 В;
- простые резисторы.
Умельцы, знакомые со сваркой и управлением трехфазным трансформатором, способны еще больше повысить КПД устройства при одновременном снижении веса и размера. Для этого нужно сварить основания двух труб, которые послужат как сердечником, так и нагревателем, а в корпус после обмотки вварить два патрубка для осуществления подвода и отвода теплоносителя.
Устройство и принцип работы
- Как и все твердотопливные агрегаты, водяной котел на дровах обладает камерой сгорания, куда через верхнюю дверцу производится закладка дров. Единственное отличие, это очень вместительная топка.
- В ней размешается колосниковая решетка.
- Под решеткой располагается специальная камера, куда падает зола от сгоревших дров. В камере есть дверца, через нее производится очистка золы и углей. Кстати, многие производители устанавливают выдвижной поддон, он облегчает процесс чистки.
- В верхней части обязательно монтируется дымоход.
Внутреннее устройство
</p>
А вот теперь отличительные особенности конструкции.
- Внутри камеры сгорания установлен теплообменник, обычно из чугуна. Это полая литая конструкция, внутри которой движется нагретый воздух, а не горячая вода. Именно с помощью горячего воздуха и производится нагрев воды для хозяйственных нужд.
- И основная часть котла – это бак (резервуар). Здесь присутствует два варианта — как расположен бак относительно камеры сгорания. Он может быть установлен сверху или сбоку. Первый вариант предпочтительнее, потому что горячий воздух всегда стремиться вверх, что позволяет провести эффективную схему установки теплообменника.
- И, как дополнительный элемент прибора, это вентилятор, который устанавливается не во всех моделях. Он обеспечивает подачу свежего воздуха в камеру сгорания. Кстати, устанавливается он с боку топки.
Корпус водогрейного агрегата изготавливается из металла (это высокопрочная сталь), обязательно устанавливаются тепловые отражающие экраны, их размещают на внутренних поверхностях корпуса. Они не только не дают стенкам котла перегреваться, но и являются надежной защитой от химически агрессивных веществ и механических повреждений.
Принцип работы
</p>
Камера сгорания чаще всего изготавливается из чугунных плит. Некоторые производители предлагают котлы, топки которых собираются из огнеупорного кирпича.
Принцип работы
Принцип работы водогрейного котла на дровах основан на сжигании топлива, которое отдает свою тепловую энергию чугунному теплообменнику. Он в свою очередь передает тепло воздуху, который находится внутри него. Последний перемещается по внутренним полостям и попадает в продолжение теплообменника, расположенного внутри бака, заполненного холодной водой.
Проходя по теплообменнику в баке, воздух отдает свою тепловую энергию воде. Так и происходит нагрев. Охлажденный затем он опять возвращается в теплообменник, расположенный в камере сгорания. И цикл повторяется. Все очень просто и оригинально. К тому же воздух нагревается быстрее, чем вода, что является причиной быстрого нагрева воды в самом баке.
Водогрейный котел
</p>
Добавим, что часть тепловой энергии поступает в бак через металлические стенки самого твердотопливного водогрейного котла. Это плюс, который увеличивает показатель эффективности. Кстати,
- Коэффициент полезного действия таких установок 80-85%. Не самый высокий уровень для твердотопливных котлов. Но именно для этой водогрейной конструкции считается нормальным.
- В резервуаре вода нагревается до +95°С, при давлении 0,6 атм.
Твердотопливные котлы
Это популярный у владельцев домов тип котлов. Используется для отопления в сельской местности или в местах, где дрова, пеллеты или уголь стоят недорого и есть в свободном доступе.
Устройство пеллетного водонагревателя
- Типе топлива. В качество горючего применяется древесина – дрова или пеллеты, а также уголь. Существуют котлы смешанного типа с несколькими топками.
- Способе сжигания топлива. Выпускаются классические, длительного горения и пиролизные.
Популярны пеллетные версии, предоставляющие высокий уровень автоматизации с длительным программирование режимов работы. Это самые современные по типу топлива водонагреватели в твердотопливном семействе.
В классическом твердотопливном котле тепло появляется за счет банального сжигания дров, как в печке. Отсюда все недостатки таких агрегатов – их придется чистить, следить за удалением дыма, постоянно подбрасывать дровишки и регулировать силу горения и тягу заслонкой и т. д. Ни о какой автономности речь не идет в принципе. КПД не превышает 75%. Достоинство заключается в надежности, простоте конструкции и схемы обвязки, независимости от электричества и низкой стоимости.
Водонагреватели длительного или верхнего горения используют другой способ загрузки топлива – сверху. За счет этого происходит полное прогорание и увеличивается эффективность.
Устройство пиролизного котла
Принцип работы и схема водогрейного котла
Теплоноситель нагревается до 115 градусов и после этого передает тепло отопительной системе. Вода становится паром при температуре 100 градусов, поэтому для предотвращения закипания, в котле постоянно поддерживается высокое давление.
Чем оно выше, тем лучше, так как тогда вероятность возникновения пристеночного закипания уменьшается, а значит образуется меньше накипи.
Независимо от вида топлива, принцип работы водогрейных котлов одинаковый: горючее сжигается в топке, а через ее стенки жар передается воде, которая циркулирует по отопительным трубам. Каждая конструкция разработана таким образом, чтобы обеспечить максимальное сгорание топлива и эффективную теплопередачу.
В конструкции водогрейного котла могут присутствовать особые конвективные пакеты. Они предназначены для эффективного охлаждения уходящих газов и снижения их температуры.
Поверхность пакетов у качественных систем в состоянии обеспечить снижение температурного режима до 190-200 градусов. Нельзя допускать более низкие температурные показатели, так как появится вероятность образования конденсата.
Если через какое-то время он смешается с отложениями золы, где содержится сера, это может привести к разрушительной сернистой коррозии, соответственно, котел очень быстро выйдет из строя.
Качественная и при этом максимально эффективная работа оборудования определяется высокими показателями надежности и прочности устройства. В процессе работы вода по всем панелям и экранам осуществляет многоходовое движение.
Подобный результат достигается посредством установленных заглушек в коллекторах. Их количеством регулируются параметры скорости движения теплоносителя в приборе. Более подробно данный процесс отражает схема работы водогрейного котла.
Если приобрести водогрейный котел у серьезного производителя, можно быть уверенным в качестве и долговечности устройства.
Во многом это основано на правильном подборе скоростей передвижения воды, которая дает минимальное сопротивление контура. Это будет минимизировать отложение солей, а также процесс образования накипи.
Для чего нужен водогрейный котел
Если в жилье не предусмотрено централизованное отопление и подача горячего водоснабжения, то выполнение этих функций возлагается на котел. Как правило, такая ситуация встречается при загородной застройке. Однако отопительное оборудование может быть успешно установлено и в квартире.
При правильном выборе техники система будет эффективно выполнять свою задачу, создавая в помещении тепло и уют, независимо от погоды за окном. Водогрейные котлы — это безопасные, простые в эксплуатации приборы, эффективность обогрева которых зависит от конкретной модели и ряда других факторов.
Правила эксплуатации водонагревателя
Поскольку электрические водонагревающие устройства распространены гораздо шире, мы рассмотрим именно их более подробно. Понятно, что любое оборудование нуждается в бережном отношении. Не исключение и накопительные водонагреватели. Принцип работы этого устройства таков, что не стоит заставлять его работать постоянно на полную мощность. Это может привести к достаточно быстрому выходу из строя ТЭНов, либо срабатывании защитного реле, для включения которого придется вызывать мастера. Оптимальная достаточная температура – это 60 градусов. Для ее достижения нужно пользоваться всеми ТЭНами. Это не сильно повышает расход электроэнергии, зато делает их износ более равномерным.
Большинство моделей отключаются автоматически при нагреве до 85%, а включение произойдет только после ее некоторого остывания, если не сработает защита. По ночам действует льготный тариф на пользование электроэнергией, что позволяет экономить средства при оптимальном выборе режима нагрева. Ведь днем прибор можно отключать. Все равно вода в нем не остынет до самого вечера. Осуществляемый в ночное время нагрев воды будет стоить уже в два раза дешевле. Некоторые современные модели уже снабжены функцией экономичного нагрева. Ее суть в том, что вода греется ночью, а днем только происходит поддержание ее температуры на минимально допустимом уровне – т.е. 55 градусов.
Схема подключения накопительного водонагревателя к внутриквартирному водопроводу
Чтобы работа прибора была полностью безопасной, необходимо несколько простых элементов: во-первых, обычное заземление. Во-вторых, защитный редуктор, который нужен для компенсации повышенного давления в водопроводной сети. В-третьих, предохранительный клапан, защищающий водонагреватель от слишком высокого давления внутри. Он при необходимости просто сливает воду. В-четвертых, обратный клапан, блокирующий выход воды из бака если ее подача вдруг прекращается – это нужно для того, чтобы не вышли из строя ТЭНы. Три последних перечисленных элемента называются производителем «группой безопасности» и они не обязательно идут в комплекте с основным устройством. Часто их нужно приобретать отдельно. Бывает, что некоторые производители собирают все три компонента в один блок, что позволяет осуществлять более удобный монтаж. Скорость нагрева воды в устройстве напрямую зависит от мощности самого прибора, как и уровень потребления электрической энергии.
Как выбрать накопительный водонагреватель в зависимости от количества членов семьи
Если вы используете воду из накопительного водонагревателя, то учтите следующие важные моменты:
Если вода в баке застаивается, для пищи ее использовать ни в коем случае нельзя
Это особенно опасно, когда температуры воды падала до такого уровня, когда в ней могли зародиться и начать размножение различные болезнетворные бактерии.
Если ваше накопительное водонагревательное устройство установлено за городом, и вы используете обычную воду из скважины, то хотя бы раз в месяц, нужно нагревать воду до максимальной температуры в целях дезинфекции и профилактики.
Очень важно состояние внутренней поверхности бака. При наличии достаточных финансов лучше выбрать модель, имеющую специальное покрытие, например, из стеклофарфора
Оно обеспечит чистоту воды в баке, независимо от времени ее нахождения там.
Если вы на долго уезжаете, и водонагреватель накопительного типа какое-то время не будет эксплуатироваться, воду обязательно надо слить. Тем более это важно, если вы уезжаете на всю зиму. Ведь замерзание воды внутри бака ни к чему хорошему не приведет. Это просто выведет прибор из строя полностью и ремонту он уже подлежать не будет.
Принцип работы электрического проточного водонагревателя
Проточные нагреватели имеют простую конструкцию. Почти для всех моделей применяется единая концепция, при которой жидкость проходит через корпус теплового оборудования, получая тепло от ТЭНов. В момент, когда пользователь открывает кран, запускается специальное реле давления, за ним срабатывает нагреватель. Его задача — быстро подогреть воду до заданной температуры.
В конструкции есть прерыватель, функция которого состоит в принудительном отключении питания. Это происходит при перепадах давления в системе или превышении степени нагрева воды. Дополнительный предохранитель — стабилизатор. Его задача — обеспечить нормализацию давления при достижении критических значений.
Конструктивные особенности
Главной составляющей электрических водогрейных приборов остается ТЭН. Сплав этой детали обеспечивает отдачу тепла при прохождении через него электрического тока. Спирали изолируются для упреждения коррозии, для чего помещаются в специальный пластиковый блок. При разогреве нагревательного элемента генерируемое тепло забирается проходящей через него холодной водой.
Загрузка
Конструкция активного блока исключает остаточное тепловыделение. Это происходит из-за небольшого объема проходящей жидкости и массы самого устройства. Образования накипи на спиралях не происходит, что значительно продлевает срок службы изделий.
Обратите внимание! Если посмотреть водонагреватель в разрезе после долгих лет использования, можно заметить лишь небольшой налет на поверхности спиралей. В проточных установках закрытой модификации спирали ТЭНов заключаются в медные или латунные модули. Такое строение обеспечивает безопасность в противопожарном отношении
Такое строение обеспечивает безопасность в противопожарном отношении
В проточных установках закрытой модификации спирали ТЭНов заключаются в медные или латунные модули. Такое строение обеспечивает безопасность в противопожарном отношении.
Рассматривая, как работает бойлер, следует различать тип управления. Гидравлическое манипулирование происходит вручную, через шесть ступеней мощности. Более точное управление действиями техники электронное. Такая система работает автономно, под заданную пользователем температуру контролируется степень нагрева воды в бойлере. Такой принцип лучше гидравлики, поскольку все процессы контролируются электроникой вне зависимости от напора.
Из-за сложившихся стереотипов название «бойлер» часто ассоциируется с электрическим водогрейным баком. Хотя существуют и другие версии бытовых приборов, обеспечивающих автономное горячее водоснабжение частных домов и квартир. В определенных условиях использование газовых аппаратов и емкостей косвенного нагрева гораздо выгоднее и комфортнее. Чтобы выбрать накопительный водонагреватель, стоит сравнить принцип работы бойлеров различных типов, нюансы подключения и особенности эксплуатации.
Стальные и чугунные котлы
Котлы, имеющие стальной теплообменник, обладают длинным трактом дымовых газов. В связи с этим они лучше передают тепло в теплообменник. В дополнение к этому стенки дымового тракта легко поддаются чистке. Для достижения высокого уровня КПД, у чугунных котлов поверхность теплообменника имеет много ребер, находящихся близко друг к другу. Конструкция такого котла не имеет длинный тракт дымовых газов, поэтому чистка такого котла — процесс сложный и трудоемкий.
Использование материалов разрешено только при наличии индексируемой ссылки на страницу с материалом.
Тепло в доме – обязательное условие комфортного проживания. При отсутствии централизованных систем подачи тепла, для нагрева воды устанавливаются котлы. С экономической точки зрения наиболее выгоден газовый котел, но центральное газоснабжение доступно не везде. При невозможности использования газового оборудования, оптимальным выбором станет электрокотел.
ТЭНы устанавливаются, в основном, в накопительные бойлеры, используемые для нагрева воды для системы горячего водоснабжения. Но есть и модели котлов с ТЭНами, созданные для отопления дома. Котлы с ТЭНами ненадежны. При сбоях в подаче воды автоматика не всегда успевает сработать, и нагревательный элемент может сгореть.
Система электродов
Электродная система нагрева воды более экономична, надежна и безопасна. Благодаря наличию непосредственного контакта с нагреваемой средой, сокращаются потери тепла и экономится энергия. При отсутствии жидкости внутри корпуса контакт между нагревательными элементами исчезает и нагрев прекращается без участия датчиков, то есть сгореть вследствие отсутствия теплоносителя котел не может.
Единственным, но существенным недостатком, который проявляется после нескольких лет эксплуатации, является накопление накипи на электродах. Это существенно снижает эффективность работы оборудования.
Тип нагрева
Определившись с необходимой мощностью оборудования, следует выбрать оптимальный тип отопительного оборудования. Выбирать придется из трех вариантов:
- трубчатые нагреватели (ТЭНы);
- электроды;
- индукционные катушки.
Трубчатые нагреватели
Этот тип отопительного оборудования самый простой и недорогой. Трубчатый элемент — это обычная нагревательная спираль, установленная в трубке из хорошо проводящего тепло материала. Спираль изолирована от трубки огнеупорным и непроводящим ток материалом.
Поскольку ТЭНы, как правило, съемные, то в случае выхода из строя нагревательного элемента его легко будет заменить. Недостатком этого варианта является то, что со временем на трубках нагревательных элементов накапливается накипь, что существенно снижает КПД оборудования.
Электродные нагреватели
Такие котлы называют ионными. В процессе работы ток проходит через воду, нагревая ее. Примерная схема процесса нагрева воды:
- под действием тока происходит ионизация молекул с образованием ионов, несущих противоположные заряды;
- заряженные ионы направляются к электродам с противоположным зарядом;
- поскольку используется переменный ток с частотой 50 ГЦ, то электроды меняют свою полярность 50 раз в секунду;
- в результате этого ионы постоянно меняют направление движения, что вызывает выделение тепла.
Чтобы ионный котел эффективно работал, нельзя использовать в нем неочищенную водопроводную воду, так как среда должна хорошо ионизироваться.
Индукционные катушки
Это новый тип котлов, имеющих самый высокий КПД. Принципиальная схема такой установки достаточно проста: котел представляет собой индукционную катушку. В качестве вторичной обмотки выступает труба, через которую пропускается переменное магнитное поле.
Внутри трубы установлено множество медных трубок, по которым проходит вода. При включении котла образуется магнитное поле, благодаря чему образуются вихревые токи, нагревающие трубки и проходящую в них воду. В таких котлах никогда не образуется накипь, поэтому даже при продолжительной эксплуатации эффективность работы не снижается. Но сам котел стоит достаточно дорого.
Производство подогревателей воды ПП, ВВП, ВПЕ. Поставка в регионы РФ и Казахстан.
Котлы КВ-Г (котел водогрейный газовый) (рис. 71) выпускаются теплопроизводительностью 4 и 6,5 Гкал/ч (4,65 и 7,56 МВт) вместо котлов ТВГ. Это прямоточные секционные котлы, работающие на газовом топливе, и представляют собой трубную систему, скомпонованную в одном транспортабельном блоке. Трубная система состоит из радиационной и конвективной поверхностей нагрева, по типу подогревателей кожухотрубных и теплообменников.
К радиационной поверхности относятся четыре топочных экрана и потолочный. Трубы крайних односветных топочных экранов и потолочного по всей высоте (длине) соединены между собой металлическими пластинами. Каждый топочный экран представляет собой отдельную секцию, состоящую из прямых труб, вваренных в верхний и нижний коллекторы.
Для заданного направления движения воды по топочным экранам верхние коллекторы имеют смещенную от центра глухую перегородку (15 и 23 трубы). Топочные экраны соединяются между собой перепускными трубами.
Рис. 71. Трубная система (часть) котла водогрейного КВГ-6,5-150: коллекторы: 1 — входа обратной воды; 6 и 9 — задние; 8 и 10- верхние боковые конвективной части; 11 — выход горячей воды; 15 — верхние потолочные экраны; 16 — передний; 17 — нижние топочные экраны; перегородки: 2 — из труб; 3 — в трубах конвективной части; 13 — в верхних коллекторах топочных экранов; 4 — пакеты змеевиков; экраны: 5 — конвективные; 12 — потолочный, переходящий во фронтовой; 18 — боковой; 7 и 14- перепускные трубы
Конвективная поверхность нагрева состоит из двух секций — правой и левой, в каждой по семь труб 0 51 х2,5 мм, вваренных одними концами в верхние, а другими — в нижний коллекторы, т. е. представляют собой нижние и боковые части поверхности нагрева. В боковые трубы вварены четыре пакета трехтрубных змеевиков 0 28×3 мм. Для направления движения воды в змеевиках в боковых трубах установлены глухие перегородки.
Радиационную поверхность от конвективной отделяет перегородка из горизонтально размещенных труб 0 28×3 мм, соединенных между собой металлическими пластинами. Эта перегородка в верхней части находится на уровне верхних змеевиков. Таким образом, через оставленное сверху пространство продукты сгорания топлива из радиационной поверхности нагрева переходят в конвективную, обогревая змеевики, а затем через газоходы и дымовую трубу удаляются в атмосферу.
Для очистки от накипи и шлама все коллекторы вертикальных и потолочных экранов имеют съемные лючки на торцах, а верхние коллекторы топочных экранов — съемные лючки и сверху (по одному).
Электрические котлы
- Приемлемая стоимость;
- Доступность монтажа;
- Безопасность;
- Легкость эксплуатации;
- Нет необходимости в выделении отдельного помещения;
- Низкий уровень шума;
- Экологичность.
Электрические водонагревательные котлы — устройства простые. Основные элементы данного устройства:
- Теплообменник, на нем укреплены электронагреватели;
- Блок управления и регулирования.
Электрические водонагревательные котлы в некоторых случаях продаются уже с входящими в комплект циркуляционным насосом, клапаном предохранения, расширительным баком, а также фильтром. Данные виды котлов, обладающие малой мощностью, выпускаются двух видов:
- Однофазные котлы, с мощностью в 220В;
- Трехфазные котлы, с мощностью в 380В.
Электрические котлы могут быть, как основным источником обогрева, так и резервным.
Назначение
Капиллярный термостат используется для контроля температуры. Используется в качестве реле в бытовой технике, промышленности, для обеспечения безопасности при возникновении пожаров.
Данное устройство может использоваться в качестве терморегулятора двойного действия. В первом случае элемент может отключать различные системы в случае увеличения температуры. Во втором случае, способен отключать работающие системы, переключаясь на обеспечение работы других систем. Например, при повышении температуры может отключить приборы, нагревательные элементы и включить кондиционер или вентилятор, для охлаждения помещения. Также способен запустить оповещение при пожаре. Назначений у этого элемента много, главное по какой схеме он включен в электрическую цепь.
Принцип работы
Рассмотрим, как работает накопительный водонагреватель электрический. Накопительное водогрейное оборудование электрического типа отличается особым принципом функционирования, основанным на перемещении наиболее горячих водяных слоев вверх, и сдвиге холодной воды, обладающей высокой плотностью, в нижнюю часть резервуара с нагревательными элементами.
Первичное подключение водонагревательного прибора к электрической сети сопровождается включением ТЭНа и подогревом воды до температурного режима, при котором термостатные контакты провоцируют размыкание электрической цепи.
Принцип работы водонагревателя
Процессу инверсии подогретой до заданных показателей воды в подающую магистральную систему препятствует установленное обратное клапанное устройство. Именно благодаря наличию такой арматуры движение водного потока происходит только в одном направлении.
Открывание расходного крана в водоразборной точке вызывает поступление горячей воды к потребителям посредством специального патрубка, что сопровождается снижением показателей давления внутри накопительного резервуара. В результате происходит заполнение водогрейного бака холодной водой из водопроводной системы.
Присутствие на входном патрубке функционального рассекателя не позволяет горячей воде смешиваться с поступающими внутрь водогрейного резервуара холодными водяными потоками. Рассекающее устройство распределяет струю и одновременно снижает скорость её перемещения. Именно по этой причине поток холодной воды равномерно распределяется по самой нижней части водогрейного прибора, что позволяет установленному ТЭНу осуществлять эффективный нагрев.
В штатном режиме снижение температурных показателей воды в резервуаре вызывает замыкание контактов терморегулятора и последующее подключение к электрической сети.
