Kaip vandens šildytuvo kaitinimo elementas paverčia elektrą šiluma

A vandens šildytuvo kaitinimo elementasveikia stumdamas elektrą per metalinę ritę. Ši ritė priešinasi srautui, todėl greitai įkaista ir šildo vandenį. Apie 40 % JAV namų ūkių naudojaelektrinis vandens šildytuvasŽemiau esančioje lentelėje parodyta, kiek energijoskaršto vandens šildymo elementasgalima sunaudoti per metus:

Svarbiausios išvados

• Vandens šildytuvo šildymo elementas naudoja elektrą, tekančią per metalinę spiralę, kad sukurtų šilumą, kuri efektyviai ir saugiai šildo vandenį.
• Tinkamų medžiagų pasirinkimas iršildymo elemento priežiūra, pavyzdžiui, mineralų kaupimosi prevencija ir jungčių patikrinimas, padeda šildytuvui tarnauti ilgiau ir geriau veikti.
• Reguliarus techninis aptarnavimas irnaudojant teisingą elemento tipątaupykite energiją, sumažinkite išlaidas ir užtikrinkite patikimą karšto vandens tiekimą kiekvieną dieną.

Vandens šildytuvo šildymo elementų komponentai

Metalinė ritė arba strypas

Kiekvieno vandens šildytuvo šildymo elemento širdis yrametalinė ritė arba strypasŠi dalis paprastai gaminama iš nikelio ir chromo lydinio, kuris padeda greitai ir tolygiai paversti elektrą šiluma. Ritės konstrukcija – tiesi ar spiralinė – turi įtakos vandens šildymui. Storesnės ritės gali tiekti daugiau šilumos, tačiau netinkamai aušinamos gali greičiau susidėvėti. Taip pat svarbus ir medžiagos pasirinkimas. Trumpai apžvelkime dažniausiai naudojamas medžiagas ir jų savybes:

Iš Incoloy plieno pagaminta spiralė geriausiai veikia atšiauriame vandenyje, nes ji atspari korozijai. Varis greitai šildo vandenį, tačiau sudėtingomis sąlygomis ji tarnauja trumpiau. Nerūdijantis plienas pasižymi geru patvarumo ir šildymo greičio balansu.

Elektros gnybtai

Elektros gnybtai jungia vandens šildytuvo kaitinimo elementą prie maitinimo šaltinio. Šie maži metaliniai strypai kyšo iš bako ir užtikrina, kad elektra saugiai tekėtų į ritę. Geri gnybtų sujungimai užtikrina gerą šildytuvo veikimą ir padeda išvengti elektros problemų. Jei gnybtai atsilaisvina arba surūdija, elementas gali nustoti veikti arba net tapti nesaugus. Gnybtai taip pat atlieka izoliacijos funkciją, kad elektra nepatektų į vandenį ar baką.

Izoliacija ir apvalkalas

Izoliacija ir išorinis apvalkalas apsaugo kaitinimo elementą ir padeda jam tarnauti ilgiau. Gamintojai sandariai apgaubia ritę magnio oksido milteliais. Ši medžiaga išlaiko elektrą ritės viduje ir perduoda šilumą į vandenį. Apvalkalas, pagamintas iš tokių metalų kaip varis, nerūdijantis plienas arba Incoloy, dengia izoliaciją ir ritę. Jis apsaugo elementą nuo vandens, chemikalų ir smūgių. Tinkama apvalkalo medžiaga gali turėti didelės įtakos elemento tarnavimo laikui, ypač skirtingų tipų vandenyje.

Patarimas: Tinkamos vandens tipui pritaikytos apvalkalo medžiagos pasirinkimas gali padėti vandens šildytuvo kaitinimo elementui tarnauti daug ilgiau.

Kaip vandens šildytuvo šildymo elementas paverčia elektrą šiluma

Elektros srovės srautas

A vandens šildytuvo kaitinimo elementaspradeda veikti, kai tik kas nors įjungia elektrą. Daugumoje namų vandens šildytuvams naudojama 240 voltų grandinė. Elementas prie šios grandinės jungiamas per tvirtus elektros gnybtus. Kai termostatas aptinka, kad vanduo per šaltas, jis leidžia elektrai tekėti į elementą. Srovė teka per metalinę rite arba strypą bako viduje.

Įprastas vandens šildytuvo šildymo elementas namuose veikia 240 voltų įtampa ir gali sunaudoti apie 10 amperų, ​​jei jo galia yra 2400 vatų. Elemento konstrukcija atitinka maitinimo įtampą ir galią, kad vanduo būtų šildomas saugiai ir efektyviai. Termostatas kontroliuoja, kada elementas įsijungia arba išsijungia, palaikydamas tinkamą vandens temperatūrą.

Pastaba: Visada keiskite kaitinimo elementą tokiu, kuris atitinka originalią įtampą ir galią. Netinkamo tipo kaitinimo elementas gali pabloginti veikimą arba net sugadinti vandens šildytuvą.

Atsparumas ir šilumos generavimas

Tikroji magija vyksta ritės viduje. Vandens šildytuvo kaitinimo elemento metalas priešinasi elektros tekėjimui. Dėl šios varžos elektronai susiduria su metalo atomais. Kiekvienas susidūrimas priverčia atomus vibruoti greičiau, todėl išsiskiria šiluma. Mokslininkai šį procesą vadina Džaulio kaitinimu.

Šilumos kiekis priklauso nuo trijų dalykų: srovės, įtampos ir varžos. Formulės atrodo taip:

P = I²R arba P = V²/R

Kur:

• P = Galia (pagaminta šiluma, vatais)
• I = Srovė (amperais)
• V = Įtampa (voltais)
• R = varža (omais)

Didesnė elemento varža reiškia, kad tekant srovei išsiskiria daugiau šilumos. Štai kodėl ritėje naudojami specialūs lydiniai, tokie kaip nikelio ir chromo lydiniai. Šie metalai turi tinkamą varžą, kad elektrą paverstų šiluma neišsilydydami ir nesuirdami.

Patarimas: kaitinimo elemento varža ir medžiagos pasirinkimas užtikrina, kad jis įkaistų pakankamai, kad pašildytų vandenį, bet ne per daug, kad greitai perdegtų.

Šilumos perdavimas vandeniui

Kai spiralė įkaista, kitas žingsnis – perduoti šilumą vandeniui. Vandens šildytuvo kaitinimo elementas yra pačiame bako viduje, apsuptas vandens. Šiluma nuo karšto metalo paviršiaus iki vėsesnio vandens pereina laidumo būdu. Elemento forma, dažnai spiralė arba kilpa, suteikia jam didesnį paviršiaus plotą, kuris liečiasi su vandeniu, ir greičiau perduoda šilumą.

Vandeniui šalia elemento įkaistant, jis tampa lengvesnis ir kyla aukštyn. Jo vietą užima vėsesnis vanduo. Šis natūralus judėjimas, vadinamas konvekcija, padeda tolygiai paskirstyti šilumą po baką. Procesas tęsiasi tol, kol visas vanduo pasiekia nustatytą temperatūrą.

Pats kaitinimo elementas yra labai efektyvus. Jis beveik visą sunaudojamą elektros energiją paverčia šiluma, o efektyvumas siekia beveik 100 %. Iš bako gali išeiti dalis šilumos, tačiau elementas nešvaisto energijos konversijos metu. Elektriniai vandens šildytuvai šiuo atžvilgiu lenkia dujinius modelius, nes dujiniai šildytuvai praranda dalį energijos dėl ventiliacijos ir degimo.

Ar žinojote? Šilumos perdavimo iš elemento į vandenį greitis gali keistis, vandeniui įkaistant. Iš pradžių šiluma juda greičiau, kylant temperatūrai, tačiau po tam tikro momento procesas sulėtėja dėl vandens srauto pokyčių bako viduje.

Vandens šildytuvo šildymo elemento veikimas ir trikčių šalinimas

Mineralų kaupimasis ir apnašos

Mineralų kaupimasis yra dažna vandens šildytuvų problema, ypač tose vietose, kur vanduo kietas. Kai ant kaitinimo elemento nusėda mineralai, tokie kaip kalcis ir magnis, jie sudaro kietą, izoliacinį sluoksnį, vadinamą kalkėmis. Šis sluoksnis apsunkina elemento šilumos perdavimą vandeniui. Dėl to šildytuvas sunaudoja daugiau energijos ir įkaista ilgiau. Laikui bėgant, storos kalkės gali sukelti netolygų šildymą, perkaitimą ir net ankstyvą elemento gedimą. Kitos problemos yra korozija, rūdys ir didesnės remonto išlaidos.
Kai kurie būdai, kaip išvengti šių problemų, yra šie:

• Reguliariai praplaukite baką, kad pašalintumėte nuosėdas.
• Anodo strypo keitimas korozijai sustabdyti.
• Naudojant vandens minkštiklius arba kalkių nuosėdų prevencijos įrenginius.
• Planuoti metinius priežiūros darbus, kad viskas veiktų sklandžiai.

Reguliarus vandens šildytuvo valymas ir priežiūra padeda prailginti jo tarnavimo laiką ir efektyvumą.

Elemento tipas ir efektyvumas

Skirtingų tipų vandens šildytuvai naudoja skirtingus kaitinimo elementus, todėl jų efektyvumas gali skirtis. Beakiai vandens šildytuvai šildo vandenį tik tada, kai reikia, todėl jie eikvoja mažiau energijos. Akumuliaciniai šildytuvai visą laiką palaiko vandenį karštą, o tai gali lemti šilumos nuostolius. Šilumos siurbliai ir saulės vandens šildytuvai sunaudoja mažiau elektros energijos ir yra ekologiškesni.
Štai trumpas palyginimas:

Elemento gedimo požymiai

Vandens šildytuvo kaitinimo elementas gali sugesti dėl daugelio priežasčių. Štai keli požymiai, į kuriuos reikia atkreipti dėmesį:

1. Vanduo, kuris niekada neįkaista iki galo.
2. Karštas vanduo greitai bėga dušo metu.
3. Iš bako girdisi keisti šnypštimo ar spragsėjimo garsai.
4. Didesnės sąskaitos už energiją be papildomo suvartojimo.
5. Debesuotas arba aprūdijęs vanduo.
6. Dažnai išsijungia grandinės pertraukiklis.

Dauguma šildymo elementų tarnauja 6–10 metų, tačiau kietas vanduo ir netinkama priežiūra gali sutrumpinti jų tarnavimo laiką. Reguliarūs patikrinimai ir greitas remontas padeda išvengti didesnių problemų vėliau.

Reguliarus vandens šildytuvų veikimas užtikrina sklandų veikimą ir ilgainiui taupo pinigus. Namų savininkai, kurie supranta, kaip veikia jų sistema, anksti pastebi problemas, sumažina energijos sąskaitas ir išvengia brangaus remonto. Efektyvių modelių pasirinkimas ir termostato reguliavimas padeda sumažinti poveikį aplinkai ir užtikrina patikimą karšto vandens tiekimą kiekvieną dieną.

DUK

Kaip dažnai žmogus turėtų keisti vandens šildytuvo kaitinimo elementą?

Dauguma žmoniųpakeisti kaitinimo elementąkas 6–10 metų. Kietas vanduo gali sutrumpinti jo tarnavimo laiką. Reguliarūs patikrinimai padeda anksti pastebėti problemas.

Ar namo savininkas gali išvalyti mineralų sankaupas nuo kaitinimo elemento?

Taip, jie galiišvalykite elementąišimdami jį ir pamirkydami acte. Tai padeda ištirpinti kalkių nuosėdas. Visada pirmiausia išjunkite maitinimą.

Kas nutinka, jei kas nors sumontuoja netinkamos galios elementą?

Vandens šildytuvas gali tinkamai nešildyti. Tai gali suveikti saugikliu arba sugadinti baką. Visada pasirinkite elemento galią pagal gamintojo rekomendacijas.