Kā ūdens sildītāja sildelements pārveido elektrību siltumā

A ūdens sildītāja sildelementsdarbojas, virzot elektrību caur metāla spoli. Šī spole pretojas plūsmai, tāpēc tā ātri uzsilst un sasilda ūdeni. Apmēram 40% ASV māju izmantoelektriskais ūdens sildītājsZemāk esošajā tabulā ir parādīts, cik daudz enerģijas irkarstā ūdens sildīšanas elementsvar izmantot gada laikā:

Galvenie secinājumi

• Ūdens sildītāja sildelements izmanto elektrību, kas plūst caur metāla spoli, lai radītu siltumu, kas efektīvi un droši sasilda ūdeni.
• Pareizo materiālu izvēle unsildelementa uzturēšana, piemēram, minerālu uzkrāšanās novēršana un savienojumu pārbaude, palīdz sildītājam kalpot ilgāk un darboties labāk.
• Regulāra apkope unizmantojot pareizo elementa veiduIetaupiet enerģiju, samaziniet izmaksas un ikdienā saglabājiet uzticamu karstā ūdens piegādi.

Ūdens sildītāja sildelementu komponenti

Metāla spole vai stienis

Katra ūdens sildītāja sildelementa sirds irmetāla spole vai stienisŠī daļa parasti ir izgatavota no niķeļa-hroma sakausējuma, kas palīdz ātri un vienmērīgi pārvērst elektrību siltumā. Spoles konstrukcija, neatkarīgi no tā, vai tā ir taisna vai spirālveida, ietekmē to, cik labi tā silda ūdeni. Biezākas spoles var piegādāt vairāk siltuma, bet var ātrāk nolietoties, ja tās netiek pareizi atdzesētas. Svarīga ir arī materiāla izvēle. Šeit ir īss pārskats par izplatītākajiem materiāliem un to īpašībām:

No Incoloy tērauda izgatavota spole vislabāk darbojas skarbos ūdeņos, jo tā ir izturīga pret koroziju. Varš ātri uzsilda ūdeni, bet skarbos apstākļos tā kalpo īsāku laiku. Nerūsējošais tērauds piedāvā labu līdzsvaru starp izturību un sildīšanas ātrumu.

Elektriskie termināļi

Elektriskie spailes savieno ūdens sildītāja sildelementu ar barošanas avotu. Šie mazie metāla stieņi izvirzās no tvertnes un nodrošina drošu elektrības plūsmu spolē. Labi savienojumi pie spailēm nodrošina sildītāja labu darbību un palīdz novērst elektriskās problēmas. Ja spailes kļūst vaļīgas vai sarūsē, elements var pārstāt darboties vai pat kļūt nedrošs. Spailes darbojas arī ar izolāciju, lai novērstu elektrības noplūdi ūdenī vai tvertnē.

Izolācija un apvalks

Izolācija un ārējais apvalks aizsargā sildelementu un paildzina tā kalpošanas laiku. Ražotāji cieši ap spoli iesaiņo magnija oksīda pulveri. Šis materiāls saglabā elektrību spoles iekšpusē un novada siltumu uz ūdeni. Apvalks, kas izgatavots no tādiem metāliem kā varš, nerūsējošais tērauds vai Incoloy, pārklāj izolāciju un spoli. Tas aizsargā elementu no ūdens, ķīmiskām vielām un triecieniem. Pareizs apvalka materiāls var būtiski ietekmēt elementa kalpošanas laiku, īpaši dažādos ūdens tipos.

Padoms: Pareiza apvalka materiāla izvēle jūsu ūdens tipam var palīdzēt jūsu ūdens sildītāja sildelementam kalpot daudz ilgāk.

Kā ūdens sildītāja sildelements pārvērš elektrību siltumā

Elektriskās strāvas plūsma

A ūdens sildītāja sildelementssāk darboties, tiklīdz kāds ieslēdz strāvu. Lielākajā daļā māju ūdens sildītājiem tiek izmantota 240 voltu ķēde. Elements tiek pievienots šai ķēdei, izmantojot izturīgus elektriskos spailes. Kad termostats uztver, ka ūdens ir pārāk auksts, tas ļauj elektrībai ieplūst elementā. Strāva plūst caur metāla spoli vai stieni tvertnes iekšpusē.

Tipisks ūdens sildītāja sildelements mājās darbojas ar 240 voltu spriegumu un var patērēt aptuveni 10 ampērus, ja tā jauda ir 2400 vati. Elementa konstrukcija ir saskaņota ar barošanas spriegumu un jaudu, lai nodrošinātu drošu un efektīvu ūdens sildīšanu. Termostats kontrolē elementa ieslēgšanos vai izslēgšanos, uzturot ūdeni pareizajā temperatūrā.

Piezīme: Vienmēr nomainiet sildelementu ar tādu, kas atbilst sākotnējam spriegumam un jaudai. Nepareiza tipa sildītāja lietošana var izraisīt sliktu veiktspēju vai pat sabojāt ūdens sildītāju.

Pretestība un siltuma ģenerēšana

Īstā maģija notiek spoles iekšpusē. Ūdens sildītāja sildelementā esošais metāls pretojas elektrības plūsmai. Šī pretestība izraisa elektronu sadursmi ar atomiem metālā. Katra sadursme liek atomiem vibrēt ātrāk, kas rada siltumu. Zinātnieki šo procesu sauc par Džoula sildīšanu.

Siltuma daudzums ir atkarīgs no trim faktoriem: strāvas stipruma, sprieguma un pretestības. Formulas izskatās šādi:

P = I²R vai P = V²/R

Kur:

• P = jauda (saražotā siltumenerģija, vatos)
• I = strāva (ampēros)
• V = spriegums (voltos)
• R = pretestība (omos)

Augstāka elementa pretestība nozīmē, ka strāvas plūsmas laikā rodas vairāk siltuma. Tāpēc spolei ir izmantoti īpaši sakausējumi, piemēram, niķeļa-hroma sakausējums. Šiem metāliem ir tieši tāda pretestība, lai pārvērstu elektrību siltumā, neizkusot un nesadaloties.

Padoms: Sildelementa pretestība un materiāla izvēle nodrošina, ka tas sakarst pietiekami, lai uzsildītu ūdeni, bet ne tik ļoti, lai ātri izdegtu.

Siltuma pārnešana uz ūdeni

Kad spole uzsilst, nākamais solis ir siltuma novadīšana ūdenī. Ūdens sildītāja sildelements atrodas tieši tvertnes iekšpusē, ko ieskauj ūdens. Siltums no karstās metāla virsmas uz vēsāko ūdeni pārvietojas, izmantojot vadīšanas metodi. Elementa forma, bieži vien spirāle vai cilpa, piešķir tam lielāku virsmas laukumu, lai tas varētu pieskarties ūdenim un ātrāk pārnest siltumu.

Ūdenim pie elementa sasilstot, tas kļūst vieglāks un ceļas augšup. Tā vietā pārvietojas vēsāks ūdens. Šī dabiskā kustība, ko sauc par konvekciju, palīdz vienmērīgi sadalīt siltumu tvertnē. Process turpinās, līdz viss ūdens sasniedz iestatīto temperatūru.

Pats sildelements ir ļoti efektīvs. Tas gandrīz visu patērēto elektrību pārvērš siltumā ar gandrīz 100% efektivitāti. Daļa siltuma var izplūst no tvertnes, bet elements pārveidošanas laikā netērē enerģiju. Elektriskie ūdens sildītāji šajā ziņā pārspēj gāzes modeļus, jo gāzes sildītāji zaudē daļu enerģijas ventilācijas un sadegšanas dēļ.

Vai zinājāt? Siltuma pārneses ātrums no elementa uz ūdeni var mainīties, ūdenim kļūstot karstākam. Sākumā siltums pārvietojas ātrāk, temperatūrai paaugstinoties, bet pēc noteikta punkta process palēninās ūdens plūsmas izmaiņu dēļ tvertnē.

Ūdens sildītāja sildelementa veiktspēja un problēmu novēršana

Minerālu uzkrāšanās un zvīņošanās

Minerālu uzkrāšanās ir izplatīta problēma ūdens sildītājiem, īpaši apgabalos ar cietu ūdeni. Kad uz sildelementa nosēžas tādi minerāli kā kalcijs un magnijs, tie veido cietu, izolējošu slāni, ko sauc par kaļķakmeni. Šis slānis apgrūtina sildelementa siltuma pārnesi uz ūdeni. Tā rezultātā sildītājs patērē vairāk enerģijas un tā uzsilšana prasa ilgāku laiku. Laika gaitā biezs kaļķakmens var izraisīt nevienmērīgu sildīšanu, pārkaršanu un pat priekšlaicīgu elementa bojājumu. Citas problēmas ir korozija, rūsa un augstākas remonta izmaksas.
Daži veidi, kā novērst šīs problēmas, ir šādi:

• Regulāri skalojiet tvertni, lai noņemtu nogulsnes.
• Anoda stieņa nomaiņa, lai apturētu koroziju.
• Izmantojot ūdens mīkstinātājus vai ierīces pret kaļķakmeni.
• Ikgadējās apkopes plānošana, lai viss darbotos nevainojami.

Regulāra apkope un ūdens attīrīšana palīdz pagarināt ūdens sildītāja kalpošanas laiku un efektivitāti.

Elementa tips un efektivitāte

Dažāda veida ūdens sildītāji izmanto dažādus sildelementus, un to efektivitāte var atšķirties. Bezrezervuāra ūdens sildītāji silda ūdeni tikai tad, kad tas nepieciešams, tāpēc tie patērē mazāk enerģijas. Uzglabāšanas tvertņu sildītāji visu laiku uztur ūdeni karstu, kas var izraisīt siltuma zudumus. Siltumsūkņa un saules ūdens sildītāji patērē mazāk elektroenerģijas un ir videi draudzīgāki.
Šeit ir īss salīdzinājums:

Elementu atteices pazīmes

Ūdens sildītāja sildelements var sabojāties daudzu iemeslu dēļ. Dažas pazīmes, kurām jāpievērš uzmanība, ir šādas:

1. Ūdens, kas nekad pilnībā neuzsilst.
2. Dušas laikā ātri tek karstais ūdens.
3. No tvertnes dzirdamas dīvainas šņākšanas vai sprakšķēšanas skaņas.
4. Augstāki rēķini par enerģiju bez papildu enerģijas patēriņa.
5. Duļķains vai sarūsējis ūdens.
6. Bieži atslēdzas ķēdes pārtraucējs.

Lielākā daļa sildelementu kalpo 6 līdz 10 gadus, taču ciets ūdens un nepietiekama apkope var saīsināt to kalpošanas laiku. Regulāras pārbaudes un ātrs remonts palīdz izvairīties no lielākām problēmām vēlāk.

Regulāra apkope nodrošina ūdens sildītāju nevainojamu darbību un laika gaitā ietaupa naudu. Māju īpašnieki, kuri saprot, kā darbojas viņu sistēma, laikus pamana problēmas, samazina enerģijas rēķinus un izvairās no dārgiem remontiem. Efektīvu modeļu izvēle un termostata regulēšana palīdz samazināt ietekmi uz vidi un nodrošina uzticamu karstā ūdens piegādi katru dienu.

Bieži uzdotie jautājumi

Cik bieži kādam vajadzētu nomainīt ūdens sildītāja sildelementu?

Lielākā daļa cilvēkunomainiet sildelementuik pēc 6 līdz 10 gadiem. Ciets ūdens var saīsināt tā kalpošanas laiku. Regulāras pārbaudes palīdz laikus pamanīt problēmas.

Vai mājas īpašnieks var notīrīt minerālu nogulsnes no sildelementa?

Jā, viņi varnotīriet elementunoņemot to un iemērcot etiķī. Tas palīdz izšķīdināt kaļķakmeni. Vienmēr vispirms izslēdziet strāvu.

Kas notiek, ja kāds uzstāda nepareizas jaudas elementu?

Ūdens sildītājs var nesildīt pareizi. Tas var atslēgt drošinātāju vai sabojāt tvertni. Vienmēr saskaņojiet elementa jaudu ar ražotāja ieteikumiem.