Kako grelni element grelnika vode pretvarja električno energijo v toploto

A grelni element grelnika vodedeluje tako, da potiska elektriko skozi kovinsko tuljavo. Ta tuljava se upira pretoku, zato se hitro segreje in ogreje vodo. Približno 40 % ameriških domov uporabljaelektrični grelnik vodeSpodnja tabela prikazuje, koliko energijegrelni element za toplo vodolahko porabite v enem letu:

Ključne ugotovitve

• Grelni element grelnika vode uporablja elektriko, ki teče skozi kovinsko tuljavo, za ustvarjanje toplote, ki učinkovito in varno segreva vodo.
• Izbira pravih materialov invzdrževanje grelnega elementa, kot je preprečevanje nabiranja mineralov in preverjanje povezav, pomaga, da grelec traja dlje in deluje bolje.
• Redno vzdrževanje inz uporabo pravilne vrste elementaprihranite energijo, zmanjšajte stroške in vsak dan zagotavljajte zanesljivo toplo vodo.

Komponente grelnega elementa grelnika vode

Kovinska tuljava ali palica

Srce vsakega grelnega elementa bojlerja jekovinska tuljava ali palicaTa del je običajno izdelan iz nikelj-kromove zlitine, ki pomaga hitro in enakomerno pretvoriti električno energijo v toploto. Zasnova tuljave, bodisi ravna ali spiralna, vpliva na to, kako dobro segreva vodo. Debelejše tuljave lahko oddajo več toplote, vendar se lahko hitreje obrabijo, če niso pravilno ohlajene. Pomembna je tudi izbira materiala. Tukaj je kratek pregled običajnih materialov in njihovih lastnosti:

Tuljava iz Incoloya najbolje deluje v ostri vodi, ker je odporna proti koroziji. Baker hitro segreje vodo, vendar v težkih pogojih ne zdrži tako dolgo. Nerjaveče jeklo ponuja dobro ravnovesje med vzdržljivostjo in hitrostjo segrevanja.

Električni terminali

Električni priključki povezujejo grelni element bojlerja z napajanjem. Ti majhni kovinski priključki štrlijo iz rezervoarja in zagotavljajo varen pretok električne energije v tuljavo. Dobre povezave na priključkih zagotavljajo dobro delovanje grelnika in pomagajo preprečiti električne težave. Če se priključki zrahljajo ali korodirajo, lahko grelnik preneha delovati ali celo postane nevaren. Priključki delujejo tudi kot izolacija, ki preprečuje uhajanje električne energije v vodo ali rezervoar.

Izolacija in plašč

Izolacija in zunanji plašč ščitita grelni element in mu pomagata podaljšati življenjsko dobo. Proizvajalci tesno obdajo tuljavo s prahom magnezijevega oksida. Ta material zadržuje elektriko v tuljavi in ​​odvaja toploto v vodo. Plašč, izdelan iz kovin, kot so baker, nerjaveče jeklo ali Incoloy, prekriva izolacijo in tuljavo. Ščiti grelni element pred vodo, kemikalijami in udarci. Pravi material plašča lahko močno vpliva na življenjsko dobo grelnega elementa, zlasti v različnih vrstah vode.

Nasvet: Izbira pravega materiala za plašč glede na vašo vrsto vode lahko podaljša življenjsko dobo grelnega elementa vašega bojlerja.

Kako grelni element grelnika vode pretvarja električno energijo v toploto

Pretok električnega toka

A grelni element grelnika vodezačne delovati takoj, ko nekdo vklopi elektriko. Večina domov uporablja 240-voltni tokokrog za svoje grelnike vode. Grelnik se na ta tokokrog priključi prek trdnih električnih priključkov. Ko termostat zazna, da je voda prehladna, omogoči pretok elektrike v grelnik. Tok potuje skozi kovinsko tuljavo ali palico v rezervoarju.

Tipičen grelni element bojlerja v gospodinjstvu deluje na 240 voltov in lahko porabi približno 10 amperov, če je nazivna moč 2400 vatov. Zasnova elementa se ujema z napajalno napetostjo in močjo, da se voda segreva varno in učinkovito. Termostat nadzoruje, kdaj se element vklopi ali izklopi, s čimer ohranja vodo na pravi temperaturi.

Opomba: Grelni element vedno zamenjajte s takim, ki ustreza originalni napetosti in moči. Uporaba napačnega tipa lahko povzroči slabo delovanje ali celo poškoduje grelnik vode.

Odpornost in ustvarjanje toplote

Prava čarovnija se dogaja v notranjosti tuljave. Kovina v grelnem elementu bojlerja se upira pretoku električne energije. Ta upor povzroči, da elektroni trčijo v atome v kovini. Vsak trk povzroči, da atomi hitreje vibrirajo, kar ustvarja toploto. Znanstveniki ta proces imenujejo Joulovo segrevanje.

Količina toplote je odvisna od treh stvari: toka, napetosti in upora. Formule izgledajo takole:

P = I²R ali P = V²/R

Kje:

• P = Moč (proizvedena toplota, v vatih)
• I = Tok (v amperih)
• V = Napetost (v voltih)
• R = upornost (v ohmih)

Večja upornost elementa pomeni, da se med tokom toka proizvede več toplote. Zato tuljava uporablja posebne zlitine, kot je nikelj-krom. Te kovine imajo ravno pravšnjo upornost, da elektriko pretvorijo v toploto, ne da bi se stalile ali razgradile.

Nasvet: Upornost grelnega elementa in izbira materiala zagotavljata, da se dovolj segreje za vodo, vendar ne tako vroč, da bi hitro pregorel.

Prenos toplote v vodo

Ko se tuljava segreje, je naslednji korak prenos te toplote v vodo. Grelni element bojlerja se nahaja tik v rezervoarju, obdan z vodo. Toplota se s prevodnostjo prenaša z vroče kovinske površine na hladnejšo vodo. Oblika elementa, pogosto spirala ali zanka, mu daje večjo površino, da se dotika vode in hitreje prenaša toploto.

Ko se voda v bližini grelnega elementa segreje, postane lažja in se dvigne. Na njeno mesto se premakne hladnejša voda. To naravno gibanje, imenovano konvekcija, pomaga enakomerno porazdeliti toploto po rezervoarju. Postopek se nadaljuje, dokler vsa voda ne doseže nastavljene temperature.

Grelni element sam po sebi je zelo učinkovit. Skoraj vso porabljeno elektriko pretvori v toploto, s skoraj 100-odstotnim izkoristkom. Nekaj ​​toplote lahko uide iz rezervoarja, vendar element med pretvorbo ne zapravlja energije. Električni grelniki vode so na tem področju boljši od plinskih modelov, saj plinski grelniki izgubijo nekaj energije zaradi odzračevanja in zgorevanja.

Ali ste vedeli? Hitrost prenosa toplote iz grelnega elementa v vodo se lahko spreminja, ko se voda segreva. Sprva se toplota premika hitreje, ko se temperatura dvigne, vendar se po določeni točki proces upočasni zaradi sprememb v pretoku vode v rezervoarju.

Zmogljivost in odpravljanje težav z grelnim elementom bojlerja

Nabiranje mineralov in luščenje

Nabiranje mineralov je pogosta težava pri grelnikih vode, zlasti na območjih s trdo vodo. Ko se minerali, kot sta kalcij in magnezij, usedejo na grelni element, tvorijo trdo, izolacijsko plast, imenovano vodni kamen. Ta plast otežuje prenos toplote na vodo. Posledično grelnik porabi več energije in se dlje časa segreva. Sčasoma lahko debel vodni kamen povzroči neenakomerno segrevanje, pregrevanje in celo prezgodnjo odpoved grelnega elementa. Druge težave vključujejo korozijo, rjo in višje stroške popravil.
Nekateri načini za preprečevanje teh težav vključujejo:

• Redno spirajte rezervoar, da odstranite usedline.
• Zamenjava anodne palice za preprečevanje korozije.
• Uporaba mehčalcev vode ali naprav za preprečevanje nabiranja vodnega kamna.
• Načrtovanje letnega vzdrževanja za nemoteno delovanje vsega.

Redno vzdrževanje in čiščenje vode pomagata podaljšati življenjsko dobo in učinkovitost vašega bojlerja.

Vrsta elementa in učinkovitost

Različne vrste grelnikov vode uporabljajo različne grelne elemente, njihova učinkovitost pa se lahko razlikuje. Brezrezervoarni grelniki vode segrevajo vodo le, ko je to potrebno, zato porabijo manj energije. Akumulacijski grelniki vode ohranjajo vodo ves čas toplo, kar lahko povzroči izgubo toplote. Toplotne črpalke in sončni grelniki vode porabijo manj električne energije in so okolju prijaznejši.
Tukaj je hitra primerjava:

Znaki okvare elementa

Grelni element bojlerja lahko odpove iz več razlogov. Nekaj ​​znakov, na katere morate biti pozorni, vključuje:

1. Voda, ki se nikoli ne segreje do konca.
2. Med prhanjem hitro zmanjka tople vode.
3. Čudni sikajoči ali pokajoči zvoki iz rezervoarja.
4. Višji računi za energijo brez dodatne porabe.
5. Motna ali zarjavela voda.
6. Odklopnik se pogosto izklopi.

Večina grelnih elementov zdrži od 6 do 10 let, vendar lahko trda voda in pomanjkanje vzdrževanja skrajšata njihovo življenjsko dobo. Redni pregledi in hitra popravila pomagajo preprečiti večje težave pozneje.

Redno vzdrževanje zagotavlja nemoteno delovanje grelnikov vode in sčasoma prihrani denar. Lastniki domov, ki razumejo, kako deluje njihov sistem, zgodaj opazijo težave, znižajo stroške energije in se izognejo dragim popravilom. Izbira učinkovitih modelov in nastavitev termostata pomaga zmanjšati vpliv na okolje in zagotavlja zanesljivo toplo vodo vsak dan.

Pogosta vprašanja

Kako pogosto naj bi nekdo zamenjal grelni element bojlerja?

Večina ljudizamenjajte grelni elementvsakih 6 do 10 let. Trda voda lahko skrajša njegovo življenjsko dobo. Redni pregledi pomagajo zgodaj odkriti težave.

Ali lahko lastnik stanovanja očisti mineralne obloge z grelnega elementa?

Da, lahkoočistite elementtako, da ga odstranite in namočite v kisu. To pomaga raztopiti vodni kamen. Vedno najprej izklopite napajanje.

Kaj se zgodi, če nekdo namesti element z napačno močjo?

Grelnik vode morda ne bo pravilno segreval. Lahko bi sprožil varovalko ali poškodoval rezervoar. Moč grelnika vedno uskladite s priporočili proizvajalca.