Cum transformă elementul de încălzire al unui încălzitor de apă electricitatea în căldură

A element de încălzire pentru încălzitorul de apăfuncționează prin împingerea electricității printr-o bobină metalică. Această bobină opune rezistență fluxului, astfel încât se încălzește rapid și încălzește apa. Aproximativ 40% din locuințele din SUA folosesc oîncălzitor electric de apăTabelul de mai jos arată câtă energie consumă unelement de încălzire a apei caldepoate folosi într-un an:

Concluzii cheie

• Un element de încălzire al încălzitorului de apă folosește electricitatea care trece printr-o serpentina metalică pentru a crea căldură, care încălzește apa eficient și în siguranță.
• Alegerea materialelor potrivite șiîntreținerea elementului de încălzire, cum ar fi prevenirea acumulării de minerale și verificarea conexiunilor, ajută încălzitorul să dureze mai mult și să funcționeze mai bine.
• Întreținere regulată șifolosind tipul corect de elementeconomisiți energie, reduceți costurile și mențineți apa caldă fiabilă în fiecare zi.

Componente ale elementului de încălzire a încălzitorului de apă

Bobină sau tijă metalică

Inima fiecărui element de încălzire a încălzitorului de apă estebobină sau tijă metalicăAceastă piesă este de obicei fabricată dintr-un aliaj de nichel-crom, care ajută la transformarea rapidă și uniformă a electricității în căldură. Designul serpentinei, fie ea dreaptă sau spiralată, afectează cât de bine încălzește apa. Serpentinele mai groase pot furniza mai multă căldură, dar se pot uza mai repede dacă nu sunt răcite corespunzător. Și alegerea materialului contează. Iată o scurtă privire asupra materialelor comune și a proprietăților acestora:

O serpentina fabricată din Incoloy funcționează cel mai bine în ape dure, deoarece rezistă la coroziune. Cuprul încălzește rapid apa, dar nu durează la fel de mult în condiții dificile. Oțelul inoxidabil oferă un echilibru bun între durabilitate și viteza de încălzire.

Terminale electrice

Bornele electrice conectează elementul de încălzire al încălzitorului de apă la sursa de alimentare. Acești mici stâlpi metalici ies din rezervor și asigură că electricitatea circulă în siguranță în serpentină. Conexiunile bune la borne mențin funcționarea corectă a încălzitorului și ajută la prevenirea problemelor electrice. Dacă bornele se slăbesc sau se corodează, elementul se poate opri din funcționare sau chiar poate deveni nesigur. Bornele funcționează, de asemenea, împreună cu izolația pentru a împiedica scurgerile de electricitate în apă sau în rezervor.

Izolație și teacă

Izolația și teaca exterioară protejează elementul de încălzire și îl ajută să dureze mai mult. Producătorii încadrează strâns pulberea de oxid de magneziu în jurul serpentinei. Acest material menține electricitatea în interiorul serpentinei și transportă căldura în apă. Teaca, fabricată din metale precum cupru, oțel inoxidabil sau Incoloy, acoperă izolația și serpentina. Protejează elementul de apă, substanțe chimice și lovituri. Materialul potrivit pentru teacă poate face o mare diferență în durata de viață a elementului, în special în diferite tipuri de apă.

Sfat: Alegerea materialului potrivit pentru învelișul apei poate ajuta elementul de încălzire al încălzitorului de apă să dureze mult mai mult.

Cum transformă un element de încălzire a încălzitorului de apă electricitatea în căldură

Fluxul de curent electric

A element de încălzire pentru încălzitorul de apăîncepe să funcționeze imediat ce cineva pornește alimentarea cu energie electrică. Majoritatea locuințelor folosesc un circuit de 240 de volți pentru încălzitoarele lor de apă. Elementul se conectează la acest circuit prin borne electrice robuste. Când termostatul detectează că apa este prea rece, permite curentului electric să circule în element. Curentul se deplasează prin bobina sau tija metalică din interiorul rezervorului.

Un element de încălzire obișnuit pentru un încălzitor de apă dintr-o locuință funcționează la 240 de volți și poate consuma aproximativ 10 amperi dacă are o putere nominală de 2400 de wați. Designul elementului se potrivește cu tensiunea de alimentare și puterea în wați pentru a se asigura că încălzește apa în siguranță și eficient. Termostatul controlează momentul în care elementul se pornește sau se oprește, menținând apa la temperatura potrivită.

Notă: Înlocuiți întotdeauna un element de încălzire cu unul care corespunde tensiunii și puterii originale. Utilizarea unui tip greșit poate duce la performanțe slabe sau chiar poate deteriora încălzitorul de apă.

Rezistență și generare de căldură

Adevărata magie se întâmplă în interiorul serpentinei. Metalul din elementul de încălzire al încălzitorului de apă opune rezistență fluxului de electricitate. Această rezistență face ca electronii să se lovească de atomii din metal. Fiecare coliziune face ca atomii să vibreze mai repede, ceea ce creează căldură. Oamenii de știință numesc acest proces încălzire prin efect Joule.

Cantitatea de căldură depinde de trei factori: curent, tensiune și rezistență. Formulele arată astfel:

P = I²R sau P = V²/R

Unde:

• P = Putere (căldură produsă, în wați)
• I = Curent (în amperi)
• V = Tensiune (în volți)
• R = Rezistență (în ohmi)

O rezistență mai mare a elementului înseamnă că se produce mai multă căldură atunci când trece curentul. De aceea, bobina folosește aliaje speciale precum nichel-crom. Aceste metale au rezistența potrivită pentru a transforma electricitatea în căldură fără a se topi sau a se descompune.

Sfat: Rezistența elementului de încălzire și alegerea materialului asigură că acesta se încălzește suficient pentru a încălzi apa, dar nu atât de mult încât să se ardă rapid.

Transferul de căldură către apă

Odată ce serpentina se încălzește, următorul pas este transferul căldurii în apă. Elementul de încălzire al încălzitorului de apă se află chiar în interiorul rezervorului, înconjurat de apă. Căldura se deplasează de la suprafața metalică fierbinte la apa mai rece prin conducție. Forma elementului, adesea o spirală sau o buclă, îi conferă o suprafață mai mare pentru a atinge apa și a transfera căldura mai rapid.

Pe măsură ce apa din apropierea elementului se încălzește, devine mai ușoară și se ridică. Apa mai rece se deplasează în interior pentru a-i lua locul. Această mișcare naturală, numită convecție, ajută la distribuirea uniformă a căldurii în rezervor. Procesul continuă până când toată apa atinge temperatura setată.

Elementul de încălzire în sine este foarte eficient. Transformă aproape toată energia electrică utilizată în căldură, cu o eficiență de aproape 100%. O parte din căldură poate scăpa din rezervor, dar elementul nu risipește energie în timpul conversiei. Încălzitoarele electrice de apă depășesc modelele pe gaz în acest domeniu, deoarece încălzitoarele pe gaz pierd o parte din energie prin ventilație și ardere.

Știați că...? Rata de transfer de căldură de la element la apă se poate schimba pe măsură ce apa se încălzește. La început, căldura se deplasează mai repede pe măsură ce temperatura crește, dar după un anumit punct, procesul încetinește din cauza modificărilor debitului de apă din interiorul rezervorului.

Performanța și depanarea elementului de încălzire a încălzitorului de apă

Acumularea și descalarea mineralelor

Acumularea de minerale este o problemă frecventă pentru încălzitoarele de apă, în special în zonele cu apă dură. Când minerale precum calciul și magneziul se depun pe elementul de încălzire, acestea formează un strat dur, izolator, numit calcar. Acest strat îngreunează transferul de căldură către apă de către element. Drept urmare, încălzitorul consumă mai multă energie și durează mai mult să se încălzească. În timp, calcarul gros poate provoca încălzire neuniformă, supraîncălzire și chiar defectarea prematură a elementului. Alte probleme includ coroziunea, rugina și costuri mai mari de reparații.
Câteva modalități de a preveni aceste probleme includ:

• Spălarea regulată a rezervorului pentru a îndepărta sedimentele.
• Înlocuirea tijei anodice pentru a opri coroziunea.
• Utilizarea dedurizatoarelor de apă sau a dispozitivelor de prevenire a depunerii calcarului.
• Programarea întreținerii anuale pentru ca totul să funcționeze fără probleme.

Întreținerea și tratarea regulată a apei ajută la prelungirea duratei de viață și a eficienței încălzitorului dumneavoastră de apă.

Tipul și eficiența elementului

Diferite tipuri de încălzitoare de apă utilizează elemente de încălzire diferite, iar eficiența lor poate varia. Încălzitoarele de apă fără rezervor încălzesc apa doar atunci când este nevoie, astfel încât risipesc mai puțină energie. Încălzitoarele cu rezervor de stocare mențin apa caldă tot timpul, ceea ce poate duce la pierderi de căldură. Pompele de căldură și încălzitoarele solare de apă consumă mai puțină energie electrică și sunt mai ecologice.
Iată o comparație rapidă:

Semne de defecțiune a elementului

Un element de încălzire al unui încălzitor de apă se poate defecta din mai multe motive. Câteva semne la care trebuie să fii atent includ:

1. Apă care nu se încălzește niciodată complet.
2. Apa caldă curge repede în timpul dușului.
3. Sunete ciudate de șuierat sau pocnituri din acvariu.
4. Facturi mai mari la energie, fără consum suplimentar.
5. Apă tulbure sau ruginită.
6. Întrerupătorul de circuit se declanșează des.

Majoritatea elementelor de încălzire durează între 6 și 10 ani, dar apa dură și lipsa de întreținere le pot scurta durata de viață. Verificările regulate și reparațiile rapide ajută la evitarea problemelor mai mari ulterioare.

Întreținerea regulată menține funcționarea fără probleme a încălzitoarelor de apă și economisește bani în timp. Proprietarii de case care înțeleg cum funcționează sistemul lor identifică problemele din timp, reduc facturile la energie și evită reparațiile costisitoare. Alegerea modelelor eficiente și reglarea termostatului ajută la reducerea impactului asupra mediului și asigură apă caldă fiabilă în fiecare zi.

FAQ

Cât des ar trebui să înlocuiască elementul de încălzire al unui încălzitor de apă?

Majoritatea oamenilorînlocuiți elementul de încălzirela fiecare 6 până la 10 ani. Apa dură îi poate scurta durata de viață. Verificările regulate ajută la detectarea din timp a problemelor.

Poate un proprietar să curețe acumularea de minerale de pe elementul de încălzire?

Da, potcurățați elementulprin scoaterea acestuia și înmuierea lui în oțet. Acest lucru ajută la dizolvarea calcarului. Opriți întotdeauna mai întâi alimentarea cu energie electrică.

Ce se întâmplă dacă cineva instalează elementul cu putere greșită?

Este posibil ca boilerul să nu se încălzească corect. Ar putea declanșa întrerupătorul sau ar putea deteriora rezervorul. Corectați întotdeauna puterea elementului termic cu cea recomandată de producător.