Kuidas veesoojendi kütteelement muundab elektrit soojuseks

A veesoojendi kütteelementtoimib nii, et elektrit surutakse läbi metallmähise. See mähis takistab voolu, seega kuumeneb see kiiresti ja soojendab vett. Umbes 40% USA kodudest kasutabelektriline veesoojendiAllolev tabel näitab, kui palju energiatkuuma vee kütteelementsaab aasta jooksul kasutada:

Peamised järeldused

• Veesoojendi kütteelement kasutab soojuse tekitamiseks elektrit, mis voolab läbi metallspiraali, mis soojendab vett tõhusalt ja ohutult.
• Õigete materjalide valimine jakütteelemendi hooldamine, näiteks mineraalide kogunemise vältimine ja ühenduste kontrollimine, aitavad küttekehal kauem vastu pidada ja paremini töötada.
• Regulaarne hooldus jaõige elemendi tüübi kasutamineSäästa energiat, vähenda kulusid ja hoia oma soe vesi iga päev usaldusväärselt saadaval.

Veesoojendi kütteelemendi komponendid

Metallmähis või -varras

Iga veesoojendi kütteelemendi süda onmetallmähis või -varrasSee osa on tavaliselt valmistatud nikli-kroomi sulamist, mis aitab elektrit kiiresti ja ühtlaselt soojuseks muuta. Mähise disain, olgu see sirge või spiraalne, mõjutab seda, kui hästi see vett soojendab. Paksemad mähised võivad küll anda rohkem soojust, kuid võivad kiiremini kuluda, kui neid korralikult ei jahutata. Materjali valik on samuti oluline. Siin on kiire ülevaade levinud materjalidest ja nende omadustest:

Incoloyst valmistatud spiraal töötab kõige paremini karmis vees, kuna see on korrosioonikindel. Vask soojendab vett kiiresti, kuid ei kesta karmides tingimustes nii kaua. Roostevaba teras pakub head tasakaalu vastupidavuse ja kuumenemiskiiruse vahel.

Elektrilised klemmid

Elektriklemmid ühendavad veesoojendi kütteelemendi toiteallikaga. Need väikesed metallpostid ulatuvad paagist välja ja tagavad, et elekter voolab ohutult mähisesse. Head ühendused klemmide juures hoiavad küttekeha hästi töökorras ja aitavad vältida elektriprobleeme. Kui klemmid lahti lähevad või korrodeeruvad, võib element töötamise lõpetada või isegi ohtlikuks muutuda. Klemmid toimivad ka isolatsiooniga, et vältida elektri lekkimist vette või paaki.

Isolatsioon ja ümbris

Isolatsioon ja välimine kate kaitsevad kütteelementi ja aitavad sellel kauem vastu pidada. Tootjad pakivad magneesiumoksiidi pulbri tihedalt ümber mähise. See materjal hoiab elektrit mähise sees ja juhib soojuse vette. Kate, mis on valmistatud metallidest nagu vask, roostevaba teras või Incoloy, katab isolatsiooni ja mähist. See kaitseb elementi vee, kemikaalide ja löökide eest. Õige katematerjal võib oluliselt mõjutada elemendi eluiga, eriti erinevat tüüpi vees.

Näpunäide: Õige ümbrismaterjali valimine vastavalt teie veetüübile aitab teie veesoojendi kütteelemendil palju kauem vastu pidada.

Kuidas veesoojendi kütteelement muudab elektrit soojuseks

Elektrivoolu voog

A veesoojendi kütteelementHakkab tööle kohe, kui keegi voolu sisse lülitab. Enamikus kodudes kasutatakse veesoojendite jaoks 240-voldist vooluringi. Element ühendub selle vooluringiga vastupidavate elektriklemmide kaudu. Kui termostaat tuvastab, et vesi on liiga külm, laseb see elektril elementi voolata. Vool liigub läbi paagis oleva metallmähise või -varda.

Tüüpiline koduse veesoojendi kütteelement töötab 240 voldi juures ja tarbib umbes 10 amprit, kui selle nimivõimsus on 2400 vatti. Elemendi disain sobib toitepinge ja võimsusega, et tagada vee ohutu ja tõhus soojendamine. Termostaat kontrollib elemendi sisse- ja väljalülitumist, hoides vee temperatuuri õigel tasemel.

Märkus: Vahetage kütteelement alati sellise vastu, mille pinge ja võimsus vastavad algsele väärtusele. Vale tüübi kasutamine võib põhjustada kehva jõudlust või isegi veesoojendit kahjustada.

Vastupidavus ja soojuse teke

Tõeline maagia toimub mähise sees. Veesoojendi kütteelemendis olev metall takistab elektrivoolu. See takistus põhjustab elektronide põrkumist metalli aatomitega. Iga kokkupõrge paneb aatomid kiiremini vibreerima, mis tekitab soojust. Teadlased nimetavad seda protsessi Joule'i kuumuseks.

Soojuse hulk sõltub kolmest tegurist: voolutugevusest, pingest ja takistusest. Valemid näevad välja sellised:

P = I²R või P = V²/R

Kus:

• P = võimsus (toodetud soojus, vattides)
• I = voolutugevus (amprites)
• V = Pinge (voltides)
• R = Takistus (oomides)

Elemendi suurem takistus tähendab, et voolu liikudes tekib rohkem soojust. Seetõttu kasutatakse mähises spetsiaalseid sulameid, näiteks nikkel-kroom. Nendel metallidel on täpselt õige takistus, et muuta elekter soojuseks ilma sulamise või lagunemiseta.

Näpunäide: Kütteelemendi takistus ja materjalivalik tagavad, et see kuumeneb piisavalt vee soojendamiseks, kuid mitte nii kuumaks, et see kiiresti läbi põleks.

Soojusülekanne vette

Kui spiraal on kuumenenud, on järgmine samm soojuse viimine vette. Veesoojendi kütteelement asub otse paagis, ümbritsetud veega. Soojus liigub kuumalt metalli pinnalt jahedamale veele juhtivuse teel. Elemendi kuju, sageli spiraal või silmus, annab sellele suurema pinna veega kokkupuutumiseks ja soojuse kiiremaks ülekandmiseks.

Kui elemendi lähedal olev vesi soojeneb, muutub see kergemaks ja tõuseb. Selle asemele liigub jahedam vesi. See loomulik liikumine, mida nimetatakse konvektsiooniks, aitab soojusel paagis ühtlaselt jaotuda. Protsess jätkub, kuni kogu vesi saavutab seatud temperatuuri.

Kütteelement ise on väga tõhus. See muudab peaaegu kogu kasutatava elektri soojuseks, saavutades peaaegu 100% efektiivsuse. Osa soojusest võib paagist välja pääseda, kuid element ei raiska muundamise ajal energiat. Elektrilised veesoojendid on selles osas gaasiboileritest paremad, kuna gaasisoojendid kaotavad osa energiast ventilatsiooni ja põlemise kaudu.

Kas teadsite? Soojusülekande kiirus elemendilt veele võib muutuda vee kuumenedes. Alguses liigub soojus temperatuuri tõustes kiiremini, kuid teatud punktist alates aeglustub protsess paagis oleva veevoolu muutuste tõttu.

Veesoojendi kütteelemendi jõudlus ja tõrkeotsing

Mineraalide kogunemine ja katlakivi

Mineraalide ladestumine on veesoojendite puhul tavaline probleem, eriti kareda veega piirkondades. Kui mineraalid, näiteks kaltsium ja magneesium, settivad kütteelemendile, moodustavad nad kõva isoleeriva kihi, mida nimetatakse katlakiviks. See kiht raskendab elemendi soojuse ülekandmist veele. Selle tulemusel kulutab kütteseade rohkem energiat ja selle soojenemine võtab kauem aega. Aja jooksul võib paks katlakivi põhjustada ebaühtlast kuumenemist, ülekuumenemist ja isegi elemendi enneaegset riket. Muude probleemide hulka kuuluvad korrosioon, rooste ja suuremad remondikulud.
Mõned viisid nende probleemide ennetamiseks on järgmised:

• Loputage paaki regulaarselt sette eemaldamiseks.
• Anoodi varda vahetamine korrosiooni peatamiseks.
• Veepehmendajate või katlakivivastaste seadmete kasutamine.
• Iga-aastase hoolduse planeerimine, et kõik sujuks.

Regulaarne hooldus ja veetöötlus aitavad pikendada veesoojendi eluiga ja tõhusust.

Elemendi tüüp ja efektiivsus

Erinevat tüüpi veesoojendid kasutavad erinevaid kütteelemente ja nende efektiivsus võib varieeruda. Läbivooluboilerid soojendavad vett ainult vajadusel, seega raiskavad nad vähem energiat. Akumulatsioonipaagiga boilerid hoiavad vett kogu aeg kuumana, mis võib põhjustada soojuskadu. Soojuspumbad ja päikeseenergial töötavad boilerid tarbivad vähem elektrit ja on keskkonnasõbralikumad.
Siin on kiire võrdlus:

Elemendi rikke märgid

Veesoojendi küttekeha võib rikki minna mitmel põhjusel. Mõned märgid, millele tähelepanu pöörata, on järgmised:

1. Vesi, mis kunagi täielikult kuumaks ei lähe.
2. Duši all käies saab kuum vesi kiiresti otsa.
3. Paagist kostab imelikku susisemist või plõksumist.
4. Kõrgemad energiaarved ilma lisatarbimiseta.
5. Hägune või roostes vesi.
6. Kaitselüliti rakendub sageli.

Enamik kütteelemente kestab 6–10 aastat, kuid kare vesi ja hoolduse puudumine võivad nende eluiga lühendada. Regulaarsed kontrollid ja kiired remonditööd aitavad hilisemaid suuremaid probleeme vältida.

Regulaarne hooldus hoiab veesoojendid sujuvalt töökorras ja säästab aja jooksul raha. Majaomanikud, kes mõistavad oma süsteemi toimimist, märkavad probleeme varakult, vähendavad energiaarveid ja väldivad kulukaid remonditöid. Tõhusate mudelite valimine ja termostaadi reguleerimine aitab vähendada keskkonnamõju ja tagab iga päev usaldusväärse sooja vee.

KKK

Kui tihti peaks keegi veesoojendi kütteelementi vahetama?

Enamik inimesivahetage kütteelement väljaiga 6–10 aasta tagant. Kõva vesi võib selle eluiga lühendada. Regulaarsed kontrollid aitavad probleeme varakult märgata.

Kas majaomanik saab küttekehalt mineraalide kogunemist puhastada?

Jah, nad saavadpuhastage elementeemaldades selle ja leotades seda äädikas. See aitab katlakivi lahustada. Lülitage alati esmalt elekter välja.

Mis juhtub, kui keegi paigaldab vale võimsusega elemendi?

Veesoojendi ei pruugi korralikult soojeneda. See võib käivitada kaitselüliti või kahjustada paaki. Ühenda elemendi võimsus alati tootja soovitusega.