3 схемы подключения автоматики электрического отопления.

Практически любой электрический котел требует обязательного наличия автоматики управления.

Вы не можете установить один единственный выключатель на вводе, которым будете запускать и отключать обогрев.

При этом остановимся на самых минималистичных и простейших вариантах, которые вы сможете собрать самостоятельно своими руками.Ведь как известно, чем меньше элементов, тем больше надежность всей системы. Поэтому самые простые варианты и работают дольше и надежнее остальных.

Принципиальная схема автоматики электрокотла всегда начинается с подачи напряжения через вводной автомат.

Электрическое отопление подразумевает, как правило, наличие трехфазного ввода 380В. Значит и автомат должен быть трехполюсным.

Обратите особое внимание, это должен быть именно один трехполюсный выключатель, а не три отдельных однополюсных.

При КЗ и повреждении греющего элемента любой фазы, защита должна прекращать подачу напряжения по всем фазам.

После вводного автомата фазные проводники нужно разделить.

Делается это на электромагнитных пускателях.

Именно на них и ложится основная работа по автоматической коммутации эл.сети. Автомат то вы включаете и выключаете ручками, а пускатель будет это делать без вашего участия, на основе подачи управляющего напряжения от соответствующих датчиков.

При этом в отличие от автомата, покупайте три отдельных однофазных модульных пускателя. Старые модели типа ПМЛ, ПМА, КМИ здесь не подойдут. И дело вовсе не в их шумной работе и громких щелчках.

Модульный трехфазный экземпляр в едином корпусе, тоже будет не пригоден для нашей схемы.

Самое главное преимущество однофазных – возможность ручной и очень простой регулировки мощности электрокотла. Подробнее об этом будет сказано ниже.

К силовым клеммам каждого контактора, как раз-таки и подключаются нагревательные элементы (ТЭН, электроды) котла отопления.

Замкнутое или разомкнутое положение контактов зависит от того, подано или снято напряжение с его катушки управления. Получается, чтобы собрать автоматику, на клеммы этих самых катушек мы должны через какие-то другие элементы подавать управляющие сигналы (напряжение).

Катушка имеет два контакта А1, А2.

При покупке обращайте внимание, пускатели могут идти с катушками на 380В и 220В. Лучше брать последний вариант.

В этом случае на один из контактов вы напрямую подключаете нулевой проводник, а в разрыв второго устанавливаете кнопки-микровыключатели.

Для чего они нужны? Благодаря им, у вас появляется возможность включать поочередно 1,2 или 3 тэна, тем самым увеличивая или уменьшая мощность отопления.

К примеру, на улице за окном температура -5С. Нажимаете одну кнопку и запускаете в работу всего один ТЭН мощностью 2квт. Ударили морозы -25С, нажимаете все три кнопки и повышаете мощность в три раза.

При этом количество ступеней обогрева будет зависеть от номинальной мощности каждого нагревательного элемента. Если они все будут по 2квт – это всего три ступени.

А вот если один будет 2квт, второй 3квт, а третий 4квт, то количество ступеней автоматически возрастает до семи!

Все будет зависеть от того, какие фазы (тэны) и в какой последовательности подключать.

по отдельности 2квт – 3квт – 4квт

Ток в цепях управления катушек очень небольшой (несколько миллиампер). Соответственно ставить сюда полноценные выключатели не нужно.

На все эти три микровыключателя должна быть подана одна фаза. Допустим фаза С. Берете ее с нижних контактов вводного автомата.

Вот именно из этой точки и начинается вся дальнейшая схема автоматики.

Обязательный элемент такой схемы – предельный термостат.

Это защитное устройство, которое отключит ваш электрокотел, если он пошел, что называется в разнос.

Например, перестал работать циркуляционный насос или где-то образовался засор. В результате этого температура начала резко возрастать и превысила допустимые значения.

Данную температуру вы устанавливаете самостоятельно при помощи ручного регулятора.

Так как это защитный элемент, который должен полностью “гасить” котел, подключать его нужно последовательно в разрыв управляющей фазы, как на рисунке внизу.

Помимо безопасности, нам потребуется еще один элемент. Элемент управления, который будет его периодически включать и выключать для поддержания заданной температуры воды.

Этим устройством является рабочий термостат.

Не путайте его с предельным. В предельном имеется взводимая вручную кнопка, которая при срабатывании препятствует самостоятельному включению датчика.

То есть, когда он сработал один раз, вам потребуется осмотреть всю систему и схему, дабы разобраться в причине срабатывания. И только после этого, нажав эту кнопочку, отопление можно будет запустить заново.

Данный термостат монтируется после предельного, опять же в разрыв цепи.

Таким образом мы получили элемент защиты и элемент управления. В принципе, это и есть самая примитивная схема №1 для автоматики электрического отопления.

Чтобы получить более функциональный вариант, добавим сюда прибор для отслеживания температуры воздуха в помещении – комнатный термостат.

Ему не важно какая будет температура котловой воды, он реагирует именно на комфортную температуру воздуха в вашем доме.

По аналогии с предыдущими элементами монтируете его в разрыв, перед рабочим термостатом. Вторая простейшая схема готова.

Но человек всегда стремится к большему и помимо комфорта при электрическом отоплении, всегда хочется еще и сэкономить. Все таки электроотопление за редким исключением, в наших реалиях не совсем дешевая штука.

Как это сделать, усовершенствовав вышеприведённую схему подключения? Для этого дела существует ночной тариф.

Чтобы им воспользоваться в полной мере, нам потребуется реле времени.

Оно будет запускать электроотопление только в заданный промежуток суток. Размещайте его в схеме перед комнатным термостатом.

Однако при этом обратите внимание на один нюанс. При наличии в схеме такого устройства, обязательно параллельно ему монтируется термостат минимальной температуры воздуха.

Днем в ваше отсутствие, температура на улице может резко упасть. Уезжали при -5С, приехали вечером — за окном минус 25С. Соответственно и дома существенно похолодает.

Она запустит отопление, как только температура в доме упадет ниже минимального порога. В итоге не даст дому остыть, а системе разморозиться.

Чтобы визуально наблюдать включены датчики или выключены в данный момент, можно подключить в общую точку перед микровыключателями сигнальную лампочку и вывести ее на видное место.

Особенно это полезно при нахождении щитка управления и самого котла в подвале дома или в соседней пристройке.

Большинство заводских электрокотлов отопления построено именно на таких принципиальных схемах управления. Есть одна питающая линия (фаза), подающая сигнал на катушку прибора с силовыми элементами, а все дополнительное оборудование, датчики и релюшки, как раз-таки и “навешиваются” на эту самую линию, выполняя защитную и контролирующую функции.

Как видите, ничего сложного и замысловатого здесь нет.

Виды электрокотлов по типу нагревателя: схема подключения

Схема электрокотла состоит из двух частей: силовой и слаботочной контрольной (управления). Способ подключения к сети определяется числом фаз в линии питания и комплектацией прибора. Вид обвязки выбирают в зависимости от назначения отопительного устройства (основной/вспомогательный).

Разновидности электрических котлов по типу нагревателя

Есть 3 варианта:

В ТЭНе имеется нихромовая проволока, подключаемая непосредственно к источнику напряжения. Элемент омывается рабочей средой (врезается в теплообменник), но нагревательная спираль с ней не контактирует, поскольку помещена в металлический корпус с диэлектрической засыпкой.

Ионные котлы также называют электродными. Нагревателем выступает сама рабочая среда. Ток в ней протекает между подключенными к источнику напряжения стенкой теплообменника и электродом внутри него. В воде должны быть примеси солей — их ионы выступают свободными носителями заряда. От концентрации зависит сопротивление среды и, как следствие, мощность котла.

Главный элемент силовой схемы индукционного отопителя — намотанная на теплообменник катушка.

При подключении к сети она генерирует переменное электромагнитное поле, наводящее вихревые токи в стенках резервуара и помещенного внутрь него сердечника из ферритовой стали. Такой нагрев называют бесконтактным.

Критерии выбора электрокотла

Заслуживают внимания следующие аспекты:

Производительность котла подбирают по теплопотерям дома при самой низкой температуре на улице. Расчет заказывают проектной организации либо выполняют самостоятельно в упрощенной форме. Показатель зависит от высоты потолка:

1. Менее 3 м. Умножают площадь на 0,1 кВт. Например, потери в доме, метраж которого 150 кв. м, составляют 150 × 0,1 = 15 (кВт).
2. Более 3 м. Определяют по объему: по 40 Вт на каждый кубический метр. Например, для одноэтажного строения с размерами в плане 6 × 9 м и потолком в 4 м теплопотери составляют: 6 × 9 × 4 × 40 = 8640 Вт.

К полученной величине добавляют запас, с учетом функций котла:

• работает только на отопление: 20%;
• одновременно греет воду для хозяйственных нужд: 50%.

Для приведенных примеров потребуются отопительные приборы мощностью 15 × 1,2 = 18 кВт и 8640 × 1,2 = 10,4 (кВт).

По комплектности устройства делятся на 2 вида:

• с полным набором;
• без группы безопасности, насоса и расширительного бачка.

Первый вариант прост в монтаже: необходимо только подсоединить отопительный контур. Для устройств второго типа перед установкой потребуется подобрать и докупить самостоятельно недостающие компоненты.

Наиболее практичный тип нагревателя — ТЭНы. Преимущества таких котлов:

• доступная стоимость в покупке и ремонте;
• возможность работы в низкотемпературном режиме благодаря наличию нескольких ступеней мощности;
• плавный пуск, исключающий просадку напряжения в сети (по той же причине).

Ионные отопительные аппараты компактнее, дешевле и надежнее (нечему ломаться). Но у них есть существенные недостатки:

• меняется химический состав примесей в теплоносителе, что требует его замены каждые 1,5 месяца;
• в контуре образуются газовые пробки;
• мощность не регулируется;
• при включении наблюдаются броски напряжения;
• периодически требуется замена электродов (растворяются).

У индукционных котлов 2 преимущества:

• большая площадь поверхностей нагрева;
• неприхотливость к теплоносителю: подходит любой антифриз или вода из-под крана (накипь не образуется из-за микровибраций).

Низкий интерес со стороны потребителей обусловлен дороговизной этих приборов: по цене они в 3-4 раза превосходят ТЭНовые.

Ремонт тоже требует больших затрат: неразборный водогрейный узел при обрыве фазы или межвитковом замыкании в катушке необходимо менять полностью. При этом пока нет данных о надежности и долговечности таких котлов, поскольку они не получили широкого распространения и эксплуатируются не так давно.

Особенности подключения к системе отопления

Обвязка теплогенератора со встроенными помпой и расширительным бачком заключается в подсоединении подающей и обратной труб контура. Они крепятся на опорах, чтобы не давить своим весом на штуцеры отопителя. Резьбовые соединения герметизируют паклей. Фторопласт (ФУМ-лента) для этого не подходит из-за высокой температуры.

К котлу, состоящему только из водогрейного узла и автоматики, со стороны подачи присоединяют группу безопасности:

• манометр;
• воздухоотводчик;
• предохранительный клапан.

К последнему из приборов прикручивают трубу контура.

Со стороны обратки подсоединяют:

• циркуляционный насос;
• мембранный расширительный бак (через тройник);
• фильтр-грязевик.

Далее прикручивают трубу.

Инструкция по подключению к электрической сети

Котел запитывают отдельным кабелем, проложенным от распределительного щита. Ток в цепях нагревателя исчисляется десятками ампер, поэтому при подключении к общедомовой сети в соседних розетках будут наблюдаться перепады напряжения.

1. Кабель размещают выше трубопроводов с целью исключить контакт с водой в случае прорыва.
2. Используют медный провод марки ВВГнг (можно с индексом лс) с сечением жил, соответствующим нагрузке и способу прокладки (табл. 1.3.4 ПУЭ-7).
3. Корпус котла и прочие металлические части, не относящиеся к токоведущим, заземляют.
4. На вводе устанавливают устройство защитного отключения (УЗО), настроенное на утечку в 30 мА.
5. Перед подсоединением кабеля к распределяющей шине размыкают главный автомат, обесточивая дом.

Во избежание путаницы в дальнейшем жилы кабеля рекомендуется задействовать по общепринятому порядку: коричневую — для фазы, синюю — для нейтрали, желто-зеленую — для заземления. Концы проводов зачищаются и плотно зажимаются в клеммах котла. Жила заземления фиксируется специальным медным болтом.

Соединения электропроводки выполняют способами, разрешенными ПУЭ: самоизолирующими или болтовыми зажимами, опрессовочными гильзами, клеммами или при помощи коннекторов-разветвителей («орехов»). Пайка не рекомендуется из-за опасности расплавления припоя. Скрутка запрещена.

Схемы подключения однофазного и трехфазного электрических котлов

Соединение отопительного аппарата с сетью 220 В осуществляют в таком порядке:

1. В распределительном щите монтируют автоматический выключатель с номиналом, соразмерным мощности котла. На входные клеммы заводят «фазу» и «ноль» с соответствующих шин.
2. Рядом устанавливают УЗО с номиналом на ступень выше, чем у предохранителя.
3. Соединяют оба прибора перемычкой.
4. От выходных контактов УЗО прокладывают 3-жильный кабель до клеммника котла.

Электрокотел мощностью до 3,5 кВт включается в розетку общедомовой сети при условии, что проводка отвечает современным требованиям (медные жилы сечением от 2,5 кв. мм).

Котел на 380 В запитывается аналогично, но 5-жильным кабелем и через 3-полюсный автомат.

Замена на 3 однофазных выключателя не допускается: по требованиям ПУЭ при внештатных ситуациях должна размыкаться вся линия.

Для водогрейного узла без автоматики, например, самодельного, используют другие виды электросхем. Наиболее простой вариант:

1. После автомата и УЗО на каждой фазе устанавливают по однополюсному магнитному пускателю на 220 В. Установка раздельных приборов вместо одного на 380 В позволяет регулировать мощность путем отключения ненужных ТЭНов. Такая необходимость возникает, например, в межсезонье.
2. На управляющие катушки пускателей заводят одну из фаз, например, B. В ее разрыв устанавливают микровыключатели.
3. Последовательно устанавливают предельный термостат, размыкающий цепь при перегреве теплоносителя.
4. После подключают терморегулятор. Он размыкает цепь управления по сигналу температурного сенсора, закрепленного на теплообменнике.

В усложненном варианте к слаботочным катушкам пускателей подключают комнатный термостат.

Схема отопления дома с электрическим котлом

Практикуют несколько способов организации системы обогрева. Ниже приведены наиболее востребованные:

1. Радиаторное отопление совмещено с «теплым полом».
2. Электрический котел подключен параллельно с дровяным и используется как вспомогательный.
3. Используется термоаккумулятор.

Работающий в низкотемпературном режиме (+28…+40 °С) «теплый пол» подключают через смесительный узел, который разбавляет горячую воду остывшей обраткой.

Во втором варианте в трубы врезают 3-ходовой и обратный клапаны, перенаправляющие рабочую среду по сигналу термодатчика на электрокотел. Систему делают комбинированной, чтобы при отключении напряжения обеспечивалась естественная циркуляция теплоносителя:

• подачу начинают вертикальным разгонным коллектором;
• трубы монтируют с уклоном в 3 мм на 1 п. м.

Накапливающий тепло аккумулятор позволяет эксплуатировать котел только в ночное время, когда электричество стоит в 2 раза дешевле (необходимо установить 2-тарифный счетчик). Днем горячая вода из емкости порционно добавляется через смесительный узел в отопительный контур.

Вывод

Самый практичный электрокотел — ТЭНовый. Прибор подключается к сети отдельным кабелем через автомат и УЗО. Наиболее экономична схема системы отопления с теплоаккумулятором.