Jaki piec? A właściwie kocioł 😉 Bo piec to nazwa potoczna, fachowo źródło ciepła nazywa się kocioł. Zacznijmy od ustalenia, jaki kocioł chcemy podłączyć do instalacji elektrycznej:
- Na paliwa stałe np. węgiel w tym ekogroszek, pellet i inne biomasy
- Gazowe, olejowe
- Elektryczne w tym pompy ciepła.
Ogólnie wszystkie systemy grzewcze w tym źródła ciepła wymagają zasilania:
- Pompek Centralnego Ogrzewania (CO)
- Pompek Ciepłej Wody Użytkowej (CWU)
- Pompek cyrkulacyjnych
- Sterowników
- Wentylatorów (dotyczy kotłów na paliwa stałe)
- Kotły elektryczne dodatkowo wymagają energii elektrycznej do produkcji ciepła.
Jak podłączyć kocioł do instalacji elektrycznej?
Zacznijmy od wyjaśnienia kluczowej z punktu widzenia elektryki kwestii rodzaju zasilania:
- Zasilanie 1-fazowe (230 V) w kontekście źródeł ciepła wykorzystywanych w budownictwie jednorodzinnym i niewielkich firmach jest wykorzystywane do zasilania elektroniki sterującej, pompek, wentylatorów, sprężarek, podajników. W źródłach ciepła mniejszych mocy zasilanie jednofazowe wykorzystywane jest również do zasilenia elementów grzejnych.
- Zasilania 3-fazowe (400 V) najczęściej wykorzystywane w źródłach ciepła większej mocy do zasilenia elementów grzejnych i elektroniki. Układ 3-fazowy z przewodem neutralnym daje możliwość wykonania zasilania 230 i 400 V (patrz poniższy rysunek).
Różnorodność dostępnych na rynku źródeł ciepła jest tak duża, że nie można podać jednego, uniwersalnego schematu podłączeń. Można jedynie wskazać, że źródło ciepła należy podłączyć zgodnie ze schematem podanym w instrukcji źródła ciepła, podłączając kable: L1; L2; L3; N; PE zgodnie ze schematem.
Co zrobić, jeśli w instalacji elektrycznej nie ma kabla PE?
Istnieje kilka układów połączeń sieci, w jakim energetyka dostarcza zasilanie do Twojego budynku (patrz poniższy rysunek). Zagadnienie to szerzej jest opisane w artykule: Układy sieci – wyspa TT (czyli sieć w układzie TN-C, a instalacja w układzie TT) oraz TN-C-S.
Jeśli w budynku instalacja wykonana jest w starym układzie TN-C, chcąc podłączyć do niej nowoczesne źródło ciepła, należy nawet przed samym źródłem ciepła wykonać podział jednej żyły PEN na dwie PE i N.
Brzmi skomplikowanie? Jest to prosta czynność przedstawiona na poniższym schemacie, którą bez problemu wykona każdy elektryk.
Zacznijmy od początku. W dalszej części artykułu wyjaśnię, w jaki sposób przygotować instalację elektryczną do podłączenia źródła ciepła?
Jaki kabel do zasilania źródła ciepła?
Aby odpowiedzieć na to pytanie, należy znać minimum trzy parametry:
- Ilu żyłowy kabel będzie potrzebny?
- Maksymalna moc elektryczna podłączanego źródła ciepła?
- Długość kabla, jakim będzie łączone źródło ciepła z rozdzielnicą.
Na podstawie powyższych danych można oszacować przekrój żył kabla i zaproponować odpowiedni produkt z kategorii kable i przewody. Zagadnienie jest szerzej opisane w artykułach: Jak dobrać kable i przewody elektryczne? oraz Długotrwała obciążalność prądowa przewodów – jaki prąd w jakim przekroju i z jakim zabezpieczeniem?
Warto pamiętać, że źle dobrany przekrój kabla może doprowadzić do pożaru lub na kablu mogą wystąpić duże spadki napięcia, które uniemożliwią prawidłowe działanie podłączonych do niego urządzeń.
Skoro kabel mamy już dobrany, czas zająć się zabezpieczeniami, jakie powinny znaleźć się w obwodzie źródła ciepła. Zacznijmy od ochrony przeciwprzepięciowej.
Ogranicznik przepięć
To zabezpieczenie montuje się w celu ochrony:
- Elektroniki źródła ciepła przed przepięciami, jakie mogą przedostać się do źródła ciepła z instalacji elektrycznej
- Urządzeń podłączonych do instalacji elektrycznej przed przepięciami łączeniowymi, jakie mogą powstać przy wyłączaniu dużego obciążenia, jakim jest np. elektryczne źródło ciepła.
Przepięcie (w dużym uproszczeniu) to nagły, krótkotrwały wzrost napięcia powyżej wartości znamionowej.
Przepięcia uszkadzają lub całkowicie niszczą nowoczesną elektronikę, są nierozerwalnie związane z instalacją elektryczną i w normalnych warunkach nie da się ich całkowicie wyeliminować, ale za pomocą odpowiednio dobranych i zamontowanych zabezpieczeń, jakimi są ograniczniki przepięć, można doprowadzić do sytuacji, w której przepięcia będą ograniczane do poziomu, jaki będzie bezpieczny dla podłączonych urządzeń.
Zagadnienia nie będę tu szerzej opisywał, a zainteresowane osoby odeślę do artykułu: Ochrona przeciwprzepięciowa — jak dobrać ogranicznik przepięć, by zabezpieczyć cenną elektronikę?
Kolejnym zabezpieczeniem, jakie powinniśmy omówić jest:
Wyłącznik różnicowoprądowy
Stosuje się w celu ochrony życia i zdrowia ludzi, którzy mogą mieć kontakt z uszkodzonym obwodem elektrycznym. Musisz wiedzieć, że są różne typy wyłączników różnicowoprądowych, a ich właściwy dobór zależy od rodzaju podłączonych do wybranego obwodu odbiorników, jakim jest np. źródło ciepła. Temat rodzajów i doboru wyłączników różnicowoprądowych szerzej opisany jest w artykule: Wyłączniki różnicowoprądowe jako gwarancja bezpieczeństwa, czy aby na pewno?
Kolejnym zabezpieczeniem, jakie należy zastosować jest:
Wyłącznik nadprądowy
Zwany potocznie „bezpiecznikiem”. To zabezpieczenie realizuje dwa bardzo ważne zadania:
- Samoczynne wyłączenie zasilania (jest to element ochrony przeciwporażeniowej). Szerzej zagadnienie jest opisane w artykule: Impedancja pętli zwarcia – pomiar i wzór
- Chroni kabel zasilający źródło ciepła przed skutkami zwarć i przeciążeń, czyli przed nadmiernym wzrostem temperatury żył kabla co może doprowadzić do uszkodzenia izolacji kabla i koniecznością jego wymiany.
W dużym uproszczeniu dobierając wyłączniki nadprądowe należy przestrzegać przynajmniej dwóch zasad:
- Selektywność działania zabezpieczenia co oznacza, że znamionowa wartość montowanego wyłącznika powinna być mniejsza niż poprzedzające go zabezpieczenie przetężeniowe (wyłącznik nadprądowy lub wkładka topikowa). Dzięki temu uzyskamy selektywność przeciążeniową. Uzyskanie selektywności zwarciowej jest dużo trudniejsze (a często nawet niemożliwe do osiągnięcia na aparaturze modułowej) w ramach instalacji domowej. Wymaga porównywania charakterystyk, wiedzy i doświadczenia więc tego zagadnienia nie będę omawiał w tym artykule.
- Wartość zabezpieczenia powinna być prawidłowo dobrana do przekroju żył podłączonego do niego kabla i wymagań producenta odbiornika, jakim jest podłączone urządzenie elektryczne np. sterownik pieca.
Czy wiesz, że trójfazowe odbiorniki energii elektrycznej mogą ulec uszkodzeniu, jeśli z jakiegoś powodu zabraknie jednej lub dwóch faz, albo gdy parametry napięcia w jakiejś fazie będą zbyt niskie lub zbyt wysokie?
Czujnik zaniku i kolejności faz
W dużym uproszczeniu rolą czujnika zaniku faz (najczęściej zaniku, kolejności, a także asymetrii faz) jest czuwanie nad parametrami elektrycznymi w obwodach trójfazowych a po wykryciu anomalii zabezpieczenie podłączonych do danego obwodu odbiorników trójfazowych poprzez wyłączenie zasilania.
W sprzedaży dostępne są różne typy czujników zaniku faz różniące się funkcjami i możliwościami nastaw więc wyboru odpowiedniego rozwiązania nie będę tu omawiał, bo to temat na osobne opracowanie.
Niektóre są w stanie monitorować zbyt niskie, a także zbyt wysoki poziom napięcia sieciowego, dzięki czemu może zabezpieczyć obwód i wyłączyć zasilanie, jeśli napięcie sieciowe będzie poza bezpiecznym zakresem. Szczególnie w rejonie, w którym jest dużo instalacji fotowoltaicznych, należy zwrócić uwagę na zabezpieczenie przed zbyt wysoką wartością napięcia sieciowego.
Wspomnę tylko, że wybrane odpowiedniego czujnika należy dokonać na podstawie wymagań, jakie narzucają podłączone do instalacji trójfazowe odbiorniki energii elektrycznej. Należy pamiętać, że czujnik zaniku faz nie jest w stanie przełączać dużych obciążeń, więc musi współpracować z odpowiednio dobranym stycznikiem lub przekaźnikiem. Zagadnienie szerzej opisałem w artykule: Przekaźnik czy stycznik — na co zwrócić uwagę? Poruszamy najważniejsze zagadnienia.
Co robić, jeśli moc przyłączeniowa budynku jest zbyt mała, aby móc korzystać z dodatkowego obciążenia, jakim jest elektryczne źródło ciepła?
Co zrobić, gdy brakuje mocy?
Zdarzają się sytuacje, w których mogłoby się wydawać, że ze względu na zbyt małą moc przyłączeniową nie jest możliwy montaż elektrycznego źródła ciepła. Nie ma co zbyt szybko się poddawać, ponieważ sytuacja nie jest beznadziejna i warto chwilę się zastanowić nad możliwymi rozwiązaniami. Trzeba zacząć od ustalenia kilku danych i przyjęcia pewnych założeń.
- Ile mocy brakuje?
- Jakie są przewidywane czasy pracy i przestoju źródła ciepła?
Jeśli źródło ciepła jest dobrze dobrane, to pracuje naprzemiennie. W zależności od zewnętrznej temperatury i ustawionych wewnątrz budynku temperatur, zastosowanego bufora ciepła itd. włącza się na jakiś czas (od kilku minut do kilku godzin), po czym się wyłącza. Kluczem do dalszych rozważań jest ustalenie, ile kWh energii elektrycznej brakuje przez okres ciągłej pracy elektrycznego źródła ciepła?
Gdy znamy już wartość brakującej energii, możemy rozważyć dwa rozwiązania:
- Montaż odpowiednio dobranego magazynu energii. W takim przypadku przez okres działania elektrycznego źródła ciepła brakująca część „prądu” może być pobierana z magazynu energii. Po wyłączeniu elektrycznego źródła ciepła magazyn energii doładowuje się pobierając prąd z sieci energetycznej. Ważne, aby magazyn był dobrze dobrany tak, aby po rozładowaniu móc się naładować w czasie, gdy elektryczne ogrzewanie jest wyłączone. Zagadnienie to szerzej opisałem w cyklu artykułów, które znajdziesz na ŁNN:
- Jeśli do ogrzewania CO lub CWU używasz: grzałek, kotła indukcyjnego lub innego źródła ciepła, któremu nie przeszkadza częste wyłączanie to w przypadkach braku wystarczającej mocy lub w przypadku, gdy ułożone kable nie są w stanie bezpiecznie wytrzymać przepływu wystarczająco dużego prądu np. gdy w jednym obwodzie pracują dwa urządzenia, których łączny pobór prądu przekracza wartość wyłącznika nadprądowego (wybija bezpiecznik) można przemyśleć użycie przekaźnika priorytetowego. W takiej sytuacji ustalamy które urządzenie ma wyższy priorytet pracy. Przekaźnik priorytetowy bada wartość prądu, jaki przez niego przepływa i w przypadku osiągnięcia ustawionej wartości odłącza na ustalony czas za pomocą stycznika lub przekaźnika inne urządzenie pracujące na tym samym obwodzie. Dzięki temu w tym samym czasie pracuje tylko jedno urządzenia, przez co łączna moc urządzeń jest ograniczona.
W niektórych obszarach są dość częste zaniki zasilania. Porozmawiajmy o
Ciągłość zasilania
W niektórych regionach są częste, ale krótkie, kilkuminutowe lub kilkusekundowe zaniki zasilania w jednej, lub dwóch fazach co powoduje restart sterownika źródła ciepła.
Często zanik napięcia jest 2-5 sekundowy, co powoduje, że automatyka źródła ciepła restartuje się nawet przez kilka minut, co skutkuje wyłączeniem gazowych, olejowych czy innych dowolnych źródeł ciepła. Takich sytuacji można uniknąć stosując:
Automatyczny przełącznik faz jest to aparat, który służy do zapewnienia ciągłości zasilania odbiornikom jednofazowym. Na wejście automatycznego przełącznika faz podłącza się trzy fazy L1; L2; L3 i neutralny N natomiast na wyjściu otrzymuje się jedną fazę i neutralny (przykład AZF-7) lub w przypadku sterowania odbiornikami o większej mocy automatyczny przełącznik faz steruje stycznikami, które dokonują przełączeń faz (przykład AZF-7S).
Automatyka urządzenia sprawdza wartość napięcia w każdej z podłączonych faz i jeśli napięcie w fazie, która jest aktualnie ustawiona na wyjście, jest poza zakresem, zostaje ona zamieniona na inną, która ma prawidłowe parametry. Niestety takie przełączenie powoduje bardzo krótki zanik napięcia, więc jeśli zasilanie ma być podtrzymane bezprzerwowo, należy dodatkowo wykorzystać UPS, który zapewni zasilanie w czasie kilkusekundowego przełączania.
Warto wiedzieć, że na rynku jest również aparat SZR-515, który przełączenie zasilania robi w ułamku sekundy, dzięki czemu zasilane urządzenia nie zauważają chwilowego zaniku zasilania.
Warto zaznaczyć, że SZR-515 przełącza zarówno fazę, jak i neutralny w związku z tym można zmostkować żyłę neutralną i traktować go jak tradycyjny przełącznik faz, lub można podłączyć różne źródła zasilania np. agregat i wykorzystywać SZR-515 jako jednorazowy układ Samoczynnego Załączana Rezerwy w skrócie SZR.
Podsumowanie
Temat podłączenia pieca do instalacji elektrycznej może wydawać się prosty, ale jak widać jest wiele zagadnień, które należy przemyśleć i wiele parametrów, jakie trzeba uwzględnić, zanim zaproponuje się konkretne rozwiązanie.
Komentarze (0)