Cazane cu electrozi: principiu de funcționare, argumente pro și contra, sfaturi de instalare

Acasă / Cazane electrice

Înapoi la

Publicat: 31.05.2019

Timp de citire: 4 minute

0

913

Cazanul electric cu electrod compact oferă căldură în cameră și face posibilă reglarea de la distanță a temperaturii. Dimensiunea redusă permite instalarea acestuia într-un sistem de încălzire existent.

• 1 Cum funcționează cazanul cu electrozi
• 2 Cum funcționează
• 3 Este posibil să economisiți cu un cazan cu electrod
• 4 Revizuirea celor mai bune modele de cazane electrod electrice

Principiul de funcționare a cazanelor cu electrozi

Când se descriu avantajele cazanelor cu electrozi, accentul principal se pune pe absența intermediarilor în transferul de energie din rețeaua electrică către agentul de răcire. Principalul argument pe care este pariat strategia de marketing pentru promovarea încălzitoarelor de apă cu electrozi este încălzirea directă a lichidului sub acțiunea unui curent electric, care are loc datorită rezistivității sale ridicate.
Atunci când se utilizează acest tip de echipament, se elimină influența asupra transferului de căldură al scoarței formate pe suprafața elementelor tradiționale de încălzire tubulare. Inerția redusă a sistemului este, de asemenea, considerată un avantaj evident: lichidul de răcire începe să se încălzească imediat după ce tensiunea este aplicată electrozilor, în timp ce atunci când se utilizează încălzitoare rezistive, este nevoie de ceva timp pentru a încălzi bobina în sine și izolația sa dielectrică.

Dispozitivul cazanului cu electrozi: 1 - terminale pentru conectarea la rețea; 2 - etanșant și izolarea electrozilor; 3 - furnizarea de purtător de căldură răcit; 4 - bloc de electrozi; 5 - lichid de răcire; 6 - tambur cazan; 7 - strat izolator; 8 - ieșirea lichidului de răcire încălzit

Cu toate acestea, nu totul este atât de roz. În primul rând, este îndoielnic faptul că întregul lichid de răcire se află sub influența unei diferențe de potențial periculos de mari. În special, cu o pauză zero, toate părțile metalice ale sistemului de încălzire devin fatale pentru oameni, iar defecțiunile sunt posibile, de asemenea, dacă neutrul nu este împământat corespunzător.

Merită menționat faptul că nu toate fluidele au o rezistivitate suficient de mare pentru a converti toată puterea aplicată pentru a genera electricitate. O anumită parte a sarcinii curente nu întâmpină rezistență și, prin urmare, curge liber în sol. În acest context, afirmațiile potrivit cărora cazanele cu electrozi au o eficiență mai mare de 100% evocă un zâmbet condescendent de la oameni care sunt bine familiarizați cu partea tehnică a problemei.

Mecanismul sistemului de încălzire a apei

Pentru o mai bună înțelegere a articolului, este necesar să se înțeleagă structura și mecanismul de funcționare al cazanului cu electrozi ionici. Principiul de funcționare este foarte simplu de înțeles - purtătorul de căldură (apa trebuie să conțină cantitatea necesară de sare, dacă procentul de sare depășește norma, atunci produsul este diluat cu apă distilată) urmează în vasul în care este electrodul instalat. Dacă cineva are o întrebare, după ce a citit cuvântul „electrod”, atunci vom explica: un electrod este o tijă metalică care este fixată de ambele părți ale vasului. O fază este conectată la electrod și un conductor neutru la partea din față a mecanismului.

Dacă conectați sistemul de încălzire a apei la o rețea de două sute douăzeci de volți cu o frecvență de cincizeci Hz, atunci dispozitivul activează un proces haotic de mișcare de la anod la catod. Acest proces ajută la atingerea obiectivului principal - încălzirea apei. Mulți meșteri sunt obișnuiți să numească astfel de dispozitive nu electrod, ci ionic - acest lucru se datorează particularităților funcționării cazanului de încălzire.Dacă principiul de funcționare al cazanelor cu ioni este foarte simplu de înțeles, atunci eficiența sistemului arată rate foarte mari - 96-99 la sută.

Cazanul cu electrod contribuie la faptul că este posibil să economisiți până la patruzeci la sută din energie electrică în comparație cu cazanele cu coș de fum. Principiul de funcționare face posibilă neutilizarea coșurilor de fum, deoarece cazanul cu ioni nu produce produse de ardere.

Cerințe privind lichidul de răcire

În plus față de pierderile naturale la încălzirea unui lichid, cazanele cu electrozi au o altă proprietate urâtă. În procesul de trecere a unui curent electric prin apă, se observă fenomenul electrolizei - separarea moleculei H2O în componente gazoase. Acest lucru, printre altele, reduce și mai mult eficiența energetică a cazanului, deoarece în acest caz, energia electrică este consumată nu pentru încălzire, ci pentru electroliză. Cu toate acestea, cea mai evidentă consecință a acestui efect este formarea încuietorilor de gaz în conducte și radiatoare.

Din aceste motive, mediul de încălzire pentru sistemele de încălzire a cazanelor cu electrozi trebuie selectat cu cea mai mare atenție. Pentru a reduce conductivitatea lichidului de răcire (crește rezistivitatea), conținutul de ioni dizolvați în lichidul utilizat trebuie normalizat. Practic, se utilizează apă distilată, la care se adaugă electrolit în proporția recomandată de producător, din nou, producția din fabrică.

Situația este mai complicată dacă un lichid antigel trebuie utilizat ca purtător de căldură. În acest caz, sistemul trebuie umplut cu un antigel special care nu poate fi diluat cu apă. Cu o deplasare semnificativă, realimentarea sistemului poate costa un bănuț destul de mare, dar acest lucru nu ia în considerare problema durabilității lichidului de răcire. În prezența pieselor metalice în sistem, concentrația ionilor în lichid crește în timp, în timp ce nu au fost încă inventate metode eficiente de regenerare a lichidului de răcire pentru cazanele cu electrozi. Dar periodic, cel puțin o parte din lichidul de răcire va trebui să fie golită, deoarece fiecare cazan necesită curățarea electrozilor de pe placă, iar sistemul în sine trebuie spălat.

Consecințele electrolizei și acțiunii de curent continuu

Împărțirea apei în oxigen și hidrogen duce la formarea de blocaje de aer, care împiedică circulația normală a lichidului. Cu toate acestea, acest lucru este departe de principalul efect negativ. În special, în timpul experienței reale de funcționare, s-au găsit manifestări de coroziune electrochimică a radiatoarelor din aluminiu.

În prezența bateriilor din fontă în sistemul de încălzire, calitățile inițiale ale lichidului de răcire scad, în principal datorită spălării impurităților din porii deschiși ai secțiunilor turnate. Din această cauză, cei care doresc să utilizeze cazane cu electrozi în astfel de condiții nu au de ales decât să înlocuiască radiatoarele sau să spele bine întregul sistem.

Faptul că lichidul de răcire din sistem este alimentat obligă fiecare element metalic al sistemului să fie atent legat la pământ. Dacă o clemă cu o rezistență suficient de scăzută poate fi aplicată în continuare unei țevi de oțel, atunci împământarea de înaltă calitate a unui radiator din fontă conectat printr-un sistem de țevi din plastic pare a fi o sarcină foarte dificilă. Până în prezent, putem concluziona că orice sistem de încălzire în care este utilizat un cazan cu electrod necesită o abordare strict individuală.

Cum să o faci singur

În primul rând, trebuie să decideți tipul cazanului cu electrod - un singur circuit pentru încălzire sau un dublu circuit pentru alimentarea cu apă caldă. În al doilea caz, tamburul cazanului este instalat într-un rezervor cu apă de la robinet.

Materiale și instrumente pentru fabricarea unui cazan cu electrozi

Majoritatea semifabricatelor potrivite pentru dimensiune pot fi găsite scotocind în garaj, iar piesele lipsă pot fi cumpărate în magazin. De asemenea, nu este necesar un instrument complex.Pentru a asambla un cazan standard cu o capacitate de până la 10 kW, aveți nevoie de următoarele:

• O mașină de sudat, de preferință un invertor modern, este mai ușor de manevrat cu acest lucru, iar calitatea cusăturilor se va dovedi a fi foarte decentă;
• Bulgară;
• Burghiu;
• O bucată de țeavă de oțel de 20-30 cm lungime și 8-10 cm diametru, va servi ca corp;
• Tija metalică cu diametrul de 1-2 cm și lungime de 10–15 cm pentru electrodul central;
• Un te de fier cu diametrul corpului cazanului pentru atașarea electrodului și a conductelor de alimentare (cele gata sunt vândute în magazinele de instalații sanitare);
• Cuplare cu un adaptor pentru un filet standard de țeavă și un diametru adecvat corpului;
• Izolator pentru electrozi dintr-un dop bimetalic adecvat sau sigiliu PTFE;
• Contacte pentru fază zero și împământare de la șuruburi și piulițe adecvate pentru M6 sau M8;
• Etanșant sau bandă specială de etanșare;
• Colț pentru fabricarea fixării tamburului cazanului pe perete sau podea.

Tehnologie de fabricație

Lucrăm în următoarea succesiune:

1. Piesa de prelucrat a corpului finit este tăiată la dimensiune și marginile ascuțite sunt curățate. La un capăt este instalat un tee gata pregătit și conexiunea este sudată cu grijă. Un manșon sau o flanșă filetată standard pentru manșon este sudată pe partea opusă. În acest caz, conexiunea este închisă suplimentar. Este permisă tăierea unui fir pe o țeavă pentru un tee și un cuplaj. Lichidul de răcire va intra în cazan printr-un tee și apoi, după încălzire, în sistemul de încălzire printr-un cuplaj cu robinet.
2. Sudăm în prealabil un terminal de la un șurub adecvat la electrod. În izolator forăm o gaură pentru electrod. Electrodul în sine și izolatorul sunt unitățile cele mai critice din cazan. Toate conexiunile trebuie făcute cu atenție și așezate pe un material de etanșare pentru a evita scurgerile.

Procesul de fabricare a unui cazan cu electrod nu cauzează dificultăți speciale.

Este important! Locul în care faza este conectată la electrod trebuie izolată cu atenție sau acoperită cu un capac de protecție pentru a evita șocurile electrice accidentale:

1. Sudăm două șuruburi pe corp - unul pentru conectarea la sol, al doilea pentru alimentarea fazei zero. Împământarea este obligatorie de la un fir de cupru cu o secțiune transversală de cel puțin 4 mm2.
2. Îl curățăm de rugină și îl vopsim cu vopsea rezistentă la căldură.
3. Fixăm cazanele din colțuri și le așezăm la locul potrivit. Îl închidem cu un ecran decorativ și ne conectăm la rețea.

Schema de conectare a cazanului cu electrozi

Înainte de instalarea finală a cazanului asamblat, testați-l pentru scurgeri. Pentru a face acest lucru, turnați kerosen sau un lichid similar cu fluiditate ridicată în el. De asemenea, puteți verifica etanșeitatea aplicând apă cu săpun pe îmbinări și suduri și furnizați aer în interiorul carcasei sub o presiune de 3 atm. De exemplu, de la o pompă auto. Apoi, cazanul este spălat cu compuși speciali care îndepărtează solziul și rugina din interior.

Instalarea unui cazan de casă în sistemul de încălzire

Funcționarea unui cazan cu electrozi diferă de un element de inducție sau de încălzire, astfel încât funcționarea acestuia va necesita propria sa diagramă de conectare. În procesul de trecere a curentului prin agentul de răcire, se eliberează gaz de electroliză (hidrogen), ceea ce afectează performanța sistemului. Pentru a-l scoate, o supapă specială de siguranță este tăiată în partea superioară a sistemului pentru a elibera presiunea în exces în sistem.

De asemenea, veți avea nevoie de:

• Rezervor de expansiune;
• Manometru;
• Supapă de evacuare automată a aerului;
• Supape de închidere.

Instalarea unui cazan ionic de orice tip este posibilă numai în poziție verticală, iar conducta de evacuare trebuie luată dintr-un metal cu o lungime de până la 1,5 m. Restul cablajului este realizat din compozit sau orice altă conductă.

Cazan de electrod DIY

Temperatura de funcționare a lichidului de răcire într-un sistem etanș ajunge la 120 de grade, prin urmare sunt necesare capace de protecție. Avantajul unui circuit etanș este că rugina și scara nu se formează pe pereții conductelor pentru o lungă perioadă de timp.

Puterea cazanului cu electrozi poate fi ajustată prin modificarea concentrației sărurilor dizolvate din lichidul de răcire. Pentru a obține o rezistență optimă la fluid, se utilizează următoarea metodă:

• Luăm apă distilată sau ploaie (zăpadă);
• Veți avea nevoie de un recipient, un ampermetru, o seringă mare de apă sau o ceașcă de măsurare, bicarbonat de sodiu;
• Conform legii lui Ohm, calculăm curentul din circuit (pentru un cazan de 4 kW la o tensiune de 220 V, curentul va fi 18A);
• Diluăm sifonul într-un recipient într-un raport de 1 la 10 și îl turnăm în sistem printr-un rezervor de expansiune;
• Conectăm ampermetrul la bornele cazanului și ne uităm la citirile cazanului pornit și încălzit;
• Adăugați apă până când apare valoarea curentă dorită.

Trebuie reamintit faptul că procesul de schimbare a concentrației lichidului de răcire are loc treptat, deci merită să așteptați stabilirea finală a curentului la 16-17 Amperi. În continuare, trebuie să verificați în mod regulat valoarea curentului din sistem și, dacă este necesar, să ajustați densitatea lichidului prin adăugarea de sodă sau apă.

Este important! O concentrație scăzută de electroliți reduce eficiența cazanului și duce la creșterea producției de gaz.

Alegerea unui radiator pentru a lucra cu un cazan cu electrod

Datorită caracteristicilor purtătorului de căldură cu o cantitate mare de săruri dizolvate, nu toate radiatoarele sunt potrivite pentru funcționarea în circuitul de încălzire. Pentru acest tip de dispozitive de încălzire, este permisă utilizarea structurilor din aluminiu sau bimetalice. Acestea păstrează bine încălzirea peste 100 de grade și presiunea ridicată, iar suprafața interioară rămâne curată chiar și după câțiva ani de funcționare.

Radiatoarele din aluminiu și bimetalice rețin bine căldura

Este important! Volumul și numărul de secțiuni sunt selectate pe baza următoarei reguli: pentru 1 kW de putere instalată, ar trebui să existe 8-10 litri de fluid de transfer termic. O cantitate excesivă de lichid nu va îmbunătăți încălzirea în casă, dar costul încălzirii acestuia va fi mai mare.

Informațiile despre volumul secțiunilor radiatorului sunt indicate pe pachet, iar volumul de lichid care circulă prin conducte se găsește prin formula: V = S * L (m3 sau litri), unde V este volumul total, S este crucea -secțiunea secțiunii conductei, L este lungimea totală a tuturor conductelor sistemului de încălzire.

Cazanele cu electrozi de putere mică și medie s-au dovedit a fi bune pentru încălzirea încăperilor de până la 100 m2. În același timp, pot funcționa dintr-o rețea publică de 220 V, iar puterea maximă de curent nu depășește 20 A. Astfel de dispozitive sunt ideale pentru încălzirea unei case de țară sau a unui garaj. Un cazan și un lichid de răcire de sine stătător vor aduce economii semnificative, iar din punct de vedere al performanței lor nu vor fi inferioare produselor de marcă.

Mituri de eficiență remarcabile

Când se studiază materialele publicitare ale cazanelor cu electrozi, se are impresia că consumatorii sunt considerați ignoranți surzi. Cazanele presupuse „ionice” extrag căldura literalmente de nicăieri, dând energie termică în cantitate de 120-150% din puterea electrică aplicată. În același timp, legile fizicii și, în special, ingineria termică sunt ignorate în toate modurile posibile.

Afirmațiile potrivit cărora cazanul cu electrod este capabil să înmulțească mitic energia pusă în el sunt absolut neîntemeiate. Din fericire, astăzi această tendință în campaniile publicitare a început să scadă, dar dezvoltarea sa inițială poate fi atribuită răspândirii active a echipamentelor termice care funcționează în detrimentul pompelor de căldură cu un coeficient COP pozitiv.

Chiar și afirmațiile că 100% din electricitate este transformată în căldură este o înșelăciune absolută. Pierderile din timpul formării încă nu pot fi evitate, chiar și la încălzirea lichidului de răcire datorită propriei rezistențe electrice, deoarece cel puțin 2-3% vor fi cheltuiți pentru încălzirea cablajului de alimentare, aceeași cantitate se va scurge în sistemul de împământare datorită unei scăderi a energia purtătorilor de încărcare din cauza lichidului chimic insuficient în sistem sau din cauza formării plăcii pe electrozi. Concluzie: cazanele cu electrozi sunt capabili să demonstreze un coeficient de conversie aproape de 100% numai în condițiile unui stand demonstrativ, care, după cum știți, sunt departe de a fi real.

Fezabilitatea utilizării

Cu toate neajunsurile lor, cazanele cu electrozi nu au doar dreptul la viață, ci își ocupă propria nișă, unde rezolvă o anumită gamă de probleme. Practic, utilizarea lor este redusă la încălzirea suprafețelor mici, unde modul de funcționare ciclic este deosebit de important. Datorită inerției reduse, sistemele de încălzire ale cazanelor cu electrozi sunt puse în funcțiune instantaneu, ceea ce înseamnă că încălzirea poate fi efectuată într-o perioadă de timp strict definită.

În plus, nu se poate să nu menționăm dimensiunile reduse ale cazanelor cu electrozi. Ele reprezintă, de fapt, un balon mic care poate fi ușor integrat într-o nișă tehnică compactă. Dacă trebuie să încălziți un spațiu mic și nu există nicio modalitate de a echipa o cameră de cazan separată, acest tip de cazane va fi util.

Cu toate acestea, trebuie amintit faptul că această clasă de echipamente funcționează cel mai bine în sistemele de tip închis cu o deplasare mică. Cazanele cu electrozi pot fi utilizate în combinație cu sistemele de încălzire prin pardoseală și la încălzirea cu radiatoare. Cu toate acestea, repetăm, este necesar să pregătiți corect lichidul de răcire și să utilizați circuite electronice avansate de control termic.

Schema de conectare a cazanului cu electrozi: 1 - supapă cu bilă; 2 - filtru; 3 - pompa de circulație; 4 - supapă de scurgere; 5 - cazan cu electrod; 6 - grup de securitate; 7 - rezervor de expansiune; 8 - radiatoare de încălzire; 9 - supapă cu trei căi cu servomotor; 10 - pompa de circulație; 11 - contur de încălzire prin pardoseală; 12 - unitate de comandă încălzire prin pardoseală; 13 - unitate de comandă a cazanului cu electrozi; 14 - termostat digital; 15 - contactor; 16 - protecție automată

Schema de conectare la rețeaua de încălzire

Pentru funcționarea normală, va trebui să instalați o pompă de circulație, un rezervor de expansiune, un filtru special și o unitate de automatizare. Cel mai adesea, sunt utilizate 3 scheme tipice pentru conectarea unui cazan electric la circuitul de încălzire.

Standard sau secvențial

Cea mai comună diagramă schematică, în care lichidul de răcire este furnizat de sus în jos folosind o pompă. Vă permite să conectați un număr mare de radiatoare de încălzire.

Diagrama schematică a conexiunii cazanului este cea mai comună

Circuit paralel

Potrivit pentru camere mici, cu 1-2 secțiuni pentru baterii. Circulația lichidului într-un astfel de circuit este posibilă prin gravitație datorită convecției. De asemenea, poate fi conectat un al doilea cazan sau încălzire centrală.

1 - cazan, 2 - radiatoare ale sistemului de încălzire, 3 - rezervor de expansiune; 4 - supapă pentru umplerea / alimentarea sistemului din alimentarea cu apă

Conexiune de încălzire prin pardoseală

În casele cu încălzire centrală sau pe gaz, cazanele cu electrod de mică putere sunt utilizate pentru încălzirea prin pardoseală. O astfel de pardoseală reține căldura mai mult timp și face climatul interior mai moale decât atunci când se utilizează încălzitoare cu infraroșu.

Puteți conecta singur încălzirea prin pardoseală la cazan

Apa de încălzire în sistemul de alimentare cu apă caldă implică utilizarea cazanelor speciale cu 2 circuite, care pot fi conectate și la un sistem de încălzire comun.

Înainte de a începe lucrul la desen, este necesar să indicați numărul de circuite, locația radiatoarelor de încălzire și numărul total de conducte, locația pompelor și a filtrelor. Furnizați robinete pentru scurgerea apei și umplerea fluidului în circuit.

Întreținerea sistemului de încălzire a cazanelor cu electrozi

În timpul funcționării, cazanele cu electrozi nu cauzează probleme speciale. Sunt compacte, silențioase și necesită un minim de dispozitive de protecție în conductele electrice și hidraulice. Cu toate acestea, revizuirea periodică și întreținerea unor astfel de echipamente vor trebui efectuate.

În general, electrozii cazanului necesită atenție. Afirmațiile cu privire la absența formării scărilor nu sunt nefondate, dar, ca urmare a electrolizei, cel puțin unul dintre electrozi formează o crustă dură de placă insolubilă. Trebuie curățat mecanic cel puțin o dată pe an.În plus, densitatea și compoziția chimică a lichidului de răcire trebuie monitorizate: pentru diferite sisteme, metodele de determinare a adecvării acestuia pot diferi.

Nu uitați de siguranța electrică. Împământarea sistemului de încălzire trebuie să fie de înaltă calitate, cel puțin o dată la doi ani este necesar să se verifice parametrii de funcționare ai circuitului conductoarelor principale de împământare și rezistența elementelor de conectare externe. Fără o atenție adecvată în această privință, cazanele cu electrozi se transformă în dispozitive cu potențial de viață.

rmnt.ru

Avantaje și dezavantaje

Pro:

1. Eficiență datorată principiului de funcționare și un minim de detalii, apropiindu-se de 95-98%.
2. Eficiență ridicată, datorită consumului redus de energie pentru încălzire și menținerea temperaturii lichidului de răcire până la 75 de grade.
3. Șanse extrem de scăzute de urgență, pe care automatizarea nu a putut-o împiedica, apa este o continuare a circuitului electric, prin urmare, chiar dacă o conductă pătrunde și un lichid de răcire se scurge, circuitul se va deschide singur și va opri imediat încălzirea.
4. Timp mic reacția circuitului de încălzire la schimbările de setări, încălzirea foarte rapidă la temperatura necesară.
5. Rezistent la supratensiuni bruște de putere, ceea ce poate duce doar la o scădere temporară a puterii dispozitivului, dar nu îl va opri deloc.
6. Ușor de instalat.
7. Dimensiuni minime și greutatea în comparație cu dispozitive similare de alte tipuri, permit utilizarea lor într-un spațiu limitat al unei case private sau al unei cabane de vară.
8. Ușurința de funcționare.
9. Respectarea mediului.

Minusuri:

1. Cerințe sporite pentru calitatea apei din circuit, deoarece formarea de solzi sau o cantitate insuficientă de sare în ea poate reduce semnificativ conductivitatea acestuia și, prin urmare, puterea întregului sistem de încălzire.
2. Ca mâncare folosește doar curent alternativ de la rețea, deoarece curentul continuu provoacă electroliza apei, ceea ce înseamnă că în caz de întrerupere a energiei nu va funcționa, deoarece nu poate fi alimentat de la baterie.
3. Standarde de siguranță electrică fără greș, necesită împământare, deoarece în caz de defecțiune a izolației, șansa de a obține un șoc electric este mult mai mare decât cea a dispozitivelor de încălzire.
4. Încălzirea lichidului de răcire la o temperatură mai mare de 75 de grade îi afectează negativ eficiența și, în acest caz, începe să consume electricitate excesivă.
5. Aer prins în camera electrodului, poate servi drept catalizator pentru procesele corozive din acesta, reducând semnificativ durata de viață a echipamentului.
6. Apa dintr-un sistem cu un singur circuit nepotrivit pentru uz casnic, deoarece este saturat cu ioni liberi.
7. Pentru o funcționare corectă din punct de vedere tehnic sunt necesare unele cunoștințe de inginerie electrică pentru a ajuta la determinarea și controlul valorii optime a conductivității electrice a apei din circuit în timpul funcționării sale.