Revizuirea Cazanelor Ionice - încălzim Apa Cu Curent Electric

Cuprins:

Revizuirea Cazanelor Ionice - încălzim Apa Cu Curent Electric
Revizuirea Cazanelor Ionice - încălzim Apa Cu Curent Electric

Video: Revizuirea Cazanelor Ionice - încălzim Apa Cu Curent Electric

Video: Revizuirea Cazanelor Ionice - încălzim Apa Cu Curent Electric
Video: Incalzire pe curent electric .Rezultat fifty-fifty 2024, Martie
Anonim
  • Istoria și principiul funcționării cazanului cu ioni (electrod)
  • Caracteristicile cazanelor cu ioni (electrod)
  • Dispozitivul și instalarea unui cazan cu electrozi
  • Cazan cu ioni - prețuri și producători
  • La sfarsit

Câte modalități de a încălzi o casă cu energie electrică știi? Cel mai adesea, îmi vine în minte un cazan cu încălzitor de apă - având o rezistență ridicată, firul de nicrom din interiorul unui astfel de încălzitor se încălzește, transferând căldură în umplutura tubului, apoi învelișul metalic și, în cele din urmă, apă. De ce să nu simplificați sarcina și să nu încălziți lichidul de răcire fără să treceți printr-un intermediar, deoarece puteți face acest lucru folosind electrozi primitivi de la două lame de ras, conectând firele la acestea și conectându-le la sursa de alimentare? Din această logică au pornit creatorii primelor modele de cazane cu ioni (electrod), dezvoltate inițial pentru nevoile Marinei URSS.

Istoria și principiul funcționării cazanului cu ioni (electrod)

Acest tip de cazane de încălzire a fost creat la mijlocul secolului trecut de întreprinderile complexului de apărare pentru nevoile flotei de submarine ale URSS, în special pentru încălzirea compartimentelor submarinelor cu motoare diesel. Cazanul cu electrod corespundea în totalitate condițiilor pentru comandarea submarinelor - avea dimensiuni extrem de mici pentru cazanele de încălzire convenționale, nu avea nevoie de o hota de evacuare, nu crea zgomot în timpul funcționării și încălzea efectiv lichidul de răcire, care era cel mai potrivit pentru apa de mare obișnuită.

Până în anii 90, comenzile pentru industria de apărare au scăzut brusc în volum, odată cu aceasta, nevoile marinei pentru cazanele cu ioni au fost reduse la zero. Prima versiune „civilă” a cazanului cu electrod a fost creată de inginerii A. P. Ilyin și D. N. Kunkov, care a primit brevetul corespunzător pentru invenția lor în 1995.

Revizuirea cazanelor ionice - încălzim apa cu curent electric
Revizuirea cazanelor ionice - încălzim apa cu curent electric

Principiul de funcționare al unui cazan ionic se bazează pe interacțiunea directă a agentului de răcire care ocupă spațiul dintre anod și catod cu un curent electric. Trecerea unui curent electric prin lichidul de răcire provoacă o mișcare haotică a ionilor pozitivi și negativi: primii se deplasează spre un electrod încărcat negativ; al doilea - la cei încărcați pozitiv. Mișcarea constantă a ionilor într-un mediu care rezistă acestei mișcări provoacă o încălzire rapidă a lichidului de răcire, care este facilitată în special de schimbarea rolurilor la electrozi - în fiecare secundă polaritatea lor se schimbă de 50 de ori, adică fiecare dintre electrozi într-o secundă va fi anodul de 25 de ori și catodul de 25 de ori, deoarece sunt conectați la o sursă de curent alternativ de 50 Hz. Ar trebui notat,că tocmai o schimbare atât de frecventă a sarcinii la electrozi nu permite apei să se descompună în oxigen și hidrogen - pentru electroliză este necesar un curent electric constant. Pe măsură ce temperatura crește în cazan, presiunea crește, provocând circulația lichidului de răcire de-a lungul circuitului de încălzire.

Astfel, electrozii instalați în rezervorul cazanului cu ioni nu participă direct la încălzirea apei și nu se încălzesc singuri - ionii încărcați pozitiv și negativ, separați sub influența curentului electric din moleculele de apă, sunt responsabili pentru creșterea temperaturii apei.

Revizuirea cazanelor ionice - încălzim apa cu curent electric
Revizuirea cazanelor ionice - încălzim apa cu curent electric

O condiție importantă pentru funcționarea eficientă a unui cazan ionic este prezența unei rezistențe ohmice a apei la un nivel de cel mult 3000 Ohm la 15 ° C, pentru care acest agent de răcire trebuie să conțină o anumită cantitate de săruri - inițial, cazanele cu electrozi au fost create sub apa de mare. Adică, dacă turnați apă distilată în sistemul de încălzire și încercați să o încălziți cu un cazan cu ioni, nu va exista încălzire, deoarece nu există săruri în astfel de apă, ceea ce înseamnă că nu va exista niciun circuit electric între electrozi.

Caracteristicile cazanelor cu ioni (electrod)

Având caracteristicile pozitive inerente cazanelor electrice, acest tip de cazane are, de asemenea, o serie proprie. Voi nota toate avantajele:

  • randament ridicat, aproape de 100% (totuși, orice încălzitor electric are o eficiență de cel puțin 96%);
  • dimensiuni extrem de mici, cu putere mare, în comparație cu orice alte cazane;
  • nu este nevoie de coș de fum;
  • capabil să crească independent presiunea în circuitul de încălzire;
  • spre deosebire de cazanele cu elemente de încălzire, nu există pericolul unui accident la un nivel insuficient al lichidului de răcire din rezervorul cazanului - lipsa lichidului de răcire va duce doar la întreruperea funcționării cazanului, deoarece nu va exista niciun circuit electric între electrozi;
  • inerția extrem de scăzută vă permite să controlați în mod eficient condițiile de temperatură în timpul funcționării cazanului folosind automatizarea, ca rezultat, se realizează cea mai puțin consumatoare de energie a sistemului de încălzire - temperatura din încăperile încălzite va fi întotdeauna la nivelul setat la controlerul automat;
  • căderile de tensiune din rețeaua electrică nu dăunează cazanului cu ioni - doar puterea acestuia se schimbă, lucrarea nu se oprește;
  • instalarea ca sursă suplimentară de energie termică, este permisă instalarea mai multor cazane de ioni în același timp;
  • nu există complet un impact negativ asupra mediului.

Contra cazanului electrodului:

  • consumă doar curent alternativ, cu curent continuu va apărea electroliza apei;
  • cerințe ridicate pentru caracteristicile electrolitice ale lichidului de răcire, atunci când acestea se schimbă, calitatea muncii (producția de căldură) scade brusc. Este necesar controlul conductivității electrice a lichidului de răcire;
  • necesită împământare obligatorie (totuși, ca orice dispozitiv de încălzire cu încălzitor de apă). În același timp, riscurile de electrocutare în cazul defectării izolației sunt mai mari decât cele ale elementelor de încălzire;
  • temperatura de încălzire a lichidului de răcire nu trebuie să depășească 75 ° C, altfel consumul de energie al cazanului va crește serios;
  • formarea scării pe electrozi reduce puterea cazanului, deoarece împiedică ionizarea lichidului de răcire;
  • cerințe ridicate pentru caracteristicile de calitate ale dispozitivelor de încălzire;
  • necesitatea echipării sistemului de încălzire cu o pompă de circulație;
  • uzura electrozilor cauzată de tensiunea alternativă, care necesită înlocuire periodică;
  • într-un circuit de încălzire cu aer condiționat care conține un lichid de răcire-electrolit, procesele de coroziune vor fi accelerate de mai multe ori;
  • într-un sistem cu un singur circuit, utilizarea apei încălzite pentru nevoile menajere este inacceptabilă;
  • munca de punere în funcțiune necesită implicarea specialiștilor - este aproape imposibilă scăderea independentă a rezistenței ohmice a apei cu o creștere a conductivității sale la nivelul optim;
  • conductivitatea electrică a lichidului de răcire se schimbă în timpul funcționării, este necesar să o controlați și, prin urmare, să aveți cunoștințele și echipamentele adecvate.

Dispozitivul și instalarea unui cazan cu electrozi

Are un design destul de simplu, în care se acordă o atenție specială protecției împotriva scurgerilor electrice: o țeavă de oțel trasă solidă ca corp, deasupra acesteia este acoperită cu un strat izolator electric de poliamidă; conducte de intrare și evacuare a lichidului de răcire; terminale pentru alimentarea electrică a carcasei și a solului; un electrod special din aliaj (cazanele trifazate sunt echipate cu trei electrozi), izolate cu piulițe poliamidice; izolație suplimentară cu garnituri de cauciuc la conectori.

Revizuirea cazanelor ionice - încălzim apa cu curent electric
Revizuirea cazanelor ionice - încălzim apa cu curent electric

În exterior, un cazan de uz casnic are o formă cilindrică, diametrul său nu depășește de obicei 320 mm, lungimea - 600 mm și greutatea - 12 kg. Cea mai mică putere este de 2 kW (pentru încălzirea spațiului aproximativ 80 m 3), puterea maximă este de 50 kW (încălzirea spațiului este de aproximativ 1600 m 3). Cazanele monofazate au o capacitate de 2 până la 6 kW, cazanele trifazate de la 9 la 50 kW. Consumul de energie al cazanului atinge nivelul nominal (puterea declarată de producător în kilowați) atunci când temperatura din interiorul acestuia ajunge la 75 ° C - la temperaturi mai mici, consumul de energie este mai mic, deoarece conductivitatea curentă este mai mică într-un lichid de răcire mai rece. Trebuie remarcat faptul că temperatura de 75 ° C este optimă pentru cazanele ionice, deoarece odată cu dezvoltarea unei temperaturi mai ridicate, consumul de energie al cazanelor va depăși cel menționat în fișa tehnică.

Un sistem automat de control (controler) este inclus în cazanul cu electrod, care include un termostat electronic, protecție automată împotriva supratensiunilor de alimentare în rețea și o unitate de pornire. Unele modele de controlere permit atât controlul direct, cât și controlul de la distanță prin canale GSM. Controlerul asigură economiile de energie electrică declarate de producătorii de cazane ionice - spre deosebire de încălzirea apei cu ajutorul elementelor de încălzire, încălzirea cu electrozi vă permite să modificați temperatura lichidului de răcire într-un timp mai scurt, deoarece are inerție mică.

Revizuirea cazanelor ionice - încălzim apa cu curent electric
Revizuirea cazanelor ionice - încălzim apa cu curent electric

Într-un sistem de încălzire deschis cu circulație naturală a lichidului de răcire, acesta din urmă se deplasează în sus conductele datorită expansiunii termice și a presiunii din cazanul cu ioni, intră în radiatoare și se răcește, apoi revine prin conducta de retur în cazan, unde se încălzește și repetă din nou ciclul. Sistemul de încălzire închis este echipat suplimentar cu un rezervor de expansiune-expansomat și o pompă de circulație, necesare în etapa inițială de încălzire a lichidului de răcire.

La instalarea unui cazan cu electrozi, o cerință obligatorie este echiparea circuitului de încălzire în cel mai înalt punct cu un grup de siguranță - o aerisire automată, un manometru, o supapă perturbatoare (de siguranță în spate). În sistemele deschise, supapele de comandă sau de închidere trebuie instalate numai după rezervorul de expansiune, adică secțiunea țevii dintre ieșirea cazanului și până la rezervorul de expansiune nu trebuie să conțină vane de închidere! În sistemele de tip închis, supapele de închidere sunt instalate pe o secțiune a conductei după rezervorul de expansiune și înainte de a intra în cazan. Dacă, însă, imediat după ieșirea din cazan, este instalat un grup de siguranță, atunci supapele de închidere pot fi instalate înainte de expansomat - în acest caz, rezervorul de expansiune trebuie instalat în secțiunea de retur.

Cazanele ionice de orice model sunt instalate în sistemul de încălzire strict vertical, cu propria lor fixare pe perete. Primele conducte de 1200 mm pe alimentarea cu lichid de răcire a cazanului sunt realizate din țevi metalice ne-zincate, apoi este permisă utilizarea țevilor metal-plastic.

Împământarea fiabilă a cazanului de ioni este imperativă, deoarece în cazul unei scurgeri de curenți, această problemă nu poate fi rezolvată folosind un RCD. Sârmă de cupru de împământare trebuie să aibă o secțiune transversală de 4 până la 6 mm, rezistența sa nu trebuie să depășească 4 ohmi - conductorul este conectat la borna zero situată în partea inferioară a corpului cazanului. Împământarea trebuie să respecte cerințele PUE.

În mod ideal, este planificată instalarea unui cazan cu electrod într-un nou sistem de încălzire, pre-spălat cu apă curată. Când introduceți un cazan într-un circuit existent, acesta trebuie spălat bine cu apă cu agenți speciali adăugați - lista și proporțiile acestora sunt descrise în pașaportul tehnic pentru cazan, fiecare producător insistă asupra utilizării anumitor inhibitori. Dacă această condiție nu este îndeplinită, depunerile de sare (scară) vor interfera cu ajustarea precisă a rezistenței ohmice a agentului de răcire.

Atunci când alegeți radiatoarele de încălzire pentru un sistem cu cazan ionic, acordați o atenție deosebită consumului lor de lichid de răcire în litri - trebuie să aflați câți litri consumă un radiator, apoi calculați deplasarea totală pe baza numărului necesar de radiatoare. Trebuie remarcat faptul că dispozitivele de încălzire deosebit de spațioase nu sunt potrivite, deoarece Un astfel de sistem de încălzire va consuma mai mult de 10 litri de lichid de răcire pe kilowatt de capacitate instalată a cazanului, ceea ce îl va obliga să funcționeze non-stop, ceea ce nu este rentabil din punct de vedere al consumului de energie electrică. În mod ideal, deplasarea totală a sistemului de încălzire ar trebui să fie de aproximativ 8 litri pe kilowatt de putere.

În funcție de materialul de fabricație, radiatoarele bimetalice și din aluminiu sunt cele mai potrivite pentru sistemele de încălzire cu un cazan cu electrod. La alegerea dispozitivelor de încălzire din aluminiu, un criteriu important este originea aluminiului - indiferent dacă este primar (adică obținut din materiale naturale - bauxită, alunită, nefelină etc.) sau secundar, retopit din materiale reciclate. Problema este că radiatoarele secundare din aluminiu mai ieftine sunt fabricate dintr-un aliaj cu un conținut ridicat de impurități care măresc rezistența ohmică a agentului de răcire.

Revizuirea cazanelor ionice - încălzim apa cu curent electric
Revizuirea cazanelor ionice - încălzim apa cu curent electric

În sistemele de încălzire deschise, ar fi corect să instalați dispozitive de încălzire din aluminiu cu o acoperire polimerică internă care reduce coroziunea; în sistemele închise, astfel de radiatoare nu sunt necesare - procesele de coroziune sunt activate atunci când există aer în volumul lichidului de răcire, adică conținutul său de sare nu provoacă coroziune.

Radiatoarele din fontă pentru sistemele de încălzire cu încălzirea lichidului de răcire de la un cazan cu electrozi sunt cele mai puțin potrivite, deoarece acestea sunt puternic contaminate din interior și particulele de murdărie vor afecta conductivitatea curentă. În plus, radiatoarele din fontă consumă o cantitate semnificativă de lichid de răcire, care poate depăși capacitatea instalată a acestui model de cazan cu ioni - vor fi necesare modelele sale mai puternice. Producătorii de cazane cu electrozi permit utilizarea radiatoarelor din fontă, în următoarele condiții: sunt produse în conformitate cu standardul european (adică în Turcia sau Cehoslovacia); pe linia de retur, înainte de a intra în cazan, colectoare de nămol (captatoare de nămol) și filtre grosiere sunt instalate în conductă.

Cazan cu ioni - prețuri și producători

Cazanele cu electrozi ale următorilor producători sunt prezentate în Rusia și țările CSI - CJSC rusă "Firma" Galan "(marca cu același nume), LLC letonă" Stafor EKO "(același nume) și ucraineanul SPD-FO Goncharenko O. A. (marca „EOU” (instalație de încălzire cu economie de energie)).

Revizuirea cazanelor ionice - încălzim apa cu curent electric
Revizuirea cazanelor ionice - încălzim apa cu curent electric

Costul unui cazan cu electrod depinde de puterea acestuia - un cazan cu o capacitate de 2 kW va costa cumpărătorului în medie 3000 de ruble. Trebuie avut în vedere faptul că setul de automatizări necesare este vândut, de regulă, separat - costul său va fi de aproximativ 6500 ruble, adică de două ori mai scump decât cazanul în sine.

Perioada de garanție pentru un cazan cu electrozi, în funcție de producător, variază de la un an la doi ani. Durata medie de viață a acestor cazane este de aproximativ 10 ani, sub rezerva respectării cerințelor operaționale pentru lichidul de răcire și înlocuirea la timp a electrozilor (aproximativ la fiecare 2-4 ani).

La sfarsit

La crearea unui sistem de încălzire bazat pe încălzirea lichidului de răcire de la un cazan cu electrod, trebuie respectate următoarele nuanțe:

  • consumul de energie electrică al cazanului este semnificativ mai mare dacă este instalat într-un circuit de încălzire folosit anterior. Este mai bine să instalați cazanul cu ioni într-un circuit special creat pentru acesta;
  • atunci când se utilizează antigel ca agent de răcire, trebuie acordată o atenție specială conexiunilor detașabile, deoarece fluiditatea acestuia este mai mare decât cea a apei;
  • toate conductele care formează circuitul de încălzire ar trebui să fie înfășurate cu un strat de izolație termică - această măsură va facilita sarcina cazanului să atingă modul de funcționare optim;
  • dacă grupurile de radiatoare de încălzire sunt situate la diferite niveluri (etaje) ale clădirii, atunci va fi mai eficient, deși mai puțin profitabil din punct de vedere economic, instalarea cazanelor ionice independente cu puterea necesară pentru fiecare grup.

Cazanele ionice (cu electrozi) nu sunt potrivite pentru sistemele de încălzire precum "podea caldă" sau "soclu cald", deoarece temperatura lichidului de răcire care circulă în ele nu trebuie să depășească 45 ° C - cazanul nu va putea atinge temperatura de funcționare necesară.

Recomandat: