Ionos kazánok áttekintése – melegítjük a vizet elektromos árammal

A cikk tartalma

• Az ion (elektróda) ​​kazán története és működési elve
• Ion (elektród) kazánok jellemzői
• Az elektróda kazán felszerelése és felszerelése
• Ionkazán – árak és gyártók
• A végén

Ebben a cikkben: elektródakazán – a védelmi vállalkozások gondolata; hogyan működik egy ionos kazán; fűthető víz hőforrás nélkül; alacsonyabb ohmikus ellenállás – adjunk sót a vízhez; ionkazánok előnyei és hátrányai; elektróda kazán készülék; az elektróda kazán helyes telepítése; mely fűtőberendezéseket lehet használni egy ionkazánnal működő körben és melyeket nem; gyártók és árak; a végén – az ionkazánok telepítésének árnyalata.

Hányszor tudja otthonát fűteni elektromos árammal? Leggyakrabban egy vízmelegítővel működő kazán jut eszembe – magas ellenállású, az ilyen fűtőberendezés belsejében lévő nikróm menet felmelegszik, és hőt továbbít a csőbetöltőbe, majd a fémhéjba és végül a vízbe. Miért nem egyszerűsíti a feladatot, és nem melegíti fel a hűtőfolyadékot anélkül, hogy átmenne egy közvetítőn, mert ezt megteheti két borotvapenge primitív elektródáival, vezetékek csatlakoztatásával és a tápegységgel való összekapcsolásával? Ebből a logikából indultak ki az első (a Szovjetunió haditengerészetének igényeire kifejlesztett) ion (elektróda) ​​kazánok első alkotói..

Az ion (elektróda) ​​kazán története és működési elve

Az ilyen típusú fűtőkazánokat a múlt század közepén a védelmi komplexum vállalkozásai hozta létre a Szovjetunió tengeralattjáró flottájának igényeihez, különös tekintettel a tengeralattjárók rekeszeinek dízelmotorokkal történő fűtésére. Az elektródkazán teljes mértékben felel meg a tengeralattjárók megrendelésének feltételeinek – rendkívül kis méretekkel rendelkezik a hagyományos fűtőkazánok számára, nem volt szükség kipufogóházra, nem okozott zajt működés közben, hatékonyan melegítette a hűtőfolyadékot, amely a legmegfelelőbb a szokásos tengervízhez.

A 90-es évekre a védelmi ipar számára megrendelések volumene hirtelen csökkent, ezzel párhuzamosan a tengerészet ionos kazánok iránti igénye nullára csökkent. Az elektróda kazán első „polgári” verzióját az A.P. mérnökei készítették. Ilyin és D.N. Kunkov, aki 1995-ben megkapta a találmány szerinti szabadalmat.

Az ionkazán működésének elve a hűtőfolyadék közvetlen kölcsönhatásán alapul, amely az anód és a katód közötti helyet foglalja el elektromos árammal. Az elektromos áram átvezetése a hűtőfolyadékon kaotikus mozgást okoz a pozitív és negatív ionokon: az előbbiek egy negatív töltésű elektród felé mozognak; a második – a pozitív töltésűre. Az ionok állandó mozgása egy olyan közegben, amely ellenáll ennek a mozgásnak, a hűtőfolyadék gyors felmelegedését okozza, amelyet különösen elősegít az elektródokon lévő szerepek megváltozása – másodpercenként polaritásuk 50-szer változik, azaz mindegyik elektróda egy másodpercen belül 25-szer lesz az anódnak és 25-szer a katódnak, mivel egy 50 Hz-es váltóáramhoz vannak csatlakoztatva. Meg kell jegyezni, hogy éppen ilyen gyakori töltéscsere az elektródoknál nem engedi a víznek oxigénné és hidrogénné bomlani – az elektrolízishez állandó elektromos áram szükséges. Ahogy a hőmérséklet emelkedik a kazánban, a nyomás megemelkedik, ami a hűtőfolyadék keringtetését eredményezi a fűtőkör mentén.

Így az ionkazán tartályába beépített elektródok nem vesznek részt közvetlenül a víz melegítésében és nem melegszik fel. A pozitív és negatív töltésű ionok, amelyek a vízmolekulák elektromos áramának hatására megoszlanak, felelősek a víz hőmérsékletének növekedéséért..

Az ionkazán hatékony működésének fontos feltétele, hogy a víz ohm-ellenállása legfeljebb 3000 Ohm legyen 15 ° C-on, és ennek a hűtőfolyadéknak bizonyos mennyiségű sót kell tartalmaznia – kezdetben az elektróda kazánokat tengervíz alatt készítették. Vagyis ha öntsön desztillált vizet a fűtési rendszerbe, és megpróbálja melegíteni egy ionkazánnal, akkor nem melegszik, mivel az ilyen vízben nincsenek sók, ami azt jelenti, hogy az elektródok között nincs áramkör.

Ion (elektród) kazánok jellemzői

Mivel rendelkeznek az elektromos kazánokkal járó pozitív tulajdonságokkal, az ilyen típusú kazánoknak is számos sajátjuk van. Felhívom az összes előnyt:

• nagy hatékonyságú, közel 100% (bármelyik elektromos fűtőelem hatékonysága legalább 96%);
• rendkívül kicsi méretek, nagy teljesítmény, összehasonlítva a többi kazánnal;
• nincs kémény;
• képes önállóan növelni a nyomást a fűtőkörben;
• A fűtőelemekkel működő kazánoktól eltérően, a kazántartályban lévő hűtőfolyadék elégtelen szintje esetén nincs veszélyes baleset – a hűtőfolyadék hiánya csak a kazán működésének leállításához vezet, mivel az elektródok között nincs áramkör;
• a rendkívül alacsony tehetetlenség lehetővé teszi a kazán működésének a hőmérsékleti viszonyok hatékony szabályozását az automatizálás segítségével, ennek eredményeként a fűtési rendszer a legkevesebb energiaigényes működést érinti el – a fűtött helyiségek hőmérséklete mindig az automatikus vezérlőre beállított szinten lesz;
• az elektromos hálózat feszültségcsökkenése nem érinti az ionkazánt – csak a teljesítmény változik, a munka nem áll le;
• telepítés további hőenergia-forrásként, egyszerre több ionkazán felszerelése is megengedett;
• egyáltalán nincs negatív hatás a környezetre.

Az elektródkazán hátrányai:

• csak váltakozó áramot fogyaszt, a víz egyenáramú elektrolízise következik be;
• a hűtőfolyadék elektrolitikus tulajdonságaira vonatkozó magas követelmények, ha megváltoznak, a munka (hőtermelés) minősége hirtelen csökken. A hűtőfolyadék elektromos vezetőképességét ellenőrizni kell;
• kötelező földelést igényel (ugyanúgy, mint minden vízmelegítővel felszerelt fűtőberendezés). Ugyanakkor az áramütés kockázata a szigetelés meghibásodása esetén magasabb, mint a fűtőelemeknél;
• a hűtőfolyadék melegítési hőmérséklete nem haladhatja meg a 75 ° C-ot, különben a kazán energiafogyasztása jelentősen megnő;
• az elektródán a skála kialakulása csökkenti a kazán teljesítményét, mivel megakadályozza a hűtőfolyadék ionizációját;
• a fűtőberendezések minőségi jellemzőire vonatkozó magas követelmények;
• a fűtőrendszert cirkulációs szivattyúval kell felszerelni;
• az elektródák váltakozó feszültség okozta kopása, amely időszakos cserét igényel;
• hűtőfolyadék-elektrolitot tartalmazó légkondicionált fűtőkörben a korróziós folyamatok többször felgyorsulnak;
• egykörös rendszerben a fűtött víz háztartási igénybevétele nem elfogadható;
• az üzembe helyezéshez szakemberek bevonására van szükség – szinte lehetetlen önállóan csökkenteni a víz ohmikus ellenállását, miközben a vezetőképessége az optimális szintre növekszik;
• a hűtőfolyadék elektromos vezetőképessége működés közben megváltozik, ellenőrizni kell, ezért rendelkeznie kell a megfelelő ismeretekkel és felszereléssel.

Az elektróda kazán felszerelése és felszerelése

Meglehetősen egyszerű kialakítású, amelyben különös figyelmet fordítanak az elektromos szivárgások elleni védelemre: szilárd anyagú, húzott acélcső, mint test, tetejére egy elektromos szigetelőréteggel borítva poliamid; hűtőfolyadék bemeneti és kimeneti csövei; kapcsok a ház és a föld tápellátására; egy speciális ötvözet elektród (a háromfázisú kazánok három elektródával vannak felszerelve), poliamid anyákkal szigetelve; kiegészítő szigetelés gumi tömítésekkel a csatlakozóknál.

Külsőleg a háztartási ionkazán hengeres alakú, átmérője általában nem haladja meg a 320 mm-t, hossza – 600 mm, súlya – 12 kg. A legkisebb teljesítmény – 2 kW (helyiségfűtéshez kb. 80 m³), maximális – 50 kW (helyiségfűtés kb. 1600 m³). Az egyfázisú kazánok kapacitása 2–6 kW, háromfázisú – 9–50 kW. A kazán energiafogyasztása eléri a névleges szintet (a gyártó által megadott teljesítmény kilowattban), ha a hőmérséklete benne eléri a 75 ° C-ot – alacsonyabb hőmérsékleten alacsonyabb az energiafogyasztás, mivel hidegebb hűtőközegben az áramvezetés alacsonyabb. Meg kell jegyezni, hogy a 75 ° C hőmérséklet optimális az ionkazánok számára, mivel a magasabb hőmérséklet kialakulásával a kazánok energiafogyasztása meghaladja az adatlapon megadottat..

Az elektróda kazánhoz tartozik egy automatikus vezérlőrendszer (vezérlő), amely tartalmaz egy elektronikus termosztátot, automatikus védelmet a hálózati feszültséggel szemben és egy indítóegységet. A vezérlők egyes modelljei lehetővé teszik a közvetlen irányítást és a távvezérlést a gsm csatornákon keresztül is. A szabályozó biztosítja az ionos kazánok gyártói által bejelentett energiamegtakarítást – ellentétben a melegítőelemekkel történő vízmelegítéssel, az elektródás fűtés lehetővé teszi, hogy rövidebb idő alatt megváltoztassa a hűtőfolyadék hőmérsékletét, mert alacsony tehetetlenséggel rendelkezik.

A hűtőfolyadék természetes cirkulációjú nyitott fűtési rendszerében az utóbbi az ionkazán hőtágulásának és nyomásának következtében mozog a csöveken, belép a radiátorokba és lehűl, majd visszatérő csövön keresztül visszatér a kazánhoz, ahol felmelegszik és megismétli a ciklust. A zárt fűtési rendszer emellett kiegészítő tágulási tartállyal és cirkulációs szivattyúval van felszerelve, amely a hűtőfolyadék melegítésének kezdeti szakaszában szükséges.

Az elektródkazán felszerelésekor kötelező követelmény, hogy a fűtőkört a legmagasabb pontján biztonsági csoporttal felszereljék – automatikus légtelenítővel, nyomásmérővel, egy zavaró (vissza-biztonsági) szeleppel. Nyílt rendszerekben a szabályozó vagy elzáró szelepeket csak a tágulási tartály után szabad beszerelni, azaz a kazán kimenete és a tágulási tartály közötti csőszakasznak nem szabad elzárószelepeket tartalmaznia! Zárt típusú rendszerekben az elzárószelepeket a csővezeték egy szakaszára kell felszerelni a tágulási tartály után és a kazánba való belépés előtt. Ha azonban közvetlenül a kazán elhagyása után biztonsági csoport kerül telepítésre, akkor az elzáró szelepeket be lehet szerelni az expanzomat előtt – ebben az esetben a dugattyútartályt be kell szerelni a visszatérő szakaszba.

Bármely típusú ionos kazánok szigorúan függőlegesen vannak felszerelve a fűtési rendszerbe, saját falra rögzítéssel. A kazán hűtőfolyadékátvezetésénél az első 1200 mm-es csővezetékek fém nem horganyzott csőből készülnek, majd a fém-műanyag csövek használata megengedett.

Az ionkazán megbízható földelése elengedhetetlen, mivel áramok szivárgása esetén ezt a problémát egy RCD-vel nem lehet megoldani. A földelési rézvezeték keresztmetszetének 4–6 mm-nek kell lennie, ellenállása nem haladhatja meg a 4 ohmot – a vezetéket a kazántest alsó részén található nullponthoz kell csatlakoztatni. A földelésnek meg kell felelnie a PUE követelményeinek.

Ideális esetben egy elektródakazánt telepíteni egy új fűtési rendszerbe, tiszta vízzel előmosva. Amikor egy kazánt beépít egy meglévő áramkörbe, azt alaposan ki kell öblíteni vízzel, és hozzá kell adni speciális szereket – ezek listáját és arányát a kazán műszaki útmutatása tartalmazza, minden gyártó ragaszkodik bizonyos gátlók használatához. Ha ez a feltétel nem teljesül, a sólerakódások (skála) akadályozzák a hűtőfolyadék ohmikus ellenállásának finombeállítását..

Amikor ionos kazánnal rendelkező rendszerek fűtési radiátorait választja, ügyeljen a hűtőfolyadék literben történő felhasználására – meg kell tudnia, hány liter fogyaszt egy radiátort, majd kiszámolja a teljes elmozdulást a szükséges radiátorok száma alapján. Meg kell jegyezni, hogy a különösen tágas fűtőberendezések nem alkalmasak, mert Egy ilyen fűtési rendszer több mint 10 liter hűtőfolyadékot fog felhasználni a beépített kazánkapacitás kilovattjára vonatkoztatva, ami arra kényszeríti, hogy a rendszer folyamatosan működjön, és ez az áramfogyasztás szempontjából nem jövedelmező. Ideális esetben a fűtési rendszer teljes elmozdulásának kb. 8 liter / kilovatt teljesítményre kell esnie..

A gyártás anyaga szerint a bimetál és az alumínium radiátorok a legmegfelelőbbek elektródás kazán fűtési rendszerekhez. Az alumínium fűtőberendezések kiválasztásakor fontos szempont az alumínium származása – legyen az elsődleges (azaz természetes anyagokból előállítva – bauxit, alunit, nefelin stb.) Vagy másodlagos, újrahasznosított anyagokból olvasztva. A probléma az, hogy az olcsóbb másodlagos alumínium radiátorok ötvözetből készülnek, nagy szennyeződésekkel, amelyek növelik a hűtőfolyadék ohmikus ellenállását..

Nyitott fűtési rendszerekben helyes lenne az alumíniumból készült fűtőberendezéseket olyan belső polimer bevonattal felszerelni, amely csökkenti a korróziót; zárt rendszerekben ilyen radiátorokra nincs szükség – a korróziós folyamatok akkor aktiválódnak, ha a hűtőfolyadék térfogatában levegő van, azaz sótartalma nem okoz korróziót.

A legkevésbé megfelelőek az öntöttvas radiátorok olyan fűtési rendszerekhez, amelyekben az elektródkazánból származó hűtőfolyadék fűtésre kerül, mivel belülről erősen szennyeződtek, és a szennyező részecskék befolyásolják az áram vezetőképességét. Ezen felül az öntöttvas radiátorok jelentős mennyiségű hűtőfolyadékot fogyasztanak, amely meghaladhatja ennek az ionkazán-modellnek a telepített kapacitását – erõsebb modellekre lesz szükség. Az elektródkazánok gyártói engedélyezik az öntöttvas radiátorok használatát, az alábbi feltételek mellett: az európai szabványnak megfelelően készülnek (azaz Törökországban vagy Csehszlovákiaban); a visszatérő vonalon, a kazánba való belépés előtt, a csővezetékbe iszapszedáló tartályok (iszapfogók) és durva szűrők vannak felszerelve.

Ionkazán – árak és gyártók

Oroszországban és a FÁK-országokban bemutatják a következő gyártók elektródát működő kazánjait: az orosz CJSC „Firm” Galan „(azonos névű márkanév), a lett” Stafor EKO „(azonos név) LLC és az ukrán SPD-FO Goncharenko O.A. („EOU” márkanév (energiatakarékos fűtőberendezés)).

Az elektróda kazán ára a teljesítményétől függ – egy 2 kW teljesítményű kazán átlagosan 3000 rubelt fog fizetni a vevőnek. Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a szükséges automatizálást általában külön-külön értékesítik – annak költsége körülbelül 6500 rubel lesz, azaz kétszer olyan drága, mint maga a kazán.

Az elektróda kazán szavatossági ideje a gyártótól függően egy évtől két évig terjed. Az ilyen kazánok átlagos élettartama körülbelül 10 év, a hűtőfolyadék üzemeltetési követelményeinek betartása és az elektródok időben történő cseréje függvényében (körülbelül minden 2-4 évben)..

A végén

A hűtőközeg elektródkazánból történő melegítésén alapuló fűtési rendszer létrehozásakor a következő árnyalatokat kell figyelembe venni:

• a kazán villamosenergia-fogyasztása lényegesen nagyobb, ha egy korábban használt fűtőkörbe telepítik. Jobb, ha az ionkazánt egy speciálisan ehhez létrehozott áramkörbe telepíti;
• fagyálló hűtőfolyadékként történő használatakor különös figyelmet kell fordítani a levehető csatlakozásokra, mivel folyékonysága nagyobb, mint a vízé;
• a fűtőkört alkotó összes csövet hőszigetelő réteggel kell becsomagolni – ez az intézkedés megkönnyíti a kazán számára az optimális üzemmód elérését;
• ha a fűtőtest radiátorok csoportjai az épület különböző szintjein (padlóján) helyezkednek el, akkor sokkal hatékonyabb, bár gazdasági szempontból kevésbé jövedelmező, az egyes csoportokhoz szükséges, független ionos kazánok telepítése.

Az ionos (elektródás) kazánok nem alkalmazhatók olyan fűtési rendszerekhez, mint a „meleg padló” vagy „meleg lábazat”, mivel a benne keringő hűtőfolyadék hőmérséklete nem haladhatja meg a 45 ° C-t – a kazán nem fogja elérni a kívánt üzemi hőmérsékletet.