Herziening van ionische boilers – we verwarmen water met elektrische stroom

In dit artikel: een elektrodeboiler – het geesteskind van defensiebedrijven; hoe een ionische ketel werkt; is het mogelijk om water te verwarmen zonder een warmtebron; lagere ohmse weerstand – voeg zout toe aan water; voors en tegens van ionenketels; elektrode ketel apparaat; hoe de elektrodeboiler op de juiste manier te installeren; welke verwarmingsapparaten kunnen worden gebruikt in een circuit met een ionische boiler en welke niet; fabrikanten en prijzen; aan het einde – de nuances van het installeren van ionenketels.

Hoeveel manieren om uw huis te verwarmen met elektriciteit kent u? Meestal denk ik aan een ketel met een boiler – met een hoge weerstand wordt de nichrome draad in zo’n verwarmer warm, waardoor warmte wordt overgedragen naar de buisvuller, vervolgens naar de metalen schaal en, ten slotte, naar water. Waarom zou u de taak niet vereenvoudigen en de koelvloeistof niet verwarmen zonder tussenkomst van een tussenpersoon, omdat u dit kunt doen met primitieve elektroden van twee scheermesjes, door er draden op aan te sluiten en ze op de voeding aan te sluiten? Het was vanuit deze logica dat de makers van de eerste modellen van ionen (elektrode) ketels, oorspronkelijk ontwikkeld voor de behoeften van de USSR-marine, verder gingen.

Geschiedenis en werkingsprincipe van de ionen (elektrode) ketel

Dit type verwarmingsketels werd in het midden van de vorige eeuw gemaakt door de ondernemingen van het verdedigingscomplex voor de behoeften van de onderzeese vloot van de USSR, in het bijzonder voor het verwarmen van compartimenten van onderzeeërs met dieselmotoren. De elektrodeketel voldeed volledig aan de voorwaarden voor het bestellen van submariners – hij had extreem kleine afmetingen voor conventionele verwarmingsketels, had geen afzuigkap nodig, veroorzaakte geen geluid tijdens het gebruik, verwarmde effectief het koelmiddel, dat het meest geschikt was voor gewoon zeewater.

In de jaren 90 waren de bestellingen voor de defensie-industrie sterk in volume afgenomen, en daarmee waren de behoeften van de marine aan ionenketels tot nul teruggebracht. De eerste “civiele” versie van de elektrodeboiler is gemaakt door ingenieurs A.P. Ilyin en D.N. Kunkov, die in 1995 het overeenkomstige patent voor hun uitvinding ontving.

Het werkingsprincipe van de ionenboiler is gebaseerd op de directe interactie van het koelmiddel, dat de ruimte tussen de anode en kathode inneemt, met een elektrische stroom. De passage van een elektrische stroom door het koelmiddel veroorzaakt een chaotische beweging van positieve en negatieve ionen: de eerste gaan naar een negatief geladen elektrode; de tweede – voor de positief geladen. De constante beweging van ionen in een medium dat deze beweging weerstaat, veroorzaakt een snelle opwarming van het koelmiddel, wat vooral wordt vergemakkelijkt door de verandering van rollen bij de elektroden – elke seconde verandert hun polariteit 50 keer, d.w.z. elk van de elektroden zal binnen een seconde 25 keer de anode zijn en 25 keer de kathode, aangezien ze zijn aangesloten op een wisselstroombron van 50 Hz. Opgemerkt moet worden dat het juist zo’n frequente verandering van lading bij de elektroden is dat water niet kan ontbinden in zuurstof en waterstof – er is een constante elektrische stroom nodig voor elektrolyse. Naarmate de temperatuur in de ketel stijgt, stijgt de druk, waardoor de koelvloeistof langs het verwarmingscircuit circuleert.

De elektroden die in de tank van de ionenboiler zijn geïnstalleerd, nemen dus niet rechtstreeks deel aan het verwarmen van het water en verwarmen zichzelf niet – positief en negatief geladen ionen, gesplitst onder invloed van elektrische stroom van watermoleculen, zijn verantwoordelijk voor de stijging van de watertemperatuur..

Een belangrijke voorwaarde voor de effectieve werking van een ionenketel is de aanwezigheid van een ohmse weerstand van water op een niveau van niet meer dan 3000 Ohm bij 15 ° C, waarvoor dit koelmiddel een bepaalde hoeveelheid zouten moet bevatten – aanvankelijk werden elektrodeketels gemaakt onder zeewater. Dat wil zeggen, als u gedestilleerd water in het verwarmingssysteem giet en het probeert te verwarmen met een ionenboiler, zal er geen verwarming zijn, omdat er geen zouten in dergelijk water zitten, wat betekent dat er geen elektrisch circuit tussen de elektroden zal zijn.

Kenmerken van ionen (elektrode) ketels

Met de positieve eigenschappen die inherent zijn aan elektrische ketels, heeft dit type ketel ook een aantal van zijn eigen kenmerken. Ik zal alle voordelen opmerken:

• hoog rendement, bijna 100% (elke elektrische verwarmer heeft echter een rendement van ten minste 96%);
• extreem kleine afmetingen met hoog vermogen, in vergelijking met andere ketels;
• geen schoorsteen nodig;
• zelfstandig de druk in het verwarmingscircuit kunnen verhogen;
• in tegenstelling tot ketels met verwarmingselementen, is er geen gevaar voor een ongeval bij een onvoldoende koelvloeistofpeil in de boilertank – een gebrek aan koelvloeistof zal alleen leiden tot de beëindiging van de ketel, omdat er geen elektrisch circuit tussen de elektroden zal zijn;
• extreem lage inertie stelt u in staat om de temperatuuromstandigheden tijdens de werking van de ketel effectief te regelen met behulp van automatisering, waardoor de minst energieverbruikende werking van het verwarmingssysteem wordt bereikt – de temperatuur in de verwarmde kamers zal altijd op het niveau zijn dat is ingesteld op de automatische controller;
• spanningsvallen in het elektrische netwerk zijn niet schadelijk voor de ionenboiler – alleen het vermogen verandert, het werk stopt niet;
• installatie als een extra bron van thermische energie, installatie van meerdere ionenketels tegelijkertijd is toegestaan;
• er is absoluut geen negatieve impact op het milieu.

Nadelen van de elektrodeboiler:

• verbruikt alleen wisselstroom, bij gelijkstroom zal elektrolyse van water optreden;
• hoge eisen aan de elektrolytische eigenschappen van het koelmiddel, wanneer deze veranderen, neemt de kwaliteit van het werk (warmteproductie) sterk af. Het is noodzakelijk om de elektrische geleidbaarheid van het koelmiddel te regelen;
• vereist verplichte aarding (echter, zoals elk verwarmingsapparaat met een boiler). Tegelijkertijd zijn de risico’s van elektrische schokken bij defecte isolatie groter dan die van verwarmingselementen;
• de verwarmingstemperatuur van het koelmiddel mag niet hoger zijn dan 75 ° C, anders zal het energieverbruik van de ketel aanzienlijk toenemen;
• de vorming van kalkaanslag op de elektroden vermindert het vermogen van de ketel, omdat het de ionisatie van het koelmiddel voorkomt;
• hoge eisen aan de kwaliteitskenmerken van verwarmingsapparaten;
• de noodzaak om het verwarmingssysteem uit te rusten met een circulatiepomp;
• slijtage van elektroden veroorzaakt door wisselspanning, die periodiek moet worden vervangen;
• in een verwarmingscircuit met airconditioning dat een koelvloeistof-elektrolyt bevat, zullen corrosieprocessen vele malen worden versneld;
• in een systeem met één circuit is het gebruik van verwarmd water voor huishoudelijke behoeften onaanvaardbaar;
• voor de inbedrijfstelling is de betrokkenheid van specialisten vereist – het is praktisch onmogelijk om de ohmse weerstand van water onafhankelijk te verlagen met een toename van de geleidbaarheid tot het optimale niveau;
• de elektrische geleidbaarheid van het koelmiddel verandert tijdens het gebruik, het is noodzakelijk om het te regelen en daarom over de juiste kennis en apparatuur te beschikken.

Apparaat en installatie van een elektrodeboiler

Het heeft een vrij eenvoudig ontwerp, waarbij speciale aandacht wordt besteed aan bescherming tegen elektrische lekkage: een massief getrokken stalen buis als een lichaam, daar bovenop is bedekt met een elektrisch isolerende laag van polyamide; koelvloeistofinlaat- en uitlaatleidingen; terminals voor stroomtoevoer naar de behuizing en aarde; een speciale legeringselektrode (driefasige ketels zijn uitgerust met drie elektroden), geïsoleerd met polyamide-moeren; extra isolatie met rubberen pakkingen bij de connectoren.

Extern heeft een huishoudelijke ionenboiler een cilindrische vorm, de diameter is meestal niet groter dan 320 mm, de lengte – 600 mm en het gewicht – 12 kg. Het kleinste vermogen – 2 kW (voor ruimteverwarming ongeveer 80 m³), maximaal – 50 kW (ruimteverwarming ongeveer 1600 m³). Eenfasige ketels hebben een vermogen van 2 tot 6 kW, driefasig – van 9 tot 50 kW. Het energieverbruik van de ketel bereikt het nominale niveau (het vermogen aangegeven door de fabrikant in kilowatt) wanneer de temperatuur erin 75 ° C bereikt – bij lagere temperaturen is het energieverbruik lager, omdat de huidige geleidbaarheid lager is in een kouder koelmiddel. Opgemerkt moet worden dat de temperatuur van 75 ° C optimaal is voor ionenketels, aangezien bij de ontwikkeling van een hogere temperatuur het energieverbruik van de ketels hoger zal zijn dan vermeld op het gegevensblad..

Bij de elektrodeboiler wordt een automatisch regelsysteem (controller) geleverd, dat een elektronische thermostaat, automatische beveiliging tegen stroompieken in het lichtnet en een startunit omvat. Sommige modellen controllers maken zowel directe bediening als afstandsbediening via gsm-kanalen mogelijk. Het is de controller die zorgt voor de energiebesparingen die zijn opgegeven door de fabrikanten van ionische ketels – in tegenstelling tot het verwarmen van water met behulp van verwarmingselementen, kunt u met elektrodeverwarming de temperatuur van het koelmiddel in kortere tijd wijzigen, omdat heeft een lage inertie.

In een open verwarmingssysteem met natuurlijke circulatie van het koelmiddel, beweegt dit laatste door de leidingen vanwege thermische uitzetting en druk in de ionenboiler, komt de radiatoren binnen en koelt af, keert vervolgens terug via de retourleiding naar de boiler, waar het opwarmt en de cyclus opnieuw herhaalt. Het gesloten verwarmingssysteem is bovendien uitgerust met een expansievat-expansiemaat en een circulatiepomp die nodig zijn bij de eerste fase van het verwarmen van het koelmiddel.

Bij het installeren van een elektrodeboiler is het verplicht om het verwarmingscircuit op het hoogste punt uit te rusten met een veiligheidsgroep – een automatische ontluchter, een manometer, een storende (terugslag) klep. In open systemen mogen regel- of afsluitkleppen alleen worden geïnstalleerd na het expansievat, d.w.z. het leidinggedeelte tussen de keteluitlaat en tot aan het expansievat mag geen afsluiters bevatten! In systemen van het gesloten type worden afsluiters geïnstalleerd op een deel van de pijpleiding na het expansievat en voordat ze de ketel binnengaan. Indien echter direct na het verlaten van de ketel een veiligheidsgroep wordt geïnstalleerd, dan kunnen de afsluiters vóór de expansomat worden geïnstalleerd – in dit geval moet het expansievat in het retourgedeelte worden geplaatst.

Ionische ketels van elk model worden strikt verticaal in het verwarmingssysteem geïnstalleerd, met hun eigen bevestiging aan de muur. De eerste 1200 mm leidingen op de koelmiddeltoevoer naar de ketel zijn gemaakt van een metalen niet-gegalvaniseerde buis, daarna is het gebruik van metalen kunststof buizen toegestaan.

Een betrouwbare aarding van de ionenboiler is noodzakelijk, aangezien dit probleem bij stroomlekkage niet met een aardlekschakelaar kan worden opgelost. De geaarde koperdraad moet een doorsnede hebben van 4 tot 6 mm, de weerstand mag niet meer dan 4 ohm zijn – de geleider is verbonden met de nulklem in het onderste deel van het ketellichaam. Aarding moet voldoen aan de eisen van de PUE.

Idealiter is het de bedoeling om een ​​elektrodeboiler in een nieuw verwarmingssysteem te installeren, voorgewassen met schoon water. Wanneer een ketel in een bestaand circuit wordt geplaatst, moet deze grondig worden doorgespoeld met water waaraan speciale middelen zijn toegevoegd – hun lijst en verhoudingen worden beschreven in het technisch paspoort voor de ketel, elke fabrikant dringt aan op het gebruik van bepaalde remmers. Als niet aan deze voorwaarde wordt voldaan, zullen zoutafzettingen (kalkaanslag) de nauwkeurige afstelling van de ohmse weerstand van de koelvloeistof verstoren..

Let bij het kiezen van verwarmingsradiatoren voor een systeem met een ionische boiler goed op hun koelmiddelverbruik in liters – u moet weten hoeveel liter een radiator verbruikt en vervolgens de totale verplaatsing berekenen op basis van het vereiste aantal radiatoren. Opgemerkt moet worden dat bijzonder ruime verwarmingsapparaten niet geschikt zijn, omdat Zo’n verwarmingssysteem verbruikt meer dan 10 liter koelvloeistof per kilowatt geïnstalleerd ketelvermogen, wat het dwingt om non-stop te werken, en dit is niet rendabel vanuit het oogpunt van elektriciteitsverbruik. Idealiter zou de totale verplaatsing van het verwarmingssysteem ongeveer 8 liter per kilowatt vermogen moeten zijn..

Volgens het fabricagemateriaal zijn bimetalen en aluminium radiatoren het meest geschikt voor verwarmingssystemen met een elektrodeboiler. Bij het kiezen van aluminium verwarmingsapparaten is een belangrijk criterium de oorsprong van aluminium – of het nu primair is (d.w.z. verkregen uit natuurlijke materialen – bauxiet, aluniet, nepheline, enz.) Of secundair, omgesmolten uit gerecyclede materialen. Het probleem is dat goedkopere radiatoren van secundair aluminium zijn gemaakt van een legering met een hoog gehalte aan onzuiverheden die de ohmse weerstand van het koelmiddel verhogen..

In open verwarmingssystemen zou het correct zijn om verwarmingsapparaten van aluminium te installeren met een interne polymeercoating die corrosie vermindert; in gesloten systemen zijn dergelijke radiatoren niet nodig – corrosieprocessen worden geactiveerd wanneer er lucht in het volume van het koelmiddel zit, d.w.z. het zoutgehalte veroorzaakt geen corrosie.

Gietijzeren radiatoren voor verwarmingssystemen met verwarming van het koelmiddel uit een elektrodeboiler zijn het minst geschikt, omdat ze van binnenuit sterk vervuild zijn en vuildeeltjes de geleidbaarheid van de stroom beïnvloeden. Bovendien verbruiken gietijzeren radiatoren een aanzienlijke hoeveelheid koelvloeistof, die de geïnstalleerde capaciteit van dit ionenboilermodel kan overtreffen – de krachtigere modellen zijn vereist. Fabrikanten van elektrodeketels staan ​​het gebruik van gietijzeren radiatoren toe onder de volgende voorwaarden: ze worden geproduceerd volgens de Europese norm (d.w.z. in Turkije of Tsjechoslowakije); op de retourleiding worden vóór het betreden van de ketel moddercollectoren (slibvangers) en grove filters in de pijpleiding geïnstalleerd.

Ionenketel – prijzen en fabrikanten

Elektrodeketels van de volgende fabrikanten worden gepresenteerd in Rusland en de GOS-landen – de Russische CJSC “Firm” Galan “(het merk met dezelfde naam), de Letse LLC” Stafor EKO “(dezelfde naam) en de Oekraïense SPD-FO Goncharenko O.A. (merk “EOU” (energiebesparende verwarmingsinstallatie)).

De kosten van een elektrodeketel zijn afhankelijk van het vermogen – een ketel met een vermogen van 2 kW kost de koper gemiddeld 3000 roebel. Houd er rekening mee dat de set van noodzakelijke automatisering in de regel afzonderlijk wordt verkocht – de kosten bedragen ongeveer 6500 roebel, d.w.z. twee keer zo duur als de ketel zelf.

De garantieperiode voor een elektrodeboiler varieert, afhankelijk van de fabrikant, van één jaar tot twee jaar. De gemiddelde levensduur van dergelijke ketels is ongeveer 10 jaar, onder voorbehoud van naleving van de bedrijfsvereisten voor het koelmiddel en tijdige vervanging van elektroden (ongeveer elke 2-4 jaar).

Op het eind

Bij het maken van een verwarmingssysteem op basis van het verwarmen van het koelmiddel uit een elektrodeboiler, moeten de volgende nuances in acht worden genomen:

• het stroomverbruik van de ketel is aanzienlijk hoger bij installatie in een eerder gebruikt verwarmingscircuit. Het is beter om de ionenboiler te installeren in een circuit dat er speciaal voor is gemaakt;
• wanneer antivries als koelmiddel wordt gebruikt, moet speciale aandacht worden besteed aan verwijderbare verbindingen, omdat de vloeibaarheid hoger is dan die van water;
• alle leidingen die het verwarmingscircuit vormen, moeten worden omwikkeld met een laag thermische isolatie – deze maatregel zal de taak van de ketel vergemakkelijken om de optimale bedrijfsmodus te bereiken;
• als de groepen verwarmingsradiatoren zich op verschillende niveaus (verdiepingen) van het gebouw bevinden, dan is het efficiënter, zij het economisch minder rendabel, om onafhankelijke ionische ketels te installeren met het vereiste vermogen voor elke groep.

Ionische (elektrode) ketels zijn niet geschikt voor verwarmingssystemen zoals “warme vloer” of “warme plint”, aangezien de temperatuur van het koelmiddel dat erin circuleert niet hoger mag zijn dan 45 ° C – de ketel zal de vereiste bedrijfstemperatuur niet kunnen bereiken.

Vergelijkbare inzendingen:

1. Elektrische boilers voor het verwarmen van een woonhuis en een zomerhuisje: soorten en selectie Hoewel de efficiëntie van energieomzetting in elektrische boilers een van de hoogste is, kunnen apparaten variëren in type en bruikbaarheid. We hebben een overzicht opgesteld van de belangrijkste varianten van elektrische...
2. Elektrische convectoren voor het verwarmen van onze huizen In dit artikel: hoe de elektrische convector werkt en werkt; positieve en negatieve kenmerken; soorten elektrische convectoren; criteria voor het kiezen van een elektrische convector; installatie- en bedieningsvereisten. Van alle middelen...
3. Hoe een elektrische ketel te kiezen voor het verwarmen van een privéwoning Verwarming met elektriciteit, hoewel duurder dan verwarming met hout en kolen, maar het systeem gemaakt op basis van een elektrische ketel vereist geen aparte stookruimte en het creëren van een schoorsteen....
4. Gasboilers (boilers) Gasboilers worden veel gebruikt in het dagelijks leven. Het is onze taak om u kort kennis te laten maken met de geschiedenis van de ontwikkeling van gaswaterverwarmingsapparatuur, door toonaangevende wereld- en...

Meer lezen  Gebruikmakend van de energie van magnetische stroom