Історія електродного (іонного) котла
Скільки способів опалення будинку за допомогою електроенергії вам відомо? Найчастіше приходить на думку котел з водяним ТЕНом. Він володіє високим опором - ніхромова нитка всередині такого ТЕНу нагрівається, передаючи тепло наповнювачу трубки, потім металевої оболонки і, тільки після цих етапів - воді. Чому б не спростити завдання і не нагріти теплоносій, минаючи посередника, адже можна ж так зробити. Це за допомогою примітивних електродів з двох бритвених лез, приєднавши до них дроти і підключивши до електроживлення. Саме з цієї логіки виходили творці перших моделей електродних (іонних) котлів, спочатку розроблених для потреб ВМФ СРСР.
Котел електродний — розробка оборонних підприємств.
Даний тип опалювальних котлів був створений у середині минулого століття підприємствами оборонного комплексу для потреб підводного флоту СРСР, зокрема — для опалення відсіків підводних човнів з дизельними двигунами. Котел Електродний повністю відповідав умовам замовлення підводників — мав вкрай малі для звичайних опалювальних котлів розміри, не потребував витяжки, не створював шумів при роботі, ефективно нагрівав теплоносій (у ролі якого використовували звичайну морську воду). До 90-х років замовлення для оборонної промисловості різко скоротились в обсягах, разом з цим були зведені до нуля потреби військового флоту в катодних котлах. Перша «громадянська» версія електродного котла була створена інженерами А.П. Ільїним і Д.Н. Кунковым, які отримали відповідний патент на свій винахід в 1995 році.
Принцип роботи електродного (іонного) котла Принцип роботи катодного котла базується на прямій взаємодії
з теплоносієм, що займає простір між
анодом і катодом, через електричним
струмом. Проходження електричного струму через теплоносій викликає хаотичний
рух позитивних і негативних іонів: Перші рухаються до негативно зарядженого
електрода; другі — до зарядженого позитивно. Постійне переміщення іонів в ці
два напрямки руху (із-за змінного струму) викликає швидкий нагрів теплоносія, чим
особливо сприяє зміна ролей у електродів — кожну секунду їх полярність
змінюється 50 разів, тобто кожен з електродів протягом однієї секунди 25 разів
буде анодом і 25 — катодом. Це відбувається оскільки вони підключені до джерела
змінного струму частотою 50 Гц. Слід зазначити, що саме настільки часта зміна
заряду електродів не дозволяє воді розкластися на кисень і водень - оскільки для
електролізу необхідний постійний струм. Зі зростанням температури в котлі
підвищують тиск, що викликає циркуляцію теплоносія з опалювального контуру.
Таким чином, електроди, встановлені в ємності іонного котла,
безпосередньо не беруть участь у нагріванні води і не нагріваються самі — за
підвищення температури води відповідають позитивно і негативно заряджені іони,
розщеплені під впливом електроструму з молекул води.
Теплоносій повинен містити певну кількість солей. Якщо залити в опалювальну систему дистильовану воду і
спробувати нагріти її за допомогою іонного котла — ніякого нагрівання не буде,
оскільки в такій воді солі повністю відсутні, а значить, не виникне
електричного ланцюга між електродами.
Характеристики електродних (іонних) котлів
Володіючи позитивними
характеристиками притаманними для електричних котлів, даний тип котлів має і
ряд власних. Плюси електродного котла: - високий
ККД, наближений до 100% (втім, будь-який електронагрівач має ККД не нижче 94%);
- дуже малі розміри при високій потужності, в порівнянні з будь-якими іншими котлами;
- не
потрібно димохід;
- здатний
самостійно підняти тиск у контурі опалення на
відміну від котлів з ТЕНами, повністю відсутня небезпека при аварії з недостатнім
рівнем теплоносія в ємності котла — відсутність теплоносія призведе лише до
припинення роботи котла, оскільки не буде електричного ланцюга між електродами;
- вкрай
мала інертність, що дозволяє ефективно управляти температурними режимами під
час роботи котла за допомогою автоматики, в результаті досягається найменш
енерговитратна робота опалювальної системи — температура в приміщеннях, що
обігріваються завжди буде на тому рівні, який вказується через автоматичний
контролер;
- перепади
напруги в електромережі не завдають шкоди катодному котлу — змінюється лише
його потужність, робота не припиняється;
- допускається
встановлення в якості додаткового джерела теплової енергії, установка декількох
іонних котлів одночасно;
- повністю
відсутній негативний вплив на навколишнє екологічне середовище.
Мінуси електродного
котла: - споживає
тільки змінний струм, при постійному струмі відбудеться реакція електролізу
води;
- високі
вимоги до електролітичним характеристик теплоносія, при зміні яких якість
роботи (вироблення тепла) різко знижується. Необхідний контроль за електричною
провідністю теплоносія;
- вимагає
обов’язкового заземлення (втім, як і будь-який нагрівальний прилад з водяним ТЕНом).
При цьому ризики ураження електрострумом у випадку пробою ізоляції вище, ніж у ТЕНових
водонагрівачів;
- температура
нагріву теплоносія не повинна перевищувати 75°С, інакше енергоспоживання котла
серйозно зросте;
- утворення
накипу на електродах знижує потужність котла, оскільки перешкоджає іонізацію
теплоносія;
- високі
вимоги до якісних характеристик опалювальних приладів (обігрівачів);
- потреба
в оснащенні опалювальної системи циркуляційним насосом при багаторівневій
системі;
- знос
електродів, викликаний змінною напругою струму, вимагає їх періодичну заміну;
- у
заповітряному опалювальному контурі, що містить теплоносій-електроліт,
багаторазово прискоряться корозійний процес;
- в
одноконтурній системі використання нагрітої води для побутових потреб неприпустимо;
- пусконалагоджувальні
роботи вимагають залучення фахівців — самостійно зменшити омічний опір води з
підвищенням її провідності до оптимального рівня, практично неможливо;
- електропровідність
теплоносія в процесі експлуатації змінюється, необхідно її контролювати, а
значить, володіти відповідними знаннями та обладнанням.
|
