Come funziona la scelta di un refrigerante per una caldaia ad elettrodi

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Pubblicato: 31.05.2019

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Il boiler elettrico ad elettrodi compatto fornisce calore nella stanza e permette di regolare la temperatura a distanza. Le sue ridotte dimensioni ne consentono l'installazione in un impianto di riscaldamento esistente.

• 1 Come funziona la caldaia ad elettrodi
• 2 Come funziona
• 3 È possibile risparmiare con una caldaia ad elettrodi
• 4 Revisione dei migliori modelli di caldaie elettriche ad elettrodi

Il principio di funzionamento delle caldaie a elettrodi

Quando si descrivono i vantaggi delle caldaie a elettrodi, l'enfasi principale è sull'assenza di intermediari nel trasferimento di energia dalla rete elettrica al refrigerante. L'argomento principale su cui si punta la strategia di marketing per la promozione degli scaldacqua ad elettrodi è il riscaldamento diretto del liquido sotto l'azione di una corrente elettrica, che avviene per la sua elevata resistività.
L'utilizzo di questo tipo di apparecchiatura elimina l'influenza sul trasferimento di calore della crosta calcarea formata sulla superficie dei tradizionali elementi riscaldanti tubolari. Anche la bassa inerzia del sistema è considerata un evidente vantaggio: il liquido di raffreddamento inizia a riscaldarsi subito dopo l'applicazione della tensione agli elettrodi, mentre quando si utilizzano resistenze è necessario del tempo per riscaldare la bobina stessa e il suo isolamento dielettrico.

Il dispositivo della caldaia ad elettrodi: 1 - terminali per il collegamento alla rete; 2 - sigillante e isolamento degli elettrodi; 3 - fornitura di vettore di calore raffreddato; 4 - blocco di elettrodi; 5 - liquido di raffreddamento; 6 - tamburo della caldaia; 7 - strato isolante; 8 - uscita del liquido di raffreddamento riscaldato

Tuttavia, non tutto è così roseo. Prima di tutto, è dubbio che l'intero liquido di raffreddamento sia sotto l'influenza di una differenza di potenziale pericolosamente alta. In particolare, con una rottura zero, tutte le parti metalliche dell'impianto di riscaldamento diventano fatali per l'uomo e sono possibili anche guasti se il neutro non è adeguatamente messo a terra.

Vale la pena ricordare il fatto che non tutti i fluidi hanno una resistività abbastanza alta da convertire tutta la potenza applicata per generare elettricità. Una certa parte del carico di corrente non incontra resistenza e quindi scorre liberamente nel terreno. In questo contesto, le affermazioni secondo cui le caldaie ad elettrodi hanno un'efficienza superiore al 100% evocano un sorriso condiscendente da parte di persone che conoscono bene la parte tecnica del problema.

Requisiti del liquido di raffreddamento

Oltre alle perdite naturali durante il riscaldamento di un liquido, le caldaie a elettrodi hanno un'altra proprietà sgradevole. Nel processo di passaggio di una corrente elettrica attraverso l'acqua, si osserva il fenomeno dell'elettrolisi: la separazione della molecola di H2O in componenti gassosi. Questo, tra l'altro, riduce ulteriormente l'efficienza energetica della caldaia, perché in questo caso l'elettricità viene consumata non per il riscaldamento, ma per l'elettrolisi. Tuttavia, la conseguenza più ovvia di questo effetto è la formazione di blocchi di gas in tubi e radiatori.

Per questi motivi il mezzo di riscaldamento per impianti di riscaldamento su caldaie ad elettrodi deve essere scelto con la massima cura. Per ridurre la conduttività del refrigerante (aumentare la resistività), il contenuto di ioni disciolti nel liquido utilizzato dovrebbe essere normalizzato. Viene utilizzata principalmente acqua distillata, a cui viene miscelato l'elettrolito nella proporzione raccomandata dal produttore, ancora una volta, produzione in fabbrica.

La situazione è più complicata se è necessario utilizzare un liquido antigelo come vettore di calore.In questo caso l'impianto deve essere riempito con uno speciale antigelo non diluibile con acqua. Con una cilindrata significativa, il rifornimento di carburante del sistema può costare un bel penny, ma questo non tiene conto del problema della durata del liquido di raffreddamento. In presenza di parti metalliche nel sistema, la concentrazione di ioni nel liquido aumenta nel tempo, mentre non sono ancora stati inventati metodi efficaci per la rigenerazione del refrigerante per caldaie ad elettrodi. Ma periodicamente almeno una parte del liquido di raffreddamento dovrà essere drenata, perché ogni caldaia richiede la pulizia degli elettrodi dalla placca e il sistema stesso deve essere lavato.

Portatore di calore

Le caldaie a elettrodi sono sensibili alla composizione del liquido di raffreddamento. In conformità con i requisiti dei produttori, deve essere utilizzata solo acqua distillata, a cui viene aggiunto sale da cucina, circa 80-100 grammi ogni 100 litri. La difficoltà sta nel fatto che la densità finale e la conduttività della soluzione devono essere in stretta conformità con i requisiti del produttore. È impossibile verificare l'esatta quantità di sale e può dare risultati diversi a seconda della sua composizione.
La preparazione finale della soluzione viene eseguita in loco, guidata dai valori effettivi della corrente nella caldaia elettronica. Le istruzioni per il dispositivo forniscono una tabella dei valori richiesti in base alla potenza della caldaia, al volume del liquido di raffreddamento, ecc. Aggiungendo acqua distillata o sale, la resistenza del portatore di calore viene portata all'ideale.

Come antigelo vengono utilizzate solo le composizioni fornite dal produttore della caldaia. Quando li si utilizza, cambia anche la proporzione di sale nella soluzione.

Esiste un requisito obbligatorio prima di utilizzare una caldaia elettronica in un sistema di riscaldamento esistente in parallelo con un'altra caldaia. L'intero sistema viene lavato, pulito da incrostazioni e depositi di sale, che possono successivamente modificare la conduttività del liquido di raffreddamento.

Conseguenze dell'elettrolisi e dell'azione della corrente continua

La scissione dell'acqua in ossigeno e idrogeno porta alla formazione di sacche d'aria, che impediscono la normale circolazione del liquido. Tuttavia, questo è ben lungi dall'essere il principale effetto negativo. In particolare, durante la reale esperienza operativa, sono state riscontrate manifestazioni di corrosione elettrochimica dei radiatori in alluminio.

In presenza di batterie in ghisa nell'impianto di riscaldamento, le qualità iniziali del liquido di raffreddamento diminuiscono, principalmente a causa del lavaggio delle impurità dai pori aperti delle sezioni colate. Per questo motivo, chi desidera utilizzare caldaie ad elettrodi in tali condizioni non ha altra scelta che sostituire i radiatori o lavare a fondo l'intero impianto.

Il fatto stesso che il refrigerante nel sistema sia eccitato obbliga ogni elemento metallico del sistema ad essere accuratamente messo a terra. Se un morsetto con una resistenza sufficientemente bassa può ancora essere applicato a un tubo di acciaio, la messa a terra di alta qualità di un radiatore in ghisa collegato da un sistema di tubi di plastica sembra essere un compito molto difficile. Finora, possiamo concludere che qualsiasi sistema di riscaldamento in cui viene utilizzata una caldaia a elettrodi richiede un approccio strettamente individuale.

Vantaggi e svantaggi

Nonostante il fatto che tali caldaie siano apparse relativamente di recente, ci sono abbastanza informazioni sul loro utilizzo. Oltre alla semplicità del design, le caldaie a ioni presentano altri vantaggi:

• L'efficienza raggiunge il record del 99%, altri sistemi hanno un coefficiente inferiore per le caratteristiche del loro dispositivo;
• Più economico di altri dispositivi di riscaldamento del 15-20% a parità di potenza;
• Non dipende dalle cadute di tensione, si riscalderà anche con un forte calo, ma con minore efficienza;
• Non temono la fuoriuscita di liquidi, quando accesi "a secco" non si verificheranno surriscaldamenti per l'impossibilità del processo di riscaldamento senza elettrolita;
• Operazione silenziosa;
• Dimensioni compatte del dispositivo.

Sfortunatamente, le caldaie a ioni hanno anche degli svantaggi:

• Il sistema di riscaldamento è soggetto all'accumulo di elettricità statica e scosse elettriche, pertanto è necessaria una messa a terra di alta qualità;
• Il liquido di raffreddamento deve avere determinati valori di resistenza, l'acqua del rubinetto non è adatta;
• La necessità di installare una centralina elettronica e sensori di temperatura per controllare una temperatura costante;
• Il consumo di elettricità e il costo di 1 kcal è superiore a quello delle caldaie a combustibile solido oa gas;
• Avrai bisogno di usare speciali termosifoni.

Eccezionali miti sull'efficienza

Quando si studia il materiale pubblicitario delle caldaie ad elettrodi, si ha l'impressione che i consumatori siano considerati ignoranti sordi. Le caldaie presunte "ioniche" estraggono il calore letteralmente dal nulla, emettendo energia termica nella quantità del 120-150% della potenza elettrica applicata. Allo stesso tempo, le leggi della fisica e, in particolare, dell'ingegneria del calore vengono ignorate in ogni modo possibile.

Le affermazioni secondo cui la caldaia ad elettrodi è in grado di moltiplicare miticamente l'energia in essa immessa sono assolutamente infondate. Per fortuna oggi questa tendenza nelle campagne pubblicitarie ha iniziato a diminuire, ma il suo sviluppo iniziale è da attribuire alla diffusione attiva di apparecchiature termiche operanti a scapito delle pompe di calore con coefficiente COP positivo.

Anche affermare che il 100% dell'elettricità viene convertito in calore è un vero e proprio inganno. Le perdite durante la formazione non possono ancora essere evitate, anche quando si riscalda il liquido di raffreddamento a causa della sua stessa resistenza elettrica, poiché almeno il 2-3% verrà speso per riscaldare il cablaggio di alimentazione, la stessa quantità verrà scaricata nel sistema di messa a terra a causa di una diminuzione l'energia dei portatori di carica a causa dell'insufficiente purezza chimica del liquido nel sistema o per la formazione di placca sugli elettrodi. Conclusione: le caldaie ad elettrodi sono in grado di dimostrare un coefficiente di conversione prossimo al 100% solo nelle condizioni di uno stand dimostrativo, che, come sapete, sono tutt'altro che reali.

Vantaggi delle apparecchiature di riscaldamento degli elettrodi

Le caldaie per riscaldamento "Galan" hanno indubbi vantaggi rispetto ad altri tipi di apparecchiature per caldaie:

• si ottiene un'elevata efficienza (fino al 98%) grazie alla conversione diretta dell'elettricità in calore direttamente nel liquido di raffreddamento;
• il risparmio di energia elettrica fino al 40% è dovuto all'utilizzo dell'automazione e della regolazione delle condizioni termiche;
• l'installazione semplice fornisce dispositivi di piccole dimensioni e un comodo collegamento di tubi di derivazione;
• la possibilità di integrarsi in sistemi di riscaldamento esistenti elimina la necessità di ripopolare le tubazioni;
• l'ammissibilità del collegamento in parallelo delle caldaie consente di aumentare più volte la potenza dell'impianto di riscaldamento;
• la realtà dell'installazione di una caldaia di riserva esclude l'arresto improvviso del riscaldamento del liquido di raffreddamento.

Fattibilità d'uso

Nonostante tutti i loro difetti, le caldaie ad elettrodi non hanno solo il diritto alla vita, occupano la loro nicchia, dove risolvono una certa gamma di problemi. Fondamentalmente, il loro utilizzo si riduce al riscaldamento di piccole aree, dove la modalità di funzionamento ciclica è particolarmente importante. A causa della bassa inerzia, i sistemi di riscaldamento sulle caldaie ad elettrodi vengono immediatamente messi in funzione, il che significa che il riscaldamento può essere effettuato in un periodo di tempo strettamente definito.

Inoltre, non si possono non menzionare le piccole dimensioni delle caldaie ad elettrodi. Rappresentano, infatti, una piccola fiaschetta che può essere facilmente integrata in una compatta nicchia tecnica. Se hai bisogno di riscaldare un piccolo spazio e non c'è modo di attrezzare un locale caldaia separato, questo tipo di caldaie tornerà utile.

Tuttavia, va ricordato che la classe di apparecchiature in esame funziona meglio nei sistemi di tipo chiuso con un piccolo spostamento.Le caldaie ad elettrodi possono essere utilizzate in combinazione con sistemi di riscaldamento a pavimento e riscaldate con radiatori. Tuttavia, ripetiamo, è necessario preparare adeguatamente il liquido di raffreddamento e utilizzare circuiti di controllo termico elettronico avanzati.

Schema di collegamento elettrodo caldaia: 1 - valvola a sfera; 2 - filtro; 3 - pompa di circolazione; 4 - valvola di scarico; 5 - caldaia ad elettrodi; 6 - gruppo di sicurezza; 7 - vaso di espansione; 8 - radiatori per riscaldamento; 9 - valvola a tre vie con servoazionamento; 10 - pompa di circolazione; 11 - contorno riscaldamento a pavimento; 12 - centralina per riscaldamento a pavimento; 13 - centralina elettrodo caldaia; 14 - termostato digitale; 15 - contattore; 16 - protezione automatica

Manutenzione impianti termici su caldaie ad elettrodi

Durante il funzionamento le caldaie ad elettrodi non causano particolari problemi. Sono compatti, silenziosi e richiedono un minimo di dispositivi di protezione nelle tubazioni elettriche ed idrauliche. Tuttavia, la revisione periodica e la manutenzione di tali apparecchiature dovranno ancora essere eseguite.

Gli elettrodi della caldaia generalmente richiedono attenzione. Le affermazioni sull'assenza di formazione di calcare non sono infondate, ma come risultato dell'elettrolisi, almeno uno degli elettrodi forma una crosta dura di placca insolubile. Deve essere pulito meccanicamente almeno una volta all'anno. Inoltre, è necessario monitorare la densità e la composizione chimica del liquido di raffreddamento: per sistemi diversi, i metodi per determinarne l'idoneità possono differire.

Non dimenticare la sicurezza elettrica. La messa a terra dell'impianto di riscaldamento deve essere di alta qualità, almeno una volta ogni due anni è necessario verificare i parametri di funzionamento del circuito dei conduttori di messa a terra principali e la resistenza degli elementi di collegamento esterni. Senza un'attenzione adeguata in questa materia, le caldaie a elettrodi si trasformano in dispositivi potenzialmente pericolosi per la vita.

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