Электродный котел – это агрегат прямого действия, т.е. без посредников. Нагрев воды происходит за счет протекания электрического тока через теплоноситель. Процесс нагрева происходит вследствие хаотичного движения ионов теплоносителя от анода к катоду с частотой 50 Гц (50 колебаний за одну секунду), что и вызывает быстрое повышение температуры теплоносителя. И, соответственно, эффективность нагрева зависит от свойств теплоносителя. А свойства теплоносителя, в свою очередь, зависят от количества примесей в ней.

Принцип работы электродного котла

Процесс нагрева в электроводонагревателе электродного типа происходит посредством протекания электрического тока через теплоноситель, за счет сопротивления которого и происходит нагрев. При этом явления электролиза (разложение воды на кислород и водород при пропускании через неё постоянного электрического тока) не наблюдается, так как катод и анод постоянно меняются местами с частотой электрической сети.

Мощность, вырабатываемая электродным котлом при нагреве теплоносителя, рассчитывается согласно формуле:

, где - мощность котла, Вт;

- сила тока, А;

- напряжение, В.

Согласно закону Ома , отсюда ,

где - сопротивление жидкости, Ом, которое определяется согласно выражению:

, где

- удельное сопротивление теплоносителя, Ом•см;

l - расстояние между электродами, см;

S - площадь поперечного сечения электрода, см.

Согласно табличным данным, если температура теплоносителя выше 18, то удельное сопротивление определяется как:

, где

=1300Ом/см - удельное сопротивление теплоносителя при температуре 18;

t - температура теплоносителя, ;

- температурный коэффициент теплоносителя. Для углекислого натрия (соды)

. Таким образом, мощность, вырабатываемая котлом при нагреве теплоносителя, можно рассчитать как:

, или после преобразования получаем

Таким образом, потребляемую электрическую мощность можно рассчитать согласно формуле:

, где - коэффициент полезного действия котла.

Для электродного котла .

Таким образом, для электродного котла имеем следующее выражение для расчета потребляемой мощности:

Как видим из полученного выражения, мощность электродного котла зависит от температуры теплоносителя. Оценим эту зависимость.

В данном выражении имеем:

Принимая , имеем выражение

Визуально график зависимости энергопотребления котла от температуры теплоносителя будет иметь следующий вид (для простоты построения графика принимаем соотношение равным 1).

Т.е. по данному графику видна зависимость энергопотребления от температуры теплоносителя. Экспериментально доказано, что электродный котел выходит на номинальную мощность при температуре теплоносителя 75 градусов. Согласно полученному выражению

Т.е. если мы имеем котел мощностью 5 кВт, то при температуре теплоносителя 18 градусов котел потребляет 2,66 кВт, а при температуре 45 градусов - 3,42 кВт.

Таким образом, можем выделить следующие особенности электродных котлов:

• За счет простоты конструкции и принципа нагрева тепловые потери в котле сведены к минимуму, благодаря чему КПД электродных котлов близки к 100 (96-98\%)

• Так как теплоноситель является элементом электрической цепи, то в электродных котлах отсутствует проблема «сухого хода», или, другими словами, если из системы отопления по какой-либо причине вытекает теплоноситель, то электродный котел просто перестает работать из-за размыкания цепи, тем самым предотвращая аварийную ситуацию.

• Энергопотребление электродных котлов напрямую зависит от температуры теплоносителя - чем ниже температура воды в системе, тем ниже энергопотребление. На номинальный режим энергопотребления котел выходит при условии, что температура воды в системе равна 75 градусам.

• Рабочая температура электродного котла не должна превышать 75 градусов - при увеличении температуры увеличивается мощность котла, и, как следствие, нагрузка на электросеть.

• Электродные котлы менее инертны, что позволяет быстрее разгонять систему до заданной температуры и эффективнее применять управляющую автоматику.

• Электродные котлы не чувствительны к перепадам напряжения. С изменением напряжения изменяется лишь мощность котла, а в целом он продолжает работать.

• Малые габариты и низкая стоимость.

• Электродные котлы требовательны к качеству теплоносителя.

• При установке электродного котла необходимо наличие хорошего заземления - из-за значительных токов утечки подключение котла после УЗО (устройства защитного отключения) невозможно.

См. также

• Котёл