Chaudières à électrodes: principe de fonctionnement, avantages et inconvénients, conseils d'installation

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Publié: 31.05.2019

Temps de lecture: 4 minutes

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La chaudière électrique à électrode compacte fournit de la chaleur dans la pièce et permet de réguler à distance la température. Sa petite taille lui permet d'être installé dans un système de chauffage existant.

• 1 Fonctionnement de la chaudière à électrodes
• 2 Comment ça marche
• 3 Est-il possible d'économiser avec une chaudière à électrodes
• 4 Examen des meilleurs modèles de chaudières à électrodes électriques

Le principe de fonctionnement des chaudières à électrodes

Lors de la description des avantages des chaudières à électrodes, l'accent principal est mis sur l'absence d'intermédiaires dans le transfert d'énergie du réseau électrique vers le liquide de refroidissement. Le principal argument sur lequel repose la stratégie marketing pour la promotion des chauffe-eau à électrodes est le chauffage direct du liquide sous l'action d'un courant électrique, qui se produit en raison de sa résistivité élevée.
Lors de l'utilisation de ce type d'équipement, l'influence sur le transfert de chaleur de la croûte de tartre formée à la surface des éléments chauffants tubulaires traditionnels est exclue. La faible inertie du système est également considérée comme un avantage évident: le liquide de refroidissement commence à chauffer immédiatement après l'application de la tension aux électrodes, tandis que lors de l'utilisation de résistances chauffantes, il faut un certain temps pour chauffer la bobine elle-même et son isolation diélectrique.

Le dispositif de la chaudière à électrodes: 1 - bornes de connexion au réseau; 2 - mastic et isolation des électrodes; 3 - fourniture de caloporteur refroidi; 4 - bloc d'électrodes; 5 - liquide de refroidissement; 6 - tambour de chaudière; 7 - couche isolante; 8 - sortie du liquide de refroidissement chauffé

Cependant, tout n'est pas si rose. Tout d'abord, il est douteux que l'ensemble du liquide de refroidissement soit sous l'influence d'une différence de potentiel dangereusement élevée. En particulier, avec une coupure zéro, toutes les pièces métalliques du système de chauffage deviennent mortelles pour l'homme, et des pannes sont également possibles si le neutre n'est pas correctement mis à la terre.

Il est à noter que tous les fluides n'ont pas une résistivité suffisamment élevée pour convertir toute la puissance appliquée pour générer de l'électricité. Une certaine partie de la charge actuelle ne rencontre pas de résistance et s'écoule donc librement dans le sol. Dans ce contexte, les déclarations selon lesquelles les chaudières à électrodes ont un rendement supérieur à 100% évoquent un sourire condescendant de la part de personnes qui connaissent bien la partie technique du problème.

Le mécanisme du système de chauffage de l'eau

Pour une meilleure compréhension de l'article, il est nécessaire de comprendre la structure et le mécanisme de fonctionnement de la chaudière d'électrode ionique. Le principe de fonctionnement est très simple à comprendre - le caloporteur (l'eau doit contenir la quantité de sel requise, si le pourcentage de sel dépasse la norme, le produit est dilué avec de l'eau distillée) suit dans le récipient dans lequel l'électrode est installée. Si quelqu'un a une question, après avoir lu le mot «électrode», alors nous expliquerons: une électrode est une tige métallique qui est fixée de chaque côté du vaisseau. Une phase est connectée à l'électrode et un conducteur neutre à l'avant du mécanisme.

Si vous connectez le système de chauffage de l'eau à un réseau de deux cent vingt volts avec une fréquence de cinquante Hz, l'appareil active un processus chaotique de mouvement de l'anode à la cathode. Ce processus aide à atteindre l'objectif principal - le chauffage de l'eau. De nombreux maîtres sont habitués à appeler de tels appareils non pas électrode, mais ionique - cela est dû aux particularités du fonctionnement de la chaudière de chauffage.Si le principe de fonctionnement des chaudières ioniques est très simple à comprendre, alors l'efficacité du système montre des taux très élevés - 96 à 99%.

La chaudière à électrodes contribue au fait qu'il est possible d'économiser jusqu'à quarante pour cent d'électricité par rapport aux chaudières à cheminée. Le principe de fonctionnement permet de ne pas utiliser de cheminées, car la chaudière ionique ne produit pas de produits de combustion.

Exigences en matière de liquide de refroidissement

En plus des pertes naturelles lors du chauffage d'un liquide, les chaudières à électrodes ont une autre propriété désagréable. Lors du passage d'un courant électrique à travers l'eau, on observe le phénomène d'électrolyse - la séparation de la molécule H2O en composants gazeux. Ceci, entre autres, réduit encore l'efficacité énergétique de la chaudière, car dans ce cas, l'électricité n'est pas consommée pour le chauffage, mais pour l'électrolyse. Cependant, la conséquence la plus évidente de cet effet est la formation de sas de gaz dans les tuyaux et les radiateurs.

Pour ces raisons, le fluide caloporteur des systèmes de chauffage des chaudières à électrodes doit être sélectionné avec le plus grand soin. Afin de réduire la conductivité du liquide de refroidissement (augmenter la résistivité), la teneur en ions dissous dans le liquide utilisé doit être normalisée. Fondamentalement, de l'eau distillée est utilisée, à laquelle l'électrolyte est mélangé dans la proportion recommandée par le fabricant, encore une fois, fabriquée en usine.

La situation est plus compliquée si un liquide antigel doit être utilisé comme caloporteur. Dans ce cas, le système doit être rempli d'un antigel spécial qui ne peut pas être dilué avec de l'eau. Avec un déplacement important, faire le plein du système peut coûter un joli centime, mais cela ne prend pas en compte la question de la durabilité du liquide de refroidissement. En présence de pièces métalliques dans le système, la concentration d'ions dans le liquide augmente avec le temps, tandis que des procédés efficaces de régénération du liquide de refroidissement pour chaudières à électrodes n'ont pas encore été inventés. Mais périodiquement, au moins une partie du liquide de refroidissement devra être vidangée, car chaque chaudière nécessite de nettoyer les électrodes de la plaque et le système lui-même doit être rincé.

Conséquences de l'électrolyse et de l'action du courant continu

La division de l'eau en oxygène et hydrogène conduit à la formation de sas d'air, qui entravent la circulation normale du liquide. Cependant, c'est loin d'être le principal effet négatif. En particulier, au cours de l'expérience d'exploitation réelle, des manifestations de corrosion électrochimique des radiateurs en aluminium ont été trouvées.

En présence de batteries en fonte dans le système de chauffage, les qualités initiales du liquide de refroidissement diminuent, principalement en raison de la lixiviation des impuretés des pores ouverts des sections coulées. Pour cette raison, ceux qui souhaitent utiliser des chaudières à électrodes dans de telles conditions n'ont d'autre choix que de remplacer les radiateurs ou de rincer complètement l'ensemble du système.

Le fait même que le liquide de refroidissement dans le système soit sous tension oblige à assurer soigneusement la mise à la terre de chaque élément métallique du système. Si un collier de résistance suffisamment faible peut encore être appliqué à un tuyau en acier, la mise à la terre de haute qualité d'un radiateur en fonte relié par un système de tuyaux en plastique semble être une tâche très difficile. Jusqu'à présent, nous pouvons conclure que tout système de chauffage dans lequel une chaudière à électrodes est utilisée nécessite une approche strictement individuelle.

Comment le faire vous-même

Tout d'abord, vous devez décider du type de chaudière à électrodes - circuit unique pour le chauffage ou double circuit pour l'alimentation en eau chaude. Dans le second cas, le tambour de la chaudière est installé à l'intérieur d'un réservoir avec de l'eau du robinet.

Matériaux et outils pour fabriquer une chaudière à électrodes

La plupart des ébauches adaptées à la taille peuvent être trouvées en fouillant dans le garage, et les pièces manquantes peuvent être achetées dans le magasin. Un outil complexe n'est pas non plus nécessaire.Pour assembler une chaudière standard d'une capacité allant jusqu'à 10 kW, vous avez besoin des éléments suivants:

• Une machine à souder, de préférence un onduleur moderne, est plus facile à manipuler avec cela, et la qualité des coutures se révélera très décente;
• Bulgare;
• Percer;
• Un morceau de tuyau en acier de 20-30 cm de long et 8-10 cm de diamètre, il servira de corps;
• Tige métallique de 1 à 2 cm de diamètre et de 10 à 15 cm de long pour l'électrode centrale;
• Un té en fer avec un diamètre du corps de la chaudière pour fixer l'électrode et les tuyaux d'alimentation (ceux prêts à l'emploi sont vendus dans les magasins de plomberie);
• Accouplement avec un adaptateur pour un filetage de tuyau standard et un diamètre approprié au corps;
• Isolateur d'électrode constitué d'un bouchon bimétallique approprié ou d'un joint PTFE;
• Contacts pour phase zéro et mise à la terre à partir de boulons et écrous appropriés pour M6 ou M8;
• Scellant ou ruban d'étanchéité spécial;
• Coin pour la fabrication de la fixation du tambour de la chaudière au mur ou au sol.

Technologie de fabrication

Nous travaillons dans l'ordre suivant:

1. La pièce de carrosserie finie est coupée à la taille et les arêtes vives sont nettoyées. Un té prêt à l'emploi est installé à une extrémité et la connexion est soigneusement soudée. Un manchon ou une bride filetée standard pour le manchon est soudé sur le côté opposé. Dans ce cas, la connexion est en outre scellée. Il est permis de couper un filetage sur un tuyau pour un té et un raccord. Le liquide de refroidissement entrera dans la chaudière par un té, puis, après chauffage, dans le système de chauffage par un couplage avec un robinet.
2. Nous soudons une borne d'un boulon approprié à l'électrode à l'avance. Dans l'isolant, nous forons un trou pour l'électrode. L'électrode elle-même et l'isolant sont les unités les plus critiques de la chaudière. Toutes les connexions doivent être effectuées avec soin et posées sur un scellant pour éviter les fuites.

Le processus de fabrication d'une chaudière à électrodes ne pose pas de difficultés particulières.

C'est important! L'endroit où la phase est connectée à l'électrode doit être soigneusement isolé ou recouvert d'un couvercle de protection pour éviter un choc électrique accidentel:

1. Nous soudons deux boulons au corps - un pour connecter le sol, le second pour alimenter la phase zéro. La mise à la terre est obligatoire à partir d'un fil de cuivre d'une section d'au moins 4 mm2.
2. Nous le nettoyons de la rouille et le peignons avec une peinture résistante à la chaleur.
3. Nous fabriquons les fixations de la chaudière à partir des coins et les plaçons au bon endroit. Nous le fermons avec un écran décoratif et nous nous connectons au réseau.

Schéma de raccordement de la chaudière à électrodes

Avant l'installation finale de la chaudière assemblée, testez-la pour détecter les fuites. Pour ce faire, versez-y du kérosène ou un liquide similaire à haute fluidité. Vous pouvez également vérifier l'étanchéité en appliquant une solution savonneuse sur les joints et les soudures, et fournir de l'air à l'intérieur du boîtier sous une pression de 3 atm., Par exemple, à partir d'une pompe de voiture. Ensuite, la chaudière est lavée avec des composés spéciaux qui éliminent le tartre et la rouille à l'intérieur.

Installation d'une chaudière maison dans le système de chauffage

Le fonctionnement d'une chaudière à électrodes diffère d'un élément à induction ou de chauffage, son fonctionnement nécessitera donc son propre schéma de connexion. Lors du passage du courant dans le liquide de refroidissement, du gaz d'électrolyse (hydrogène) est libéré, ce qui nuit aux performances du système. Pour le retirer, une soupape de sécurité spéciale est coupée dans la partie supérieure du système pour libérer la surpression dans le système.

Vous aurez également besoin de:

• Vase d'expansion;
• Manomètre;
• Soupape de décharge d'air automatique;
• Vannes d'arrêt.

L'installation d'une chaudière ionique de tout type n'est possible qu'en position verticale et le tuyau de sortie doit être pris dans un métal d'une longueur maximale de 1,5 m. Le reste du câblage est constitué de tuyaux composites ou de tout autre tuyau.

Chaudière d'électrode de bricolage

La température de fonctionnement du liquide de refroidissement dans un système scellé atteint 120 degrés, par conséquent, des couvercles de protection sont nécessaires. L'avantage d'un circuit étanche est que la rouille et le tartre ne se forment pas sur les parois des tuyaux pendant longtemps.

La puissance de la chaudière à électrodes peut être ajustée en modifiant la concentration de sels dissous dans le liquide de refroidissement. Pour obtenir une résistance optimale aux fluides, la méthode suivante est utilisée:

• Nous prenons de l'eau distillée ou de la pluie (neige);
• Vous aurez besoin d'un récipient, d'un ampèremètre, d'une grande seringue à eau ou d'une tasse à mesurer, de bicarbonate de soude;
• Selon la loi d'Ohm, nous calculons le courant dans le circuit (pour une chaudière de 4 kW à une tension de 220 V, le courant sera de 18A);
• Nous diluons la soude dans un récipient dans un rapport de 1 à 10 et la versons dans le système à travers un vase d'expansion;
• Nous connectons l'ampèremètre aux bornes de la chaudière et regardons les lectures sur la chaudière allumée et chauffée;
• Ajoutez de l'eau jusqu'à ce que la valeur actuelle souhaitée apparaisse.

Il faut se rappeler que le processus de modification de la concentration du liquide de refroidissement se produit progressivement, il vaut donc la peine d'attendre l'établissement final du courant à 16-17 ampères. Lors d'un fonctionnement ultérieur, vous devez vérifier régulièrement la valeur du courant dans le système et, si nécessaire, ajuster la densité du liquide en ajoutant de la soude ou de l'eau.

C'est important! Une faible concentration d'électrolyte réduit l'efficacité de la chaudière et conduit à une augmentation de la production de gaz.

Choisir un radiateur pour fonctionner avec une chaudière à électrodes

En raison des caractéristiques du caloporteur avec une grande quantité de sels dissous, tous les radiateurs ne sont pas adaptés au fonctionnement dans le circuit de chauffage. Pour ce type d'appareils de chauffage, l'utilisation de structures en aluminium ou bimétalliques est autorisée. Ils continuent à bien chauffer à plus de 100 degrés et à haute pression, et la surface intérieure reste propre même après plusieurs années de fonctionnement.

Les radiateurs en aluminium et bimétalliques retiennent bien la chaleur

C'est important! Le volume et le nombre de sections sont sélectionnés en fonction de la règle suivante: pour 1 kW de puissance installée, il doit y avoir 8 à 10 litres de fluide caloporteur. Une quantité excessive de liquide n'améliorera pas le chauffage de la maison, mais le coût du chauffage sera plus élevé.

Les informations sur le volume des sections de radiateur sont indiquées sur l'emballage et le volume de liquide circulant dans les tuyaux est déterminé par la formule: V = S * L (m3 ou litres), où V est le volume total, S est la croix -section sectionnelle du tuyau, L est la longueur totale de tous les tuyaux du système de chauffage.

Les chaudières à électrodes de petite et moyenne puissance ont fait leurs preuves pour chauffer des pièces jusqu'à 100 m2. Dans le même temps, ils peuvent fonctionner à partir d'un réseau public de 220 V et l'intensité maximale du courant ne dépasse pas 20 A. Ces appareils sont idéaux pour chauffer une maison de campagne ou un garage. Une chaudière et un liquide de refroidissement fabriqués par nos soins apporteront des économies importantes et, en termes de performances, ils ne seront pas inférieurs aux produits de marque.

Mythes d'efficacité exceptionnels

En étudiant le matériel publicitaire des chaudières à électrodes, on a l'impression que les consommateurs sont considérés comme des ignorants sourds. Les chaudières prétendument «ioniques» extraient la chaleur littéralement de nulle part, donnant de l'énergie thermique à raison de 120-150% de la puissance électrique appliquée. Dans le même temps, les lois de la physique et, en particulier, de l'ingénierie thermique sont ignorées de toutes les manières possibles.

Les affirmations selon lesquelles la chaudière à électrodes est capable de multiplier mythiquement l'énergie qui y est injectée sont absolument sans fondement. Heureusement, aujourd'hui, cette tendance des campagnes publicitaires a commencé à décliner, mais son développement initial peut être attribué à la diffusion active des équipements thermiques fonctionnant au détriment des pompes à chaleur à coefficient COP positif.

Même prétendre que 100% de l'électricité est convertie en chaleur est une pure tromperie. Les pertes pendant la formation ne peuvent toujours pas être évitées, même lorsque le liquide de refroidissement est chauffé en raison de sa propre résistance électrique, car au moins 2-3% seront dépensés pour chauffer le câblage d'alimentation, la même quantité s'écoulera dans le système de mise à la terre en raison d'une diminution dans l'énergie des porteurs de charge en raison d'une pureté chimique insuffisante du liquide dans le système ou en raison de la formation de plaque sur les électrodes. Conclusion: les chaudières à électrodes ne sont capables de démontrer un coefficient de conversion proche de 100% que dans les conditions d'un stand de démonstration, ce qui, comme vous le savez, est loin d'être réel.

Faisabilité d'utilisation

Malgré toutes leurs lacunes, les chaudières à électrodes n'ont pas seulement le droit à la vie, elles occupent leur propre créneau, où elles résolvent un certain nombre de problèmes. Fondamentalement, leur utilisation est réduite au chauffage de petites surfaces, où le mode de fonctionnement cyclique est particulièrement important. En raison de la faible inertie, les systèmes de chauffage des chaudières à électrodes sont immédiatement mis en service, ce qui signifie que le chauffage peut être effectué dans une période de temps strictement définie.

De plus, on ne peut manquer de mentionner les petites dimensions des chaudières à électrodes. Ils représentent, en fait, un petit flacon qui peut être facilement intégré dans une niche technique compacte. Si vous avez besoin de chauffer un petit espace et qu'il n'y a aucun moyen d'équiper une chaufferie séparée, ce type de chaudières vous sera utile.

Cependant, il ne faut pas oublier que cette classe d'équipement fonctionne mieux dans les systèmes de type fermé avec un faible déplacement. Les chaudières à électrodes peuvent être utilisées en combinaison avec des systèmes de chauffage par le sol et lorsqu'elles sont chauffées avec des radiateurs. Cependant, nous le répétons, il est nécessaire de bien préparer le liquide de refroidissement et d'utiliser des circuits électroniques avancés de contrôle thermique.

Schéma de raccordement de l'électrode chaudière: 1 - vanne à bille; 2 - filtre; 3 - pompe de circulation; 4 - robinet de vidange; 5 - chaudière à électrodes; 6 - groupe de sécurité; 7 - vase d'expansion; 8 - radiateurs de chauffage; 9 - vanne à trois voies avec servomoteur; 10 - pompe de circulation; 11 - contour de chauffage par le sol; 12 - unité de commande de chauffage par le sol; 13 - unité de commande de chaudière à électrodes; 14 - thermostat numérique; 15 - contacteur; 16 - protection automatique

Schéma de raccordement au réseau de chaleur

Pour un fonctionnement normal, vous devrez installer une pompe de circulation, un vase d'expansion, un filtre spécial et une unité d'automatisation. Le plus souvent, 3 schémas typiques pour connecter une chaudière électrique au circuit de chauffage sont utilisés.

Standard ou série

Le diagramme schématique le plus courant, dans lequel le liquide de refroidissement est fourni de haut en bas à l'aide d'une pompe. Permet de connecter un grand nombre de radiateurs de chauffage.

Le schéma de principe du raccordement de la chaudière est le plus courant

Circuit parallèle

Bien adapté aux petites pièces avec 1 à 2 sections de batterie. La circulation de liquide dans un tel circuit est possible par gravité grâce à la convection. Une deuxième chaudière ou chauffage central peut également être raccordé.

1 - chaudière, 2 - radiateurs du système de chauffage, 3 - vase d'expansion; 4 - vanne de remplissage / réapprovisionnement du système à partir de l'alimentation en eau

Raccordement au chauffage par le sol

Dans les maisons avec chauffage central ou au gaz, des chaudières à électrodes de faible puissance sont utilisées pour le chauffage au sol. Un tel sol retient la chaleur plus longtemps et rend le climat intérieur plus doux que lors de l'utilisation de radiateurs infrarouges.

Vous pouvez connecter vous-même le chauffage par le sol à la chaudière

Le chauffage de l'eau dans le système d'alimentation en eau chaude implique l'utilisation de chaudières spéciales à 2 circuits, qui peuvent également être connectées à un système de chauffage commun.

Avant de commencer les travaux sur le dessin, il est nécessaire d'indiquer le nombre de circuits, l'emplacement des radiateurs de chauffage et le nombre total de tuyaux, l'emplacement des pompes et des filtres. Fournir des vannes pour vidanger l'eau et remplir le fluide dans le circuit.

Entretien du système de chauffage sur les chaudières à électrodes

Pendant le fonctionnement, les chaudières à électrodes ne posent aucun problème particulier. Ils sont compacts, silencieux et nécessitent un minimum de dispositifs de protection dans la tuyauterie électrique et hydraulique. Néanmoins, une révision et une maintenance périodiques de ces équipements devront encore être effectuées.

Les électrodes de la chaudière nécessitent généralement une attention particulière. Les allégations concernant l'absence de formation de tartre ne sont pas sans fondement, mais à la suite de l'électrolyse, au moins une des électrodes forme une croûte dure de plaque insoluble. Il doit être nettoyé mécaniquement au moins une fois par an.En outre, la densité et la composition chimique du liquide de refroidissement doivent être surveillées: pour différents systèmes, les méthodes de détermination de son aptitude peuvent différer.

N'oubliez pas la sécurité électrique. La mise à la terre du système de chauffage doit être de haute qualité, au moins une fois tous les deux ans, il est nécessaire de vérifier les paramètres de fonctionnement du circuit des principaux conducteurs de mise à la terre et la résistance des éléments de connexion externes. Sans une attention particulière à cet égard, les chaudières à électrodes se transforment en dispositifs potentiellement mortels.

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Avantages et inconvénients

Avantages:

1. Efficacité grâce au principe de fonctionnement et un minimum de détails, approchant 95-98%.
2. Haute efficacité, en raison de la faible consommation d'énergie pour le chauffage et le maintien de la température du liquide de refroidissement jusqu'à 75 degrés.
3. Risque extrêmement faible d'une urgence, ce que l'automatisation n'a pas pu empêcher, l'eau est une continuation du circuit électrique.Par conséquent, même si un tuyau se brise et qu'un liquide de refroidissement fuit, le circuit s'ouvrira et arrêtera immédiatement le chauffage.
4. Peu de temps réaction du circuit de chauffage aux changements de réglages, réchauffement très rapide à la température requise.
5. Résistant aux surtensions soudaines, ce qui ne peut entraîner qu'une baisse temporaire de l'alimentation de l'appareil, mais ne l'éteindra pas du tout.
6. Facile à installer.
7. Dimensions minimales et le poids en comparaison avec des appareils similaires d'autres types, leur permettent d'être utilisés dans un espace limité d'une maison privée ou d'un chalet d'été.
8. Facilité d'utilisation.
9. Respect de l'environnement.

Moins:

1. Des exigences accrues pour la qualité de l'eau du circuit, car la formation de tartre ou une quantité insuffisante de sel peut réduire considérablement sa conductivité, et donc la puissance de l'ensemble du système de chauffage.
2. Comme nourriture utilise uniquement du courant alternatif du secteur, car le courant continu provoque une électrolyse de l'eau, ce qui signifie qu'en cas de panne de courant, il ne fonctionnera pas, car il ne peut pas être alimenté par la batterie.
3. Normes de sécurité électrique sans faute, ils nécessitent une mise à la terre, car en cas de rupture d'isolation, le risque de choc électrique est bien plus élevé que celui des appareils de chauffage.
4. Chauffer le liquide de refroidissement à une température de plus de 75 degrés affecte négativement son efficacité, et dans ce cas, il commence à consommer une électricité excessive.
5. Air emprisonné dans la chambre d'électrode, peut servir de catalyseur pour les processus corrosifs, réduisant considérablement la durée de vie de l'équipement.
6. Eau provenant d'un système à circuit unique ne convient pas à un usage domestique, car il est saturé d'ions libres.
7. Pour un fonctionnement techniquement correct une certaine connaissance de l'électrotechnique est nécessaire pour aider à déterminer et contrôler la valeur optimale de la conductivité électrique de l'eau dans le circuit pendant son fonctionnement.