Funcționarea, avantajele și dezavantajele unui boiler electric

Ideea de încălzire a apei cu energie electrică a fost deja propusă la începutul anilor 1800, dar aplicarea sa practică și producția de dispozitive electrice de încălzire a apei au avut loc în Germania abia în 1896.

În cursul dezvoltării tehnice a încălzitoarelor electrice de apă, au apărut mai multe tehnologii, pe care le clasificăm în următoarele categorii:

– în funcție de sistemul de încălzire a apei: sistem de curgere și sistem de stocare,

– după presiunea din interior: sistem deschis și sistem închis

Componentele unui cazan electric de bază

– rezervor de apă,

– izolația termică din jurul rezervorului,

– radiator,

– regulator și limitator de temperatură,

– supapă de siguranță (dacă sistemul este închis),

– manta

Rezervor de apă

În funcție de diferite tehnologii de producție și categorii de preț, rezervorul în sine poate fi realizat din multe materiale diferite: cupru, oțel inoxidabil, plastic, fibră de sticlă, oțel galvanizat/emailat sau acoperit cu plastic etc.

La alegerea materialului, corespunzător din punct de vedere al durabilității, și – deoarece rezervorul este în contact direct cu apa – rezistența la coroziune, sunt condiții importante.

Oțelul emailat este cea mai comună materie primă pentru dispozitivele sub presiune (sistem închis) datorită indicatorilor de durabilitate și costuri de producție.

Din același motiv, materia primă a dispozitivelor cu sistem deschis – în special a celor cu o capacitate mică (5-10 litri) – este plasticul.

Izolație termică 

Natura și grosimea izolației termice din jurul rezervorului determină cât de repede se răcește apa în rezervor și cât de mult consumă cazanul. Aceeași cantitate de energie este necesară în toate dispozitivele pentru a încălzi apa, dar nu pentru a o menține cald! Diferențele de izolare au ca rezultat o diferență de 2-3 ori în pierderea de căldură a cazanelor. Acesta este motivul pentru care UE plănuiește de mult timp să introducă eticheta energetică pentru dispozitivele de încălzire a apei, similare cu frigiderele, mașinile de spălat, și alte aparate electrocasnice. În acest fel, încălzitoarele de apă vor fi, de asemenea, mai ușor de comparat în ceea ce privește eficiența energetică.

Radiatorul

Soluția generală este utilizarea încălzitoarelor cu tub neizolate cu manta de cupru, iar pentru dispozitive cu preț mai mare, încălzitoare cu tije ceramice sau emailate.

Regulator de temperatură și limitator de temperatură

Controlerul de temperatură menține temperatura apei din el la un nivel corespunzător valorii setate. Acest lucru poate fi de obicei reglat în cazanele electrice, dar există cazuri în care carcasa trebuie mai întâi demontată.

În cazul unei defecțiuni a regulatorului, se activează limitatorul de temperatură, care împiedică supraîncălzirea apei și transformarea în abur.

Aceste două elemente – regulatorul și limitatorul – aparțin siguranței de bază a cazanului electric, funcționarea și prezența lor corectă sunt esențiale pentru funcționarea în siguranță.

Valva de siguranță

Când apa din cazan este încălzită, aceasta se dilată, iar apa care se dilată trebuie îndepărtată. Dacă robinetele nu sunt deschise de către consumator, apa nu poate curge în acea direcție. De asemenea, nu poate curge spre rețea, deoarece trebuie instalată o supapă de reținere conform standardului: conținutul cazanului nu se poate goli înapoi.

Din acest motiv, este obligatoriu și instalarea unei supape de siguranță în dreptul fiecărui cazan, de unde se scurge excesul de apă care se creează, iar în cazul suprafierberii, excesul de presiune scapă.

Avantajele și dezavantajele utilizării sale

Cazanul electric este de obicei folosit pentru a asigura nevoile individuale de apă caldă ale caselor și apartamentelor familiale. Avantajul este ca de obicei este amplasat în apropierea locului de consum (robineți), astfel încât pierderile de căldură în sistemul de conducte pot fi minimizate. Cele mai multe dintre aceste dispozitive sunt proiectate pentru funcționarea în interior, astfel încât sunt instalate într-o încăpere temperată (menținută la o temperatură constantă), protejată de influențele externe ale mediului, economisind astfel pierderi suplimentare de căldură și crescând semnificativ durata de viață a dispozitivului.

Pe de altă parte, dezavantajul său este prezența combinată a apei, metalului și electricității, contactul căruia ridică diverse probleme.

Coroziune

În cazul dispozitivelor cu rezervoare de oțel acoperite, învelișul izolează oțelul, astfel încât coroziunea nu are loc acolo unde este acoperit, dar acolo unde nu este, rezervorul poate perfora foarte repede. Acest lucru este ajutat de anodul activ, care în cele mai multe cazuri este o tijă din aliaj de magneziu. Magneziul este un material mai puțin nobil decât fierul, așa că asta se corodează și se uzează, și nu rezervorul de oțel din același spațiu de apă.

Formarea calcarului

Radiatoarele cu manta de cupru, neizolate, utilizate de obicei la cazanele electrice devin adevărate dispozitive producătoare de calcar în zonele cu apă dură, dacă nu sunt alimentate printr-un dedurizator de apa. În plus față de dedurizatorul de apă, reducerea sarcinii de suprafață a încălzitoarelor (scăderea temperaturii la suprafață) și izolarea acestora, este eficientă și împotriva calcarului. De exemplu utilizarea unui încălzitor din ceramică, sau tije într-un tub de carcasă emailat.

Cum funcționează un boiler solar?

Boilerele solare au 2 serpentine aranjate una peste cealaltă. Serpentina solară este cea de jos, fiindcă în partea de jos a boilerului solar apa este mai rece (se stratifică) și vrem să căpătăm cât mai multă energie de la panouri. În zilele cu multă soare, panoul solar va încălzi tot boilerul, și senzorul centralei termice nu va cere pornirea ei. În zilele mai înnorate, centrala termică va trebui să pornească pentru a suplimenta încălzirea boilerului. Când centrala funcționează, agentul termic fierbinte circulă prin serpentină și încălzește apa din boiler. Apa caldă este mai puțin densă și se ridică. Apa rece de la partea de sus a boilerului solar coboară pentru a înlocui apa calda. Asta se numește ‘’curent de convecție’’ adică centrala termică încălzește partea de sus, de deasupra serpentinei.

Cum se folosește cel mai eficient sistemul solar?

Ca să obtinem cel mai bun randament cu boilerul bivalent și panourile solare, putem folosi un timer, sau un termostat programabil pentru centrala termică. Aceasta ar trebui să pornească doar seara dacă e nevoie, după ce panourile solare au încălzit boilerul cu 2 serpentine pe toata durata zilei.

Senzorul de temperatura din boiler va porni centrala termica doar dacă în boilerul solar nu este destulă căldură acumulată de la panourile solare.

Ce se întâmplă în interiorul boilerului solar?

În timp ce apa caldă este folosită la robinet pentru spălat sau la baie, apa rece este introdusă in locul ei pe la baza boilerului. Și apa caldă se stratifică în partea de sus.

Ziua următoare, panourile solare au un volum de apă rece pe care-l pot încălzi.

Serpentina solară este la baza boilerului, și poate încălzi toată acumularea de apă. Avem nevoie de o capacitate minimă de stocare, ca să putem capta energia solară. 

Pentru a avea temperatura dorită de 50 C la robinet, în boilerul solar trebuie menținută o temperatură mai mare de atât, de obicei intre 60 – 80 C.

Boilerul cu 2 serpentine trebuie să fie de calitate bună și să aibă izolație corespunzătoare, pentru a nu pierde foarte mult din energia acumulată.