Аноды для водонагревателей: принцип работы, эффективность разновидностей, какие лучше – активные титановые или магниевые, алюминиевые, цинковые

Защитный анод в водонагревателе из магния или титана, алюминия уменьшает, обнуляет коррозию, агрессивные влияния водной среды за счет процессов электролиза. При эксплуатации стержень может разрушаться. Без протекторного прутка бак, ТЭН бойлера подвергаются интенсивному окислению, ржавчине.

Титановые и магниевые аноды для водонагревателей, это предохраняющие от коррозии металлические стержни внутри бака. ТЭНы, емкости водогрейного оборудования из любого материала, даже защищенного (нержавейка, сталь с эмалью), подверженные агрессивным влияниям.

Виды анодов:

• растворяющиеся (из магния, алюминия, цинка) – пассивные;
• со своим источником питания (титановые) – «вечные», активные, не разрушаются средой.

Назначение и как работает анод в бойлере

Титановые или магниевые аноды в водонагревателе нужны для уменьшения агрессивного влияния на металлические части бойлера, контактирующие с влагой: емкость, ТЭН.

В основе работы защитных стержней обычные принципы гальваники, электролиза. Обнуление окисления именуется протекторной анодной защитой от коррозии.

Особенности назначения анода в накопительных водонагревателях:

• окисление – ржавчина у эмалированных баков поражает корпус на стыках, швах, закруглениях. Специальный стеклофарфор расширяется вместе с емкостью, но риск микротрещин остаётся, влага проникает, обычная сталь быстро корродирует. В баках из нержавейки протектор нужен из-за подверженности потемнению и разрушению в местах ослабления (сегменты сварки, швы);
• не избавляет от накипи, для этого есть умягчители, декальцинаторы. Но электрохимические процессы разрыхляют, камень легче отделяется.

У протекторов должен быть хороший контакт с защищаемыми элементами (ёмкостью, ТЭНом). Нельзя как-нибудь поместить или прикрепить пруток к баку – для расположения анода в баке есть специальное гнездо.

Чаще нагревательные элементы с магниевым анодом расположены на одном фланце, у сухих ТЭНов крепятся также и на корпус кожуха, реже вставляются в корпус бойлера отдельно.

Можно ли использовать водонагреватель без анода

Отсутствие защитного анода в баке значительно сокращает срок работоспособности водогрейного оборудования. Емкостные бойлеры постоянно подвержены агрессивной среде, усиленной термо и электрохимическими процессами.

Водонагреватель с анодом и без него отличается тем, что у первого через 12 – 18 мес. ржавчина, потемнения, окисление станут портить качество воды, угрожать целостности корпуса. В скором времени бак потечет.

Появившаяся коррозия уже не исчезнет. Поставленный защитный пруток будет быстрее истончаться (если магниевый), не всегда остановит процесс, если потенциала не хватит на поврежденные участки, то только замедлит. Защищенному бойлеру не грозит окисление – основная причина протекания.

С протекторами накипь, шлам, окислы, осадок, все равно образовываются – бак надо чистить всегда, но емкость и ТЭН не будут корродировать.

Из чего делают аноды для водонагревателей

Качества протекторов:

• потенциал намного отрицательнее защищаемого материала;
• объем выделяемого электричества при разложении единицы массы стержня или при выработке тока активными типами изделия как можно значительнее.

Mg, AL и Zn лучшие для защиты стали и меди (основные металлы водонагревателя). Для активных титановых анодов для бойлеров состав не сильно значим, характеристики модулирует ток из внешнего источника, Ti выбран как наиболее стойкий и целесообразный.

Магниевые аноды

Вместе с защитными протекторами из Mg уместно рассмотреть еще 2 вида. Объединяющий параметр – растворяемость в процессе работы:

Алюминиевые или магниевые аноды выполняют функцию понижения и нивелирования процессов коррозии, разрушаются вместо защищаемой детали, образно именуются «жертвенными».

По вопросу, что лучше, алюминиевые или магниевые: из Mg эффективнее, но прутки из Al затребованы, когда уместно слабое влияние, при перезащите.

Принцип работы анодов в водонагревателе:

• два металлические разносоставные электрода (ан. «+» и кат. «-») в токопроводнике (вода), электролите образуют гальваническую конструкцию;
• элемент «+» реагирует на кислород в H₂O, разрушается с окислами, ржавчиной, у электрода «-» коррозии нет;
• корпус, емкость бойлера всегда содержит разные металлы, из-за этого стальной бак может выступать «+», медный ТЭН «-». Если все из одного материала – нержавейки, то все равно сварные швы всегда отличаются. Достаточно микроскопических изменений, примесей, чтобы появилась электрохимическая коррозия. Создается подобие гальванического устройства: шов (ан.), постепенно разрушается.

Антикоррозийные магниевые аноды для бойлера – это электроды со значительным отрицательным потенциалом в электролите – воде. Защищают металл бойлера и швы (катод). Прутки перетягивают на себя последствия окисления, отдают при этом свои электроны, истончаются, а разрушающие влияния на корпус ёмкости нивелируются. Стержни из Mg, Al, это расходные детали, в отличие от титановых.

Тела «съедаемых» прутков состоят из спецсплавов. У технически чистых металлов образуется окисная пленка, препятствующая току, поэтому вводятся добавки, повышающие отрицательный потенциал. Стержни остаются высокоактивными, с равномерным корродированием.

В магниевый штырь могут включать небольшой процент алюминия, а в изделие из Al – цинк и Mg. Свойства улучшаются редкоземельным индием. Поэтому у производителей продукция может быть с разными характеристиками.

Устройство магниевых анодов для водонагревателей:

• внутри стальная шпилька с резьбой для вкручивания во фланец бойлера;
• тело – напыление или прут.

Таблица сравнения магния и алюминия в антикоррозионных стержнях:

Титановые (активные) аноды

Защитные анодные стержни из Ti называют «вечными» из-за неразлагаемости и «активными» из-за внешнего источника питания, и регулятора тока. Уместно рассмотреть в сравнении:

У титановых защитных стержней стандартный принцип, но защитный ток генерируется не в процессе растворения, а собственным блоком питания.

Схема питания титановых анодов для защиты бойлера от коррозии предельно простая: пруток вкручивается во фланец водонагревателя, подсоединяется проводками к блоку питания, который вставляется в розетку. Быстрота съедания, годовой расход, стандартный потенциал для «вечных» протекторов не актуальные – нет растворения, электропараметры настраивает электроника под имеющуюся среду.

Что лучше — магниевый или титановый анод

Активные защитные стержени из Ti лучшие, достоинства:

• не разрушаются при эксплуатации, служат до 20 лет. Менять регулярно не надо;
• у водонагревателя с титановым анодом защита прогрессивнее, современнее – точно самонастраивается по характеристикам среды. Подходит при любых параметрах бойлера и его содержимого;
• нет побочных продуктов (окислов), не осыпаются;

Минусы протекторов из Ti:

• небольшой выбор, в продаже встречаются реже;
• стоимость титановых анодов высокая. «ACI» (MY 475) – 9 000 р., Correx AUSTRIA – 13 000 р.; есть модели со спецпокрытием от 400 долл.;
• хоть и немного, но потребляет дополнительную энергию – около 10 В при 50 мА или 5 В. Блок питания может перегореть.

Отдельно опишем особое преимущество изделий из Ti.

Минусы протекторной защиты:

• перезащита, когда потенциал штыря чрезмерно сдвигается в отрицательный уровень. При этом выделяется водород на катоде, изменяется состав приэлектродной среды, что приводит к отставанию покрытия в емкости ЭВН, к ускорению коррозии;
• недозащита – процесс противоположный, окисление в водонагревателе прогрессирует.

Исключают неэффективность определенные рамки потенциальной разности, зависящие от множества изменчивых факторов. Параметр надо измерять, регулировать, это касается и значений защитных штырей.

Самый дешевый способ устранить перезащиту – вместо магниевого поставить алюминиевый электрод (должен быть в 1,5 раза больше). Но полностью проблему решит титановый протектор с прерывающим потенциостатом с управляемой регулировкой потенциала защитного тока, с регулировкой сдвигов электроникой.

Минусы магниевых протекторов:

• растворяются (срок 1 – 2 года), надо менять периодически;
• не отслеживают параметры среды, есть риск пере- и недозащиты;
• образует частички окислов.

Плюсы защитных прутков из Mg:

• доступные, дешевые, большой выбор. Стоимость магниевых анодов от 250 р., в среднем 500 р., для премиум сегмента: 800 – 1500 р., увеличенные, секционные – 2000 р.;
• не потребляют дополнительной энергии, нет уязвимости в виде блока питания;
• если не учитывать отсутствие саморегулировки и при правильном подборе, защита не менее эффективная, чем у титановых.

По всем параметрам титановые протекторы лучше, но не настолько чтобы считать магниевые малоэффективными.

Как почистить анод в бойлере

Вопрос, требуется ли чистка антикоррозионных стержней, мало описан. На анодах из Mg налет, накипь налипают меньше, чему способствует постоянное разрушение. Титановые прутки не расположены к приставанию извести – сам материал и изначальная тонкость не способствуют. Устройства не уменьшают накипь, но электрохимические процессы немного отталкивают от них вещество и разрыхляют, поэтому налета на штырях меньше или совсем нет (кроме окислов на магниевых типах).

Аноды работают под известью, эффективность не утрачивается.

Специально чистить протекторные прутки не обязательно для их работы. Уместно чистку осуществлять вместе с обработкой бака, ТЭНа, так как потребуется слив и демонтаж. Способ, если есть накипь – замачивание в растворителях: лимонная, ортофосфорная, уксусная кислоты (для мягкого слоя), спецвещества из магазинов химии. Но обычно на анодах нет извести или она мягкая, снимается руками, небольшой слой окислов убирают так же, не трогая изъеденную поверхность тела.

К стержню из Mg можно применить «обдирку» до металлической поверхности, обстукивать не желательно из-за хрупкости. К титановому штырю такие методы используют предельно аккуратно, чтобы не поцарапать, но обычно чистка не требуется – из-за тонкости налет не пристает.

Почему накипь около антикоррозионного стержня легче счищать? При нагреве вода насыщается кислородом – это основной фактор коррозии, его усиливают соли. При каждом нагреве от протектора отделяются частички магния, связывающие свободный кислород (электролиз), процесс делает известь рыхлой, к ней добавляются частички окислившегося Mg.

Когда надо менять анод в бойлере

Срок службы магниевого анода – 2 года, но это общее правило, чаще – 1 год. Время не фиксированное – если вода жесткая или с примесями, период сокращается. За год от прутка может ничего не остаться.

Производители рекомендуют после покупки и запуска бака через год сделать осмотр и определить степень разложения, рассчитав периодичность замены, а заодно и освобождения емкости, ТЭНа от извести, шлама. Некоторые водонагреватели имеют датчики с диодами, сигнализирующими о замене.

На скорость разложения магниевого протектора влияет его состав, электропроводность среды. Оптимальная кислотность (водородный показатель) рН 9,5 – 10,5.

От полностью разрушенного штыря остается лишь шпилька, болт, втулка. До такого состояния крайне не желательно доводить. Обновлять нужно, если осталось меньше 30%.

У бойлера с титановым анодом обновлять защитный пруток не нужно, он не «съедается» средой, срок работы – до 20 лет и больше.

Как подобрать анод для водонагревателя

Каждая стержень со своим радиусом, зависящим от ее размеров и состава, электролита, металла, площади и защитных слоев водонагревателя, которые также влияют на объем, количество устройств. Чем больше металла без покрытия, тем габаритнее.

Все параметры защитного анода есть в инструкции водонагревателя. Подбор только по документации, там же есть расчет размера анода (длина, диаметр). Подходящее изделие других марок можно ставить, если подойдет резьба, но лучше – от того же производителя.

В бюджетных бойлерах возможна перезащита, но также иногда уместно ставить увеличенные модели или два прутка.

Универсальным являются титановые «вечные» стержни – они подходят к любым водонагревателям. Но есть оговорка. Не следует путать мягкую от природы воду с умягченной специальными приборами. Последняя не создает накипи, но очень коррозионно агрессивная, в ней активные стержни работают менее эффективно, иногда их не рекомендуют.

Заменить магниевый анод в бойлере можно на алюминиевый, при показаниях к этому, или на титановый. Встречаются советы, вместо заводского прутка взять отрезок Mg на металлобазе. Метод действенный, но с недостатками: в фабричном стержне есть спецдобавки, улучшающие эффективность и равномерность истончения, потребуется приделать шпильку с резьбой.

На рынке появились новинки: гибкие трубки из пластика с микропорами, в которые засыпается порошок из Mg, вещество можно добавлять по мере выработки. Преимущество – более чистая работа, меньше окислов, можно не менять сам корпус.