Az ionmentesített (DI) víz elektromos vezetőképessége nagyon alacsony -általában 0,1–10 µS/cm, szemben a csapvíz 500–1000 µS/cm-ével. Földzárlati helyzetben, amikor a PFA-hüvely megsérül, és a fűtőelem érintkezik a DI vízzel, a szivárgó áram sokkal alacsonyabb, mint a csapvízben a DI víz nagy ellenállása miatt. Előfordulhat, hogy a szabványos 30 mA-es GFCI (földzárlat-megszakító) nem kapcsol ki, mert a DI vízen keresztüli szivárgási áram csak 5–15 mA{11}}elégtelen a 30 mA-es küszöb eléréséhez. A fűtőberendezés látens hibával működik tovább, és a fémmag hetek vagy hónapok alatt lassan korrodálódik. Végül a korróziós termékek vezető utat hoznak létre, vagy a mag meghibásodhat, de a késleltetés lehetővé teszi a fürdő szennyeződését. A DI vízrendszereknél a GFCI kioldási küszöbértékeknek 5–10 mA-nek kell lenniük, nem pedig 30 mA-nek. Egyes joghatóságok 5 mA-t engedélyeznek a berendezések védelmére nagy{21}}ellenállású folyadékokban.

Vezetőképesség és szivárgási áram DI vízben

A szabadon lévő fűtőelemből (120 VAC) a DI vízen keresztül a föld felé áramló szivárgási áram I=V / R, ahol R a vízút ellenállása. Ellenállás R=ρ × L / A, ahol ρ az ellenállás (Ω·cm), L az úthossz (cm), A a keresztmetszeti terület (cm²). DI vízhez ρ=1 MΩ·cm (1 000 000 Ω·cm), L=10 cm, A=1 cm², R=1, 000 000 × 10 / 1=10, 000 000 Ω. Szivárgási áram I=120 / 10 000,000=0.012 mA-sokkal bármely küszöb alatt van. Ha azonban a kitett terület nagyobb (A=100 cm²) és az út rövidebb (L=1 cm), R=1,000,000 × 1 / 100=10,000 Ω, I=120 / 10,000=12 mA. Ez 5 mA felett van, de 30 mA alatt. A 30 mA-es GFCI nem kapcsol ki; egy 5 mA-es GFCI 200–300 ms-on belül leold.

Ahogy a fűtőmag korrodálódik, fémionok (nikkel, vas, króm) oldódnak a DI vízben, növelve a vezetőképességet. Egy kis hiba, amely 12 mA-nél kezdődik, 24–48 óra alatt 30 mA-re nőhet. Ezalatt a fűtőberendezés tovább működik, és fémionok szennyezik a DI vizet. Félvezető vagy gyógyszerészeti DI rendszerekben még a fémionok ppb szintje is tönkreteheti a terméket. Az 5 mA-es GFCI leold, ha a hiba még kicsi, így minimálisra csökkenti a szennyeződést.

GFCI utazási küszöb összehasonlítása DI vízhez

Különleges szempontok az Ultra{0}}Pure DI esetében

Ultra-tiszta DI vízben (18 MΩ·cm, félvezető gyáraknál használják) a fűtőberendezés hibáiból származó szivárgási áram általában 1 mA alatt van. Sem a 30 mA-es, sem az 5 mA-es GFCI-k nem kapcsolnak ki. Az ilyen rendszerek esetében a fűtőtestet több korláttal (pl. dupla PFA-hüvellyel) kell megtervezni, vagy más fűtési módszert kell használni (pl. vonali kvarcfűtőt). Egyes létesítmények a GFCI helyett szigetelési ellenállás-figyelést (IRM) használnak: a rendszer folyamatosan méri az ellenállást a fűtőelem és a föld között. Ha az ellenállás egy küszöbérték alá esik (pl. 10 MΩ ultra-tiszta DI esetén), riasztás szólal meg. Az IRM képes észlelni azokat a hibákat, amelyek soha nem kapcsolnak ki egy GFCI-t, mert a szivárgó áram túl alacsony (0,5 mA 120 V és 240 kΩ között? Várjon: I=120/10e6=0.012 mA). Valójában 10 MΩ 0,012 mA-t ad, amit az érzékeny IRM észlel, de a GFCI nem. Az 1–10 MΩ IRM küszöbértékeket használják.

A legtöbb DI vízrendszer (nem -félvezető) esetén az ellenállás 0,5–5 MΩ·cm, és az 5–10 mA-es GFCI-k hatékonyak. A félvezető ultra-tiszta DI-hez használjon IRM-et (riasztás 1–10 MΩ-nál) és dupla -sorompó-konstrukciót.

Kódex és joghatósági szempontok

NEC (NFPA 70) A 426. cikk földzárlat elleni védelmet ír elő a rögzített elektromos fűtőberendezések számára. A merülő fűtőberendezéseknél a maximális kioldási küszöb 30 mA a személyvédelem érdekében. A 427. cikk azonban alacsonyabb küszöbértékeket (akár 5 mA-t) engedélyez a berendezések védelmére, ahol nem a személyvédelem az elsődleges szempont (pl. a fűtőberendezések hozzáférhető, de a felhasználókkal{10}}nem érintkező területeken). DI vízrendszereknél adja meg a "berendezésvédelem GFCI"-t 5–10 mA kioldási küszöbértékkel. Egyes joghatóságokban 5 mA-es GFCI szükséges minden olyan vízben lévő fűtőberendezéshez, amelynek vezetőképessége 100 µS/cm alatti. Ellenőrizze a helyi kódokat.

A meglévő DI víztartályok 30 mA-es GFCI-vel való utólagos felszereléséhez cserélje ki 5 mA-es GFCI-re. Az egységek felcserélhetők (azonos formai tényező), és 50-100 dollárba kerülnek, ami sokkal kevesebb, mint egyetlen szennyeződési esemény költsége.

Mezőpélda

Egy félvezető gyár DI vízpolírozó hurkjában PFA fűtőket használtak 30 mA-es GFCI-vel. 2 év alatt három fűtőberendezésnél kis földzárlatok keletkeztek (10–20 mA szivárgási áram), amelyek nem kapcsolták ki a 30 mA-es GFCI-ket. Az üzemeltetők nem vettek észre riasztást. Fémionok (vas, nikkel) beoldódtak a DI vízbe, 18 MΩ·cm-ről 2 MΩ·cm-re növelve az ellenállást, és megfertőzve egy adag ostyát. A fab 5 mA-es GFCI-re váltott. A későbbi fűtési hibák 5 mA-nél azonnal kioldottak, ami elhanyagolható szintre korlátozta a szennyeződést. A fab IRM-et is hozzáadott 10 MΩ riasztási küszöbértékkel az ultra-tiszta hurkok érdekében.

Következtetés: Használjon 5–10 mA GFCI-t a DI vízhez

Deionized water's low conductivity limits ground fault currents to 5–20 mA for typical breach sizes. A standard 30 mA GFCI may not trip, leaving the heater operating with a latent fault, corroding the core, and contaminating the bath. For DI water systems (0.5–5 MΩ·cm resistivity), specify a GFCI with 5–10 mA trip threshold. For ultra-pure DI water (>10 MΩ·cm), használjon szigetelési ellenállás-figyelést a GFCI helyett. Az 5 mA-es GFCI költsége minimális a szennyeződés költségeihez képest. Ne szállítson PFA fűtőelemet DI vízszolgáltatáshoz 30 mA GFCI-vel. Adjon meg alacsonyabbat. Utazz korán, utazz gyakran. Védje a fürdőt, védje a terméket.