Устройство ионных котлов отопления: принцип работы, схемы, видео-отзывы

Можно ли экономно отопить жилище электричеством? Многие, не задумываясь, ответят, что нет, вспомнив самый распространенный обогревательный прибор на ТЭНах – это не верно. Старые военные технологии, еще недавно недоступные рядовым гражданам – реальность.

Устройство на одну и две фазыРечь об ионном котле — альтернативном источнике тепла. Разработанная еще в середине прошлого века военная технология теперь доступна всем.

История появления и принцип работы

А началось все во времена СССР. Государство, окруженное со всех сторон потенциальными военными противниками, содержало многочисленный военно-морской флот. Для жизнеобеспечения дизельных субмарин предприятиями ОК СССР были разработаны автономные системы обогрева.

Такая система обогрева экипажа подводных лодок должна была отвечать таким требованиям, как: простота, надежность, независимость от вытяжки, отсутствие движущих частей и шумов при работе, достаточная мощность в условиях суровых условий Северного Ледовитого Океана, заменяемый и доступный теплоноситель.

Задача была выполнена успешно и эффективно использовалась вплоть до развала социалистического государства. В 90-х годах оборонные предприятия страны оказались не у дел. Настали сложные времена. Чтобы выжить потребителям была представлена гражданская версия электродного обогревателя. Получили патент на это изобретение инженеры Кунков Д.Н. и Ильин А.П.

Отличие от ТЭНа

Принцип работы был элементарен — использовалось внутреннее сопротивление теплоносителя: вместо металлического нагревательного элемента — соленая вода. Под воздействием электрического тока молекулы теплоносителя, сталкиваясь друг с другом, нагреваются, электрическая энергия преобразовывается в тепловую. Для стабильной работы необходим переменный ток 50-60 Гц (амплитуда колебаний), иначе он начинает работать, как аккумулятор.

Затем был разработан простой прибор, с одним электродом. К нему подключили фазу, а к металлическому корпусу – ноль. В ёмкости находится теплоноситель. Для безопасности корпус заземлён.

Получается следующее: ток с амплитудой 50 Гц проходит через соленую воду, которая за незначительное время нагревается, из-за разности температур и создаваемого установкой давления теплоноситель циркулирует по замкнутой тепловой системе — все просто.

Характеристики: преимущества и недостатки

Конструкция проста и элементарна, однако имеет ряд уникальных свойств:

• небольшие габариты установки, при значительной мощности оборудования;
• самостоятельно создает давление в системе, что даёт возможность его использовать без нагнетательных насосов;
• полностью антиаварийная система — перегрев не возможен, стабильность работы не зависит от уровня теплоносителя;
• удобство регулирования температуры — автоматика сделает все сама: температурные датчики сработают, когда это нужно;
• перепады напряжения в сети питания не влияют на работоспособность и безопасность системы – она будет меньше или больше вырабатывать энергии;
• высочайший КПД – максимальный из всех существующих отопительных приборов;
• отсутствие негативных для жизни и здоровья излучений;
• легко встроить в отопление, как дополнительный или резервный источник.

Может выглядеть так

Чтобы быть объективными, рассмотрим минусы:

• работает только от переменного тока, поскольку постоянный вызывает электролиз;
• требуется следить за состоянием электролита (соленой воды) — дистиллированная не допустима, поскольку это универсальный проводник, а для работы требуется конкретное сопротивление;
• при отсутствии заземления эксплуатировать установку запрещено — опасно для жизни;
• любое сопротивление (резистор) по мере увеличения температуры снижает свое номинальное значение, а как следствие при нагреве до 75 °С котел значительно теряет мощность, однако сила тока возрастает;
• требует периодической очистки рабочих элементов, поскольку начинают происходить потери из-за накипи на электроде(ах);
• раз в 2-3 года требуется замена электрода(ов);
• при разветвленной отопительной сети необходим нагнетательный насос;
• недостаточный уровень воды в системе отопления критичен, поскольку вода с примесями солей разъедает металл;
• сложность физиологической настройки сопротивления воды — без специалиста это выполнить очень сложно;
• для обслуживания контура требуются особые знания, навыки, специальное оборудование.

Устройство и технические характеристики

Рассмотренный принцип работы электрокотла дает первое представление о конструкции. Хоть этому оборудованию уже около ста лет, принципиальная схема не изменилась. И внешне, с момента постановки на обогрев частных жилых домов, осталось прежним. Только некоторые производители внесли незначительные изменения в компоновку деталей.

Характеристики одно- и двухфазного котла

Внешне – это цилиндр размерами 30-50 мм в диаметре с утолщением у основания, в котором располагается коммутационный блок. Немного выше него вварен патрубок на ½ или ¾ дюйма, для ввода в аппарат теплоносителя – контурная «обратка». Сверху основного цилиндра впаян патрубок входа в тепловой контур, иногда он сбоку, рядом с «обраткой».

Внутри цилиндрического корпуса, не соприкасаясь с его стенками, расположен электрод. Он один, если прибор работает от электросети напряжением 220 В, или три, если это промышленный образец, которому требуется трехфазное подключение 380 В. Эти отличия указывают на разную мощность. Эффективность зависит от количества потребляемой энергии. Прибор с трёхфазным подключением отапливает площадь около 1000 квадратных метров.

Электроды закреплены в нижней утолщенной части корпуса (коммутирующем блоке), он разборный, с надежной электрической изоляцией от пробоев током. Обычно – это полиамид.

Схема устройства

Общие размеры котла в зависимости от мощности несколько отличаются, но составляют около 30 см в длину и 4 см в ширину, массой 15 кг, мощность варьируется от 2 до 50 кВт. Энергопотребление однофазных не превышает 6 кВт, трехфазных 50 кВт. Рабочая температура 75 °С – при ней прибор функционирует эффективно.

Каждая установка дополнительно оснащена электромеханическим управлением — эти блоки отличаются, как по размерам, так и по функциям.

Электромеханические блоки нужны для управления электродным котлом. Также установлены термические датчики: на входе и выходе контура. Они обрабатывают снимаемые показатели, высчитывают разницу температур и управляют питанием прибора (вкл., выкл.). Кроме основных опций, у дорогих вариаций есть более «навороченные» функции, например, определение величин гистерезиса и т.п.

Простая конструкция своими руками

Из общего описания котла понятно, что его механическая составляющая элементарна и не так сложна, большее замешательство, связано с электромеханическим управлением. Но все по порядку.

Чтобы собрать этот чудо-прибор понадобятся инструменты и материалы:

• отрезок трубы 1½-2 дюйма, длиной 30-50 см.;
• два небольших ½ дюймовых отрезка трубы для патрубков;
• медные провода сечением не менее 3 мм²;
• электрод (стальной стержень) диаметром 1-1,5 см.;
• металлический тройник;
• муфта;
• сварочный аппарат, если элементы будут привариваться;
• метчик и лерка для нарезания резьбы;
• резиновые прокладки, фум лента.

Из трубы своими руками

Приступая к работе повторите три простых требования к сооружаемой самодельной системе:

1. Фаза на электрод, ноль – на корпус.
2. Без заземления включать установку запрещено.
3. Подключать только через автомат (около 40 А), поскольку по мере нагревания сила тока увеличивается.

Порядок сборки котла следующий:

• подготовленный ранее отрезок трубы длинной 30-50 см будет служить корпусом;
• корпус не должен содержать дефектов, сколов, края следует тщательно зачистить;
• с одного края корпуса помещается электрод, с другого – муфта для подключения к тепловому контуру.

Для установки электродного стержня нужен стальной тройник, через него подключается обратка.

• Электрод подсоединяется через прокладку, которая изолирует от электричества и герметизирует корпус котла.

Для изолирующего слоя используют пластик высокого качества с термоустойчивым свойством.

• К трубе-корпусу, сварочным аппаратом, приваривается два болта для крепления клемм заземления и нуля.

Можно приварить один болт. Он будет совмещать нулевой выход и заземление.

• Готовый ионный котёл нужно покрасить, для сохранения металла от коррозии и для уменьшения риска пробоя током.

После сборки и покраски котла, можно приступить к его врезке в систему.

Особенности монтажа

Для монтажа энергосберегающего котла необходимо установить предохранительный клапан, манометр и автоматический воздухоотвод. Горизонтальное положение оборудования недопустимо, устанавливать только вертикально, без смещений.

Врезка в тепловой контур производится так, чтобы нулевая клемма была снизу. Провода, подключаемые к котлу должны быть сечением не менее 4 мм². Подключать только через автоматы, по всем правилам ПУЭ.

Для установки в новую магистраль, обрабатывают ингибиторами только бывший в эксплуатации котёл. Следуйте рекомендациям по использованию чистящих средств. Игнорирование этого пункта повлечёт появление трудностей при установке омических показателей жидкости в системе.

Для отопления важен выбор радиаторов. Чугунные образцы не допустимы, поскольку они склонны к повышенному образованию накипи и другим загрязнениям. Радиаторные батареи лучше подбирать небольшие, из легких материалов (алюминий), с таким расчетом, чтобы 1 кВт энергии приходился на 8 литров.

Параллельное подключение – усиление мощности

При выборе батарей предпочтительно остановиться на алюминиевых конструкциях первичного типа, поскольку в них значительно меньше примесей – это будет снижать общее сопротивление.

Производители и средняя стоимость

На рынке большое разнообразие электрических котлов. Их них популярны отопительные приборы, изготовленные фирмами:

• ЗАО «Галан» – Россия;
• ООО «Stafor_eko» – Латвия;
• ООО «ЭОУ» – Украина.

Котлы и сопутствующее оборудование (электромеханика) к ним, продаются отдельно. Цена бытовых изделий для электросетей 220 В, мощностью от 2 до 6 Вт определяется суммой около 4-6 тыс. рублей. Автоматика же стоит примерно столько же – 6-7 тыс рублей.

При покупке обратите внимание на гарантийный и сервисный срок. Обычно он не превышает 3 года, исходя из этого, можно быть уверенным, что котел прослужит никак не меньше этого времени. Однако, если проводить техническое обслуживание оборудования, и один раз в два года менять электроды и прокладки, можно увеличить срок службы до 10-12 лет.

Небольшое заключение

Ионные котлы удобны и практичны. Их малый вес, значительная мощность и доступная цена – главные преимущества. Даже, если требуется обогрев большей площади или тепловая магистраль сильно разветвлена, можно установить несколько котлов для каждого ответвления.

Водогрейный котел электрический водонагревательный, отопление для частного дома

29.04.2020 15 Просмотров

Устройство и принцип работы электродного котла

Поскольку принцип работы установки не отличается особой сложностью, конструкция агрегатов предельно проста.

Электродный котел включает в себя:

1. Корпус;
2. Клемму для подключения нулевого провода;
3. Основание;
4. Электрод;
5. Клемму для подключения фазового провода;
6. Входной патрубок;
7. Выходной патрубок;
8. Кожух;
9. Клемму для подключения заземления или зануления.

В большинстве конструкций роль второго электрода играет корпус прибора1, подключенный к нулевому проводу через клемму 2.

Емкость с одной стороны герметично закрыта основанием 3, в котором закреплен центральный электрод 4. Подача напряжения на стержень осуществляется фазовым проводом через клемму 5.

Подача теплоносителя осуществляется через входной патрубок 6, расположенный в нижней части агрегата. Нагретый теплоноситель поступает в отопительную магистраль через выходной патрубок 7, обычно, расположенный в верхней крышке изделия. Для установки арматуры оба патрубка имеют резьбовые наконечники.

Внешний кожух 8, имеет специальную клемму 9 для подключения провода заземления и служит дополнительной защитой от поражения электрическим током. Кроме этого, форма и полиамидное покрытие кожуха могут обеспечить привлекательный внешний вид всей установки.

Для повышения эффективности работы отопительной системы, перед входным патрубком устанавливается циркуляционный насос, обеспечивающий интенсивное прохождение жидкости через рабочую полость устройства.

Если для достижения требуемого результата требуется мощность более 10 кВт, целесообразно использовать электродный котел подключаемый к трехфазной электросети.

Принцип работы трех электродного агрегата не отличается от принципа работы обычного котла, отличие заключается в числе стержней и их размещении. Каждый электрод соединяется с отдельной фазой через специальные клеммы в нижней части установки. Располагаются стержни в вершинах правильного равностороннего треугольника, вписанного в окружность рабочего цилиндра. Для заземления прибора используется клемма на корпусе.

Поскольку в процессе эксплуатации электроды могут разрушаться, конструкция установки предусматривает их оперативную замену. Для этого необходимо:

1. Слить теплоноситель из отопительной системы;
2. Отсоединить нижнюю крышку;
3. Заменить разрушенные электроды;
4. Установить нижнюю крышку на место и проверить герметичность крепления;
5. Заполнить магистраль жидким электролитом;
6. Возобновить подачу электроэнергии.

Преимуществом электродных установок является то, что при отсутствии в системе теплоносителя не происходит разрушения деталей котла.

Поскольку конструкция самого котла не предусматривает никаких контролирующих элементов, регулировка осуществляются с помощью внешних управляющих систем.

Простейший блок состоит из одного термодатчика, устанавливаемого перед входным патрубком и отключающим подачу электроэнергии по достижению заданной температуры. Более точная регулировка осуществляется с помощью двух термодатчиков, расположенных на входе и выходе.

Стоимость автоматической системы регулирования является наиболее весомой составляющей цены электродного котла, которая может изменяться в довольно широком диапазоне.

Как обеспечивается нагрев теплоносителя

Все электрокотлы, без исключения, делятся на два класса, по принципу воздействия на теплоноситель. Используется прямой и косвенный нагрев. От принципа подогрева теплоносителя, зависят рабочие характеристики электрокотла:

• Косвенный нагрев – данный принцип работы, используют ТЭНовые и индукционные модели. В колбе, расположен нагреватель, контактирующий поверхностью с теплоносителем.
  Под воздействием электричества, поверхность ТЭНа или индукционного стержня, разогревается. Теплоносителю, окружающему поверхность нагревателя со всех сторон, передается тепло.
  Принцип косвенного нагрева малоэффективен. Большое количество тепловой энергии, тратится на разогрев нагревателя и теряется при передаче тепла. Для выхода на рабочую мощность, отопителю, требуется около 10 минут, после включения.
• Прямой нагрев – принцип работы, отличающий электродные электрокотлы. Суть метода, заключается в прямом воздействии на теплоноситель электрическим током.
  Чтобы обеспечить необходимую интенсивность нагрева, в жидкость системы отопления, добавляют большой объем соли. Хотя, теплоноситель можно изготовить самостоятельно, в систему отопления, рекомендуется заливать специальный состав, изготовленный в заводских условиях.
  Два раза в год, потребуется стравливать газ из системы отопления, являющийся продуктом прямого воздействия на теплоноситель электрическим током.

Все котлы, использующие принцип косвенного и прямого нагрева, относятся к проточным водогрейным котлам для систем индивидуального отопления. Для успешной и эффективной работы, требуется постоянная циркуляция теплоносителя.

Давление в котле, создается естественным и принудительным способом. В ТЭНовом котельном оборудование, установлен циркуляционный насос, обеспечивающий необходимое движение теплоносителя в системе отопления. Электродные котлы, работают по принципу естественной циркуляции, но, при необходимости, допускается установка насоса на обратном трубопроводе контура отопления.

Немного физики

Теперь мы позволим себе переключиться с устройства отопительного электрооборудования на… основы школьного курса физики. Конкретно — на закон сохранения энергии, сформулированный больше двух с половиной веков назад. Согласно классической формулировке, энергия не берется ниоткуда и не исчезает в никуда, а лишь переходит из одного состояния в другое.

А теперь давайте посмотрим, что происходит с электроэнергией в электрическом котле и вообще в любом нагревательном приборе.

Она может трансформироваться в следующие виды энергии:

1. Тепловую, избыток которой передается теплоносителю и далее воздуху в отапливаемом помещении;
2. Энергию электромагнитного излучения: благодаря конфигурации нагревательной спирали в ТЭНе она способна наводить в близко расположенных проводниках паразитные токи.

Заметьте: электрические котлы отопления и водоснабжения даже при обилии проводящих цепей вблизи их расположения теряют за счет эффекта электромагнитной индукции доли процента мощности. Мало того: с учетом ненулевого сопротивления проводников и эта энергия превращается в конечном счете в нагрев проводов — в тепло, остающееся в отапливаемом доме.

Для тех, кто забыл школьный курс физики

Механической работы (то есть перемещения обладающего массой объекта в противоположном вектору гравитации направлении) ТЭН не совершает. Ах да, циркуляционный насос… не обольщайтесь: все потраченное им электричество в конечном счете тоже преобразуется в нагрев труб из-за трения о них движущегося теплоносителя.

Итого: ТЭНовый электрокотел для отопления и водоснабжения практически полностью преобразует всю израсходованную электроэнергию в тепло. Его тепловую мощность можно считать равной номинальной электрической мощности.

Но позвольте, почему же производители всегда указывают для нагревательного оборудования КПД, близкий к 100%, но не равный им?

Все очень просто: электрокотлы отопления и горячего водоснабжения рассеивают часть тепла в окружающем пространстве, не отдавая его теплоносителю или воде в системе ГВС. Теплоизоляция баков теплообменников и корпуса не обладает абсолютной эффективностью. Но говорить о потерях мощности здесь все же некорректно: рассеивающееся тепло тоже расходуется на обогрев дома.

Если котел стоит в отапливаемом помещении, вся потребляемая им энергия расходуется на обогрев

Плюсы и минусы электродных котлов для отопления

Несмотря на противоречивые отзывы владельцев, нельзя не отметить очевидные преимущества электродных установок:

• Конструкция котла обеспечивает компактность и простоту подключения.
• Небольшие габаритные размеры позволяют использовать агрегаты в качестве дополнительных или резервных теплогенераторов, включаемых независимо от основного по мере необходимости.
• Для установки котла не требуются проект и согласование.
• При утечке теплоносителя прибор не выйдет из строя и может продолжать работу сразу после устранения неполадок.
• Электродные котлы не восприимчивы к перепадам напряжения в электросети.
• Отсутствие вредных выбросов, и мощных электромагнитных полей.

Перечень преимуществ действительно весом, однако наряду с ними, следует отметить и некоторые объективные недостатки:

• Применение электродных устройств не целесообразно при наличии в отопительной системе радиаторов из стали или чугуна. Эффективную работу могут обеспечить только биметаллические батареи и высококачественные радиаторы из алюминия, что существенно увеличивает стоимость отопительного контура.
• Высокие требования к качеству и химическим свойствам теплоносителя. Используемая жидкость должна обеспечивать оптимальные условия для электролиза.
• Установка электродного котла возможна только в замкнутый контур, что влечет за собой дополнительные затраты на герметичную расширительную емкость, клапан аварийного сброса давления и воздухоотводчик.
• Максимальная температура нагрева теплоносителя не должна превышать 850С.

Тщательно проанализировав все недостатки агрегата, можно прийти к выводу, что все они связаны с качеством и химическими свойствами теплоносителя.

Что утверждают про достоинства ионных котлов?

• Если рассмотреть электрические котлы равной мощности, то по компактности размеров и невысокой массе ионные котлы находятся вне конкуренции.

Это неоспоримое качество – действительно, простота контракции предопределяет и небольшие размеры. Особенно это выражено в сравнении с индукционными моделями, которые «славятся«своей массивностью и немалыми габаритами.

• Электродный котел не требует при установке согласовательных процедур, ему не нужен дымоход и дополнительная приточная вентиляция.

С этим не поспоришь, но такими же достоинствами обладает вообще всё электрическое котельное оборудование, и электродные модели никак в этом плане не выделяются

• Электродным приписывают буквально «сказочные» показатели КПД – якобы потребление ими электроэнергии чуть ли не вдвое ниже, чем у других электрических котлов.

По большому счету, все электрические колы имеют КПД, стремящийся к 100% — нет ни узлов трения, ни механических передач, полностью отсутствует какой-либо отвод продуктов сгорания – вся электрическая энергия переходит в тепловую. Иное дело, что, скажем, котлы, в которых используется резистивный принцип нагрева – более инерционные, то есть им требуется больше времени на выход в номинальный режим, а в электродном «разгон» проходит гораздо бытсрее. Но в дальнейшем вряд ли будут какие-либо преимущества. Ожидать какого-то «притока энергии извне» — просто несерьёзно, так как фундаментальный закон физики о сохранении энергии обмануть невозможно.

• Электродные котлы безопасны с той точки зрения, что в случае вытекания теплоносителя из системы отопления они не приведут к перегреву и перегоранию.

Этот их свойство – совершенно очевидно. Если в рабочем цилиндре нет воды (теплоносителя), то цепь попросту разомкнута, и котёл не может работать в таких условиях в принципе.

• Ионные котлы нечувствительны к перепадам сетевого напряжения.

Это – достаточно спорное, если даже не сказать – несуразное утверждение. Посмотрите на любой нагреватель, работающий по резистивному типу – он также неприхотлив к падениям напряжения, просто снижается его текущая мощность нагрева. С этой точки зрения, электродный котёл мало чем отличается от него. Да и по большому счету стабильное напряжение необходимо не столько нагревателю, сколько блоку контроля и управления и дополнительному оборудованию системы отопления. Так что в условиях нестабильности в местной электросети без установки стабилизатора все равно обойтись сложно.

Точная электроника управления котлами отопления требует стабильного напряжения!

Подробнее о том, как устроен стабилизатор напряжения для котла , как его правильно подобрать из предлагаемого в продаже разнообразия – читайте в отдельной публикации нашего портала.

• Нагрев воды в электродном котле настолько стремительный, что сам по себе создается необходимый напор, позволяющий обходиться естественной циркуляцией, без применения насосов.

Это, безусловно, глубокое заблуждение. Действительно, сразу после запуска этот эффект может быть выражен в определённой мере, но когда система выйдет на расчетный режим, разница в плотности теплоносителя на входе и выходе из котла ничем не будет отличаться от систем с иными моделями нагревательных приборов.

Насос в системе, особенно оборудованной электрическим котлом, становится обязательным элементом – такое дополнение делает ее более экономичной и управляемой. А затраты на питание насоса несопоставимы с энергетическими потерями, которые напрасно расходуются на обеспечение перемещения теплоносителя по трубам в системе с естественной циркуляцией. Так что никаких преференций в этом плане электродный насос не создает.

• Компактность электродных котлов позволяет их устанавливать в уже имеющиеся системы отопления в качестве дополнительных источников тепловой энергии.

Электродный котел в связке с твердотопливным – всегда можно подобрать наиболее оптимальный режим работы системы отопления

Да, это практикуется, причем электродный котел, в зависимости от мощности и габаритов модели, может устанавливаться как в котельной, так и непосредственно в жилых помещениях, прямо у радиаторов. Электрический прибор может быть запущен «в помощь» основному, прийти «на замену», когда основному источнику тепла требуется какая-то технологическая или ремонтно-профилактическая пауза. Особо удачным считается применение электрических котлов в связке с другими котлами с их общим подключением к буферным емкостям – это позволяет накапливать энергетический потенциал в период действия ночного льготного тарифа.

Буферная емкость (теплоаккумулятор) – оптимизация системы отопления дома

Аккумулирование тепла, выработанного твердотопливным котлом в период сгорания дровяной закладки, или электрическим – во время действия льготного тарифа – прямой путь к повышению экономичности эксплуатации системы отопления. Как устроена буферная емкость (теплоаккумулятор) , и как правильно подойти к выбору подобного оборудования – в отдельной публикации портала.

Если применяется смешанная схема с использованием электродного и другого котла, то или общий теплоноситель должен соответствовать именно электродному принципу нагрева, или применяется буферная емкость с дополнительным теплообменником, не допускающим смешивания теплоносителей.

• Малая инертность электродного котла значительно упрощает процесс точной регулировки системы отопления.

Очень спорное утверждение – в комплекте с несложными системами управления это приведет лишь к более частым циклам пуска и остановки, что вовсе не является благом. Кроме того, электролиты имеют свойство изменить свои электротехнические характеристики при нагреве, причем – не линейно. Это делает правильную отладку системы отопления и точное управление ею – не столь уж и простой задачей. Электрические котлы с ТЭНами или индукционные в этом плане выглядят предпочтительнее.

• Эксплуатация электродных котлов не приносит вреда окружающей среде.

Это свойство присуще вообще всем электроустановкам – нет выбросов в атмосферу. А вот ,с другой стороны – электродные котлы даже менее «благополучны», недели их «собратья» – вопрос в химическом составе используемого теплоносителя, который часто содержит весьма токсичные вещества. Утилизация таких жидкостей должна проводиться специалистами, по всем правилам, ни в коем случае не допускается слив ни на грунт, ни в систему канализации.

• Электродные котлы славятся невысокой стоимостью.

Опять, казалось бы, бесспорно, так как цена самих нагревателей, действительно, лежит в весьма доступном диапазоне. Но очень часто здесь кроется и «маркетинговая ловушка». Добавьте к стоимости котла цену блока управления, термодатчиков, циркуляционного насоса – и общий итог будет вполне сравним со, скажем, ТЭН-котлом, в компоновке которого все эти узлы уже предусмотрены.

Возможно, вас заинтересует информация о том, насколько эффективен электрокотел для отопления частного дома

А без дополнительных устройств мониторинга и управления эксплуатировать электродный котел не просто невыгодно, но и очень опасно: оставить без контроля процесс чрезвычайно быстрого нагрева воды – все равно, что заложить бомбу замеленного действия – рванет рано или поздно обязательно.

Так что при покупке следует ориентироваться не только на широко рекламируемую невысокую стоимость электродных котлов, но и на уровень цен всего необходимого для их эффективной и безопасной эксплуатации аппаратного наполнения.

Действительные и надуманные недостатки электродных котлов

Даже беглый взгляд на приписываемые электродным котлам отрицательные стороны может заранее сформировать предубеждение против такой системы отопления. Однако, так ли все это справедливо? Давайте и здесь разберемся несколько глубже.

• Теплоноситель всегда должен быть качественным, с правильно подобранным, сбалансированным химическим составом.

Это действительно так, и хлопот такое требование доставляет порой немало. Состав должен давать хорошую ионизацию, обладать достаточной теплоемкостью, широким рабочим диапазоном температур, быть безопасным со всех точек зрения и не вызывать активную химическую коррозию металлических деталей системы. Жидкость не должна иметь и слишком высокого сопротивления, иначе через не и вовсе может не пойти ток. Одним словом – критериев немало.

Нередко производители электродных котлов строго оговаривают перечень допустимых с их оборудованием теплоносителей

Многие производители тонных котлов рекомендуют конкретные типы теплоносителей, и несоблюдение подобных рекомендаций может закончиться прекращением гарантийных обязательств на оборудование.

Неискушённому хозяину подобрать оптимальный состав бывает очень непросто, а залитый «на глазок» состав вполне спососбен, хоть и обеспечивая работу системы в принципе, резко снизить ее эффективность, сведя к минимуму все основные достоинства ионных котлов. Если учесть еще и то, что теплоноситель быстро «стареет» и меняет свои качества, требует регулярной замены, то это, конечно, в совокупности, вызывает массу вопросов к удобству эксплуатации подобной системы.

• Использование ионных котлов ограничивает хозяев с выбором радиаторов отопления

Совершенно справедливый упрек. Действительно, чугунные или стальные радиаторы таким системам отопления противопоказаны. Возможные явления коррозии черных металлов способны нарушить химический состав теплоносителя, снизить его электролитические качества. Кроме того, чрезмерно высокая теплоемкость чугуна в сочетании с большим внутренним объемом таких батарей приведет к тому, что электродный котел станет работать практически без пауз, и об экономичности придется забыть.

Ионные котлы могут ограничить хозяев в выборе радиаторов отопления. Оптимальный вариант – биметаллические или качественные алюминиевые

Оптимальный вариант для таких котлов – это биметаллические батареи. Подойдут и качественные алюминиевые. А вот недорогие радиаторы из вторичного алюминия (обычно изготавливаемые по технологии экструзии) использовать не рекомендуется – металл будет содержать множество примесей, и это обстоятельство очень быстро нарушит сбалансированный химический состав теплоносителя.

• Еще один недостаток из того же ряда – такие котлы не должны использоваться в системе отопления открытого типа.

Все правильно – свободный доступ атмосферного воздуха к теплоносителю способен, во-первых, резко повысить его коррозионную агрессивность, а во-вторых – разбалансировать необходимый химический состав жидкости.

• Вода из системы отопления не должна использоваться для бытовых или технических нужд.

Непонятно, почему это приписывают только электродным котлам? Хорошему хозяину никогда и не придет в голову отбирать воду из контура отопления, вне зависимости от того, какой в ней установлен котел! Для этого есть другие способы получения горячей воды, например, установка бойлера косвенного нагрева. И электродный котел ничем в этом плане не отличается от других.

• Схема с использованием электродного котла всегда выдвигает особые требования к надежному заземлению.

Да, это так. Важность велика уже с тех позиций, что корпус электродных котлов сам по себе является одним из электродов, в отличие от всех остальных типов оборудования. Если в других приборах модно ограничиться установкой УЗО, в данном случае такая мера будет неэффективной, также из-за особенностей принципа работы – УЗО будет срабатывать постоянно из-за неизбежных утечек. Значит, для обеспечения безопасности – только надежное заземление.

Эксплуатация электродных котлов не допускает никаких «вольностей» с заземлением – оно должно быть организовано по всем правилам

Однако, справедливости ради, заметим, что качественное заземление необходимо вообще для всех мощных электрических приборов. Так что это не является в прямом смысле слова недостатком ионных котлов, а просто относиться к разряду повышенных требований к обеспечению безопасности их эксплуатации.

• Верхняя граница нагрева теплоносителя в системах с электродными котлами – 75 градусов.

Порог нагрева есть у всех котлов – для того и существуют блоки контроля и управления, чтобы следить за этим. В электродных котлах этот порог обусловлен тем, что при более высоких значениях нагрева начинаются сильные изменения в электролитических характеристиках теплоносителя, что ведет с ненужному перерасходу электроэнергии без сколь-нибудь полезной тепловой отдачи.

Впрочем, для домашних автономных систем отопления такого порога температуры обычно вполне хватает для эффективного обогрева помещений.

• Электроды ионных котлов имеют неположительный срок службы, быстро зарастают, требуют замены.

Очень спорно. Возможно, такой вывод сделали те хозяева, кто использовал некачественный теплоноситель, что привело к быстрому образованию накипи. В нормальных условиях электроды служат немало.

Но даже если и пришел срок замены вышедших из строя комплектующих (а это случается с абсолютно любой электрической техникой), то такую операцию нельзя назвать особо затратной или сложной.

• Установка электродного котла, отладка и запуск системы отопления – достаточно сложные процедуры, требующие привлечения специалистов.

Здесь бы надо разделить понятия. Сам монтаж котла в контур отопления, наоборот – очень прост и понятен. А вот что касается отладки – то, увы, приходится с этим согласиться. Правильно оценить химический состав теплоносителя, общую эффективность функционирования системы, не обладая соответствующими опытом и не располагая необходимым оборудованием – крайне сложно. Значит, следует быть готовым к ежегодному вызову специалистов для профилактических работ пред началом отопительного сезона.

Надеемся, что информация этого раздела публикации поможет взвешенно оценить перспективы установки такого типа котла. Если же, по мнению потенциальных хозяев, преимущества такого принципа нагрева перевешивают имеющиеся недостатки, то можно переходить к выбору из имеющегося в продаже ассортимента. Об этом – в следующем разделе публикации.

3 вида электроотопительных агрегатов

Следующий шаг – выбор типа котла. Есть 3 разновидности электрических водогрейных аппаратов, отличающиеся принципом работы:

• теплогенераторы с трубчатыми нагревательными элементами (ТЭНами);
• электродные;
• индукционные.

Делить электроустановки на виды по другим признакам бессмысленно. Например, напряжение питания – 220 либо 380 вольт – зависит от мощности агрегата, а не способа подогрева воды. Обычно нагреватели до 6 кВт подключаются к однофазной сети 220 В, 7 киловатт и больше – к трехфазной (380 вольт).

Комплектация и автоматика управления тоже бывает разной, данный вопрос предлагается рассмотреть в конце публикации. Сначала разберем преимущества и недостатки 3 видов электрокотлов.

ТЭНовые

Электрокотел работает, основываясь на процессе превращения тока в тепловую энергию за счет использования трубчатых нагревателей, установленных непосредственно в емкости. ТЭН поднимает температуру жидкости внутри трубы. Она, попадая в отопительную систему, прогревает помещение.

Чтобы устройство всегда работало так, как необходимо, предусмотрен блок управления. За отоплением следит комнатный регулятор температуры. Именно он воспринимает понижение этого показателя и сообщает о необходимости увеличения подогрева. Нужное давление появляется в результате подключения насоса. За счет использования современных технологий, после того, как температура в помещении поднимается до установленной отметки, режим отключается. Спустя некоторое время перестает работать и насос, который обеспечивает перемещение теплоносителя.

Основное достоинство такого вида котлов – отсутствие контакта между жидкостью и теплообменником. Это позволяет использовать защитные устройства для автоматического отключения.

Оборудование дает возможность просто реализовать плавное или ступенчатое регулирование.

Как и любые другие устройства, эти обладают своими недостатками. ТЭНовые по сравнению с остальными котлами имеют ограниченный срок службы. Не исключается и преждевременное перегорание из-за неправильного использования. Перед приобретением обязательно нужно обратить внимание на возможность ремонта или замены.

Также на самом трубчатом нагревателе быстро образовывается накипь. Это значительно снижает срок службы устройства. Обязательно нужно искусственно снижать жесткость жидкости.

Такие водонагревательные котлы представляют собой одно- и двухконтурные агрегаты. Последние обеспечивают горячее водоснабжение и отопление.

В большинстве случаев установки вешаются на стену, хотя есть и такие, которые располагаются на ровной твердой поверхности.

Этот вид считается самым популярным среди электрических котлов.

Плюсы и минусы ТЭНовых котлов

ТЭН – это и есть участок электрической цепи с высоким сопротивлением. Представляет собой медную трубку (прямую либо изогнутую), внутрь заделана нагревательная спираль из жаропрочного хромоникелевого сплава. Изолятором между наружной медной стенкой и спиралью выступает керамическая засыпка.

Устройство трубчатого электронагревателя, применяемого в отопительных котлах

Кратко перечислим составные элементы любого электрического котла (не только ТЭНового):

• нагревательный блок, в данном случае – герметичная емкость с ТЭНами внутри;
• управляющая автоматика – термостат, датчики температуры, исполнительный элемент;
• корпус с рукоятками/кнопками управления.

Справка. Исполнительный элемент подает либо прерывает электропитание нагревателей по команде термостата. Бывает 2 типов – механический и электронный. В первом случае цепь разрывает пускатель или контактор, издающий громкие щелчки. Во втором случае питанием управляет блок симисторов, работающий бесшумно.

Алгоритм работы электрического котла мало отличается от других обогревательных приборов. Теплоноситель нагрелся до установленной температуры – ТЭН отключился, вода начала остывать – включился. Если в емкости стоит 2…4 нагревателя, то блок управления их включает поочередно, реализован так называемый ступенчатый нагрев.

Конструкция простейшего водогрейного электрокотла

Перечислим преимущества электрических ТЭНовых котлов:

• тепловая производительность агрегата не зависит от внешних факторов, меняется только по команде блока управления;
• нагревательная спираль надежно изолирована от контакта с теплоносителем, теплогенератор одинаково хорошо работает с обычной водой или незамерзающей жидкостью;
• выход из строя 1 нагревателя из группы не означает остановку нагрева, просто снизится мощность;
• заменить перегоревший ТЭН несложно и недорого;
• надежность ТЭНовых агрегатов проверена многолетней практикой.

Электрические котлы с трубчатыми нагревателями лишены серьезных недостатков. Отметим 3 второстепенных минуса:

1. Поскольку нихромовая спираль окружена керамической засыпкой, передача тепла медному корпусу происходит немного дольше, чем у других электрокотлов.
2. При использовании жесткой воды медная трубка снаружи покрывается слоем отложений. Теплообмен затрудняется, повышается температура поверхности, срок службы спирали сокращается.
3. Если отбор тепла прекращается, спираль ТЭНа перегорает. То есть, нагреватель не терпит «сухого хода», случайное включение без воды гарантированно приведет к поломке.

По цене котел электрический с ТЭНами занимает среднюю позицию между индукционными и электродными «собратьями». На ценообразование сильно влияет комплектация. Например, польская настенная мини-котельная Kospel EKCO.LN2-6 (6 кВт) с насосом и расширительным бачком стоит около 600 у. е., а простой агрегат без наворотов Heatman Light 6/220 – всего 100 у. е.

Во многих настенных котлах плоский расширительный бачок прячется на задней панели агрегата

Электродные

Нагрев теплоносителя осуществляется путем прямого прохождения через него тока. При этом нет «посредников» в виде ТЭНа. Электролиз не происходит, так как анод и катод постоянно меняются местами.

Важно отметить, что в случае работы без жидкости, электрический котел отопления или горячего водоснабжения не выйдет из строя. Кроме того, накипь не разрушает электроды – иногда наблюдается небольшое снижение мощности.

Температура теплоносителя возрастает быстро. При этом увеличивается давление, с помощью которого вода и перемещается по сети – нет необходимости в установке насоса. Прекрасно подходит для ванной, так как не занимает много места.

Такой водяной агрегат имеет КПД порядка 96%. При этом он долговечен и надежен в использовании.

Такое устройство невозможно подсоединить через элемент защиты. В качестве теплоносителя используются только специальные антифризы.

Особенности индукционных аппаратов

Этот электрокотел тоже разделен на 2 части – нагревательный блок и шкаф управления со стандартной автоматикой. Секция нагрева – это запаянный цилиндрический корпус, внутри располагается многовитковая индукционная катушка-индуктор и полый металлический сердечник. Упрощенно – труба, внутри которой движется теплоноситель. Как работает электрический индукционный котел:

1. После включения аппарата контактор замыкает силовую цепь по команде автоматики. На катушку подается напряжение 220 либо 380 вольт.
2. Индуктор создает вокруг сердечника вихревые токи высокой плотности, отчего металлическая труба нагревается. Тепло передается протекающей внутри воде.
3. Нагревательный элемент работает в режиме on/off на полной мощности, пока датчик не зафиксирует достижение выставленной пользователем температуры. Потом автоматика отключает нагрев и так далее.

Примечание. Индуктор электрокотла всегда включается на максимальную мощность, ступенчатая регулировка отсутствует.

Конструкция и принцип работы индукционного водонагревателя

Вихревые электронагреватели – относительно новый вид котлов отопления. Аппараты не успели заслужить себе определенную репутацию, поскольку отапливают частные дома не более 10 лет. О надежности судить рано, поэтому укажем очевидные особенности индукционных теплогенераторов:

• при отсутствии воды или остановке циркуляции силовой блок выходит из строя;
• неразборной заваренный корпус предполагает полную замену нагревательной секции в случае поломки (например, межвиткового замыкания внутри катушки);
• агрегат довольно тяжелый, блок нагрева 5 кВт весит около 24 кг, 20 кВт – 76 кг;
• нет ступенчатого нагрева – появляются скачки напряжения в домовой электросети при включении котла.

Отдельный вопрос – цена вихревых нагревателей. Отопительный котел электрический мощностью 5 кВт в минимальной комплектации стоит около 450 у. е., что несравнимо дороже конкурентов. Не слишком лестное мнение об индукционных отопителях высказывает эксперт на видео:

Какой тип нагревательного элемента лучше

Принцип работы электрокотла аналогичен большинству нагревательных электроприборов: чайников, утюгов, бойлеров. В его основе лежит нагревательный элемент, который после включения подогревает теплоноситель, циркулирующий по отопительной системе. В зависимости от конструктивных особенностей устройства существуют три основных способа подогрева воды: ТЭНовый, индукционный и электродный. У каждого есть свои особенности, которые нужно учитывать при покупке.

Наиболее распространены ТЭНовые котлы. Подогрев теплоносителя происходит при помощи трубчатых электронагревателей, которые преобразуют энергию тока в тепловую энергию. Теплоносителем может быть вода или антифриз. ТЭНовый электрокотёл даже экономит электричество за счёт многоступенчатой системы управления.

Накипь — главный враг ТЭНовых устройств. Когда в качестве теплоносителя используют воду, со временем нагревательные элементы обрастают её отложениями, что приводит к снижению производительности оборудования. Чтобы замедлить эти процессы, нужно использовать дистиллированную воду или специальные жидкости.

У ТЭНовых котлов простая конструкция — поменять нагревательный элемент в них не составит труда

Индукционный котёл применяют в бытовых целях сравнительно недавно. Его конструкция включает в себя обмотку-индуктор, внутри которой расположен теплообменник. Как только напряжение подаётся на катушку обмотки, в корпусе образуется электромагнитное поле, которое быстро подогревает теплоноситель.

Как и в случае с ТЭНовым оборудованием, в индукционных моделях могут быть различные теплоносители. Причём если это будет вода, то вероятность образования накипи равна нулю. У такого аппарата не нужно заменять нагревательные элементы, он может быстро нагреть жидкость. Стоит дороже и весит больше.

В электродном котле нет нагревательных элементов. Переменный ток в нём проходит через теплоноситель и нагревает жидкость. Электродные аппараты привлекают доступной ценой и потребляют в два раза меньше электричества, но нужно применять высококачественный теплоноситель — специально подготовленную воду или жидкость на базе этиленгликоля.

Индукционный котёл нагреет теплоноситель в течение пяти–семи минут

Что поможет сэкономить на отоплении?

Существует несколько устройств, которые помогают снизить расход электроэнергии и удешевить отопление дома:

• Термостаты. Отопительные котлы, оборудованные термостатами, не перегревают помещения, но при этом поддерживают заданный температурный режим.
• Программаторы. «Умные» котлы регулируют температуру в помещении по определенному графику. Хотя сам котел работает постоянно, нагревательный элемент потребляет электроэнергию лишь 34% этого времени. Подробнее о обустройстве системы отопления в умном доме читайте здесь.
• Многоступенчатые регуляторы мощности. Благодаря автоматическим регуляторам можно предельно рационально использовать энергоресурсы.
• Микропроцессоры. Устройства плавно регулируют мощность котлов, а некоторыми приборами можно управлять даже дистанционно – со смартфонов или других гаджетов. Такие модели дороги, зато стоят затраченных средств.

На энергопотреблении электрокотла заметно сказывается наличие или отсутствие циркуляционного насоса.

Если он не входит в комплектацию модели, желательно докупить его отдельно и подключить к системе отопления.

Если есть вероятность, что в холодное время года дом будет оставлен на некоторое время, лучше выбрать модель с системой защиты от замерзания теплоносителя

При покупке котла для загородного дома или дачи стоит обратить внимание на системы защиты от замерзания теплоносителя.

Минимально необходимая мощность

В упрощенном виде минимально необходимая мощность электрического двухконтурного котла для отопления и водоснабжения дома рассчитывается исходя из правила 1 кВт на каждые 10 м2, также мы рекомендуем закладывать 25-30% запаса. Такого метода более, чем достаточно для среднестатистического дома (отсутствующее или слабое утепление, кладка в 2 кирпича, высота потолков 2,7 м, климатическая зона Подмосковья).

Например, для вышеописанного среднестатистического дома площадью 150 м2 минимально необходимая мощность двухконтурного электрокотла – 150/10 * 1,3(30% запаса) = 19,5 то есть 20 кВт.

В иных случаях, при высоких потолках или большой площади остекления, южном или северном климатическом поясе учитываются индивидуальные корректирующие коэффициенты, изменяющие результат на 5-30% в большую или меньшую сторону. Точно рассчитать минимально необходимую мощность можно с помощью калькулятора ниже.

Калькулятор для точных расчетов

Мощность электрического котла должна обеспечивать суммарную теплопроизводительность всех радиаторов, мощность которых рассчитывается для каждого помещения отдельно (исходя из теплопотерь). Поэтому для получения точных данных рассчитайте с помощью калькулятора минимально необходимую мощность для каждого отапливаемого помещения отдельно и просуммируйте все полученные значения, получив результат для всего дома.

Расчет необходимой мощности отопительного оборудования производится отдельно для каждого помещения дома. Введите исходные данные или выберите предложенные варианты и нажмите «Рассчитать».

1. Установите значение площади помещения, м²
2. К-во внешних стен помещения
однадветри3. Внешние стены направлены на:
север, северо-восток или востокюг, юго-запад или запад4. Степень теплоизоляции внешних стен
простые, не утепленные стеныкладка в 2 кирпича или легкое утеплениевысококачественная расчетная теплоизоляция5. Уровень температуры в регионе в самую холодную неделю отопительного сезона
-35°С и менееот -25°С до -34°Сот -20°С до -24°Сот -15°С до -19°Сот -10°С до -14°Сне холоднее, чем -10°С6. Высота потолка в расчетном помещении
до 2,7 м2,8 — 3,0 м3,1 — 3,9 м4 м и более7. Что находится над потолком?
холодное, неотапливаемое помещение/чердакутепленный чердак/мансардаотапливаемое жилое помещение8. Тип и к-во стеклопакетов
обычные (в том числе и деревянные) двойные окнаокна с двойным стеклопакетом (2 воздушные камеры)двойной стеклопакет с аргоновым заполнением или тройной стеклопакет (3 воздушные камеры)9. Отношение площади остекления к площади пола (К-во окон * высоту окна * ширину окна / площадь пола):
менее 0,10,11-0,20,21-0,30,31-0,40,41-0,510. Выберите планируемый способ подключения радиаторов отопления






11. Планируемое расположение радиатора и наличие экрана
практически не прикрыт подоконником, не прикрыт экраномприкрыт подоконником или выступом стеныприкрыт декоративным кожухом только снаружиполностью закрыт экраном
Служебн. (не учитывается)
ТемпК

Выбрать тип установки

По способу установки различают напольные и навесные электрокотлы.

Настенные устройства занимают мало места, поэтому подходят для монтажа в условиях ограниченного пространства.

Напольные модели громоздкие и тяжёлые, для них нужно больше места, но они и более мощные, и считаются лучшим вариантом для отопления габаритных домов.

Обзор и цены на лучшие марки электродных котлов

В настоящее время наибольшей популярностью пользуются несколько производителей электродных нагревательных устройств.

Изделия отечественного производственного предприятия «Галан» пользуются спросом не только в РФ, но и на всей территории СНГ. Надежные и экономичные агрегаты «Гейзер», «Вулкан» и «Очаг» отличаются компактными габаритными размерами длительным сроком службы и привлекательным дизайном корпуса. Для отопления частного дома чаще всего используется модификация «Очаг – 6», имеющая следующие технические характеристики:

• Ток пусковой – 15 А;
• Номинальная мощность установки – 6 кВт;
• Масса без теплоносителя – 1,7 кг;
• Высота корпуса – 320 мм.

К достоинствам электродного котла относятся доступная стоимость, простота монтажа и технического обслуживания. Для эффективной долгосрочной работы желательно установить стабилизатор напряжения и использовать в качестве теплоносителя специальные жидкости.

Цена агрегата 4500 руб.

Украинская компания предлагает электродные котлы, корпус которых изготавливается из бесшовной стальной трубы с толщиной стенки 4–5 мм. Модельный ряд состоит из нагревателей мощностью от 2 до 12 кВт, работающих от бытовой электросети и трехфазных моделей мощностью до 125 кВт. Самым большим спросом пользуются приборы, вырабатывающие от 3 до 6 кВт. Технические характеристики:

• Номинальная мощность 3–6 кВт;
• Максимальная отапливаемая площадь – 120 м2;
• Длина корпусного цилиндра – 185 мм;
• Масса – 7 кг.

В комплект поставки входят система управления и циркуляционный насос. Цена электродного котла – 7500 руб.

Изделия этого российского бренда автоматически учитывают состояние электролита в отопительном контуре и корректируют режим работы установки. Как и многие другие производители, компания выпускает приборы для однофазной электросети с номинальной мощностью от 2 до 10 кВт и для трехфазной сети, рассчитанные на 35 кВт. Отзывы покупателей электродных приборов свидетельствуют, что наиболее востребованной моделью является «Beril – 9», имеющая следующие технические характеристики:

• Мощность установки – 9 кВт;
• Подключение – трехфазное;
• Максимальная отапливаемая площадь – 250 м2.

Изделие легко монтируется в отопительный контур, а система управления обеспечивает возможность регулировки мощности в диапазоне от 2 до 9 кВт. Средняя цена агрегата – 8500 руб.

Protherm Скат 24 KR 13

Электродный котел зарекомендовал себя как безопасное, надежное и эффективное устройство. Мощность установки – 24 кВт, базовая комплектация предусматривает наличие расширительного бака объемом 7 л и циркуляционного насоса. К очевидным достоинствам котла относятся:

• Широкий температурный диапазон (возможна настройка от 30 до 85 0С);
• Изделие оборудовано системами безопасности от перегрева и плавного пуска;
• Предусмотрена четырехступенчатая регулировка мощности.

Минимальная цена агрегата составляет 43 тыс. руб.