Добавить в закладки
Статьи

Электрокотел для отопления: варианты исполнения, особенности монтажа, особенности различных конструкций

Как устроен отопительный электрокотел того или иного типа? Как выбрать устройство оптимальной мощности? Как подключить его к питанию и трубам с теплоносителем? Наконец, существуют ли экономичные электрокотлы отопления? Попробуем разобраться.

Линейка отечественных котлов Руснит.

Линейка отечественных котлов Руснит.

Устройство

В продаже можно встретить отопительные электрокотлы трех типов, принципиально отличающиеся способом преобразования электроэнергии в энергию тепловую.

ТЭНовые

Нагрев воды или другого теплоносителя осуществляется в проточном баке из нержавеющей или эмалированной стали, в который помещено несколько трубчатых электрических нагревателей (ТЭНов). Контактные клеммы нагревателей находятся, понятное дело, за пределами бака. ТЭНы подключены к схеме управления, позволяющей ступенчато регулировать мощность нагрева.

ТЭНовый котел Warmos-RX от компании Эван.

ТЭНовый котел Warmos-RX от компании Эван.



Любопытно: все современные промышленные и бытовые электрокотлы для отопления снабжаются термостатами, регулирующими мощность в зависимости от температуры теплоносителя.
У многих устройств предусмотрена возможность подключения выносного термодатчика, позволяющего привязать регулировку мощности к температуре в помещении.

Кроме собственно бака с ТЭНами, в корпусе котла обычно можно обнаружить:

  • Циркуляционный насос (часто – с возможностью регулировки производительности).
  • Манометр и клапан безопасности, сбрасывающий давление в контуре при превышении расчетного значения.
  • Автоматический воздухоотводчик.
  • Опционально – расширительный бак, компенсирующий увеличение объема теплоносителя при нагреве.
Внутренности отопительного прибора.

Внутренности отопительного прибора.

Схема контроля не только ступенчато регулирует мощность в зависимости от температуры теплоносителя, но и полностью прекращает подачу питания при перегреве (в частности, при разгерметизации контура).

Электродные

Вероятно, многим читателям доводилось использовать или хотя бы видеть самодельные кипятильники из пары бритвенных лезвий. Они разносятся изолирующей прокладкой на небольшое (до 5 мм) расстояние, после чего на них подается питание и вся конструкция погружается в воду.

Поскольку водопроводная вода представляет собой раствор многочисленных солей, она проводит ток; в силу же того, что концентрация солей сравнительно невелика, она имеет довольно высокое электрическое сопротивление. Соответственно, прослойка воды между электродами ведет себя как обычный резистор – нагревается при подаче питания.

Только что мы исчерпывающе описали работу электродного котла “Галан” (иногда продукцию компании ошибочно называют “Галант”). Он греет воду не опосредованно – передачей ей тепла от трубчатых нагревателей – а непосредственно: теплоноситель сам становится резистором, через который течет ток.

Схема работы электродного нагревателя.

Схема работы электродного нагревателя.

Любопытно: при положительных температурах вода ведет себя согласно всем канонам физики; в честности, она расширяется при нагреве.
Благодаря вытеснению теплой воды в верхнюю часть контура более холодными массами при небольшой протяженности контура электрокотлы отопительные электродные могут обходится без циркуляционных насосов.

Индукционные

Явлением электромагнитной индукции называется возбуждение наведенных токов в проводнике, помещенном внутрь катушки индуктивности. (См. также статью Солнечные коллекторы для отопления дома: особенности.)

Если проводник представляет собой такую же катушку, то с нее можно снять напряжение, которое будет соотносится с напряжением на первой катушке в той же пропорции, в которой соотносится количество витков провода в них. Именно так работает любой электрический трансформатор.

Если же внутри катушки индуктивности окажется монолитный сердечник, то он просто-напросто начнет разогреваться наведенными токами. При этом диэлектрические материалы, разделяющие катушку и сердечник, никак не повлияют на нагрев последнего.

Нагрев ферромагнитного сердечника в катушке индуктивности.

Нагрев ферромагнитного сердечника в катушке индуктивности.

Понимание принципа работы позволяет нам изготовить своими руками простейший индукционный котел. Достаточно любым способом зафиксировать в пластиковой водопроводной трубе стальной пруток так, чтобы он не касался ее стенок, а затем намотать поверх трубы катушку из медного провода. Организовав циркуляцию воды через трубу, мы получим ее стабильный нагрев. (См. также статью Биотопливо для каминов: особенности.)

Плюсы и минусы

Насколько хороши электрокотлы на фоне конкурирующих решений? Есть ли у них существенные недостатки?

Общие особенности

  • Прямой нагрев теплоносителя электричеством – самый дорогой источник тепловой энергии из всех массово применяющихся. Чтобы не быть голословными, предоставим читателю самостоятельно сравнить затраты.
Источник тепловой энергии Цена киловатт-часа тепла, рубли
Магистральный газ 0,7
Дрова 1,1
Уголь 1,3
Пеллеты 1,7
Сжиженный газ (газгольдер) 2,0
Сжиженный газ (баллоны) 2,8
Соляра 3,2
Электроэнергия 3,6
  • Потребляемая котлом электрическая мощность может быть обеспечена далеко не везде. Скажем, полноценное отопление дачи значительной площади трудно реализовать просто потому, что типичный предел мощности для дачи, который обеспечивает алюминиевая проводка садового товарищества – 2-2,5 КВт.
  • Вместе с тем использование электричества гарантирует максимальную степень комфорта пользователя. Котел не требует ухода и способен месяцами работать в полностью автономном режиме. Владельцу не нужно заботится о хранении и транспортировке топлива, его хранении, отводе и утилизации продуктов сгорания.
Котел можно монтировать на любую внутреннюю перегородку в любой комнате.

Котел можно монтировать на любую внутреннюю перегородку в любой комнате.

Кроме того: электрическая схема управления позволяет при желании расширить функциональность котла GSM-модулем, выносным пультом управления, программируемым таймером и т.д.

  • Средняя цена электрических отопительных устройств заметно ниже, чем газовых или твердотопливных. Причины – относительная простота конструкции и невысокая материалоемкость производства.

Помимо общих качеств, каждый из видов оборудования имеет некоторые собственные плюсы и минусы.

ТЭНовые

Их главное достоинство с точки зрения покупателя именно в том, что он получает решение “все-в-одном”. Вся обвязка электрокотла отопления уже находится в его корпусе: достаточно лишь подключить выходные патрубки к отопительному контуру.

Основная проблема ТЭНовых устройств – постепенное образование накипи на поверхности нагревателей, которое может привести к их перегреву и выходу из строя. Впрочем, в замкнутом контуре автономной системы отопления эта проблема не стоит слишком остро: после выпадения в осадок всех растворенных в воде солей новым неоткуда взяться.

Электродные

Они обладают двумя важными преимуществами:

  1. Компактностью. Маломощное устройство этого типа прекрасно разместится под подоконником или за унитазом.
Фото позволяет оценить размеры 2-киловаттного котла.

Фото позволяет оценить размеры 2-киловаттного котла.

  1. Абсолютной безопасностью. При разгерметизации контура нагрев прекратится не благодаря срабатыванию автоматики, а просто в силу принципа работы прибора: в отсутствие проводника между электродами ток перестанет течь.

Без минусов тоже не обошлось.

  1. Электроды благодаря отрыву с их поверхности заряженных частиц постепенно растворяются и требуют замены.
  2. Котел способен работать только с одним теплоносителем – водой. Мало того: ее состав должен соответствовать ГОСТ 2874-82 “Вода питьевая. Гигиенические требования”.

Индукционные

С безопасностью в этом случае несколько хуже: индукция работает в любой среде. Главное достоинство индукционной схемы – в том, что котел практически вечен.

В индукционном котле просто-напросто нечему ломаться.

В индукционном котле просто-напросто нечему ломаться.

Судите сами:

  • В нем нет ни одной движущейся детали.
  • Проводящие контуры не контактируют с теплоносителем и, соответственно, не подвержены эрозии и электрохимическим процессам.
  • Накипь на сердечнике никаким образом не повлияет на его работоспособность: ему может повредить разве что нагрев до точки плавления стали (примерно 1100С), что в реальных условиях недостижимо.

Кстати: возбуждение вихревых токов вызывает слабую вибрацию сердечника, разрушающую накипь.

Монтаж

Котлы с электрической мощностью свыше 7 КВт требуют обязательного наличия 380 вольт, которые подаются от щитка отдельным кабелем.

Типичная схема подключения электрокотла отопления к сети включает:

  • УЗО (устройство защитного отключения) на входе в дом.
  • Трехфазный автомат непосредственно в цепи питания котла.
Срабатывание автомата должно отсекать все фазы питания.

Срабатывание автомата должно отсекать все фазы питания.

Какая-либо стабилизация, как правило, не требуется. Нагревательным элементам напряжение на входе безразлично, а электроника управления снабжается собственными импульсными преобразователями питания.

Как выглядит подключение электрокотла к системе отопления? Для ТЭНового котла, как уже говорилось, достаточно просто присоединить подачу и обратку контура: вся обвязка находится у него внутри. На случай демонтажа на входах ставятся отсекающие вентиля.

Нюанс: системе отопления может понадобиться дополнительный расширительный бак.
Суммарный объем расширительных бачков должен быть примерно равен 10% объема теплоносителя.

Индукционные и электродные котлы требуют монтажа:

  1. Расширительного бака.
  2. Циркуляционного насоса.
  3. Группы безопасности, состоящей из манометра, предохранительного клапана и воздушника.
Примерная схема обвязки котла.

Примерная схема обвязки котла.

Мощность

Как выглядит расчет мощности электрокотла отопления для дома известного размера? Вот простая инструкция.

В качестве базового значения берутся 60 ватт на кубометр внутреннего объема отапливаемого помещения. На каждую дверь добавляется 200 ватт, на окно – 100. Кроме того, используется региональный коэффициент:

Регион Коэффициент
Краснодарский край, Крым 0,7 – 0,9
Московская и Ленинградская области 1,2 – 1,3
Сибирь, Дальний Восток 1,5 – 1,6
Якутия, Чукотка 2

Так, для дома площадью 75 м2 с трехметровыми потолками, двумя дверьми и четырьмя окнами в Крыму расчет будет иметь вид (75*3*60+(2*200)+(4*100))*0,7=10010 Вт.

Качественная теплоизоляция стен способна сократить расчетное значение как минимум вдвое.

Качественная теплоизоляция стен способна сократить расчетное значение как минимум вдвое.

Экономичность

Многие продавцы активно рекламируют экономные электрокотлы для отопления, позволяющие уменьшить расходы на поддержание тепла в 1,5 – 2 раза. При этом подчеркивается, что устройства имеют высочайший (до 98%) КПД, выгодно отличающий их от конкурирующих решений. В качестве экономичных решений, как правило, преподносятся индукционные и электродные котлы.

Правдива ли реклама?

Давайте подумаем, способны ли какие-то конструктивные особенности или технические характеристики повлиять на законы физики.

  • При работе нагревательного прибора любого типа не совершается полезной работы: ни один предмет с ненулевой массой не перемещается против вектора гравитации.
  • Следовательно, вся потраченная энергия преобразуется в конечном счете в ускорение движения молекул среды. Т.е. в нагрев.

Повторимся: КПД любого электроприбора прямого нагрева равен 100%.

Сэр Исаак Ньютон напоминает: энергия не берется из ниоткуда и не уходит в никуда.

Сэр Исаак Ньютон напоминает: энергия не берется из ниоткуда и не уходит в никуда.

Другое дело, что из-за конструктивных особенностей котла часть тепловой энергии может быть передана не теплоносителю, а окружающему воздуху. Однако при расположении котла в отапливаемом помещении она пойдет опять-таки на нагрев дома.

Выводы очевидны. Утверждение, что один электрический нагревательный прибор экономичнее другого – обычная дезинформация.

Заключение

Надеемся, что предложенная вниманию читателя информация поможет читателю в выборе и монтаже отопительного оборудования. Как всегда, в видео в этой статье можно найти дополнительные материалы. Успехов!

Понравилась статья? Подписывайтесь на наш канал Яндекс.Дзен

Оставить комментарий

ОБЯЗАТЕЛЬНО приложите ФОТО проблемы - так ответ эксперта будет гораздо точней

Оставляя комментарий, Вы принимаете пользовательское соглашение

Ваше имя:
Ваш e-mail:
Нажимая на кнопку, вы даёте согласие на обработку своих персональных данных


Поделитесь:
Автор: Владимир БОНКО
Опубликовано: 16.05.2015