Как правильно должен работать электрокотел

Устройство и принцип действия электрического котла для обогрева дома

Применение электричества для отопления является распространенным способом обогрева дома. Этот метод экологически безопасен (не воздействует на окружающую среду) и удобен.

Единственными факторами, ограничивающие распространение такого отопления, являются:

Когда пользователь определяется с топливом для котла, он бывает ограничен в выборе. Рядом с его домом отсутствуют сети природного газа и централизованного теплоснабжения, а рынка древесных или сельскохозяйственных отходов нет.

Тогда электрический котел становится единственной альтернативой и основным источником тепла. В бивалентных отопительных системах он становится резервным в комбинации с котлами на газе, твердом/жидком топливе или тепловыми насосами.

Достоинства и недостатки электрических котлов

Разбираясь с положительными и отрицательными сторонами электрического котла отопления, нужно рассматривать их в зависимости от вида нагревательного элемента.

К плюсам индукционного нагрева относят:

Недостатков немного – высокая стоимость, сложности в обвязке трубами и подсоединении электропитания.
Преимуществами электрокотла с трубчатыми электронагревателями являются его относительно небольшая цена; он быстро нагревает воду, а обслуживание и подключение к отоплению максимально упрощены.

Минусов же гораздо больше:

Достоинства электродного котла – он компактнее всех перечисленных выше агрегатов, при большей удельной мощности; отличается низким энергопотреблением, надежностью и простотой конструктивной схемы. Но его установка и подключения не простые.

Устройство электрокотла

В самом общем случае устройство электрокотла выглядит так. Имеется стальная емкость с патрубками для подключения подающего и обратного трубопровода системы обогрева. В нее встроены разные по конструкции устройства для нагрева котловой воды – индукционные катушки, электроды или ТЭНы.

Они определяют стоимость котельного агрегата (в порядке убывания). В ряде случаев предусмотрены теплоизоляция частей оборудования, соприкасающихся с нагретой водой, встроенный циркуляционный насос для нее и другое. Обязательно есть элементы автоматики (отводчики воздуха, термисторы, манометры и т.д.), защит (от перегрева, утечки тока) и управления тепловой мощностью.

Принцип действия

Принцип работы электрического котла разных типов имеет главное сходство – он повышает температуру воды или другой жидкости. Различия в видах оборудования заключаются лишь в способе преобразования электроэнергии в теплоту.

Котел с ТЭНом

Для котельного оборудования с ТЭНами электрический ток проходит через проволоку с высоким сопротивлением (вольфрам), заставляя ее разогреваться.

Полученное тепло через засыпку из кварцевого песка и корпус нагревателя переходит к воде, движущейся внутри бака котла, далее попадая к радиаторам систем отопления либо к змеевику «теплого» пола.

Электродный котел

У электродных котлов все происходит немного иначе. К его цилиндрическому корпусу из стали подключают «нулевой» провод, внутрь по оси устанавливают металлический электрод с подсоединенной «фазой».

Внутри с помощью насоса заставляют двигаться недистиллированную воду из отопления, которая является проводником с определенным электрическим сопротивлением. Т.о. при пропускании через эту жидкость электричества она будет нагреваться. Степень роста температуры зависит лишь продолжительности воздействия электротока и его силы.

Индукционный

В индукционном котле нагрев воды идет из-за явления электромагнитной индукции. По катушке, обмотанной проводом, пропускают электричество. При этом одновременно внутрь нее помещается сердечник из металла. Вокруг катушки возникают т.н. вихревые токи, греющие массив сердечника, омываемый, в свою очередь, водой. Таким образом теплоту воспринимает теплоноситель.

Типы электрокотлов

Электрические котлы можно условно классифицировать следующим образом:

В зависимости от области применения электрокотлы бывают бытовыми и промышленными.

Расчет мощности электрокотла для отопления дома

При выборе электрического котла нужно определить его мощность. Для этого вычисляют теплопотери через ограждения – наружные стены, потолки, полы и окна, зная их площади. Сначала определяют температуры внутри (в зависимости от их функций) и снаружи помещений), а затем рассчитывают суммарные утечки теплоты. Добавив 20 % запаса, получают требуемую тепловую мощность агрегата.

Источник

Как работает электрический котел для отопления частного дома

Отопление дома или квартиры с помощью электричества отличается простотой и высоким КПД. Этот способ экологически безопасен и не требует сжигания топлива. При подборе оборудования важно понимать принцип работы электрокотла, чтобы правильно организовать обогрев помещения. Нужно быть готовым к тому, что содержание приборов потребует затрат.

Критерии выбора электрического котла для частного дома

При подборе отопительной установки необходимо учитывать несколько факторов:

Разновидности электронагревателей

В быту нашли применение три типа устройств:

Для организации теплоснабжения частного дома или дачи подойдет любой тип отопительного прибора.

Преимущества и недостатки оборудования

Использование электрокотлов для обогрева помещений имеет следующие достоинства:

Имеется и ряд существенных недостатков:

Также характерны недочеты для каждого типа отопительного прибора. Для ТЭНовых установок это:

В индукционных агрегатах имеются недостатки:

Несовершенство электродных приборов заключается в следующем:

Устройство электрокотла

Агрегат представляет собой корпус, внутри которого размещены главные узлы прибора:

Установки оснащаются системами безопасности. Их назначение – обеспечить выключение прибора при возникновении нештатных ситуаций.

2-контурные агрегаты способны не только отапливать, но и обеспечивать помещение горячей водой. Такие установки сложнее в эксплуатации и потребляют больше энергии. Контуры работают независимо друг от друга, что важно в летнее время, когда отопление помещения не требуется

Принцип работы

Назначение котла – повышение температуры теплоносителя в отопительном контуре. Способ нагрева зависит от конструктивных особенностей аппарата.

ТЭНовые котлы

Нагревательный элемент установки представляет собой трубку из металла, внутри которой помещена керамическая крошка или кварцевый песок. В середине расположен стержень из нихрома или вольфрама. Контакты подключаются к электрическим проводам. В рабочем режиме на спираль подается напряжение. За счет высокого сопротивления она начинает нагреваться и передает тепловую энергию воде. ТЭНы размещаются внутри бака, заполненного жидкостью.

Внимание! В качестве теплоносителя производители рекомендую использовать антифризы или обессоленную воду.

Емкость может размещаться вертикально или горизонтально. При работе котла ТЭН всегда скрывается под жидкостью, иначе нагревательный элемент быстро выйдет из строя. Для контроля температуры и давления внутри бака применяются датчики, передающие рабочие параметры в блок управления. Для обеспечения циркуляции теплоносителя в контуре, многие модели снабжены электрическим насосом.

Запуск в работу сопровождается резким скачком энергопотребления, т.к. одновременно включаются все ТЭНы. При достижении теплоносителем заданных параметров котел поддерживает температуру воды на постоянном уровне.

Индукционные котлы

Приборы данного вида используют эффект электромагнитной индукции. В катушку с заданным числом витков помещается металлический стержень. При этом образуются вихревые токи, вызывающие повышение температуры элемента. Сердечник нагревает циркулирующий теплоноситель.

Аппарат представляет собой цилиндр, по всей высоте которого встроена катушка индуктивности. Внутри располагается металлический сердечник. Свободное пространство заполнено теплоносителем. Для регулировки мощности применят тиристорные пускатели.

При подаче напряжения на катушку начинает нагреваться сердечник, передавая энергию жидкости.

Индукционные установки отличаются надежностью и продолжительной эксплуатацией. КПД аппаратов достигает 99%. Использование в качестве теплоносителя обессоленной воды или антифриза избавляет потребителя от проблем с накипью.

Установки компактны, что позволяет монтировать приборы на стене помещения. Встречаются производительные аппараты, мощность которых достигает 60 кВт.

Электродные котлы

Работа этих установок основана на проводимости воды, содержащей соли металлов. Через теплоноситель пропускается ток, который вызывает ионизацию раствора. Заряженные частицы двигаются к электродам. За счет внутреннего сопротивления молекул жидкость начинает нагреваться.

Внимание! В электродных котлах нельзя использовать дистиллированную воду. Соли металлов обеспечивают электрическую проводимость теплоносителя.

Электродный котел отопления состоит из цилиндрического резервуара, внешняя часть которого покрыта изоляцией. Внутри установлен электрод, подключенный к фазе. Корпус присоединяется к нулевому кабелю. При подаче напряжения температура теплоносителя начинает резко возрастать.

Приборы, работающие на принципе ионизации раствора, отличаются компактными размерами и высокой надежностью. Мощные установки предназначены для подключения к 3-фазной электрической сети. Допускается последовательный монтаж нескольких котлов. Особенностью электродных генераторов является невозможность управления мощностью прибора. Аппарат способен работать только с полной производительностью. Регулировка температуры воды достигается отключением и включением устройства.

Особенности установки

Перед монтажом прибора требуется подобрать подходящее место. Оно должно позволять пользователю:

Для этого составляют план-схему разводки отопительных коммуникаций и радиаторов. Многие модели электрических котлов имеют небольшие габариты и массу и предназначены для настенного монтажа. Для крепления используются специальные дюбели и анкерные болты.

Электродные установки монтируются на трубах отопления и фиксируются хомутами. Приборы индукционного типа чаще всего за счет большой массы предполагают напольный способ монтажа.

Подключение агрегата к сети допускается только через отдельный автомат, расположенный в распределительном щитке. Обязательно должен быть предусмотрен заземляющий контур.

Как рассчитать мощность электрического котла при отоплении дома

Данный метод позволяет оценить ориентировочную производительность аппарата. Для домов или квартир с высотой потолка до 3 м на 10 кв. м площади должно приходиться около 1 кВт мощности.

Для эффективного процесса котлу нужно генерировать энергии не меньше, чем помещение ее теряет. Установка не должна работать постоянно, это приведет к росту затрат и снижению ресурса службы устройства. Генератор в номинальном режиме включается периодически, нагревает воздух и затем отключается.

Для точного расчета мощности учитывают величину теплопотерь помещения. Следует выяснить:

Для вычисления теплового сопротивления ширина стен делится на коэффициент теплопроводности. Для каждого материала выполнятся отдельный расчет, затем полученные значения суммируются.

Чтобы узнать величину потерь, нужно объем помещения умножить на разницу температур на улице и дома. Полученный результат делят на тепловое сопротивление. Температурная дельта берется для холодного времени года. Такой способ вычисления мощности дает самый точный результат. С его помощью можно подобрать установку, которая обеспечит надежное теплоснабжение помещения круглый год.

Электрокотлы являются эффективным способом организовать обогрев дачи или загородного дома. Приборы отличаются надежностью и безопасностью, но требуют высоких затрат на содержание.

Источник

Экономичный электрический котел для отопления частного дома

Экономичный электрический котел для отопления и в обогреве частного дома — альтернатива агрегатам на газе, твердом топливе. Электричество — самый дорогой вид энергии, поэтому важно выбрать наиболее эффективный энергосберегающий нагреватель. На экономность электрокотлов влияет принцип их работы и количество опций: нагрев ТЭНами, индукцией, электродами, возможность программирования и регулировки мощности.

Описание и принцип работы отопительных электрокотлов

Газовые котлы популярные из-за дешевизны топлива, но не всегда имеется возможность их подключить из-за трудоемкости процедуры, необходимости согласования с госорганами. Источники энергии для твердотопливных агрегатов еще дешевле, но минусов намного больше — загрязняют, требуют вывода продуктов горения, загрузки топлива, места для его хранения.

Перечисленные минусы отсутствуют у электрокотлов, которые порой являются единственным вариантом для отопления, если нет возможности подвести газ. Причем электрические устройства рассматриваются не только как дополнительные или аварийные источники, но и как основные приборы для подготовки теплоносителя. С ними не надо беспокоиться о розжиге и прочих неудобных моментах, связанных с горением топлива.

Самый экономичный электрокотел следует выбирать из энергосберегающих индукционных и электродных моделей. Но надо учесть, что в любом случае его работа будет стоить дороже газовых агрегатов приблизительно в 2.5 раза, в лучшем случае в 1.5 раза. Экономность тут рассматривается для ситуаций, если нет иных альтернатив электричеству или если данный тип энергии дешевый (есть альтернативные источники — солнечные коллекторы и прочее).

Как работают электрокотлы, устройство

Общий принцип работы электрических котлов для отопления: теплоноситель (вода) циркулирует с помощью насоса по контуру системы отопления, через котел (внутреннюю камеру, колбу, змеевик) и нагревается там ТЭНами, теплообменниками с электродами, индукционными катушками.

Основные части электрокотла: корпус с нагревателями, циркуляционный насос, блок питания, расширительный бак, система управления и безопасности (манометр, клапан обратный и для стравливания излишнего давления).

Экономичные электрокотлы затребованы в таких условиях:

Виды электрокотлов для отопления дома

Есть несколько видов электрокотлов по принципу использования электричества и функционирования. Традиционные и всем привычные — ТЭНовые. Более инновационные и энергосберегающие — индукционные (вихревые) и ионные (электродные), они дороже, но стоимость окупается чрезвычайной экономичностью и КПД, который слабо или совсем не понижается со временем.

КПД всех электрокотлов одинаковое — 94–99 %, но некоторые типы более эффективные из-за организации конструкции и способа функционирования. А также со временем из-за накипи данная характеристика понижается на 10–20 % у ТЭНовых котлов, но это не характерно для индукционных и ионных изделий.

ТЭНовые электрокотлы

Котлы для отопления с ТЭНами отнести к экономным можно только условно: разные модели могут иметь более эффективные нагревательные элементы, возможности программирования, настройки мощности.

Внутри прибора находится трубчатый электронагреватель — медная или из нержавейки трубка (внутри может быть песок или масло) с нитью накаливания (нихромовой). Принцип работы как у обычного кипятильника или калорифера: спираль внутри оболочки накаляется и передает тепло через трубку, в которой она заключена, воде, поступающей в камеру (колбу) с ТЭНом.

При выборе электроотопления для дома с особым акцентом на экономности агрегаты с ТЭНами не стоит серьезно рассматривать. Можно выбрать качественный аппарат с большим или меньшим объемом потребления энергии, но все равно он будет прожорливее индукционных и ионных котлов. С другой стороны, снижение затрат может в некоторой мере сравниваться, так как котел с ТЭНом дешевый в обслуживании.

Преимущества и недостатки ТЭНовых электрокотлов

Достоинства нагревателей для отопления с ТЭНами:

Индукционные котлы

Типы индукционных котлов для отопления дома (иногда их воспринимают как названия брендов):

Второе отопления с вихревыми котлами — «инверторное». В состав изделия входит преобразователь тока из постоянного в переменный — «инвертор» (как у сварочных аппаратов).

Сразу после появления на рынке индукционные нагреватели для отопления позиционировались как самые продвинутые и эффективные, но опыт применения показал больше недостатков, чем ожидалось.

Принцип работы вихревых SAV и ВИН электрокотлов

Как работает индукционный SAV котел:

Принцип передачи тепла у индукционных котлов бесконтактный — нагрев объекта осуществляется электромагнитными полями, причем моментально. Нет потребности в физическом контакте с индуктором, что повышает КПД.

Электромагнитный принцип используется в промышленности для плавления металлов. Даже небольшой индукционный самодельный прибор с катушкой с десятком витков и размерами в несколько см² способен раскалить за несколько секунд металл до красного, что иллюстрирует мощность и эффективность вихревого котла для отопления.

Преимущества индукционных котлов для отопления

Преимущества SAV котлов:

Индукционные котлы наилучшие для подготовки воды в процессе ее течения через аппарат, поскольку обеспечивают чрезвычайно быстрый нагрев. При этом теплопотери нулевые, что выгодно отличает ВИН от ТЭНовых агрегатов. Несмотря на недостатки, если рассматривать сугубо эффективность использования электричества, индукционные котлы это самый экономный тип электронагревателей.

Недостатки вихревых котлов для отопления, целесообразность использования

Во многих источниках перечисляют множество достоинств ВИН и SAV, но в реальности картина несколько иная, обнаружилось много недостатков:

Все-таки, несмотря на перечисленные минусы, вихревой энергосберегающий электрический котел отопления стоит рассматривать в роли нагревателя для отопления дома из-за высокого уровня экономности (эффективнее ТЭНовых на 30 %). Некоторые из перечисленных минусов относительные, например, есть небольшие и компактные типоразмеры наподобие как у изделий с ТЭНами. Это единственный тип нагревателей, КПД у которых со временем не понижается.

Ионные (электродные) котлы

Ионные (электродные) энергосберегающие котлы для отопления надо отличать от индукционных агрегатов, несмотря на то, что и они используют свойства переменного тока. Иная сама организация применения энергии. Корпус прибора содержит герметичную камеру с теплоносителем и расположенными в ней с определенным зазором электроды.

При постоянном токе катод притягивает ионы воды с положительным зарядом, а анод — отрицательные, но если сменить характеристику на переменную (начиная от 50 Гц), то возникнет постоянное движение указанных частичек. Среда имеет сопротивление, поэтому кинетическая энергия движущихся ионов (катионов и анионов) трансформируется в тепловую, происходит нагрев электролита.

В ионном котле нагревается специальный, циркулирующий в трубах системы отопления, раствор электролита, в определенных случаях им может быть вода. Фактически, такой котел — это простой теплообменнник.

Достоинства ионных (электродных) котлов для систем отопления

Преимущества и особенности ионных котлов для отопления:

Недостатки элеткродных нагревателей

Установка самого электродного аппарата простая, но она несколько усложняется необходимостью в монтаже насоса, группы безопасности, расширителя. Есть также изделия с последними двумя элементами на корпусе или в виде моноблока готового к работе, но такая компоновка встречается реже. В этом аспекте ТЭНовые котлы имеют преимущество, так как чаще выпускаются в типоразмерах со всем необходимым в одном корпусе.

Электродные котлы потребляют на 20–30 % меньше электричества, чем ТЭНовые агрегаты, но они немного меньше эффективные по потреблению энергии, чем индукционные модели. То есть, в рейтинге экономности, если учесть удобство, дешевизну изделия и обслуживания, находятся посередине.

Ориентиры и что учитывать для выбора экономного электрокотла отопления

Экономичный электрический котел должен иметь программируемость работы, возможность подключения реостата для вкл./выкл. в период низких тарифов или при достижении определенной температуры, а также для регулировки нагрева. Как минимум должен быть хотя бы трехступенчатый переключатель мощности.

Идеальный вариант, если аппарат имеет плавную регулировку и заводские экономрежимы. Изделие должно подходить для подключения к комнатным реостатам, которые имеют много тонких настроек, реагируют на температуру воздуха в комнате.

Одно- и двухконтурные электрокотлы

Если требуется одновременно с отоплением обеспечивать и ГВС, то выбирают двухконтурные электрокотлы. Причем расход электричества в таких изделиях практически не отличается от одноконтурных. Вода ГВС подогревается, омывая теплообменник в контуре котла для отопления, не смешиваясь с его теплоносителем. На такой нагрев не требуется дополнительной мощности, хотя для большей эффективности есть модели с увеличенным потреблением энергии.

Расчет мощности под площадь дома

Приведем упрощенный расчет мощности, так как данный вопрос — тема для отдельной статьи. Приблизительное исчисление обычно всегда дает максимально приближенные к реальным потребностям результаты.

Если электрокотел выполняет вспомогательную функцию нагрева дополнительно к основному газовому или другому агрегату, к камину, то на 120–150 м² достаточно будет мощности 3–6 кВт.

Сравнительная таблица средне-статистического потребления электроэнергии электрическими котлами

Если же энергосберегающий котел – основной источник тепла, то надо проводить расчет с учетом теплопотерь, которые для среднестатистического частного жилья с двухкирпичной кладкой и потолками 2.7 м в климате Подмосковья — 1 кВт/час. Рекомендуется подбирать мощность с запасом на 10–20 %, а для ТЭНовых нагревателей — на 20–30 %, так как у них КПД уменьшается из-за накипи. Для 80 м² потребуется электрокотел на 9.6–10 кВт (8 кВт + 20 %).

Для SAV котлов мощность в 2.5 кВт — это 2100 ккал/час, чего хватит для обогрева 25–30 м². На исчисление влияет требуемая температура. Если в помещении 120 м² надо поддерживать 15–20 градусов, то хватит агрегата на 6 кВт.

Экономичный электрокотел для отопления ионного типа мощностью в 3 кВт подойдет для обогрева 50 м². Такое же изделие с ТЭНом обогреет 30 м².

Что выбрать: сравнение потребления, стоимости, простоты эксплуатации

Если ориентироваться на простоту установки, удобство эксплуатации, среднюю цену, то первое место в рейтинге занимают котлы с ТЭНами. Стандартно выполняются в моноблочном корпусе полностью готовым к работе после установки — в нем уже есть группа безопасности расширительный бак, циркуляционный насос и прочие элементы. Достаточно лишь подключить к вводу и выводу системы отопления. Но они же на последнем месте по экономности и энергосберегающими их нельзя назвать.

Если рассматривать вопрос, какой электрический котел самый экономичный и с лучшим энергосбережением, то следует рассматривать индукционные и ионные агрегаты.

Вихревые нагреватели на первом месте по экономности, но имеют ряд недостатков, которые немного нивелируют данное достоинство: цена, сложность в ремонте, большие габариты. Это самые дорогие и неудобные электрокотлы из рассматриваемых: стоимость такого изделия на 25 кВт — 86 тыс. руб. (ТЭНовый прибор на 24 кВт можно купить за 46 тыс.).

Ниже приведена таблица сравнения разных типов электрокотлов. Но данным в ней не стоит безоговорочно доверять — производители стараются показать именно свои изделия в выгодном свете. Например, в иных источниках ионные котлы показаны намного экономными и эффективными, чем ТЭНовые.

Еще одним минусом SAV и ВИН являются большие габариты самого корпуса и отдельных элементов, в которые входит шкаф управления. Изделие же с трубчатым электронагревателем содержит все необходимое в компактном корпусе, а ионный котел вообще напоминает толстую водопроводную трубу. Вес индукционного котла на 25 кВт — 80 кг, ТЭНового той же мощности — 40 кг.

Вихревые котлы все реже выбирают для частных домов. Хотя такие аппараты самые энергосберегающие, они чаще используются там, где без индукционного нагрева не обойтись — в промышленной, производственной среде, на химических предприятиях.

Экономика использования ВИН

Ионные (электродные) котлы — оптимальный выбор в эконом классе по всем параметрам, особенно со стороны стоимости, если нужен энергосберегающий нагреватель для отопления частного дома. Их экономность и КПД может быть несколько ниже, чем у индукционных и ТЭНовых изделий, но это компенсируется удобством обслуживания, малыми размерами. Немаловажным фактом на пользу ионных котлов является цена — это самые дешевые энергосберегающие нагреватели для отопления, (4–5 тыс. руб.).

Ионные котлы — хороший вариант в роли дополнительного источника нагрева. Если же использовать их как основные приборы, то можно врезать несколько таких цилиндриков для большей эффективности.

Производители

Цены зависят от продвинутости электрокотла, наличия дополнительных опций и мощности. Поэтому перечисленные ниже примеры изделий ориентировочные и отображают тенденцию в стоимости на стандартные модели.

Электродные (ионные)

ТЭНовые

Индукционные

Видео по теме

Источник