Как работает и выбор теплоносителя электродного котла

Отопление частного дома представляет собой автономную систему обогрева, надёжность работы которой зависит, прежде всего, от котла. Устройство нагрева теплоносителя может работать на многих видах топлива, в том числе и на электричестве.

Правила и требования к установке

Электрокотлы имеют компактные размеры, нуждаются в минимуме обвязки и имеют современный дизайн, что позволяет устанавливать их в любом месте.

Все общие требования описаны в ПУЭ (7 издание). Электрические котлы мощностью до 10 кВт не требуют согласования со службами Энергонадзора. Однако если вы хотите установить счетчик, дифферинцирующий потребление электроэнергии по зонам суток, что мы рекомендуем сделать в целях экономии, согласовывать монтаж все же придется. Для котлов мощностью более 6 кВт необходимо трехфазное питание (380 В), 8-12 кВт модели могут работать от однофазной (220 В) сети, но она не обеспечит работу на полной мощности.

Правила и требования к установке

Выбор места установки электрокотла более обширен, чем у газовых или твердотопливных. Электрокотлы могут быть установлены в жилой зоне, например, коридоре, прихожей или на кухне, но учитывайте, что к нему в любом случае нужно тянуть трубопровод, проводку, заземление и прочие коммуникации. В ванной и санузле установка электрокотла запрещена.

Требования к поверхности монтажа также минимальны, это может быть в том числе и деревянная стена, но в таком случае нужно изолировать место монтажа слоем негорючего материала (базальтовый картон, ксилолитовый лист).

Защитная огнеупорна плита при монтаже электрического котла на деревянную поверхность.

Также производители предъявляют требования к пространству вокруг электрокотла, необходимому для обеспечения обслуживания и ремонта. Значения отличаются в зависимости от модели, поэтому перед планированием места монтажа и обвязки необходимо узнать их в инструкции по эксплуатации. Обычно это:

Правила и требования к установке
  • от 0,7 м сверху котла;
  • от 0,5 м по бокам (в том числе до трубопровода) и снизу;
  • от 0,7 м перед котлоагрегатом;
  • не менее 3 см между стеной и котлом.

Например, для известной модели Bosch Tronic Heat 3500 необходимо всего лишь 0,6 м снизу и 0,2 м с других сторон. Любые другие дополнительные требования к монтажу всегда описаны в инструкции по эксплуатации, практически во всех случаях ее можно найти в электронном виде.

Принцип работы

В нагревательном оборудовании, работающем на электричестве, тепло выделяется в результате нагрева проводника, по которому течет большой эклектический ток. Исключения составляют тепловые насосы, кондиционеры, однако, в них рабочим телом не является электричество как таковое.

Если в ТЭНовых или индукционных котлах проводником и нагревателем является тугоплавкая металлическая проволока или корпус устройства, то в электродных котлах ток пропускают непосредственно через теплоноситель.

Вода с включением солей и других примесей – хороший проводник, а при пропускании тока через нее, как и в случае с любой проводящей средой, происходит выделение тепла пропорционально силе тока.

Электродный котел – всегда конструкция проточного типа. Электроды закрепляются внутри котла таким образом, чтобы между ними оставался небольшой зазор. Электрический ток проходит только в том случае, если пространство заполнено токопроводящей жидкостью.

При включении питания, между электродами возникает разница потенциалов. Отрицательные и положительные ионы солей, находящиеся в теплоносителе, устремляются к соответствующе заряженным электродам. Столкновения молекул во время движения сопровождаются выделением тепла, отчего нагревается раствор.

Питается электродный котел переменным напряжением. Знак заряда на электродах меняется с частотой, как у питающей линии – 50 Гц. Смена полярности предохраняет систему от образования электролизных газов, устойчивого расщепления воды на водород и кислород и оседания компонентов солей на всех проводящих поверхностях.

Схема работы котла

В сухом остатке получается:

Принцип работы

Нагрев теплоносителя без использования посредников.

Важен правильный выбор теплоносителя с проводимостью не менее 1 кОм/см.

Котел и отопление требует основательного заземления, иначе возможно поражение пользователей током при контакте с металлическими элементами системы и статическим разрядом в случае с полимерными поверхностями.

Читайте также:  Как делается капельная печь на отработанном масле

Из особенностей электродных котлов следует отметить:

  • Электрод со временем разрушается и требует регулярной замены, если этого не делать эффективность котла падает, повышается риск образования дугового пробоя. Что опасно для всей системы электроснабжения дома.
  • Требует наличие мощного электрического ввода в дом, отдельной ветки питания и обязательно до УЗО (Устройства защитного отключения).

Производителем котла регламентируется максимальный допустимый объем теплоносителя в системе. Примерное соотношение – 10 литров на каждый кВт мощности. Этого легко добиться, если отопление проектируется с нуля. Однако включение котла в существующую конструкцию, например, с чугунными радиаторами имеющих большой объем секций, приведет к существенному снижению эффективности котла или его некорректной работе.

Проводимость раствора повышается вместе с его температурой, потому указываемая номинальная мощность достигается только при 70°С или 90°С.

Типы устройств

Наибольшее распространение получили три типа конструкций:

  • электрокотлы, оборудованные ТЭНами;
  • индукционные устройства;
  • электродное оборудование.

Рассмотрим подробно каждый из перечисленных выше типов.

Оборудование с термоэлектрическими нагревателями (ТЭН)

Принцип работы такого котла практически такой же как у обычного электрического чайника. То есть, при помощи ТЭНов происходит нагрев теплоносителя (в его роли выступает вода), который циркулирует по отопительной системе. На рисунке показано упрощенное устройство таких установок.

Типы устройств

Упрощенная схема водяного электрокотла с ТЭНом

Обозначения:

  • А – модуль автоматического стравливания воздуха;
  • В – корпус теплообменника;
  • С – термоэлектрический нагреватель (ТЭН);
  • D – насос, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя в системе;
  • Е – выходной патрубок;
  • F – входной патрубок.

Электрокотел такого типа, а также блок управления к нему (автоматика регулирующая работу ТЭНов), несложно сделать своими руками, чертежи и схемы будут представлены в последнем разделе статьи.

Заметим, что у подобных устройств имеется существенный недостаток, который проявляется в накоплении накипи на электронагревательных элементах. Из-за этого существенно снижается теплоотдача, что ведет к увеличению потребления электроэнергии.

Индукционные устройства

Индукционный котел нагревает теплоноситель, используя для этого такое явление, как электромагнитная индукция. По сути, это трансформатор, который имеет специальную конструкцию, показанную на рисунке.

Котел индукционного типа

Обозначения:

  • А – блок управления, например, термостат капиллярный;
  • В – коробка, закрывающая клеммы;
  • C – патрубок для поступления теплоносителя;
  • D – индукционная катушка (первичная обмотка);
  • E – теплообменники;
  • F – парубок для выхода теплоносителя.
Типы устройств

Первичная индукционная катушка размещается в отсеке, изолированном от теплоносителя. В качестве вторичной обмотки может использоваться трубопровод или короткозамкнутый сердечник, который нагревает воду (или другой теплоноситель), циркулирующую через него.

Характерные особенности индукционных нагревательных котлов:

  • отсутствие термоэлектрических нагревательных элементов существенно увеличивает КПД устройства;
  • применение высокочастотных токов повышает эффективность конструкции;
  • в процессе эксплуатации практически не возникает образование накипи;
  • подобные конструкции отличаются высокой степенью безопасности.

К факторам, сдерживающим широкое распространение индукционных котлов, следует отнести их  высокую стоимость (цена на аналоги других типов существенно ниже), помимо этого у таких устройств большие габариты.

Электродные установки

В моделях данного типа нагрев теплоносителя происходит за счет применения электролиза. Устройство такого электрокотла отображено на рисунке.

Простой экономный электродный нагреватель

Обозначения:

  • А – электрод, к которому подключается фаза;
  • B – электрод для подключения нулевого провода (соединен с корпусом трубы);
  • С – защитное заземление (подключается к корпусу);
  • D – корпус устройства.

Обратим внимание, что электроды такого устройства не играют роль нагревательных элементов. Нагрев теплоносителя происходит за счет процесса электролиза, то есть при прохождении через теплоноситель электроэнергии.

Типы устройств

На электродах практически не образуется осадок, поскольку их полярность регулярно изменяется с частотой 50 Гц.

Говоря о электродных котлах, следует отметить их небольшие размеры, а также плавный выход на необходимую мощность.

Что касается недостатков, то существенный из них —  использование в отопительной системе подготовленного теплоносителя с определенным удельным сопротивлением. Помимо этого в процессе эксплуатации электроды постепенно растворяются, что требует их регулярной замены.

Как выбрать и на что обратить внимание?

Электрические котлы для отопления дома 220 В делятся на три класса:

  1. Эконом. Такие агрегаты оснащены гидроузлом, включающий в себя блок ТЭНов и водяной бак. Система управления довольна проста — автоматика на основе электромеханического термостата. Дизайн самый простой, и, конечно, цена невысокая.
  2. Стандарт. Такие изделия имеют многоступенчатую систему защиты, а также циркуляционный насос. Такие котлы более стильные и хорошо вписываются в интерьер дома. Однако цена на изделие 220 В будет выше.
  3. Премиум. Самые современные, но дорогостоящие приборы, которые имеют в арсенале электронную систему управления температурой, несколько режимов работы, систему защиты. Прибор можно подключить к централизованным сетям управления микроклиматом. Соответственно, дизайн электрокотла стильный и оригинальный.
Как выбрать и на что обратить внимание?

Кроме вышеперечисленного, при покупке электрокотла для отопления 220 В, необходимо учитывать:

  • уровень мощности — для обогрева 10 кв.м. потребуется примерно 1 кВт электроэнергии;
  • число контуров — одноконтурная модель подойдет только для отопления дома, двухконтурная — и для нагрева воды;
  • автоматизированная система — такие агрегаты работают в более экономном режиме и с высоким уровнем КПД.
Читайте также:  15 лучших газовых котлов – Рейтинг 2020 года

Минусы и сложности эксплуатации электрокотлов

Преимущества котлов, работающих на электричестве, выглядят весьма привлекательно. Но есть у них и недостатки, причем весьма существенные.

  • Высокая стоимость электроэнергии.

Обратите внимание! Расходы можно снизить в несколько раз за счет теплоизоляции квартиры, использования льготных тарифов на электричество и выбора устройства с точной регулировкой.

Минусы и сложности эксплуатации электрокотлов
  • Требования к типу радиаторов. В системе с электрическим подогревом неэкономично использовать чугунные и стальные батареи. Желательно выбрать биметаллические или, в крайнем случае, алюминиевые отопительные приборы.
  • Полная зависимость от электропитания.
  • Требовательность к качеству и составу теплоносителя.
  • При установке оборудования, которое потребляет более 9 кВт, вместо стандартной сети 220 В потребуется трехфазная сеть на 380 В. Если в квартире ее нет, на обустройство нужно получать специальное разрешение., что не всегда возможно сделать в старых домах.

Прежде чем принять решение о покупке и установке электрокотла, нужно взвесить все плюсы и минусы, рассчитать примерный расход электроэнергии за месяц и подумать, насколько ощутим он будет для бюджета.

Описание и принцип работы котлов

В основе работы электрического котла лежит принцип преобразования сетевой электроэнергии в энергию тепловую. Далее с помощью последней происходит нагрев теплоносителя (воды или антифриза). При этом потери в ходе трансформации электричества в тепло снижены в электрокотлахотопления до минимума в 1–3%. КПД у этих нагревательных установок достигает 97–99%.

Состоит классический электрический котел из:

  • Блока управления и защиты;

  • Теплообменника с нагревательным элементом;

  • Расширительного бака;

  • Циркуляционного насоса.

Схема устройства

При подаче электричества на нагревательный элемент происходит нагрев теплоносителя, который затем с помощью циркуляционного насоса отправляется к отопительным батареям дома. Если котел параллельно применяется и для разогревания воды в ГВС, то дополнительно устанавливается бойлер косвенного нагрева. Во втором случае возможен и вариант с двумя раздельными контурами, каждый со своим теплообменником – один для обогрева, второй для водоснабжения.

Пошаговая инструкция по самостоятельной сборке электродного котла

Теперь, когда вы знаете, как устроен электродный котел и по какому принципу он работает, можно попробовать собрать такой отопительный агрегат своими руками. Это не очень сложная работа, однако при ее выполнении нужно быть внимательным и осторожным, чтобы готовое изделие было эффективным и безопасным.

Изображение 3. Схема подключения самодельного электродного котла.

Чтобы самостоятельно собрать электродный котел, вам понадобится следующее:

  • сварочный аппарат;
  • изоляторы для электродов;
  • группа электродов;
  • стальная труба подходящих размеров;
  • изоляторы для клемм;
  • муфта;
  • клеммы заземления и нулевого провода;
  • металлический тройник.

Перед тем как приступать к самостоятельной сборке электродного отопительного котла, обязательно ознакомьтесь со схемой его устройства и принципа работы, представленной на изображении 2.

Запомните несколько особенно важных нюансов. Прежде всего, такой котел в обязательном порядке заземляется. Подавать нулевой провод из электророзетки можно только на внешнюю трубу. Учитывайте и тот факт, что фазу можно подавать только на электрод.

Технология самостоятельной сборки электродного котла достаточно проста и понятна. Прежде всего, вам нужно найти трубу диаметром 5-10 см и длиной порядка 25 см. С одной стороны трубы нужно вставить блок электродов или электрод. При этом вам понадобится тройник. Через него будет входить и выходить теплоноситель. На другую сторону заготовки необходимо установить муфту для подсоединения отопительной трубы.

Схема модификаций электродного котла.

Разместите изолятор между электродом и тройником. Помимо своей основной функции, он будет обеспечивать дополнительную герметичность электродного котла. Изолятор можно сделать из термостойкого высококачественного пластика. При сборке самодельного электродного котла нужно добиться максимальной герметичности. Одновременно с этим должна быть обеспечена возможность резьбового соединения с электродом и тройником. Так что лучше всего заказать изготовление изолятора квалифицированному мастеру, который сможет изготовить деталь, выдержав все необходимые размеры.

Читайте также:  Газовый котел отопления для частного дома. Какой лучше выбрать

Возьмите болт и приварите его на корпус электродного котла. Прикрепите клеммы заземления и нулевого провода к данному болту. Можно дополнительно подстраховаться, установив еще один болт. Готовый котел можно скрыть при помощи какого-нибудь декоративного покрытия. Помимо чисто эстетических функций, оно обеспечит дополнительную защиту от ударов током. Не игнорируйте этот момент, т.к. очень важно ограничить возможность доступа к отопительному котлу в целях личной безопасности.

Как рассчитать мощность электрокотла для дома?

Мощность – одна из основных характеристик котла. Зная этот показатель, вы сможете определить, подходит ли вам модель отопительного устройства. В упрощенном варианте при расчете необходимой мощности учитывается площадь помещения и климатические условия конкретного региона:

W = Wудел. х S / 10, где

W – рассчитываемая мощность, кВт;

S – площадь помещения, м2;

Wудел. – удельная мощность отопительного оборудования, требуемая для обогрева каждых 10 м2 помещения, кВт/м2.

Последняя величина для средней полосы приблизительно равна 1,2 – 1,5 кВт, для северных районов – 1,5 – 2,0 кВт, а для южных – 0,7 – 0,9 кВт.

Для двухконтурных котлов получившееся значение мощности необходимо увеличить в среднем на 25%. Так как КПД электрического генератора тепла близок к 100%, мощность прогрева равна электрической мощности. В среднем электрокотел потребляет 6 кВт.

Для более точного расчета можно воспользоваться автоматическими калькуляторами.

Вычисленная мощность поможет не только в выборе оборудования, но и в расчете годового расхода электричества.

  1. Умножьте мощность на количество часов, когда отопительное оборудование будет работать непрерывно.
  2. Полученную величину разделите на 2, так как прибор не будет все время работать на пределе.
  3. Суточный расход умножьте на 30 (среднее количество дней в месяце) и на 7 (отопительный период в месяцах).

Это приблизительный показатель готового расхода электроэнергии. Он может отличаться от истинного значения примерно на 15%. Если стоимость не напугала вас, то можно приступать к покупке материалов и оборудования и их подключению.

Где и за сколько можно купить

Электрокотлы 3 квт для отопления квартиры или дома представлены в широком ассортименте в магазинах и на торговых площадках в интернете, специализирующихся на оборудовании для инженерных систем. Стоимость товара зависит от степени популярности бренда, что само по себе является гарантией качества, и комплектации.

Наиболее простые модели, оснащённые одним ТЭНом с минимальными возможностями регулирования, можно купить за 5 тыс. рублей. Цена на полностью автоматизированные агрегаты с возможностями погодозависимого управления, подключения гаджетов через GPS и т.д. возрастает до 15-20 тысяч. Максимальная стоимость оборудования известной марки, укомплектованного обвязкой и модулем управления, может достигать 35 тыс. рублей.

Установка и работа электрического котла

Котёл отопления электрический можно установить самостоятельно. В зависимости от типа приобретённого агрегата, отопительная установка монтируется на стену или на пол. В обоих случаях монтаж осуществляется в такой последовательности:

  • разметка месторасположения котла;
  • сверление монтажных отверстий;
  • установка котла на анкерные болты;
  • подключение котла к заземлению;
  • соединение прибора с отопительной системой;
  • подключение прибора к электроснабжению;
  • заправка отопительной системы теплоносителем и удаление воздушных пробок;
  • запуск котла.

Схема подключения электрического котла к системе отопления Источник

Если все перечисленные действия были выполнены правильно, то электрический котёл запустится, и отопительная система начнёт функционировать в штатном режиме. В процессе эксплуатации котла необходимо следить за уровнем теплоносителя в баке. Если он снизится до минимального, то следует добавить воды до нормального значения.

При возникновении протечек, чтобы прибор не вышел из строя, необходимо незамедлительно устранить разгерметизацию системы. Также в процессе работы электрические котлы для дома необходимо очищать от загрязнения и следить за исправностью проводки, подключённой к устройству.

Важно! Установку и подключение электрического котла должны делать профессионалы.