Принцип работы электрического котла отопления

Как выбрать электрический котел для частного дома

Принцип работы электрического котла отопления

Обычно для обогрева своего жилища домовладельцы используют отопительное оборудование, сжигающее различные виды твердого, жидкого или газообразного топлива. Альтернативой процессу нагрева с помощью горения может служить электричество.

Если энергетическая компания выделила достаточно большой лимит потребляемой мощности, а хозяин жилища озаботился установкой многотарифного счетчика, то электричество можно использовать в целях обогрева.

Нужно только знать, как подобрать электрический котел  для отопления частного дома и правильно смонтировать его в помещении котельной.

Электрический котел

Общие сведения об электрических отопительных установках

Электронагреватели появились тогда же, когда люди начали пользоваться электричеством. Любой из них работает согласно закону физики: чтобы обеспечить тепловой поток мощностью 1 кВт нужно затратить 1 кВт электроэнергии.

То есть, в таких нагревателях 100% энергии переходит из электрической в тепловую. Вопрос только в том, сколько тепла котел передаст теплоносителю, а какая его часть рассеется в качестве потерь.

Но и здесь есть свой плюс: эти потери в размере примерно 1—3% все равно остаются в доме, поскольку возникают при косвенном нагреве проводников и различных элементов электронных схем.

Электрический котел для отопления дачи

В действительности КПД тепловой установки, работающей от электричества, составляет 97—99%, а так называемые экономные электрические котлы отопления – просто миф или рекламный ход.

Любая электроустановка, производящая тепло, работает очень эффективно, а вопрос экономии энергии целиком ложится на домовладельца.

Вот перечень мероприятий, позволяющих меньше платить за отопление частного дома электричеством:

  1. Установка многотарифного счетчика энергии. Благодаря этому ночью можно использовать электричество для обогрева в 2 раза дешевле обычного.
  2. Мероприятие по установке бака – теплоаккумулятора связано с п.1, тогда днем электрический котел можно отключать.
  3. Свести потери тепла через наружные стены и кровлю к минимуму путем утепления дома.
  4. Устройство систем отопления с более низкой температурой теплоносителя – теплых полов.
  5. Автоматизация, позволяющая снизить расход электроэнергии для электрического котла отопления. Это регулирование температуры теплоносителя в зависимости от погодных условий и для поддержания необходимой температуры воздуха в каждом помещении в отдельности.

Виды электрических нагревателей

Поскольку все нагреватели являются, по сути, преобразователями электрической энергии в тепловую, то различия между ними заключаются только в способе этого преобразования. На современном рынке предлагаются следующие виды электрических котлов отопления:

  • классические котлы, нагревающие теплоноситель с помощью ТЭНов;
  • электродные водонагреватели;
  • индукционные электрокотлы.

В этом перечне отопительные установки представлены в порядке возрастания стоимости.

Электрокотлы с ТЭНами

Тепловой электрический нагреватель (ТЭН) представляет собой металлическую трубку, заполненную кварцевым песком или другим керамическим изоляционным материалом.

Внутри проходит спираль из вольфрама либо нихрома, концы которой приварены к металлическим контактам для подключения проводов. Классический ТЭН выполнен в форме латинской U, провода присоединяются к двум контактам на концах устройства.

Более современные изделия производятся в виде стержня с одним контактом, материал трубки – нержавеющая сталь. Вторым контактом служит корпус самого ТЭНа.

ТЭН для электрического котла

Рабочая часть котла представляет собой бак для теплоносителя, в который погружены несколько ТЭНов, их количество зависит от расчетной мощности установки. Бак может располагаться в горизонтальном или вертикальном положении, принцип работы электрического котла отопления от этого не меняется.

Главное, чтобы ТЭНы были полностью покрыты водой, иначе они быстро перегреются и выйдут из строя. Как правило, современные котлы укомплектованы блоком управления, следящим за температурой и давлением воды в баке с помощью датчиков. Дополнительно установка может быть оснащена собственным циркуляционным насосом.

Все это оборудование находится в металлическом ящике, имеющем привлекательный эстетический вид.

Устройство электрического котла отопления

При запуске и прогреве системы контроллер включает все ТЭНы одновременно, потребление энергии в это время самое высокое.

При достижении температуры, выставленной термостатом или на дисплее, нагрев прекращается и дальше температура воды может поддерживаться включением одного или двух ТЭНов.

Чтобы продлить их ресурс, в системе отопления лучше использовать обессоленную или дистиллированную воду. Тогда на рабочей поверхности трубок будет меньше отложений.

Бытовой электрический отопительный котел для дома с ТЭНами имеет такие недостатки:

  1. Длительный нагрев воды обусловлен тем, что тепло от спирали поступает не напрямую к воде, а через материал изоляции и стенки трубок.
  2. Слой солевых отложений на трубках еще больше замедляет процесс нагрева. Отложения рекомендуется удалять не реже 1 раза в год, если конструкция котла позволяет это сделать.
  3. Раскаленная вольфрамовая проволока достаточно быстро уменьшается в диаметре и перегорает. Долговечность работы таких котлов невелика (до 10 лет).
  4. Самые дешевые модели агрегатов представляют собой бак, покрытый теплоизоляцией и имеющий минимум автоматики. Его придется доукомплектовать самостоятельно.
  5. Среди всех электрических котлов данный вид имеет наибольшие габариты.

Достоинства отопительного агрегата заключаются в доступной стоимости и высокой ремонтопригодности. По этой причине его часто используют как электрический котел для отопления дачи. Если в конструкции применены нагреватели стержневого типа, то они прослужат дольше обычных, а заменить сгоревший ТЭН не представляет большой сложности.

Котлы электродного типа

Каждый человек хоть раз в жизни видел самодельный кипятильник, сделанный из двух лезвий. Принцип действия основан на проводимости обыкновенной воды благодаря присутствию в ней солей разных металлов.

Такой же способ нагрева теплоносителя используется в электродных установках.

Из-за этого в системах отопления, нагреваемых такими котлами, нельзя использовать дистиллированную или обессоленную воду, она обладает низкой проводимостью.

Установка состоит из резервуара в виде металлической трубы, покрытой изоляционным слоем. Внутри находится стальной электрод, к которому присоединяется фазный провод электросети.

Нулевой провод подключается к корпусу, он служит вторым электродом. При включении вода между корпусом и главным электродом интенсивно нагревается.

Такое устройство электрического котла отопления обусловливает его малые размеры.

Существуют и трехфазные электрические котлы для дома, в их корпус вводится не один электрод, а три. Вода поступает внутрь через боковой патрубок, а выходит через верхний.

Скорость нагрева зависит от химического состава воды, по этой причине многие производители в инструкции по эксплуатации изделия указывают необходимые параметры теплоносителя.

Некоторые из них даже дают рекомендации по насыщению теплоносителя солевыми растворами, если их концентрация в исходной воде низкая. Чтобы определить эту концентрацию, потребуется сделать химический анализ воды.

Если с помощью одного котла не удается достигнуть требуемой температуры теплоносителя, то ставится второй и третий, включая их последовательно один за другим. В любом случае придется приобрести комплект автоматики для контроля и поддержания температуры.

Здесь и кроется главный недостаток: мощностью котельной установки управлять невозможно, она все время работает на максимуме.

Температура воды регулируется включением / выключением котла, а эту операцию по команде блока управления выполняют электротехнические устройства.

Когда отапливаемая площадь небольшая и применяются электрические котлы малой мощности, их коммутируют бесшумные тиристорные пускатели. В случае если мощность большая, устройство включается и выключается магнитным пускателем, он при срабатывании издает громкий щелчок, поэтому в помещении топочной нужно будет сделать звукоизоляцию. Кроме этого недостатка существуют и другие:

  1. Влияние химического состава воды на эффективность работы. Со временем теплоноситель в системе теряет проводимость, так как соли в горячей воде постепенно выпадают в виде осадка, который задерживается фильтром.
  2. Более сложная обвязка по сравнению с предыдущим котлом на ТЭНах и необходимость подбора и закупки комплекта автоматики.
  3. На электродах образуется накипь, которую нужно удалять.

Индукционные электрические нагреватели

Данный источник тепла декларируется торговыми представителями как самый экономичный электрический котел отопления. В действительности в нем реализован только новый метод нагрева воды электричеством, используя давно открытый физический закон, экономии здесь нет никакой.

Как можно судить из названия, для этого используется принцип электромагнитной индукции. В катушку с определенным количеством витков вводится металлический сердечник, который нагревается от возникающих в ней вихревых токов.

Далее, тепло от сердечника передается теплоносителю, циркулирующему вокруг него.

Конструкция несколько напоминает электродного «собрата», только корпус котла имеет больший диаметр, поскольку в него по всей высоте встроена катушка. Мощность регулируется тиристорными пускателями, автоматику нужно будет устанавливать отдельно.

Индукционный электрический нагреватель

По сравнению с предыдущими типами нагревателей индукционный котел имеет наибольший срок службы и требует минимального обслуживания. Если в системе применять обессоленную воду, то о накипи на поверхностях нагрева можно забыть. На практике агрегат работает с КПД 99%, скорость прогревания всей системы немного ниже, чем у электродного аппарата.

Также невелики и его габаритные размеры, позволяющие установить котел прямо на стене любой топочной. Индукционный метод нагрева позволяет изготавливать электрические котлы большой мощности, линейка некоторых производителей достигает значения 60 кВт.

Из недостатков стоит выделить самую высокую цену изделия относительно остальных и выполнение отдельной схемы автоматики и обвязки.

Хорошая статья в тему: Как сделать индукционный нагреватель

Рекомендации по выбору электрического источника тепла

Первое, что нужно сделать, чтобы осуществить подбор электрического котла отопления – определить количество тепла, уходящего через наружные стены, кровлю и полы при заданной разнице температур в помещении и на улице.

Обычно температуру наружного воздуха принимают как минимальную в самую холодную пятидневку, внутри помещений – в зависимости от их назначения.

Высчитывают площадь каждой стены, отдельно площадь окон и дверей и находят потери тепла по формуле:

Q = 1/R х (tв – tн) х А, где:

  • Q – количество тепла, уходящее через стену или кровлю, Вт;
  • R – значение сопротивления теплопередаче материала стены, м2 ºС / Вт;
  • А – ее площадь, м2;
  • tв – температура внутри дома;
  • tн – температура наружного воздуха.

Значение R требуется рассчитать в зависимости от материала, из которого сделана стена:

R = δ / k

Здесь δ (м) – толщина стеновой или кровельной ограждающей конструкции, k – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м · ºС). Значение k – величина справочная, ее можно найти в соответствующей литературе.

Если ограждающие конструкции состоят из нескольких материалов, то сопротивление теплопередаче R нужно будет найти для каждого из них. Получившиеся значения Q для каждой стены, кровли и пола суммируют, это и будет искомое количество тепловых потерь, которые должна компенсировать система отопления.

Для подбора электрокотла по мощности нужно полученное количество тепла умножить на коэффициент запаса 1.2, это и будет требуемая мощность отопительной установки.

Чтобы организовать отопление загородного дома электрическим котлом определенного типа, следует обратить внимание на особенности каждого из них и принять к установке наиболее приемлемый вариант. Например, электродные агрегаты будут вызывать перепады напряжения в сети во время срабатывания пускателей.

Это может оказаться неудобным для вас или ваших соседей. Вполне возможно, что вас устроит классический котел с ТЭНами, который и по стоимости доступнее, и требует меньше вмешательства при эксплуатации.

Стоит учесть, что неисправный ТЭН стержневого типа можно легко заменить на новый, некоторые конструкции бака позволяют это сделать без опорожнения системы.

Электрический нагреватель часто используется как дополнение к основному, твердотопливному агрегату. Это делается с целью обогрева здания в ночное время, когда вставать и загружать дрова неудобно, а тариф на электроэнергию самый низкий.

Установка будет работать периодически, несколько часов в сутки.

Соответственно, вы разберетесь, какой электрический котел лучше подойдет для отопления частного дома в ваших условиях, — приобретать недорогой аппарат с ТЭНами или все делать основательно и устанавливать индукционный котел.



Заключение

Каждый из вышеперечисленных видов электрических отопительных установок обладает своими достоинствами и недостатками и любой из них может использоваться в определенных условиях.

Например, приняв электричество как основной энергоноситель для обогрева жилища, есть смысл приобрести надежный и долговечный котел, пусть и несколько дороже.

Для периодического протапливания может быть достаточно и дешевого агрегата, особенно если в обвязке существующего котла на твердом топливе задействована автоматика, которую можно связать с управлением нового электронагревателя.

Как работают ТЭновые, индукцикционные и электродные электрокотлы

Принцип работы электрического котла отопления

По данным статистики свыше 80 процентов россиян живут в городе. Жизнь в крупном населенном пункте имеет свои преимущества, однако недостатки городской жизни видны невооруженным глазом.

Скученность, шум, плохая экология приводят к тому, что мало кто из взрослых горожан не задумывался о постройке или покупке загородного дома, чтобы иметь возможность на лоне природы отдохнуть от суеты и толкучки города.

Некоторым людям удается реализовать свою мечту.

Разновидности котлов

В российском климате жить без отопления жилища зимой невозможно. Но не во всех сельских местностях доступно подключение к централизованному отоплению. Следовательно, требуется автономный источник обогрева.

Но вряд ли кто-то из горожан будет строить в частном, пусть и небольшом, доме традиционную русскую печь, при помощи которой можно отапливать помещение, готовить на ней пищу. Слишком уж экзотичный и трудоемкий вариант обогрева для наших дней.

Практически все люди в этой ситуации предпочтут установить отопительный котел (ОК). Промышленность предлагает самые разные виды отопительных установок. По видам используемого топлива различают котлы:

  • газовые;
  • твердотопливные;
  • жидкотопливные;
  • электрические.

Кроме них, выпускаются котлы комбинированные или универсальные. Называются они так, потому что могут работать на двух и более источниках энергии. Например, на газе и электричестве или на дровах и газе. Самые продвинутые модификации могут использовать жидкое, твердое, газообразное топливо и электричество.

Какой тип котла выбрать для частного дома? Выбор зависит от ряда параметров – площади помещения, наиболее доступного топлива, безопасности, простоты обслуживания, цены.

В частности, в доме небольших размеров не имеет смысла установка мощного многотопливного канала. Стоит он дорого, для него требуется отдельное помещение. Затраты не окупятся. Но в данном случае отлично подойдет электрокотел.

В таком доме без автономного источника тепла не обойтись

Преимущества и недостатки электрокотлов

Электрокотлы пользуются большой популярностью у владельцев загородных домов и дач, так как обладают определенными преимуществами по сравнению с другими ОК:

  • компактные размеры и небольшая масса устройства;
  • отсутствует необходимость подводки газовых труб или постоянного пополнения топлива (дров, дизеля и т.д.);
  • нет нужды в устройстве вентиляции для отвода продуктов сгорания топлива;
  • безопасная эксплуатация;
  • относительно низкая цена;
  • простота монтажа и обслуживания.

В то же время нельзя обойти вниманием два характерных недостатка, присущих электрокотлам. Первый из них – высокая стоимость электроэнергии. Второй – электрическая сеть должна обладать достаточной мощностью для подключения котла.

Типы электрокотлов

Все они делятся на большие группы в зависимости от того, каким способом осуществляется нагревание теплоносителя:

  • ТЭНовые;
  • индукционные;
  • электродные.

В котлах первой группы используются ТЭНы (трубчатые электронагревательные элементы).

Принцип работы электрокотла для обогрева дома с использованием электродов основан на способности теплоносителя нагреваться, когда через него проходит электрический ток.

Принцип действия индукционного котла базируется на способности ферромагнетиков нагреваться под воздействием индукционного тока.

Различаются ОК по величине используемого электрического напряжения. Котлы небольшой мощности (до 6 киловатт) работают на одной фазе (220 вольт), ОК большей мощности подключаются к трехфазной сети напряжением 380 вольт.

Котлы бывают одно- и двухконтурные. Одноконтурные предназначены исключительно для отопления, двухконтурные для отопления и подогрева воды для бытовых нужд.

Электрокотел на ТЭНах

ТЭНовые котлы

Устройство электрокотла для отопления на ТЭНах довольно простое. Один или несколько трубчатых нагревателей располагаются в теплообменнике, через которые циркулирует вода или другой теплоноситель. В корпусе ОК находится автоматика, регулирующая температуру воды, а также включающая и выключающая нагревательные элементы.

ТЭН

ТЭН – это трубка в форме латинской буквы U, сделанная из меди или нержавеющей стали. Внутри проложена спираль, изготовленная из вольфрама или нихрома. В качестве изолятора используется керамика или кварцевый песок.

Как работает электрокотел такого типа? Напряжение подается на концы ТЭНа. Ток, проходя по спирали, нагревает ее. Тепло отдается через песок или керамику, металлический корпус теплоносителю. Циркуляцию теплоносителя по контуру отопления обеспечивает циркуляционный насос.

Чем хорош ТЭНовый агрегат? Прежде всего простотой установки и низкой ценой котла. В плюс можно записать быстрый нагрев жидкости. Существенным недостатком является образование накипи на ТЭНах, что снижает эффективность установки. Чтобы накипь образовывалась в меньших количествах, в воду добавляют сульфат натрия, кальцинированную соду или используют дистиллированную воду.

Электрокотел индукционного типа

Индукционные котлы

Бытовые котлы индукционного типа появились в 90-х прошлого столетия. Его основные элементы: индукционная катушка и сердечник. Катушка под воздействием электротока генерирует переменное магнитное поле, порождающее вихревые токи в сердечнике. Под их действием сердечник нагревается и передает тепло теплоносителю.

Котлы индукционные хороши тем, что они очень надежны и долговечны. ОК индукционного типа может прослужить три десятка лет. Он безопасен в эксплуатации. В качестве теплоносителя можно использовать любую подходящую жидкость. Недостатки — довольно высокая цена и значительная масса. Даже небольшой котел весит около двадцати килограммов.

Электродный или ионный электрокотел

Электродные электрокотлы

Иногда такие ОК называют ионными. В роли проводника тока выступает теплоноситель. Ток возникает из-за разницы потенциалов на помещенных в теплоноситель электродов. Текущий через теплоноситель ток вызывает его нагревание.

Принципиальная схема

К достоинствам относят высокую экономичность, надежность и быстроту нагрева электрокотлов. В минусы можно записать необходимость в специальном теплоносителе, поскольку обычная вода не годится.

Принципы выбора электрокотла

При покупке котла нужно учесть еще несколько факторов. Очень важным параметром является мощность котла. Она у современных ОК варьируется от 2,5 кВт до 60 кВт. Слабенький котел не справится с обеспечением теплом помещения, излишне мощный приведет к необоснованным расходам электроэнергии и денег.

Нужная мощность рассчитывается по специальной формуле. Чтобы выяснить мощность, потребуется площадь помещения умножить на удельную мощность (УД). Второй показатель устанавливается отдельно для каждого региона. Полученную в результате умножения цифру нужно разделить на 10. Допустим, дом находится в Подмосковье, где УД равна 1, 2 кВт. Площадь дома 200 квадратных метров.

Следовательно, электрокотел должен обладать мощностью не менее 24 кВт. Однако приведенная формула справедлива только по отношению к одноконтурным моделям. Если предусматривается горячее водоснабжение мощность необходимо увеличить на 20 процентов.

Заслуживает внимания при выборе регулировка мощности. Она бывает двух типов:

Первый тип регулирования используется в аппаратах с независимыми электрическими нагревателями. Как правило, при таком варианте регулировке котел можно эксплуатировать на 25, 50, 75 и 100 процентов запроектированной мощности.

Для плавного регулирования необходим реостат.

В дешевых агрегатах, мощность которых мала, возможность регулирования отсутствует.

При покупке ОК, рассчитанного на 380 вольт, нужно, чтобы имелась возможность подвести к дому трехфазную линию электропередачи.

Следует посмотреть на какое количество контуров ОК рассчитан. Электрокотлы обычно не используют для нагрева двух контуров, поскольку потребляют слишком много электроэнергии.

Важное значение имеет автоматика ОК. Она обеспечивает безопасность работы агрегата и позволяет рационально расходовать электроэнергию, регулируя температуру. Практикуется установка двух типов терморегуляторов:

  • механического;
  • электронного.

Терморегулятор механического типа функционирует либо на сильфонах, заполненных газом или жидкостью, либо на биметаллических пластинах. Когда температура достигает заданного значения, терморегулятор размыкает электрическую цепь.

После того, как температура упадет ниже определенного уровня, терморегулятор снова включает ОК. Механическая автоматика проста, отличается устойчивостью к перепадам напряжения, однако недостаточно чувствительна.

Возможны отклонения от установленной температуры на два-три градуса.

Электронная автоматика может контролировать, как температуру помещения, так и теплоносителя. Она отличается высокой чувствительностью и точностью в работе. Температур может изменяться при помощи пульта управления, так и заранее заданными программами. Стоимость такой автоматики выше механической.

Все электрокотлы отличаются компактными размерами. Самого маленького размера – электродные ОК. Их длина может достигать всего срока сантиметров. Их можно крепить прямо на трубе с циркулирующим теплоносителем.

ОК продаются в базовой комплектации и с дополнительными опциями (расширительный бак, выносной терморегулятор и т.д.) Они могут понадобиться, а могут и нет. Прежде чем отказаться от покупки дополнительных устройств, следует просчитать результаты такого шага. Если их понадобится докупать после покупки базового варианта электрокотла, это обойдется дороже.

КПД практически у всех современных моделей находится на уровне 95-98 процентов.

Корпуса ОК могут быть изготовлены из различных материалов (сталь, медь, пластик и т.д.). Материал влияет на прочность корпуса и пожарную безопасность.

На цену агрегата влияют несколько факторов:

  • мощность;
  • количество контуров;
  • дополнительные опции;
  • тип ОК;
  • производитель.

 Например, электрокотлы известных европейских брендов будут стоить, конечно, дороже, чем китайские или российские. ТЭНовые ОК стоят меньше, чем электродные или индукционные.

Российский электрокотел «Zota»

Популярные производители

На рынке котлового оборудования присутствуют фирмы, продукция которых, по мнению потребителей и экспертов, заслуживает самой высокой оценки. В их числе котлы немецких компаний «Vaillant», «Buderus», «Bosch». Они производят ОК разных мощностей, разной комплектации, но их все отличает великолепное немецкое качество.

Хорошо зарекомендовали себя итальянские («Ferroli»), польские («Kospel) и чешские («Protherm») электрокотлы. Они стоят немного дешевле немецких.

Из отечественных брендов надежностью и хорошим качеством отличаются котлы «Zota», «РусНИТ» и «Эван». Их цена ниже, чем  у импортных аналогов.

Электрокотел в доме без центрального отопления – вещь, без которой нельзя обойтись. Котлов на рынке много хороших и разных. Чтобы котел работал долго и надежно, нужно правильно выбрать оптимальный агрегат для конкретного дома, воспользоваться помощью профессионалов при его монтаже, и соблюдать правила его эксплуатации.

Сравнительный анализ электрокотлов различного типа производится в видео.

О том, как монтируется котел электродного типа, можно посмотреть в видеоматериале.

Устройство и принцип действия электрокотла отопления дома

Принцип работы электрического котла отопления

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:

  1. Тарифы на электроэнергию и их рост в перспективе.
  2. Расходы потребителя на подвод и подключение к жилью электрической мощности, необходимой для обеспечения комфорта.

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.

Источник фото:buildingwork.net

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:

  1. Самая большая эффективность при нагреве (до 99,5 %) при небольших размерах агрегата.
  2. Длительный срок службы (до 30 лет) и надежность устройств, единичная мощность которых до 60 кВт.
  3. Теплоносителем может быть не только вода, но и незамерзающие жидкости или масло.
  4. Безопасная эксплуатация и небольшие затраты на сервис.

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:

  1. Косвенный способ поднятия температуры жидкости уменьшает кпд до 97…98 %.
  2. Нужна водоподготовка, т.к. в противном случае во время нагрева на корпусе нагревательного элемента появляется накипь, ухудшающая теплообмен и разносимая по разводке и радиаторам.
  3. Не компактная конструкция.
  4. Большая нагрузка на электросеть при эксплуатации и броски тока при включении.
  5. Когда ТЭН работает, вольфрамовая проволока внутри него испаряется и выгорает, требуя замены всей детали.
  6. Возможно разрушение корпуса нагревателя и появления опасности удара электричеством.
  7. Агрегаты имеют упрощенную автоматику, требуя дополнительных вложений.

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.

Работает он только на максимуме мощности, поэтому управление ею идет в режиме «старт – стоп». Электроды подвержены эрозии, покрываются накипью и поэтому периодически заменяются. В качестве теплоносителя используется определенный состав воды. А изменение количества солей в ней влияет на теплоотдачу.

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.

Источник фото: kit.byklimatkotlyelektricheskie

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.

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.

Обеспечение постоянного обогрева дома: обзор всех видов электрокотлов, устройство и принцип работы

Принцип работы электрического котла отопления

Обогрев загородного дома при помощи электрического нагревательного котла уступает традиционным газовым и твердотопливным в экономичности, но является простым и эффективным способом обогрева.

Электрокотёл — бак с нагревательным элементом внутри, а циркуляция теплоносителя по трубам осуществляется с помощью насоса или посредством тепловой конвекции.

По конструкции они могут быть ТЭНовыми, электродными, индукционными. Такой котёл, работающий от однофазного или трехфазного тока, управляется специальным контроллером, который помогает поддерживать оптимальную температуру или включать обогрев по таймеру. Подключение электрокотла к сети отопления легко сделать своими силами.

ontakte

Odnoklassniki

Принцип действия устройства основан на явлении электромагнитной индукции. Магнитное поле, образуемое катушкой, вызывает вихревой ток в металлическом сердечнике, что приводит к его нагреву.

В составе такого электрокотла присутствует:

  • катушка;
  • теплообменник вокруг сердечника;
  • патрубки входа и выхода теплоносителя;
  • блок управления;
  • тиристорные пускатели, регулирующие мощность;
  • защитный кожух с теплоизоляционным слоем.

Теплоноситель поступает через клапан в змеевик, который расположен вплотную к сердечнику, где и происходит нагрев жидкости. КПД при этом достигает 99%, а максимальная мощность отдельных устройств превышает 50 кВт.

Плюсы индукционного нагрева

  • Высокая эффективность работы;
  • надёжность и долговечность индукционного котла;
  • небольшие габариты;
  • применение в качестве теплоносителя любой жидкости (антифриз, масло);
  • безопасность использования при минимальном обслуживании устройства.

Недостатки

  • Высокая цена;
  • сложность подключения электрики и трубной обвязки.

Справка! Производители котлов рекомендуют применять специальную обессоленную воду или антифризы с добавками, которые предотвращают появления накипи.

ТЭНовые устройства

ТЭН расшифровывается как тепловой электрический нагреватель. Любой ТЭН — трубка в форме буквы U из нержавеющей стали или меди, внутри которой проложена спираль из нихрома или вольфрама, а теплоизолятором служит керамика или кварцевый песок. Одноконтактные ТЭНы обладают прямой трубкой, а роль второго контакта выполняет сам корпус.

Фото 1. ТЭНовый напольный электрокотел, окрашен в синий цвет, выполнен из нержавеющей стали.

Электрический ток, проходя через вольфрамовую нить, нагревает её до очень высокой температуры. Это тепло поглощает кварцевый песок и отдаёт его теплоносителю. Принцип действия аналогичен электрическому чайнику.

Важно! Поверхность ТЭНов нагревается до очень высокой температуры, поэтому они обязательно должны быть покрыты водой для охлаждения.

Нагревательные элементы размещают внутри котла с жидкостью. Количество ТЭНов определяет мощность котельной установки.

Нагрев воды происходит интенсивно, поэтому циркуляционные насосы используют в больших отопительных контурах.

Для компактной системы хватает конвекционного теплообмена.

За регулировку температуры отвечает термостат, датчик температуры и давления, блок управления электрокотлом. От завоздушивания системы теплоснабжения предохраняет расширительный бак.

Преимущества

  • Очень простое подключение и обслуживание;
  • низкая стоимость электрокотлов и ТЭНов (от 500 рублей за штуку);
  • быстрый нагрев жидкости.

Стоит ли устанавливать?

Прежде чем монтировать электрокотел, нужно рассчитать теплопотери дома при максимальной разнице температур.

Если установка электрического котла нецелесообразна, то его применяют в качестве вспомогательного отопительного прибора.

Оптимизировать работу помогает установка:

  • датчика температуры, защищающего систему от перегрева;
  • реле нагрузки, которое не даёт работать котлу при большой нагрузке на электросети;
  • реле времени (включает прибор в самые выгодные часы, например, ночью).

Из видео можно узнать, как правильно подключить электрический котел и не ошибиться с фазами.

Для любого электрокотла проводят заземление, а проводку используют согласно требованиям ГОСТа для мощных нагревательных устройств. Правильная установка и подключение — залог успешной и безопасной эксплуатации.

Оцени статью:

Будь первым!

Средняя оценка: 0 из 5.
Оценили: 0 читателей.

Поделись с друзьями!

ontakte

Odnoklassniki

Обогрев дома электрическим котлом

Принцип работы электрического котла отопления

Если вам знакомо устройство электрочайника, то вам будет понятно, почему обогрев дома электрическим котлом называют самым простым способом отопления. Принцип работы электрического котла, очень похож на нагревание воды в чайнике.

Источником тепла является ТЭН, который нагревается при прохождении по нему электрического тока. Возникает вопрос, если это так, почему электрокотлы не используются повсеместно и зачем выпускают котлы на других видах топлива.

Ответим на этот вопрос в этой статье.

Об электрических котлах и доступности электричества

Итак, электрический котел. Для обогрева среднего дома 100 кв. метров, требуется электрокотёл мощностью 10 кВт (о расчете мощности ниже).

Простой расчет из курса физики, дает, что при напряжении питания 220 Вольт, токовая нагрузка сети для питания одного такого котла, составит 45 Ампер.

Если к 10 кВт прибавить 10 кВт нужных для работы другого электрооборудования и освещения в доме, то получаем мощность, которую нужно запрашивать для подключения 20 кВт.

Отсюда первая проблема использовать электрический котел для отопления: не везде такие мощности доступны для подключения.  

Важно! Перед покупкой электрического котла отопления нужно согласовать его мощность и возможность подключения в надзорных органах (Энергонадзоре) вашего района. Возможно, потребуется проект монтажа котла.

Принцип работы электрического котла

Несомненным плюсом электрокотла, является простота его конструкции. Опять напрашивается сравнение котла с чайником.

Нагрев жидкого теплоносителя, происходит в баке котла при помощи одного или нескольких ТЭНов.

Жидкость, нагретая в баке котла до температуры почти 100 градусов, либо естественно, либо принудительно циркулирует в системе отопления. Бак котла изготовлен из нержавеющей стали. 

Довершает удобство, выпуск одноконтурных и двухконтурных котлов. Одноконтурный котел служит только для обогрева дома, а двухконтурный котел имеет два теплообменника и два независимых контура отопления. Один контур обеспечивает горячее водоснабжение (ГВС) в доме, а второй контур – отопление.

Конечно, современные котлы снабжены умным управлением, которое позволяет включать и выключать котел по мере надобности, регулировать температуру нагрева, что значительно экономит электроэнергию.

Отсюда первый плюс электрокотла. Отсутствие сложных технических элементов в котле, делаю его самым надежным и дешевым в обслуживании котлом отопления. Кстати, установка и запуск электрокотла, тоже, простые и доступны своими руками.  

Электропитание электрического котла

Выше я упомянул, что для Энергонадзора может понадобиться проект монтажа котла. Это нужно для электробезопасности. Мощность и токи котла большие, отсюда повышенная опасность возгораний от неправильно выполненной электропроводки.

Для подключения электропитания котла нужна отдельная проводка, правильно называемая группа, имеющая заземление. В продаже есть котлы однофазные, они питаются от сети 220 Вольт, а трехфазные питаются от сети 380 Вольт. Трехфазные устройства обладают большей мощностью.

Чтобы рассчитать сечение жил питающего кабеля, воспользуемся практичной формулой электрика: на 5 кВт мощности, берем 1 кв. мм сечения медного провода в кабеле. То есть: Для котлов мощностью до 7,5 кВт, нужен медный кабель сечениями жил 2,5 мм. Для котлов от 7,5 до 20 кВт нужен кабель с жилами 4 мм. Для колов 20-30 кВт нужен кабель 6 мм.

Примечание! Сечение жил электрических кабелей не обозначается в мм, а обозначается в кв. миллиметрах. Маркировка кабеля ВВГнг 3×2,5, означает, что кабель в двойной виниловой изоляции с тремя жилами сечение каждой жилы 2,5 кв.мм.

Для более точного расчета сечения кабеля используем такую таблицу из ПУЭ,7 (правили устройства электроустановок изд.7). 

В некоторых котлах предусмотрена ступенчатая регулировка мощности. Это позволяет экономить электроэнергию, переключая котел с предельной мощности. Регулировка мощности котла осуществляется либо автоматически, либо в ручном режиме. Электрические котлы оснащены термометрами, манометрами, термостатами.

Исполнение электрокотлов

Конечно, современный электрокотел это не чайник и он наполнен различным дополнительным оборудованием. Есть котлы, в которых установлена автоматическая защита от перегрузки. Есть оснащение встроенным ограничителем температуры. Выпускаются котлы в напольном и настенном вариантах исполнения. Всё это нужно читать в описаниях котла и обращать на это внимание.

Сколько стоит обогрев дома электрокотлом

Все это была теория, мало затрагивающая кошелек. Сколько же будет стоить обогрев дома электрокотлом? Кстати, стоимость самих электрокотлов ниже по сравнению с другими котлами обогрева.

Дано: Для расчета вернемся к моему примеру выше. Дом 100 кв. метров, электрический котел 10 кВт (на 10 метров берем 1 кВт котла).

Вопрос: Сколько будет стоить отопление дома таким котлом в зимний период с октября по май.

Решение:

  • Расчет 1. Считаем, что котел работает постоянно. Потребляемая мощность 10 кВт в час, в сутки 240 кВт, в месяц 7200 кВт. По ценам 2017 года, 1 кВт/час =5,38 рубля (одно тарифный Москва). Получаем за месяц при постоянной работе котла, что на практике не бывает, 38736 рублей.
  • На практике, на полную мощность котле будет работать 10-14 дней за весть зимний период. В остальное зимнее время (декабрь-февраль) котел будет работать на 50 % мощности. В остальные месяцы котел будет работать на 30 % мощности.

Получаем: За весь сезон, в московских ценах котел «съест» 116190 рублей за 8 месяцев. Что в среднем составляет 14523 рубля в месяц. Вот такая математика.

Вывод

Несмотря на все плюсы электрического котла, мы видим, что стоимость отопления электрокотлом классического типа (ТЭН), большая. Газовое отопление будет дешевле, хотя рентабельность газового отопления появится на третий – четвертый год после вложения в газификацию дома.

Кроме этого возможны перебои с электроэнергией. Именно по этому, профессионалы советуют использовать электрокотел в паре с дополнительным котлом отопления, например, на твердом топливе. 

©Obotoplenii.ru

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.