Устройство ионного котла и принцип его работы

Электрическое отопление дома у многих ассоциируется с установкой соответствующих водяных котлов с тэнами, конвекторов или укладкой теплых пленочных полов. Однако вариантов значительно больше. В современных частных домах устанавливаются электродные или ионные котлы, в которых пара примитивных электродов передают энергию теплоносителю без каких-либо посредников.

Впервые отопительные котлы ионного типа были разработаны и реализованы в Советском Союзе, чтобы отапливать отсеки подводных лодок. Установки не становились причиной дополнительных шумов, имели компактные габариты, для них не было необходимости в проектировании вытяжных систем и эффективно разогревали морскую воду, использующуюся как основной теплоноситель.

Носитель тепла, который циркулирует по трубам и попадает в рабочую емкость котла, контактирует непосредственно с электрическим током. Заряженные разными знаками ионы начинают хаотически и соударяясь двигаться. Благодаря образующемуся сопротивлению происходит разогрев теплоносителя.

История появления и принцип работы

В течение всего 1-й секунды каждый из электродов соударяется с другими до 50 раз, меняя свой знак. Благодаря воздействию переменного тока жидкость не делится на кислород и водород, сохраняя свою структуру. Увеличение температуры влечет рост давления, которое заставляет циркулировать теплоноситель.

Чтоб добиться максимальной эффективности электродного котла, придется постоянно следить за омическим сопротивлением жидкости. При классической температуре в помещении (20-25 градусов) оно не должно превышать 3 тысяч Ом.

Нельзя заливать внутрь отопительной системы воду дистиллированную. Она не содержит никаких солей в виде примесей, а значит ожидать ее нагрева таким способом не стоит – между электродами не будет возникать среды для образования электрической цепи.

Дополнительную инструкцию о том как самостоятельно изготовить электродный котел читайте тут

Характеристики: преимущества и недостатки

Для электродного котла ионного типа характерны не только все преимущества электрического отопительного оборудования, но и собственные особенности. В обширном списке можно выделить самые значимые:

• КПД установок стремится к абсолютному максимуму – не ниже 95%
• В окружающую среду не выделяется загрязняющих веществ или вредного для человека ионного излучения
• Высокая мощность в сравнительно небольшом по габаритам с другими котлами корпусе
• Возможен монтаж сразу нескольких установок для увеличения производительности, отдельная установка котла ионного типа в качестве дополнительного или резервного источника тепла
• Небольшая инертность дает возможность быстро реагировать на изменения окружающей температуры и полностью автоматизировать процесс отопления посредством программируемой автоматики
• Нет необходимости в обустройстве дымоходной трубы
• Оборудованию не вредит недостаточное внутри рабочей емкости количество теплоносителя
• Скачки напряжения не влияют на производительность и стабильность отопления

О том как выбрать электрический котел для отопления вы можете узнать здесь

Безусловно, ионные котлы обладают многочисленными и очень весомыми преимуществами. Если не принять во внимания отрицательные стороны, возникающие чаще в ходе эксплуатации оборудования, вся выгода теряется.

Среди отрицательных сторон стоит отметить:

• Для работы ионного отопительного оборудования нельзя использовать источники питания с постоянным током, которые вызовут электролиз жидкости
• Нужно постоянно контролировать электропроводность жидкости и принимать меры по ее регулированию
• Необходимо позаботиться о надежном заземлении. Если произойдет его пробой, риски быть ударенным током значительно возрастают
• Нагретую воду в одноконтурной системе использовать для иных нужд запрещается
• Очень трудно организовать эффективное отопление с естественной циркуляцией, установка насоса обязательна
• Температура жидкости не должна превышать 75-ти градусов, иначе резко вырастет потребление электрической энергии
• Электроды быстро изнашиваются и нуждаются в замене с периодичностью каждые 2-4 года

Нельзя проводить ремонтные и пуско-наладочные работы без привлечения опытного мастера

О других способах электрического отопления дома, читайте тут

Устройство и технические характеристики

Конструкция ионного котла, на первый взгляд, сложна, однако она проста и не принудительна. Внешне он представляет собой стальную цельнотянутую трубу, которая покрывается полиамидным электроизоляционным слоем. Производители постарались максимально обезопасить людей от поражения током и утечек дорогостоящей энергии.

Помимо трубчатого корпуса электродный котел в себе содержит:

1. Рабочий электрод, который выполнен из особых сплавов и удерживается защищенными полиамидными гайками (в моделях, работающих от 3-х фазной сети, предусмотрено наличие сразу трех электродов)
2. Вводящие и выводящие теплоноситель патрубки
3. Клеммы заземления
4. Клеммы, подающие питание на корпус
5. Резиновые изоляционные прокладки

Форма внешнего корпуса ионных отопительных котлов – цилиндрическая. Большинство распространенных бытовых моделей соответствуют следующим характеристикам:

• Длина – до 60 см
• Диаметр – до 32 см
• Вес — около 10-12 кг
• Мощность оборудования – от 2 до 50 кВт

Для бытовых нужд используются компактные однофазные модели мощностью не более 6 кВт. Их достаточно, чтобы полностью обеспечить теплом коттедж площадью 80-150 м. кв. Для больших промышленных площадей используют 3-х фазное оборудование. Установка мощностью 50 кВт способна отопить помещение до 1600 м. кв.

Однако электродный котел работает наиболее эффективно совместно с управляющей автоматикой, включающей в себя следующие элементы:

• Блок пускателя
• Защиту от скачков напряжения
• Контроллер управления

Дополнительно могут устанавливаться управляющие GSM-модули для удаленного включения или отключения. Низкая инертность позволяет быстро реагировать на колебания температуры в окружающей среде.

Должное внимание стоит уделять качеству и температуре теплоносителя. Оптимальной жидкость в отопительной системе с ионным котлом считается разогретая до 75 градусов. В этом случае электропотребление будет соответствовать указанному в документах. Иначе возможны две ситуации:

1. Температура ниже 75 градусов – потребление электричества снижается вместе с КПД установки
2. Температура выше 75 градусов – потребление электричества возрастет, однако и без того высокие показатели КПД останутся на прежнем уровне

Видео руководство

Простой ионный котле своими руками

Ознакомившись с особенностями и принципом, по которому функционируют ионные котлы отопления, настает пора задаться вопросом: как собрать подобное оборудование своими руками? Вначале нужно подготовить инструмент и материалы:

• Труба стальная диаметром 5-10 см
• Клеммы заземления и нулевого провода
• Электроды
• Провода
• Металлический тройник и муфта
• Упорство и желание

Прежде чем начинать соединять все воедино, стоит запомнить три очень важных правила, касающихся безопасности:

• На электрод подается исключительно фаза
• На корпус подается исключительно нулевой провод
• Обязательно предусматривается надежное заземление

Чтобы собрать ионный электродный котел, достаточно следовать следующей инструкции:

• Вначале подготавливается труба длиной 25-30 см, которая будет выполнять роль корпуса
• Поверхности должны быть ровными и без коррозии, зазубрины с торцов зачищаются
• С одной стороны, посредством тройника устанавливаются электроды
• Тройник также необходим для организации выхода и входа теплоносителя
• Со второй стороны делают подключение к отопительной магистрали
• Между электродом и тройником установить изолирующую прокладку (подойдет термостойкий пластик)

• Чтобы добиться герметичности, резьбовые соединения должны быть точно подогнаны друг к другу
• Чтобы закрепить нулевую клемму и заземление, к корпусу приваривают 1-2 болта

Собрав все воедино, можно врезать котел в отопительную систему. Подобное самодельное оборудование вряд ли сможет отопить частный дом, но для небольших подсобных площадей или гаража станет идеальным решением. Можно закрыть установку декоративным кожухом, при этом стараясь не ограничивать к нему свободный доступ.

Особенности монтажа ионных котлов

Обязательное условие при монтаже ионных котлов отопления – наличие предохранительного клапана, манометра и автоматического воздухоотводчика. Располагать оборудование нужно в вертикальном положении (горизонтальное или под углом недопустимы). При этом около 1.5 м подводящих труб – не оцинкованная сталь.

Нулевую клемму принято располагать внизу котла. К ней подключают заземляющий провод с сопротивлением до 4 Ом и сечением свыше 4 мм. Не следует полагаться исключительно на ОЗУ – оно не способно помочь при утечке токов. Сопротивление также должно соответствовать правилам ПУЭ.

Если отопительная система совершенно новая, подготавливать трубы не нужно – они должны быть чистыми внутри. Когда котел врезается в уже эксплуатируемую магистраль, обязательно проводится промывка ингибиторами. На рынках предлагается большой ассортимент средств для удаления отложений, солей и накипи. Однако каждый производители электродных котлов указывает те из них, которые считает лучшими для своего оборудования. Их мнению следует придерживаться. Пренебрегая промывкой, установить точное омическое сопротивление не удастся.

Очень важно подобрать радиаторы отопления к ионному котлу. Модели с большим внутренним объемом не подойдут, так как на 1 кВт мощности потребуется более 10 л теплоносителя. Котел будет постоянно работать, тратя часть электроэнергии напрасно. Идеальное соотношение мощности котла и общего объема системы отопления – 8 л на 1 кВт.

Если говорить о материалах – лучше устанавливать современные алюминиевые и биметаллические радиаторы с минимальной инертностью. Выбирая алюминиевые модели, предпочтение отдают материалу первичного типа (не переплавленному). В сравнении со вторичным он содержит меньше примесей, снижая омическое сопротивление.

Меньше всего с ионным котлом совместимы чугунные радиаторы, так как они больше всех подвержены загрязнениям. Если возможности заменить их нет, эксперты рекомендуют соблюдать несколько важных условий:

• В документах должно быть указано соответствие европейскому стандарту
• Обязательны установка фильтров грубой очистки и уловителей шлама
• Еще раз производится общий объем теплоносителя и выбирается подходящее по мощности оборудование

Производители и средняя стоимость

Многие производители отопительного оборудования имеют собственные линейки котлов ионного типа. Среди наиболее распространенных по рынку можно отметить следующие брэнды:

• «ЭОУ» (Украина)
• ООО «Stafor EKO» (Латвия)
• ЗАО «Фирма «Галан» (Россия)

Небольшие по мощности ионные котлы (2-3 кВт) стоят около 3000-3500 тысяч рублей. Чем выше буде производительность оборудования, тем больше на него цена. Помимо отопительного оборудования необходима дополнительная автоматика. Она приобретается отдельно и обойдется около 5-6.5 тысяч рублей.

Перед покупкой должное внимание уделяется гарантийному сроку. Большинство производителей устанавливают его равным 2-3 года. Соблюдая эксплуатационные требования и регулярно (каждые 3-4 года) проводя замену электродов, срок службы можно продлить до 10-12 лет.

Проанализировав все «за и против» ионного отопительного оборудования, можно сделать вывод о его рентабельности. В некоторых аспектах он выигрывает, в других может значительно проигрывать.

Однако перед выбором отопительных систем, работающих на электрическом оборудовании, стоит учитывать ряд особенностей:

• Если радиаторы разделены на группы по этажам, установку ионного котла рекомендуют на каждом из них
• Образующие контур трубы рекомендуется укутывать утеплителем
• Можно использовать антифриз в качестве теплоносителя, учтя его большую текучесть

Для систем теплый плинтус или теплый пол ионные котлы не подойдут. Выйти на постоянную рабочую температуру 30-45 градусов они не способны.

CozyHouse

Уютный домик

Ионные котлы отопления

Проживая в частном доме, будьте готовым к разным ситуациям. Например, в некоторых районах отопление производится при помощи электричества (касается тех мест, куда газовые магистрали еще не успели дойти). В таких случаях на помощь домовладельцам приходят ионные (электродные) котлы отопления.

Существуют и другие варианты, среди которых:

• твердотопливное отопление;
• дизельное отопление.

Если рассматривать первый вариант, то здесь сразу возникают ассоциации с большими объемами работы. Как минимум, для отопления дровами или углем вам понадобится отдельное помещение для горючих материалов, да и этого будет недостаточно. Ведь для полноценного функционирования твердотопливной системы отопления необходим постоянный уход.

Котлы отопления, работающие на дизельном топливе (соляре), также считаются не самым удачным вариантом. Во-первых, они занимают достаточно много времени, большую часть которого занимает топливный бак. Во-вторых, такие котлы будут нормально работать лишь при периодической регулировке системы. К тому же стоимость монтажных работ достаточно высокая.

• обычные системы;
• с индукционным источником тепла;
• с ТЭНами.

И если вышеуказанные системы не вызывают столь бурных эмоций и противоречий, то использование ионных котлов отопления – наоборот.

Ионные котлы отопления

К заслугам этих приборов относят невероятно высокие показатели КПД (иногда даже больше 100 процентов), легкость при монтаже и относительно небольшие габариты. Но с другой стороны их «ругают» за низкий уровень безопасности и за неблагоприятное воздействие на всю систему отопления, которая спустя определенное время вполне может «накрыться». Как подсказывает опыт, все отзывы (как положительные, так и отрицательные) стоит делить надвое. В данной статье мы попытаемся в этом разобраться подробно, трезво оценив все качества электродных котлов. Помимо этого ознакомимся с популярными производителями котлов, моделями и средними ценами на продукцию.

Как они появились

Созданы эти устройства были еще в 50-х годах специальным оборонным комплексом. Делалась эта разработка для подводного флота бывшего СССР. На то время электродные котлы полностью соответствовали всем требованиям, так как небольшие габариты способствовали их быстрой установке.

Но, несмотря на все достоинства, воинская потребность сначала уменьшилась, а позже и вовсе прекратилась. Но, как вы уже смогли догадаться, история на этом не закончилась. В 1995 году благодаря таким инженерам, как Кунков Д. и Ильин А. на свет появился котел для гражданских потребностей. Современные котлы – это результат многолетних трудов, что поспособствовали доведению системы до максимально высокого уровня.

Ионные котлы отопления – как они работают

Вспоминая известные сериалы и фильмы о советских солдатах, вы, наверное, не однократно видели момент, когда умелые служивые использовали уникальное приспособление для подогрева воды. Состоит такое устройство из двух пластин из металла, что располагаются на небольшом расстоянии друг от друга.

«Армейский» кипятильник

Подключалась такая конструкция к сети, а сами пластины опускались в воду. Таким образом, в кратчайшие сроки можно было получить кипяченую воду для ночного чаепития. Электродный (или же ионный) котел работает по такому же принципу.

Этот метод нагрева воды не считается инновацией в сфере отопления. Со стороны науки (физики) способ уже давно известен человечеству, который впервые был применен еще в ХХ веке.

Производством котлов занимается всего несколько компаний, среди которых есть и отечественные. Но, несмотря на это, все их конструкции схожи между собой, за исключением лишь нескольких мелочей.

Конструкция

Рассматривая конструкцию ионного котла отопления, стоит отметить его основные и несменные детали. А это: располагающийся перпендикулярно к земле утолщенный цилиндр. Утолщение имеется только на одной его стороне, именно там установлен коммутационный блок. Также в конструкции находятся два специальных патрубка, один из которых играет роль «обратки», а второй выводит разогретую жидкость. В большинстве случаев «обратка» находится сбоку, а патрубок для выхода – сверху цилиндра. Но иногда их расположение может меняться.

При работе котла от одной фазы в 220-вольтовой сети, его конструкция включает в себя располагающийся в центре цилиндра электрод. Второй же отсутствует, его роль исполняется внутренней частью корпуса.

Трехфазные котлы считаются уже более мощными по сравнению с однофазными аналогами. В нем установлен блок электродов, что включает в себя три изолированных провода. Он (блок) обязательно должен быть уплотнен специальными материалами. Это предназначено для предотвращения протекания электролита. Хорошая изоляция (электро и гидро) – это обязательное условие качественной продукции.

Котлы славятся своей компактностью. Но все-таки некоторые модели, в зависимости от мощности, могут иметь и большие размеры.

Устройство ионных котлов очень схоже

Все ионные котлы оснащаются специальным блоком управления, которые осуществляют запуск. Но стоит отметить, что включение производится лишь с одной целью – поддержания определенного режима подогрева. Благодаря встроенным температурным датчикам работа котла отопления прекращается после достижения максимальной температуры. В зависимости от «навороченности» модели функции управления на блоках могут быть расширенными, но в данный момент мы говорим о стандартных моделях.

Преимущества и недостатки

О преимуществах и недостатках ионных (электродных) котлов отопления уже упоминалось ранее, но рассмотрим данный вопрос более тщательно.

Преимущества, – каковы они

В разных источниках указывается разная (иногда даже сказочная) информация, касающаяся технических характеристик. Но не вся она является правдивой. Вернее, есть небольшие оговорки.

1. Высокий КПД (коэффициент полезного действия). Многие производители, срывая на себе рубашку, утверждают, что этот коэффициент в их продукции равен 100 %. Иногда даже можно услышать, что даже больше сотни. На самом деле, процент очень большой, с этим никто не спорит. Но не 100 процентов же! Ведь закон сохранения энергии никто же не отменял.
2. Электродные котлы по праву считаются самыми легкими среди всех своих «друзей». Позади всех в этой гонке весов находятся индукционные отопители.
3. Нет необходимости в установке систем дымохода.
4. Быстрый нагрев жидкости.
5. Исключение вероятности перегрева системы ил выхода ее из строя.
6. Даже перебои с подачей электричества никак не смогут повлиять на работоспособность котла. Из-за нехватки напряжения возможна лишь частичная потеря мощности.
7. Они экологически безвредные для человеческого здоровья, как, в принципе, и любой другой электрический прибор.
8. Стоимость – основной плюс ионных котлов, учитывая нынешний рост цен. Если сравнивать этот тип котлов с другими, то, безусловно, стоимость остается самой низкой. Но в этом есть один маркетинговый ход, который нужно учитывать при выборе и покупке. Речь идет о блоках управления, которые нужно приобретать отдельно при покупке ионных котлов. В случае с аналогами все блоки и датчики уже вмонтированы.

Теперь о недостатках

Несмотря на столь заманчивые преимущества использования ионных котлов отопления, существует большое количество недостатков, глядя на которые напрочь отпадает желание связываться с данной технологией. Но читатель все-таки сам должен решить, поскольку многие недостатки – лишь чья-то выдумка, не заслуживающая особого внимания.

1. Совместная работа электродных котлов возможна далеко не со всеми радиаторами отопления. Все дело в том, что рекомендуемый материал радиаторов – это алюминий (высокого качества). При использовании радиаторов изготовленных из некачественного материала, с наличием примесей, электропроводность системы понизится.
2. Монтаж электродных котлов имеет свои особенности. В первую очередь, это связано с высокими требованиями к заземлению. Дело в том, что их металлические корпуса участвуют в рабочем процессе. Поэтому вопрос о заземлении играет важную роль в безопасности.
3. Существует ограничение температурного режима. Недопустимо увеличение максимальной температуры выше отметки в 75 градусов. При несоблюдении этого режима начинается перерасход энергии, что сказывается на качестве отопления. За пределом нагрева следит автоматика.
4. На протяжении всего эксплуатационного периода ионных котлов необходима частая замена электродов, которые довольно быстро зарастают. Но это лишь мелочи, поскольку все механизмы нуждаются в регулярной диагностике и периодической замене быстроснашиваемых деталей.
5. Нельзя использовать такого рода котел в открытой системе отопления. Использовать, разумеется, можно, но крайне нежелательно. В противном случае создастся идеальное условие для образования коррозии, что со временем приведет к поломке агрегата.
6. Нельзя использовать нагретую котлом воду для бытовых нужд. Но эта проблема устраняемая, достаточно лишь установить бойлер косвенного нагрева жидкости.

Электродные котлы отопления и российский рынок

Несмотря на свои недостатки, ионные котлы отопления все-таки остаются востребованными на территории российских рынков. И это не странно, поскольку так можно неплохо сэкономить на отоплении. На сегодняшний день их производством занимаются как зарубежные компании, так и отечественные (что очень даже радует). Для того чтобы у вас образовалось представление о том или ином бренде, будет предоставлен небольшой обзор самых распространенных компаний-производителей.

Электродные котлы отопления могут быть разной формы

Ионные котлы «Галан»

«Галан» — московская компания, начавшая свою работу еще в 90-х годах, постепенно завоевывая лидирующие места, как в России, так и в других странах. Основными элементами производства компании «Галан» являются три основные модели:

«Галан-Очаг» – самое маленькое их творение (масса не превышает отметку в 500 грамм). Но такая миниатюрность отнюдь не влияет на показатели. К примеру, один такой котел без проблем сможет обогревать помещение площадью в 200 кв. м. Средняя их стоимость варьируется в пределах 4000 рублей.

Котлы «Галан-Гейзер» в основном используются для обогрева жилых помещений. Их номинальной мощности в 15 кВт хватает для обогрева помещения площадью в 450 кв. м. Естественно, их стоимость будет немного выше по сравнению с предыдущей моделью. Это порядка 7000 рублей.

Теперь поговаорим о самой мощной модели — «Галан-Вулкан». Их мощность (в зависимости от модификации) может достигать отметки в 50 кВт. Такие котлы используются уже для обогрева крупных помещений (складов, супермаркетов и так далее). Высокая мощность и стоить должна недешево, как и в нашем случае – от 10 000 рублей.

Видео: линейка котлов «Галан»

Электродные котлы отопления «Берил»

Исключительно русское творение – «Берил», выпускаемое в двух вариациях (зависимо от мощности и сети питания). Те люди, кто впервые столкнутся с продукцией данной компании, не смогут не заметить одну характерную особенность – расположение блока питания. В этом случае он находится как раз сверху. Благодаря этому отличию монтаж и обслуживание стали намного проще.

Стоимость однофазных котлов (220 В) с возможностью отопления помещений до 150 кв. м. – от 120 до 140 евро.

Стоимость трехфазных котлов (380 В) с возможностью отопления помещения до 400 кв. м. – от 280 до 380 евро.

Итак, разобравшись с конструкцией, принципом работы и достоинствами, осталось лишь принять решение в пользу того или иного производителя.

Видео: Какой выбрать электрокотел