Как работают ТЭновые, индукцикционные и электродные электрокотлы

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.

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:

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 – 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:

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.

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:

1. Мощность зависит от площади обогреваемого помещения.
2. 1-контурные модели предназначены только для теплоснабжения дома или дачи, а 2 линии способны обеспечить потребителя горячей водой.
3. Принцип работы. Распространение получили электродные, индукционные и модели с ТЭНами.
4. Наличие дополнительных функциональных возможностей, позволяющих упростить управление котлом.
5. По типу монтажа могут быть напольные или настенные.
6. Производитель оборудования. На рынке представлены аппараты российских, итальянских, немецких, словацких компаний.

Разновидности электронагревателей

В быту нашли применение три типа устройств:

1. ТЭНовый. Жидкость нагревается в трубчатом теплообменнике. Агрегаты отличаются невысокой ценой и простотой в обслуживании. Чувствительны к образованию накипи на стенках нагревательного элемента.
2. Электродный. Нагрев осуществляется за счет ионизации теплоносителя под воздействием тока.
3. Индукционный. Устройства используют эффект электромагнитной индукции для повышения температуры жидкости. Особенность установки — высокая стоимость и низкое энергопотребление.

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

Преимущества и недостатки оборудования

Использование электрокотлов для обогрева помещений имеет следующие достоинства:

• высокая эффективность, которая сочетается с небольшими размерами — КПД установок индукционного типа достигает 99%;
• электрические теплогенераторы являются альтернативным вариантом при отсутствии подводки газа к дому;
• хорошая ремонтопригодность;
• бесшумная работа;
• отсутствие открытого пламени;
• безопасность;
• не требуется наличие вытяжки в помещении;
• отсутствие выбросов в атмосферу;
• длительный срок службы приборов.

Имеется и ряд существенных недостатков:

• создается большая нагрузка на электрическую сеть, что предъявляет высокие требования к качеству проводки в доме;
• при отключении электроснабжения помещение остается без обогрева;
• необходимость осуществлять предварительную подготовку теплоносителя;
• затраты на оплату электроэнергии выше, чем на природный или сжиженный газ.

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

• образование накипи на нагревательных элементах, что приводит к падению эффективности;
• большие размеры установки;
• включение котла сопряжено со скачками в электросети, вызванного высокими пусковыми токами;
• модели начального уровня оснащаются минимумом автоматики, поэтому часто требуется ручная настройка параметров;
• вольфрамовая нить имеет ограниченный срок службы и может перегореть, поэтому периодически ТЭНы приходится менять.

В индукционных агрегатах имеются недостатки:

• высокая стоимость установки;
• требовательность к качеству теплоносителя;
• сложность монтажа.

Несовершенство электродных приборов заключается в следующем:

• требовательность к химическому составу жидкости;
• обильное образование накипи;
• электроды со временем частично растворяются и требуют замены;
• сложная схема подключения и монтажа аппарата;
• котел всегда работает на максимальной мощности и требует наличия автоматической системы включения и выключения.

Устройство электрокотла

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

• блок нагрева котловой жидкости: ТЭН, электроды или индукционная катушка;
• емкость, к которой подведены прямой и обратный трубопровод воды;
• циркуляционный насос, обеспечивающий ток теплоносителя в системе;
• блок управления и автоматики, предназначенный для контроля за работой 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.

Аппарат 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:

• контролировать работу агрегата;
• осуществлять плановое обслуживание и проведение ремонтных работ;
• обеспечивать удобное подключение к коммуникациям и электрической сети.

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:

• материал и толщину стен и межэтажных перекрытий;
• площадь оконных проемов.

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.