Подключение электрокотла – электрическая и гидравлическая схемы

Электрокотлы устанавливаются сейчас довольно часто. Но в большинстве домов выполняют только роль резерва. Как правило, основными являются газовые и твердотопливные котлы, эксплуатация которых в разы дешевле. Но иногда, при соответствующем оборудовании, и электрокотел используется как основной…

Как удешевляется тепловая энергия от электрокотла? Как правильно подключить, какую схему использовать?

Одно важнейшее преимущество этого теплогенератора известно – лучшая комфортность и беспроблемность при эксплуатации, а далее…

Какая мощность потребуется

Сколько мощности потребуется на отопление дома?

• Известно, что для неплохо утепленного дома потребуется 10 кВт на 100 м кв.
• Для домов, построенных по энергосберегающим технологиям, такая мощность будет уже излишней.
• Но если коробка характеризуется как «совсем холодная», то и 20 кВт будет маловато….

Для среднестатистического дома подбор можно осуществить именно так – 1 кВт на 10 м кв. Если на практике оказывается маловато, то экономически целесообразно не наращивать мощность, а утепляться, — менять сначала окна-двери, затем наращивать слой утеплителя на чердаке….

Подходит ли электрокотел для постоянного отопления

С точки зрения удобства и надежности, стоимости ремонта – электрокотел самый лучший теплогенератор. Проблема в стоимости электроэнергии. Ею отапливать по дневному тарифу невыгодно.

Вторая проблема – в выделенной на объект мощности. Хватит ли ее для полноценного отопления дома?

Хорошо, если выделено 15 кВт трехфазного электропитания 380В. Тогда можно установить котел мощностью 12 кВт, еще 3 кВт пойдут на бытовые нужды.

Но если питание 220В и допустимая мощность котла всего 4 кВт, то он может рассматриваться только лишь как аварийный вариант, чтобы поддержать тепло на случай выхода из строя основного. Или для отопления в межсезонье, по дешевому тарифу, но такие схемы будут рассмотрены далее…

Подключаем электричество – чтобы не загорелось

Чтобы электрокотел работал без проблем, в первую очередь его нужно правильно подключить к электропитанию. У различных моделей свои особенности. Но все заводские агрегаты комплектуются электрической принципиальной схемой подключения и инструкцией. Эти документы исполняются в точности.

Общим во всех вариантах остается следующее.

• Применение кабелей определенного типа с медными жилами соответствующего сечения.
• Подключение только цельными отрезками кабелей, счалки не допускаются.
• Недопустимость использования для постоянного включения/выключения выключателей автоматических (ВА) и других защит, — если котел не снабжен выключателем, то такой прибор устанавливается в цепи дополнительно.
• Применение электрических защит — реле утечки тока на землю (Устройство Защитного Отключения) и максимальной токовой защиты (Выключателя Автоматического). Эти два устройства могут быть объединены в одном корпусе, и называться Дифференциальный Автомат.

Какое сечение жил и тип защит понадобятся

Скорее всего изготовитель даст исчерпывающие рекомендации по подбору электропроводников для подключений, и по выбору типа дифференциального автомата.

Тем не менее, можно воспользоваться следующей таблицей, в которой приведены характеристики кабелей и электрических защит в зависимости от мощности электрокотла. Здесь приведены данные для трехфазного электропитания 380 В.

Для котла в 12 кВт, при трехфазном питании, понадобится кабель ВВГнлLS, который включает в себя 5 медных проводников, каждый из которых имеет сечение 4 мм кв. А также АВ с током отключения 25А, УЗО с дифференциальным током 30 мА.

Схема подключения

Общие принципиальные схемы приведены на рисунках. Для электропитания трехфазного 380В, и двухфазного 220В.

Но принцип один – фазы защищаются и при необходимости отключаются дифференциальным автоматом (защитным отключением и максимальной токовой защитой).

Схема подключение ТЭНов котла

Котлы, которые чаще всего применяются в быту, имеют небольшую мощность – до 15 кВт, так как больше не позволяет подключать энергонадзор. Такие агрегаты могут комплектоваться тенами рассчитанными на электропитание 220 В. При этом к трехфазной сети 380В они подключаются по схеме «звездой» с общим нолем.

На схеме приведены 3 ТЭНа расчитанные на работу в сети 220В, которые подключаются к трем фазам 380В. Например, 3 нагревателя по 4 Квт каждый, дают суммарную электрическую мощность 12 кВт. При таком подключении возможна работа каждого ТЭНа независимо от соседнего. Т.е. возможен выбор режима мощности 4, 8 и 12 кВт.

Подключение ТЭНов и автоматики конкретного электрокотла отображается в схеме электрической, прилагаемой к нему, что и должно исполняться.

Если тены рассчитаны на напряжение 380В, то они включаются между фазами по «треугольнику».

Как работают защиты электрокотла

Устройство защитного отключения (реле утечки) сравнивает силу тока проходящего через него по фазам. Эти значения в нормально-работающей схеме будут приблизительно равны. Но если появится повреждение (разрушена оболочка жил кабеля, разрушен потребитель, например, прогорание тена и вода в корпусе…), или к токоведущей части прикоснулся человек, то появится утечка тока из какой-то фазы. А между проводниками образуется разность (дифференциал) силы тока. При этом реле за очень короткий промежуток времени отключит сеть. Время срабатывания на отключения небольшое, через организм человека не успевает возникнуть опасная для здоровья сила тока.

Выключатель автоматический (максимальная токовая) срабатывает при достижении заданной силы тока в цепи. Например, при коротком замыкании между фазами. В этом случае защитное реле не срабатывает, так как силы токов по фазам будут равны. Но максимальная токовая защита, отключит сеть и предотвратит воспламенение электрических приборов и проводников.

Как сделать монтаж

Для непосредственного монтажа электрических защит, прокладки выбранного кабеля и его подключения к электрокотлу, рекомендуется пригласить квалифицированного электрика. И не выполнять эти ответственные работы самостоятельно.

Как правило, специалист не допустит нарушений нормативов и создания опасной обстановки.

Например, в деревянном доме элекропроводка прокладывается в негорючей оболочке. В этой роли может выступать металлическая гофрированная трубка.

Или, например, не допускается делать штробы в несущих конструкциях дома для прокладки электрических проводников.

Зажим жил проводников в контактных группах выполняется по правилам.

Эти и другие нюансы специалисты выполняют быстро и качественно.

Гидравлическая схема

Типичная схема подключения элеткрокотла приведена на рисунке. Здесь под «электрокотел» подразумевается простейший водонагреватель, который нуждается во всем дополнительном оборудовании.

Важные элементы на схеме.

• Фильтр грубой очистки – устанавливается на обратке перед насосом, сборником вниз и по ходу струи.
• Циркуляционный насос – в домах до 200 м кв. как правило достаточно насоса 25 – 40. Рекомендуется устанавливать на обратке перед котлом.
• Расширительный бак, объемом 1/10 от объема жидкости в системе не допускает опасного роста давления при нагреве (расширении) теплоносителя.
• Группа безопасности – обязательный элемент, состоит из воздухоотводчика, предохранительного клапана давления, и манометра. Устанавливается на подаче, в высшей точке отопительного трубопровода, на выходе из котла.

Но дорогие модели комплектуются таким оборудованием в одном корпусе.

Дешевое электричество для отопления

К сведению: стоимость тепловой энергии при отоплении газом, в грубом приближении оценивается как 0,8 руб/кВт. При отоплении дровами – 1,3 руб/кВт.

Днем электричество стоит 5,4 рубля за кВт, а ночью 1,6 руб/кВт (приближенные тарифы по Московскому региону).

Т.е. ночная электроэнергия сопоставима по цене с другими видами топлива. А за счет удобства применения, выходит победителем по соотношению цена/качество для большинства пользователей.

Если установить счетчкик с ночным тарифом, что решается с энергонадзором, то этим можно будет воспользоваться.

Но как ночную электроэнергию использовать днем?

Обычная схема применения электрокотла

Максимальная мощность электрокотла ночью бывает излишней, иначе будет жарко, например, для дома площадью в 100 м кв. с котлом 12 кВт, еще и в межсезонье.

Оптимально лишнюю ночную энергию накопить ночью и использовать днем. Для этого ее нужно преобразовать в тепловую (нагреть воду) и запасти ее в теплоаккумуляторе.

Используются буферные емкости вместимостью от 1 тоны жидкости.
Как используется буферная емкость….

Тогда схема включение электрокотла следующая.

Здесь электрокотел включается параллельно твердотопливному. С ночным тарифом электрический агрегат выступает основным, обеспечивая пользователям существование без беспокойств об отоплении. В большие холода, когда электромощности и накапливаемой энергии не хватает, к отопительному процессу подключается твердотопливный.

Как экономить при отоплении электрокотлом

• Не перегревать помещение.
  Не редко, когда автоматика настраивается неправильно и в помещении становится жарковато. Выбрасывается +20% денег на неудобства. Для автоматического управления котлом лучше использовать воздушные датчики — комнатные термостаты. А не руководствоваться температурой теплоносителя.
• Отключение не используемых помещений.
  Не редко, когда отдельные комнаты, например, мастерская могут быть прохладными большее количество времени. С автоматизированным электрокотлом целесообразно применять термостатические регуляторы на каждом радиаторе. Тогда рачительные хозяева смогут отрегулировать температуры в комнатах. В отдельных случаях можно сэкономить и 25% энергии.
• Оптимальное распределение температур.
  Теплый пол экономичнее до 15% от радиаторного отопления. К тому же это комфортно и удобно. Распределение температур в помещениях будет и выгодными и полезным.
• Сделать вентиляцию.
  С вентиляцией убегает до 50% тепла из помещения. Важно устранить сквозняки и обеспечить вентиляцию по современным представлениям. Как делается вентиляция в доме

Целесообразно утеплить.
Электроэнергия дорогая, с ее использованием намного больше экономической выгоды от утепления, чем при использовании того же газа. Если для газа может быть достаточным и 10 см толщины утеплителя на чердаке, то для электричества целесообразнее 22 см. Нужно доутеплиться максимально, из расчета окупаемости за 12 лет. В неутепленных домах перерасход энергии достигает 200 – 300%.

Виды электрокотлов по типу нагревателя: схема подключения

Схема электрокотла состоит из двух частей: силовой и слаботочной контрольной (управления). Способ подключения к сети определяется числом фаз в линии питания и комплектацией прибора. Вид обвязки выбирают в зависимости от назначения отопительного устройства (основной/вспомогательный).

Разновидности электрических котлов по типу нагревателя

Есть 3 варианта:

В ТЭНе имеется нихромовая проволока, подключаемая непосредственно к источнику напряжения. Элемент омывается рабочей средой (врезается в теплообменник), но нагревательная спираль с ней не контактирует, поскольку помещена в металлический корпус с диэлектрической засыпкой.

Ионные котлы также называют электродными. Нагревателем выступает сама рабочая среда. Ток в ней протекает между подключенными к источнику напряжения стенкой теплообменника и электродом внутри него. В воде должны быть примеси солей — их ионы выступают свободными носителями заряда. От концентрации зависит сопротивление среды и, как следствие, мощность котла.

Главный элемент силовой схемы индукционного отопителя — намотанная на теплообменник катушка.

При подключении к сети она генерирует переменное электромагнитное поле, наводящее вихревые токи в стенках резервуара и помещенного внутрь него сердечника из ферритовой стали. Такой нагрев называют бесконтактным.

Критерии выбора электрокотла

Заслуживают внимания следующие аспекты:

Производительность котла подбирают по теплопотерям дома при самой низкой температуре на улице. Расчет заказывают проектной организации либо выполняют самостоятельно в упрощенной форме. Показатель зависит от высоты потолка:

1. Менее 3 м. Умножают площадь на 0,1 кВт. Например, потери в доме, метраж которого 150 кв. м, составляют 150 × 0,1 = 15 (кВт).
2. Более 3 м. Определяют по объему: по 40 Вт на каждый кубический метр. Например, для одноэтажного строения с размерами в плане 6 × 9 м и потолком в 4 м теплопотери составляют: 6 × 9 × 4 × 40 = 8640 Вт.

К полученной величине добавляют запас, с учетом функций котла:

• работает только на отопление: 20%;
• одновременно греет воду для хозяйственных нужд: 50%.

Для приведенных примеров потребуются отопительные приборы мощностью 15 × 1,2 = 18 кВт и 8640 × 1,2 = 10,4 (кВт).

По комплектности устройства делятся на 2 вида:

• с полным набором;
• без группы безопасности, насоса и расширительного бачка.

Первый вариант прост в монтаже: необходимо только подсоединить отопительный контур. Для устройств второго типа перед установкой потребуется подобрать и докупить самостоятельно недостающие компоненты.

Наиболее практичный тип нагревателя — ТЭНы. Преимущества таких котлов:

• доступная стоимость в покупке и ремонте;
• возможность работы в низкотемпературном режиме благодаря наличию нескольких ступеней мощности;
• плавный пуск, исключающий просадку напряжения в сети (по той же причине).

Ионные отопительные аппараты компактнее, дешевле и надежнее (нечему ломаться). Но у них есть существенные недостатки:

• меняется химический состав примесей в теплоносителе, что требует его замены каждые 1,5 месяца;
• в контуре образуются газовые пробки;
• мощность не регулируется;
• при включении наблюдаются броски напряжения;
• периодически требуется замена электродов (растворяются).

У индукционных котлов 2 преимущества:

• большая площадь поверхностей нагрева;
• неприхотливость к теплоносителю: подходит любой антифриз или вода из-под крана (накипь не образуется из-за микровибраций).

Низкий интерес со стороны потребителей обусловлен дороговизной этих приборов: по цене они в 3-4 раза превосходят ТЭНовые.

Ремонт тоже требует больших затрат: неразборный водогрейный узел при обрыве фазы или межвитковом замыкании в катушке необходимо менять полностью. При этом пока нет данных о надежности и долговечности таких котлов, поскольку они не получили широкого распространения и эксплуатируются не так давно.

Особенности подключения к системе отопления

Обвязка теплогенератора со встроенными помпой и расширительным бачком заключается в подсоединении подающей и обратной труб контура. Они крепятся на опорах, чтобы не давить своим весом на штуцеры отопителя. Резьбовые соединения герметизируют паклей. Фторопласт (ФУМ-лента) для этого не подходит из-за высокой температуры.

К котлу, состоящему только из водогрейного узла и автоматики, со стороны подачи присоединяют группу безопасности:

• манометр;
• воздухоотводчик;
• предохранительный клапан.

К последнему из приборов прикручивают трубу контура.

Со стороны обратки подсоединяют:

• циркуляционный насос;
• мембранный расширительный бак (через тройник);
• фильтр-грязевик.

Далее прикручивают трубу.

Инструкция по подключению к электрической сети

Котел запитывают отдельным кабелем, проложенным от распределительного щита. Ток в цепях нагревателя исчисляется десятками ампер, поэтому при подключении к общедомовой сети в соседних розетках будут наблюдаться перепады напряжения.

1. Кабель размещают выше трубопроводов с целью исключить контакт с водой в случае прорыва.
2. Используют медный провод марки ВВГнг (можно с индексом лс) с сечением жил, соответствующим нагрузке и способу прокладки (табл. 1.3.4 ПУЭ-7).
3. Корпус котла и прочие металлические части, не относящиеся к токоведущим, заземляют.
4. На вводе устанавливают устройство защитного отключения (УЗО), настроенное на утечку в 30 мА.
5. Перед подсоединением кабеля к распределяющей шине размыкают главный автомат, обесточивая дом.

Во избежание путаницы в дальнейшем жилы кабеля рекомендуется задействовать по общепринятому порядку: коричневую — для фазы, синюю — для нейтрали, желто-зеленую — для заземления. Концы проводов зачищаются и плотно зажимаются в клеммах котла. Жила заземления фиксируется специальным медным болтом.

Соединения электропроводки выполняют способами, разрешенными ПУЭ: самоизолирующими или болтовыми зажимами, опрессовочными гильзами, клеммами или при помощи коннекторов-разветвителей («орехов»). Пайка не рекомендуется из-за опасности расплавления припоя. Скрутка запрещена.

Схемы подключения однофазного и трехфазного электрических котлов

Соединение отопительного аппарата с сетью 220 В осуществляют в таком порядке:

1. В распределительном щите монтируют автоматический выключатель с номиналом, соразмерным мощности котла. На входные клеммы заводят «фазу» и «ноль» с соответствующих шин.
2. Рядом устанавливают УЗО с номиналом на ступень выше, чем у предохранителя.
3. Соединяют оба прибора перемычкой.
4. От выходных контактов УЗО прокладывают 3-жильный кабель до клеммника котла.

Электрокотел мощностью до 3,5 кВт включается в розетку общедомовой сети при условии, что проводка отвечает современным требованиям (медные жилы сечением от 2,5 кв. мм).

Котел на 380 В запитывается аналогично, но 5-жильным кабелем и через 3-полюсный автомат.

Замена на 3 однофазных выключателя не допускается: по требованиям ПУЭ при внештатных ситуациях должна размыкаться вся линия.

Для водогрейного узла без автоматики, например, самодельного, используют другие виды электросхем. Наиболее простой вариант:

1. После автомата и УЗО на каждой фазе устанавливают по однополюсному магнитному пускателю на 220 В. Установка раздельных приборов вместо одного на 380 В позволяет регулировать мощность путем отключения ненужных ТЭНов. Такая необходимость возникает, например, в межсезонье.
2. На управляющие катушки пускателей заводят одну из фаз, например, B. В ее разрыв устанавливают микровыключатели.
3. Последовательно устанавливают предельный термостат, размыкающий цепь при перегреве теплоносителя.
4. После подключают терморегулятор. Он размыкает цепь управления по сигналу температурного сенсора, закрепленного на теплообменнике.

В усложненном варианте к слаботочным катушкам пускателей подключают комнатный термостат.

Схема отопления дома с электрическим котлом

Практикуют несколько способов организации системы обогрева. Ниже приведены наиболее востребованные:

1. Радиаторное отопление совмещено с «теплым полом».
2. Электрический котел подключен параллельно с дровяным и используется как вспомогательный.
3. Используется термоаккумулятор.

Работающий в низкотемпературном режиме (+28…+40 °С) «теплый пол» подключают через смесительный узел, который разбавляет горячую воду остывшей обраткой.

Во втором варианте в трубы врезают 3-ходовой и обратный клапаны, перенаправляющие рабочую среду по сигналу термодатчика на электрокотел. Систему делают комбинированной, чтобы при отключении напряжения обеспечивалась естественная циркуляция теплоносителя:

• подачу начинают вертикальным разгонным коллектором;
• трубы монтируют с уклоном в 3 мм на 1 п. м.

Накапливающий тепло аккумулятор позволяет эксплуатировать котел только в ночное время, когда электричество стоит в 2 раза дешевле (необходимо установить 2-тарифный счетчик). Днем горячая вода из емкости порционно добавляется через смесительный узел в отопительный контур.

Вывод

Самый практичный электрокотел — ТЭНовый. Прибор подключается к сети отдельным кабелем через автомат и УЗО. Наиболее экономична схема системы отопления с теплоаккумулятором.