Типы современных электрических котлов: описание, схема устройства и работа

Вступление

Рынок систем отопления позволяет купить котлы отопления любого типа, от газовых и твердотопливных, до электрических и электродных. Можно долго спорить о том, какие котлы отопления более популярны, электрические или газовые. Однако эти споры будут бесполезны для домовладельца, у которого дом стоит в тысячи вёрст от газовой магистрали, а линия электропередач находится «под боком».

Приметные маркеры электрических котлов

Давайте разберем, чем примечательны все электрические котлы с потребительской точки зрения.

Прежде всего, это высокий КПД (коэффициент полезного действия). В этом параметре значения лежат вокруг значения 98%. Это много и означает, что лишь 0,02 части топлива расходуется не на отопление.

Во вторых, электрокотлы компактны. Не имея в своей конструкции сложных деталей и дополнительных элементов, корпуса электрических котлов получаются заметно меньше, а некоторые типы электрокотлов (электродные) вообще сверхкомпактны.

В третьих, работа котлов на электричестве практически бесшумна. Это немаловажный параметр, в том числе для выбора места установки электрокотла.

В-четвертых, технология нагрева теплоносителя в электрическом котле достаточно проста, как следствие процессом нагрева более просто управлять. Отсюда, наличие недорогой автоматики управления практически во всех электрокотлах, а также возможность отдельной сборки систем управления работой котла.

В-пятых, при работе электрического котла не образуются вредные вещества горения, для вывода которых, вдобавок, нужно строить систему дымохода, пронизывающую конструкции дома.

Однако, положительные качества электрических котлов, пытается перевесить один крупнейший недостаток или лучше сказать их особенность. Это необходимость дополнительных электрических мощностей для подключения электрического котла. Об этом я подробно писал в статье Электрическое отопление загородного дома, здесь кратко повторюсь.

• Любой бытовой прибор мощностью более 7 кВт требует разрешение на подключение;
• Обычно на дом выделяют стандартные 5 кВт, мощности, что явно не хватит для нормальной работы элеткрокотла, а значит нужно получать дополнительные мощности;
• Котлы от 6 кВт, а это всего лишь котел для 60 метрового дома, скорее всего, потребуют питания 380 Вольт, что также поставит некоторые административные барьеры в виде согласования, разрешений и выделения.

Эту проблемную сторону нужно учесть, узнать возможность и этапы решения, и лишь потом покупать электрический котел для обогрева дома.

К сожалению, недостатки электрических котлов на этом не заканчиваются. К получению дополнительных мощностей, добавляем:

• Высокую стоимость электроэнергии;
• Необходимость новой электропроводки в доме, а возможно и нового электрического ввода в дом.

Три типа современных электрических котлов

На сегодня можно выделить три основных типа потребительских электрокотлов:

Деление по типам, происходит от примененного в котле способа нагрева теплоносителя системы отопления (воды).

Тэновые электрические котлы

В котлах данного типа для нагрева теплоносителя используются трубчатые нагревательные элементы (ТЭНы). По сути, это электрические проводники с очень высоким сопротивлением. Электрический ток, протекая по элементу, вызывает его нагрев, который передается теплоносителю.

Сам нагревательный элемент окружен диэлектрическим материалом и помещен в металлическую трубку различной формы. Контакты для подключения выведены на концы трубки. Сама трубка (корпус тэна) электрически безопасна.

На бытовом уровне тэны хорошо знакомы по старым электрическим чайникам и переносным водонагревателям.

Недостатком данного типа котлов, является тот же недостаток, что и в чайнике — образование извести на поверхности ТЭНа и стенках котла. Происходит такое образование извести при использовании, так называемой жесткой воды. Поэтому в обслуживании котла, вносится элемент очисти известковых налётов, добавлением к теплоносителю различных добавок. Либо вода перед использованием искусственно доводится до показателя нормальной жесткости 7–10 мг-экв. на литр.

Основными способами смягчить воду является предварительное кипячение, дистилляция или использование специальных фильтров. Это тоже нужно предусмотреть перед покупкой электрического котла тэнового типа.

Еще одна проблема ТЭН котла может стать утечка теплоносителя. ТЭН, не погруженный в воду перегревается и как следствие сгорает, что в свою очередь приводит к пожару. Поэтому не нужно экономить на автоматике котла и обратить особое внимание на его автоматику.

Конструкция ТЭН котла отопления

Посмотрим на конструкцию ТЭН котла на примере котла Proterm «Скат», мощности 6, 9, 12,14,18, 21, 24,28 КВт. Это модель настенного электрического котла с эквитермическим регулированием.

Вода (теплоноситель) поступает из системы отопления (стрелка А), проходя через гидрогруппу (3), поступает бак котла. В нём она нагревается за счет трех установленных ТЭНов. Нагреваясь, вода поднимается вверх бака и поступает в обратную (подающую линию В) системы отопления.

Очень простая и понятная схема. Нет никаких сложных горелок, форсунок, теплообменников, всё просто как в самоваре. Эквитермическое регулирование температуры предполагает подключение к группе управления котлом наружного температурного датчика температуры.

Данный котел может работать с системой теплый полов при подключении аварийного термостата для регулировки температуры котловой воды. В гидрогруппу котла входит циркуляционный двухскоростной насос, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя.

Котел имеет массу защит:

• От замерзания теплоносителя;
• От замерзания бойлера косвенного нагрева;
• Защита насоса от заклинивания;
• Предохранительный клапан на 3 бара.

Подключение электрокотла делается отдельной группой электропроводки с отдельным автоматом защиты от электрощита. Сечение проводов и номинал автоматов защиты смотрим в таблице (фото).

Индукционные котлы

Наблюдаются интересные параллели между бытовой техникой на кухне и типами электрокотлов. Совсем недавно появились индукционные электрические плиты и почти одновременно появились индукционные котлы.

У обоих различных устройств одинаковый принцип работы,— для нагрева используется не электрический ток как таковой, а электромагнитная индукция, которая образуется в катушке при прохождении по ней тока.

Электромагнитная индукция, окружая другой проводник с ферромагнитными свойствами, вызывает его нагрев. В кухонной плите этим феромагнитным проводником является посуда, в котле отопления это трубопровод с циркулирующим теплоносителем.

Недостатки всё те же:

• Жесткая вода откладывает осадки;
• Требуется серьезная защита от утечки теплоносителя.

Конструкция индукционного котла отопления

Посмотрим конструкцию индукционного котла отопления на примере индукционного котла SAV.

Это односекционный индукционный котел, цилиндрического вида идущий в комплекте со шкафом управления. Рекомендовано дополнять систему: циркуляционным насосом, группой безопасности, расширительным баком, датчиком потока и сетчатым фильтром, а также терморегулятором и тепловым реле от перегрузок. Может комплектоваться программатором с управлением по GSM.

На фото видим, как просто устроен индукционный котел.

Для завершения первого знакомства смотрим схему его однофазного подключения, визуальную и принципиальную.

Индукционные котлы могут состоять из нескольких секций нагревателей. Пример, вихревой котел «Вихрь». Конструкция индукционного котла состоит из трех секций индукционного нагревателя, каждый из которых состоит из:

• индукционной катушки;
• теплообменного металлического корпуса;
• с входным и выходным патрубками;
• клеммная группа в защитной металлической коробке.

В комплект котла входит блок управления в виде электрического шкафа с автоматами защиты. Для защиты котла от сухого хода между циркуляционным насосом и входным патрубком котла, ставят реле потока.

Электродные отопительные котлы

Электродные отопительные котлы известны всем по нашумевшей рекламе котлов «Галан» с их миниатюрными размерами.

Это так, электродные отопительные котлы можно сравнить с проточными водонагревателями, только в них вода нагревается за счет, внимание, прохождения тока через теплоноситель. В данных устройствах сам теплоноситель греет сам себя. Достигается это за счет помещения в среду теплоносителя специальных электродов, возбуждающих колебание свободных электронов воды, как следствие вода нагревается.

Отличают электродные котлы:

• Цилиндрические формы;
• Малые размеры;
• Экономичность при установке НЕ чугунных радиаторов;
• Безопасность. Они не работают при отсутствии воды;
• Автоматическое включение/выключение по датчикам температуры.

Минусы таких котлов:

• Нельзя регулировать мощность, только вкл./выкл.;
• Образование накипи, как следствие снижение мощности;
• Вода требует подготовки;
• Нельзя использовать традиционные теплоносители тосол и антифриз;
• Не подходит для теплоносителя дистиллированная вода;
• Есть вероятность прямой утечки тока на корпус и трубы отопления;
• Электролиз, который возникает при процессах в электродном котле, приводит к образованию ядовитых газов и требует периодической замены теплоносителя.

Конструкция электродного отопительного котла

Конструкцию электродного отопительного котла посмотрим на примере минских котлов Beril.

А вот фото их подключения в систему отопления.

Выводы

Все типы современных электрических котлов имеют как достоинства, так и недостатки. Например, ТЭН котлы можно использовать с теплыми полами, а индукционные нет. Или ТЭН котел можно использовать без расширительного бака, а электродные и индукционные нет. Все эти нюансы невозможно уместить в одну статью. Поэтому серию электрокотлов я продолжу в следующих статьях, где подробно разберу каждый тип электрического котла в отдельности.

Технические характеристики электрических котлов

Климатическая компания «Термомир» предлагает в широком ассортименте электрические котлы различной мощности. Ознакомьтесь с информацией или позвоните нашим консультантам для выбора нужной модели котла.

Электрические котлы предназначены для отопления частного дома, дачи, квартиры (в том числе для поквартирного отопления), различных административных, коммерческих и производственных объектов площадью от 30 до нескольких тысяч кв. м. Электрическое отопление оптимально там, где нет магистрального газа или строгие требования к экологичности приборов обогрева. Также котел электрический часто применяется как резервный вариант отопления, на случай возникновения проблем с основным котлом, например, газовым.

Электрический котел отопления состоит из теплообменника, блока нагревательных элементов, блока управления и приборов контроля и безопасности. Некоторые электрические котлы комплектуются циркуляционным насосом, расширительным баком, предохранительным клапаном и фильтром. Нагреваемый при помощи электричества теплоноситель циркулирует по системе труб и радиаторов, обеспечивая отопление помещений, а также нагрев воды в бойлере. Электрический двухконтурный котел применяется для отопления и горячего водоснабжения, одноконтурный — только для отопления дома, а также для теплого пола.

Плюсы:
По сравнению с котлами на других видах топлива электрокотлы более дешевы, компактны, безопасны и бесшумны. Подключение электрических котлов намного более простое и недорогое, чем у других видов котлов. За счет компактных размеров и небольшого веса электрические котлы являются настенными, не требуют отдельной котельной и монтаж допускается в подсобных или хозяйственных помещениях, кладовках, на кухне, в подвале, и даже в жилых комнатах.
Электрические котлы просты в эксплуатации и не создают вредных выбросов и посторонних запахов, не нуждаются в постоянном обслуживании, дорогостоящей чистке и регулярной закупке топлива.

Минусы:
Зависимость от стабильного наличия электричества и высокие требования к качеству и надежности электрической проводки. Также следует учитывать достаточно высокую стоимость электроэнергии. Для обоснованного решения о покупке электрокотла рекомендуется произвести предварительный расчет затрат на электроэнергию.

Котел будет использоваться в российском климате в среднем с сентября по апрель включительно, т.е. только 8, а не 12 месяцев в году. Осенью и весной использование котла будет осуществляться по минимуму, зимой — на полную мощность. Благодаря встроенной автоматике работа котла не будет непрерывной, в среднем — около 8 часов в день, таким образом, приблизительные расходы на электроэнергию за год можно подсчитать по следующей формуле:

240 дней Х 8 часов в день Х мощность котла Х стоимость 1 кВт электроэнергии

Электрокотлы мощностью до 12 кВт выпускаются однофазные (питание 220 В) и трехфазные (питание 380 В), а котлы мощностью более 12 кВт — только трехфазными. Большинство электрических котлов мощностью более 6 кВт допускают многоступенчатую регулировку мощности.

Экономить электроэнергию без ущерба для комфорта помогают различные выносные программаторы, способные поддерживать температуру в помещении по заданному пользователем графику.

Для выбора электрического котла необходимо выяснить мощность устройства. Базовый расчет – 1 кВт мощности котла достаточно для обогрева 10 м2 хорошо утепленного помещения при высоте потолков до 3 м.
Для подбора конкретной модели электрокотла вы можете обратиться к консультантам компании Термомир. Помните, что помимо самого котла необходимо приобрести и остальные элементы полноценной системы отопления и водоснабжения (радиаторы, трубы, насосы, терморегуляторы, бойлер и многое другое), поэтому подбор оборудования и его полную комплектацию лучше доверить профессионалам.

В настоящий момент в ассортименте нашей компании представлены как лучшие электрические котлы от европейских производителей, так и хорошие недорогие российские электрокотлы.

Требуется помощь в выборе или не нашли нужную модель? Позвоните!