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.

Принцип работы электролизного котла отопления и требования к теплоносителю

Электродный котел – разработка ведущих инженеров. Оборудование относится к электрическим приборам, по сравнению с ТЭНовыми обогревателями имеют более высокий класс эффективности.

Принцип действия электродных котлов

Принцип, по которому распространяется теплоноситель по системе отопления, зависит от вида оборудования:

• Если система имеет закрытый тип, требуется установка циркуляционного насоса, иначе движение теплоносителя происходить не будет.
• При открытой системе, теплоноситель движется естественным путем.

Работа заключается в соблюдении физических законов. Жидкость разогревается, потому что молекулы воды распадаются на разнозаряженные ионы.

Теплоноситель нагревается по причине движения ионов между двумя, расположенными напротив друг друга, электродами. Создается хаотичное движение положительно, отрицательно заряженных частиц, выделяется тепловая энергия. Энергией пользуются для прогрева воды, антифриза.

Принцип работы

Электроды — производители электрополя с переменным действием.

Способ нагрева исключает образование накипи на стенках отопительного оборудования, продлевает срок эксплуатации.

Требования к теплоносителю

Электродный котел, очень чувствителен к составу теплоносителя. Обычная водопроводная вода не подойдет. Необходимо приобретать дистиллированную воду, добавлять немного поваренной соли. Пропорция: 100 грамм соли на 100 литров жидкости.

Для нормальной работы жидкость нужно довести до нужной плотности, проводимости. Соль различается по составу, результаты могут отличаться.

Завершая подготовку раствора, ориентируйтесь по значению тока в электронном котле. В инструкции к устройству можно найти подробную таблицу необходимых значений. Берутся в зависимости от мощности, объема залитого теплоносителя. Постепенно добавляя соль, дистиллированную воду, нужно добиться необходимых показателей.

Перед наполнением системы электролизным раствором, проведите обязательную чистку от накипи, отложений солей. Если не сделать, проблема может изменить теплопроводность жидкости.

Плюсы, минусы оборудования

Отзывы покупателей электродных котлов сильно отличаются. Преимущества:

• Прибор компактный. Возможна транспортировка устройства без проблем.
• Устройство просто подключить.

Установленное устройство

• Благодаря небольшим размерам прибора, можно использовать как дополнительный, резервный теплогенератор.
• Чтобы установить устройство, не нужно составлять проект, обращаться в службу для согласования.
• Если произойдет утечка теплоносителя, прибор будет работать как прежде. После устранения проблемы, можно заново запускать устройство в работу.
• Электролизные котлы спокойно относятся к перепадам напряжения.
• Не выбрасывают вредные вещества, не создают мощные электромагнитные поля.

• Использование в системе отопления, стальных, чугунных радиаторов, недопустимо. Для эффективной работы, нужны приборы, изготовленные из биметалла, алюминия. Нюанс делает систему более дорогой.
• Использование водопроводной воды недопустимо. Необходимо применять дистиллированную воду, смешанную с поваренной солью, изготавливая электролизную жидкость.

Запрет на водопроводную воду

• Монтаж котла возможен в контур замкнутого типа. Требует покупки герметичной расширительной емкости, клапана аварийного сброса давления, воздухоотводчика.
• Теплоноситель не должен нагреваться выше 85 о С.

Проведя анализ минусов аппарата, можно понять, что связаны с качеством теплоносителя, химическими свойствами.

Последствия электролиза, прямого действия тока

В процессе работы гидролизного раствора, происходит распад воды на водород, кислород, ведет к образованию воздушных пробок. Не дает жидкости нормально циркулировать внутри системы.

Некоторые пользователи обнаружили на алюминиевых радиаторах следы коррозии — следствие электрохимического воздействия.

Если установить в систему отопления чугунные радиаторы, качество теплоносителя изменится в худшую сторону. Из пор чугуна дистиллированная вода вымывает примеси. Электродный котел требует установки биметаллических конструкций.

Жидкость в системе находится под постоянным воздействием тока, установка заземления обязательна. Процесс сложный, не на всех видах отопительной системы возможно.

На стальную трубу можно установить хомут, если система состоит из чугунных радиаторов и пластиковых труб — процесс практически не решаемый.

Мифы о выдающемся КПД

В рекламных материалах утверждают, что котельное оборудование на электродах добывает тепловую энергию из пустоты. Показатели — 120-150% от приложенной электрической мощности. Но они совершенно не обращают внимание законы физики, теплотехники.

Миф — преобразование электрической энергии электродным котлом во много раз. Акцентировали внимание на продвижении тепловой техники, которая работала от теплового насоса с положительным коэффициентом СОР.

Не стоит верить заявлению, что электрическая энергия на 100% преобразуется в тепловую. Потери неизбежны.

Целесообразность использования

Используются для обогрева небольших помещений. Оборудование электродного типа имеет небольшую инерционность, нагрев происходит практически мгновенно, за короткий срок можно обогреть небольшую комнатку.

При компактных размерах можно разместить в любой части системы отопления.

Электродные котлы предназначены для систем закрытого типа, где водоизмещение минимизировано. Устройство можно использовать для обогрева теплого пола, радиаторов одновременно. Процесс требует тщательной подготовки теплоносителя, сложных электронных схем термоконтроля.

Обслуживание системы отопления на электродном оборудовании

Электродные котлы – техническая разработка для обогрева дачи помещений с небольшой площадью. Особенность, которая отличает от аппарата, работающего на ТЭНе — невозможность поломки от перепада напряжения.

Во время эксплуатации прибора, работающего на пределе, внутри корпуса образуется высокая температура, давление, возникает циркуляция некачественного теплоносителя, устройство очень быстро изнашивается. В таких условиях происходит износ электродов, изоляторов, герметичность соединений придет в негодность.

В случае некачественного нагрева теплоносителя, утечки, требуется провести срочный ремонт оборудования. Перед началом работ, устройство требуется обесточить.

Отзывы

«Вышла на пенсию, занялась дачными хлопотами, в весенне-осенние периоды прохладно. Задалась вопросом, как обогреть дачу. Недавно приобрела электродный котел. Мой домик утеплен, защищен от продувания ветрами, вариант устроил. Котел работает не постоянно, все в порядке».

Надежда, Старый Оскол.

«Мы с женой приобрели устройство специально для дачи. Ребята, котел работает хорошо. В больших помещениях не пробовал. Можно установить в комнате, не заморачиваясь на выделении отдельной комнаты под котельную. Советую».

Небольшое заключение

Если нужно протопить небольшое помещение, выделять помещение под котельное оборудование нет возможности, вариант подходит. Компактный, установка не требует определенного места. Единственная проблема — теплоноситель. Придется приобретать дистиллированную воду, разводить с поваренной солью.