Обогрев дома электрическим котлом

Вступление

Если вам знакомо устройство электрочайника, то вам будет понятно, почему обогрев дома электрическим котлом называют самым простым способом отопления. Принцип работы электрического котла, очень похож на нагревание воды в чайнике. Источником тепла является ТЭН, который нагревается при прохождении по нему электрического тока. Возникает вопрос, если это так, почему электрокотлы не используются повсеместно и зачем выпускают котлы на других видах топлива. Ответим на этот вопрос в этой статье.

Об электрических котлах и доступности электричества

Итак, электрический котел. Для обогрева среднего дома 100 кв. метров, требуется электрокотёл мощностью 10 кВт (о расчете мощности ниже). Простой расчет из курса физики, дает, что при напряжении питания 220 Вольт, токовая нагрузка сети для питания одного такого котла, составит 45 Ампер. Если к 10 кВт прибавить 10 кВт нужных для работы другого электрооборудования и освещения в доме, то получаем мощность, которую нужно запрашивать для подключения 20 кВт.

Отсюда первая проблема использовать электрический котел для отопления: не везде такие мощности доступны для подключения.

Важно! Перед покупкой электрического котла отопления нужно согласовать его мощность и возможность подключения в надзорных органах (Энергонадзоре) вашего района. Возможно, потребуется проект монтажа котла.

Принцип работы электрического котла

Несомненным плюсом электрокотла, является простота его конструкции. Опять напрашивается сравнение котла с чайником. Нагрев жидкого теплоносителя, происходит в баке котла при помощи одного или нескольких ТЭНов. Жидкость, нагретая в баке котла до температуры почти 100 градусов, либо естественно, либо принудительно циркулирует в системе отопления. Бак котла изготовлен из нержавеющей стали.

Довершает удобство, выпуск одноконтурных и двухконтурных котлов. Одноконтурный котел служит только для обогрева дома, а двухконтурный котел имеет два теплообменника и два независимых контура отопления. Один контур обеспечивает горячее водоснабжение (ГВС) в доме, а второй контур – отопление.

Конечно, современные котлы снабжены умным управлением, которое позволяет включать и выключать котел по мере надобности, регулировать температуру нагрева, что значительно экономит электроэнергию.

Отсюда первый плюс электрокотла. Отсутствие сложных технических элементов в котле, делаю его самым надежным и дешевым в обслуживании котлом отопления. Кстати, установка и запуск электрокотла, тоже, простые и доступны своими руками.

Электропитание электрического котла

Выше я упомянул, что для Энергонадзора может понадобиться проект монтажа котла. Это нужно для электробезопасности. Мощность и токи котла большие, отсюда повышенная опасность возгораний от неправильно выполненной электропроводки.

Для подключения электропитания котла нужна отдельная проводка, правильно называемая группа, имеющая заземление. В продаже есть котлы однофазные, они питаются от сети 220 Вольт, а трехфазные питаются от сети 380 Вольт. Трехфазные устройства обладают большей мощностью.

Чтобы рассчитать сечение жил питающего кабеля, воспользуемся практичной формулой электрика: на 5 кВт мощности, берем 1 кв. мм сечения медного провода в кабеле. То есть: Для котлов мощностью до 7,5 кВт, нужен медный кабель сечениями жил 2,5 мм. Для котлов от 7,5 до 20 кВт нужен кабель с жилами 4 мм. Для колов 20-30 кВт нужен кабель 6 мм.

Примечание! Сечение жил электрических кабелей не обозначается в мм, а обозначается в кв. миллиметрах. Маркировка кабеля ВВГнг 3×2,5, означает, что кабель в двойной виниловой изоляции с тремя жилами сечение каждой жилы 2,5 кв.мм.

Для более точного расчета сечения кабеля используем такую таблицу из ПУЭ,7 (правили устройства электроустановок изд.7).

В некоторых котлах предусмотрена ступенчатая регулировка мощности. Это позволяет экономить электроэнергию, переключая котел с предельной мощности. Регулировка мощности котла осуществляется либо автоматически, либо в ручном режиме. Электрические котлы оснащены термометрами, манометрами, термостатами.

Исполнение электрокотлов

Конечно, современный электрокотел это не чайник и он наполнен различным дополнительным оборудованием. Есть котлы, в которых установлена автоматическая защита от перегрузки. Есть оснащение встроенным ограничителем температуры. Выпускаются котлы в напольном и настенном вариантах исполнения. Всё это нужно читать в описаниях котла и обращать на это внимание.

Типы электрокотлов

Нужно упомянуть, что выпускаются настенный и напольные электрические котлы.

Также, кроме ТЭНовых элеткрокотлов, широкое применение нашли более эффективные котлы на электричестве: электродные и индукционные электрокотлы.

Сколько стоит обогрев дома электрокотлом

Все это была теория, мало затрагивающая кошелек. Сколько же будет стоить обогрев дома электрокотлом? Кстати, стоимость самих электрокотлов ниже по сравнению с другими котлами обогрева.

Дано: Для расчета вернемся к моему примеру выше. Дом 100 кв. метров, электрический котел 10 кВт (на 10 метров берем 1 кВт котла).

Вопрос: Сколько будет стоить отопление дома таким котлом в зимний период с октября по май.

Решение:

• Расчет 1. Считаем, что котел работает постоянно. Потребляемая мощность 10 кВт в час, в сутки 240 кВт, в месяц 7200 кВт. По ценам 2017 года, 1 кВт/час =5,38 рубля (одно тарифный Москва). Получаем за месяц при постоянной работе котла, что на практике не бывает, 38736 рублей.
• На практике, на полную мощность котле будет работать 10-14 дней за весть зимний период. В остальное зимнее время (декабрь-февраль) котел будет работать на 50 % мощности. В остальные месяцы котел будет работать на 30 % мощности.

Получаем: За весь сезон, в московских ценах котел «съест» 116190 рублей за 8 месяцев. Что в среднем составляет 14523 рубля в месяц. Вот такая математика.

Вывод

Несмотря на все плюсы электрического котла, мы видим, что стоимость отопления электрокотлом классического типа (ТЭН), большая. Газовое отопление будет дешевле, хотя рентабельность газового отопления появится на третий — четвертый год после вложения в газификацию дома.

Кроме этого возможны перебои с электроэнергией. Именно по этому, профессионалы советуют использовать электрокотел в паре с дополнительным котлом отопления, например, на твердом топливе.

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.