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.

Обеспечение постоянного обогрева дома: обзор всех видов электрокотлов, устройство и принцип работы

Обогрев загородного дома при помощи электрического нагревательного котла уступает традиционным газовым и твердотопливным в экономичности, но является простым и эффективным способом обогрева.

Электрокотёл — бак с нагревательным элементом внутри, а циркуляция теплоносителя по трубам осуществляется с помощью насоса или посредством тепловой конвекции.

По конструкции они могут быть ТЭНовыми, электродными, индукционными. Такой котёл, работающий от однофазного или трехфазного тока, управляется специальным контроллером, который помогает поддерживать оптимальную температуру или включать обогрев по таймеру. Подключение электрокотла к сети отопления легко сделать своими силами.

Как работают индукционные электрокотлы?

Принцип действия устройства основан на явлении электромагнитной индукции. Магнитное поле, образуемое катушкой, вызывает вихревой ток в металлическом сердечнике, что приводит к его нагреву.

В составе такого электрокотла присутствует:

• катушка;
• теплообменник вокруг сердечника;
• патрубки входа и выхода теплоносителя;
• блок управления;
• тиристорные пускатели, регулирующие мощность;
• защитный кожух с теплоизоляционным слоем.

Теплоноситель поступает через клапан в змеевик, который расположен вплотную к сердечнику, где и происходит нагрев жидкости. КПД при этом достигает 99%, а максимальная мощность отдельных устройств превышает 50 кВт.

Плюсы индукционного нагрева

Недостатки

• Высокая цена;
• сложность подключения электрики и трубной обвязки.

Справка! Производители котлов рекомендуют применять специальную обессоленную воду или антифризы с добавками, которые предотвращают появления накипи.

ТЭНовые устройства

ТЭН расшифровывается как тепловой электрический нагреватель. Любой ТЭН — трубка в форме буквы U из нержавеющей стали или меди, внутри которой проложена спираль из нихрома или вольфрама, а теплоизолятором служит керамика или кварцевый песок. Одноконтактные ТЭНы обладают прямой трубкой, а роль второго контакта выполняет сам корпус.

Фото 1. ТЭНовый напольный электрокотел, окрашен в синий цвет, выполнен из нержавеющей стали.

Электрический ток, проходя через вольфрамовую нить, нагревает её до очень высокой температуры. Это тепло поглощает кварцевый песок и отдаёт его теплоносителю. Принцип действия аналогичен электрическому чайнику.

Важно! Поверхность ТЭНов нагревается до очень высокой температуры, поэтому они обязательно должны быть покрыты водой для охлаждения.

Нагревательные элементы размещают внутри котла с жидкостью. Количество ТЭНов определяет мощность котельной установки.

Нагрев воды происходит интенсивно, поэтому циркуляционные насосы используют в больших отопительных контурах.

Для компактной системы хватает конвекционного теплообмена.

За регулировку температуры отвечает термостат, датчик температуры и давления, блок управления электрокотлом. От завоздушивания системы теплоснабжения предохраняет расширительный бак.

Преимущества

• Очень простое подключение и обслуживание;
• низкая стоимость электрокотлов и ТЭНов (от 500 рублей за штуку);
• быстрый нагрев жидкости.

Недостатки

Недостатков у стержневых нагревательных элементов значительно больше:

• низкий КПД из-за неэффективного способа преобразования энергии;
• образование накипи на ТЭНах и попадание её в отопительный контур;
• минимум автоматики в дешёвых моделях требует ручного управления;
• вольфрамовая нить со временем перегорает, что приводит к замене нагревательного элемента;
• есть вероятность повреждения оболочки ТЭНа и поражения электрическим током;
• высокие пусковые токи и нагрузка на электрические сети во время работы;
• большие габариты электрокотла.

Мощность отдельных нагревательных элементов не превышает 5–6 кВт. Этого достаточно для отопления дачного дома или использования в качестве аварийной системы обогрева.

Накипь существенно снижает эффективность нагрева, поэтому борьбе с ней и умягчению воды необходимо уделить пристальное внимание.

Способы снижения жёсткости воды для использования в системах отопления:

• Химический метод с добавлением сульфата натрия или кальцинированной соды. Раствору дают отстояться и сливают чистую воду с осадка. После фильтрования и кипячения жидкость готова к использованию.
• Сбор дождевой воды с последующей фильтрацией.
• Использование талой жидкости.
• Купить дистиллированную воду в магазине.

Электродные электрокотлы

Принцип действия основан на эффекте проводимости воды за счёт растворенных в ней солей металлов. На этом принципе работает простейший кипятильник из двух лезвий и все электродные нагревательные устройства.

Внимание! Заливать можно только обычную водопроводную воду, дистиллят или обессоленная жидкость нагреваться не будет.

Устройство электродного котла состоит из металлического корпуса покрытого защитным слоем, электрода, отводящих и подводящих патрубков. Фазный провод подключают к электроду, а нулевой — к корпусу. Контакт между катодом и анодом возможен только через теплоноситель.

Фото 2. Электродный электрокотел с металлическим корпусом и защитным слоем, отводящими и подводящими патрубками.

Электрический ток приводит в движение содержащиеся в жидкости ионы. Это хаотичное движение и нагревает воду. Высокая интенсивность нагрева позволяет применять компактные устройства с небольшим баком.

Если электродный котёл не развивает необходимой мощности, то причина кроется в слабой солёности воды. Исправить жидкость можно добавлением поваренной соли.

Плюсы

• Высокая тепловая мощность;
• самые компактные среди других видов электрокотлов;
• простая и надёжная конструкция;
• небольшой расход электроэнергии.

Отрицательные особенности

Особенности электрических котлов

Выбор электрических водогрейных устройств огромен среди импортных и российских марок. Причины популярности электрокотлов:

• простота установки и управления температурным режимом;
• низкая стоимость в сравнении с другими типами котлов;
• нет зависимости от газа и твёрдого топлива;
• компактность и возможность настенного размещения;
• вытяжка в помещении с котлом не требуется;
• отсутствие открытого пламени;
• бесшумность работы;
• может встраиваться в систему отопления с основным газовым котлом в качестве резервного;
• не требуется склад для топлива, отсутствует сажа, пепел и другие продукты сгорания;
• программируется включение на ночное или льготное время;
• отсутствие выбросов в атмосферу допускает использование в природоохранных зонах.

Фото 3. Электрический настенный котел, работает бесшумно, подходит для помещений с небольшой площадью.

Недостатки электрообогревательных устройств исходят из высокой стоимости электроэнергии и низком КПД при высокой мощности. Поэтому отопление дома площадью от 100 м 2 . экономически нецелесообразно. Лучше всего электрокотлы показывают себя в южных районах страны при грамотном сочетании энергосберегающих свойств дома и использования альтернативных источников энергии.

Важно! Частые и продолжительные отключения электричества могут стать причиной разморозки всей теплосистемы зимой, если не предусмотреть запасной источник электроэнергии.

Стоит ли устанавливать?

Прежде чем монтировать электрокотел, нужно рассчитать теплопотери дома при максимальной разнице температур.

Если установка электрического котла нецелесообразна, то его применяют в качестве вспомогательного отопительного прибора.

Оптимизировать работу помогает установка:

• датчика температуры, защищающего систему от перегрева;
• реле нагрузки, которое не даёт работать котлу при большой нагрузке на электросети;
• реле времени (включает прибор в самые выгодные часы, например, ночью).

Полезное видео

Из видео можно узнать, как правильно подключить электрический котел и не ошибиться с фазами.

Заключение

Для любого электрокотла проводят заземление, а проводку используют согласно требованиям ГОСТа для мощных нагревательных устройств. Правильная установка и подключение — залог успешной и безопасной эксплуатации.