Смарт-котёл для «умного» дома — как выбрать и сэкономить

С развитием децентрализованных систем отопления появились разные варианты того, как сохранить тепло в доме. Для этого можно использовать камин, обогреватели, газовый котел, вакуумный коллектор, теплоаккумуляторы и т. д. С развитием «умных» систем управления домом появился спрос и на соответствующие отопительные приборы. Одним из таких перспективных устройств является смарт-котёл, который отличается от привычных устройств тонкими настройками и адаптивностью к условиям окружающей среды.

Типы отопительных котлов

Автономное отопление представлено двумя типами котлов в зависимости от количества задействованных контуров.

1. Одноконтурный котел встраивается в индивидуальную систему отопления жилого дома или производственного корпуса. Он используется только для обогрева здания или сооружения. При этом часть тепла иногда уходит в бойлер, который греет воду в автономной водопроводной системе.

2. Двухконтурный котел используется для отопления и горячего водоснабжения (в проточном режиме). Этот вариант чаще выбирают для коттеджей, дач и частных домов, поскольку двухконтурный котел заменяет бойлер и водонагреватель.

Котлы также различаются по производительности. Для одного человека достаточно котла производительностью 6-8 л/мин, для семьи из трех человек — 8-10 л/мин. Для одновременного обеспечения водой кухни и душевой комнаты семьи из трёх человек понадобится производительность 15-20 л/мин.

Ещё одно важное отличие отопительных котлов друг от друга — температурный режим работы. Низкотемпературные котлы подают воду в радиаторы и теплые полы (40-60ºС). При таком режиме в доме создается комфортный микроклимат, во всех помещениях наблюдается равномерный обогрев при минимальных энергозатратах. Работающие с таким функционалом установки обладают высоким КПД и долго служат.

Как работают электрокотлы

В рамках данной статьи нас больше всего интересуют электрические котлы. Их устанавливают в жилых или производственных помещениях в качестве основного или вспомогательного источника тепла. Котлы работают от сети напряжением 220 или 380 В. В большинстве простых моделей используется ТЭН — трубчатый электронагреватель. Небольшие котлы оборудованы электродами, а иногда в них устанавливают электромагнитную катушку в изолированном блоке. Такие установки называют индукционными котлами и считается, что их КПД максимален, а на элементах не образуется накипь.

Преимущества электрических котлов:

экологичность, отсутствие вредных испарений;

малый вес и компактные габариты позволяют монтировать их на вертикальные поверхности;

занимают малую площадь;

удобны в эксплуатации;

не нужно постоянно загружать топливо;

отсутствие открытое пламя.

Недостатки электрических котлов:

мощность исчисляется десятками киловатт энергии (1кВт энергии требуется для насыщения теплом примерно 10 кв.м качественно утепленного здания с высотой потолков до 3 м);

если в вашем регионе высокие тарифы на электроэнергию, отопление влетит в копеечку;

отключение электричества вызовет сбой в системе отопления.

Отопительная система «умного» дома

Концепция «умного» дома (smart house, или Intellhouse) получает всё более широкое распространение в мире. В общем смысле «умный» дом — это унифицированная система отопления, освещения, вентиляции, сигнализации, а также контроль и автоматическое управление всеми инженерными системами. Сюда входят «умные» розетки, термостаты, камеры наблюдения, запорные механизмы, включение и отключение бытовой электроники. «Управлению комфортом» в таком доме отводится центральное место.

Автономное и децентрализованное отопление пока больше всего характерно для частных домов. Грамотно спроектированные здания не только символизируют приверженность хозяина высоким технологиям, но и способствуют вполне реальной экономии. Эксперты из компании MiDart, например, указывают на снижение эксплуатационных расходов на 30%, а на тепло — на 50%. За счёт каких «фишек» смарт-котлов достигается такая экономия?

Управление «умным» котлом

В ходе эксплуатации пользователи сталкиваются с тепловыми потерями. Их уровень меняется в зависимости от времени года, суток, скорости ветра, влажности, утепления дома. С ростом теплопотерь возникает потребность в повышенной теплоотдаче отопительного оборудования. В то же время иногда отсутствует необходимость в 100%-ном задействовании системы отопления. Управлять работой отопителей можно вручную, а можно при помощи автоматики.

Управляющий контроллер получает информацию с датчиков комнатной температуры, температуры теплых полов и т. д. Он корректирует интенсивность потребляемой энергии в зависимости от потребности абонента в тепловой энергии. Однако обычные котлы не очень оперативно реагируют на изменение условий окружающей среды. Скорость реакции зависит от степени инерционности системы. Большинство обычных котлов настроены на изменение температуры в «обратке». Если температура воды там понижается, поступает сигнал на повышение температуры в нагревателе. Если вода в обратке горячая, нагреватель понижает температуру.

Как правило, электрокотлы используют принудительную циркуляцию для перекачивания теплоносителя. Воду перекачивает насос, подключенный к блоку управления автоматикой. Самое простое решение для «умного» котла представлено термостатом. Потребитель выставляет желаемую температуру и система самостоятельно регулирует все процессы, необходимые для поддержания заданной температуры. Иногда предусмотрен таймер, который прогревает дом к приходу обитателей.

При достижении заданной температуры котёл отключается. Однако в отличие от обычных систем, можно вывести один или несколько датчиков наружу. Тогда умное устройство срабатывает на опережение — при понижении температуры окружающей среды, котел активируется и прогревает помещение ещё до того, как оно остынет. Таким образом, устройство работает очень гибко и адаптируется под условия окружающей среды.

Управлять котлом можно следующими способами:

1. Модуль управления (например, Vitotronic для газовых или Logamatic для твердотопливных котлов Viessmann). Функционал подобных систем представлен режимами: «холод» (нагрев теплоносителя и ГВС), «тепло» (применение только подогрева воды), «дежурный» (контролирует температуру, предотвращая замерзание системы). Модуль управления считывает информацию с датчиков и регулируется термостатом.

2. Программируемый термостат (Ecobee, Tado, Honeywell). Этот вариант подходит для тех обитателей, которые бывают дома периодически и хотят сэкономить. Термостат настраивают на определенные часы и интенсивность работы. При отсутствии жильцов система отопления будет работать в минимальном режиме, а ночью — выключаться везде, кроме спален. К термостату иногда прилагаются датчики движения. Они активируют отопление как только в дом кто-то входит. При этом выбирается режим «интенсив». Таким девайсом можно управлять по Wi-Fi.

3. GSM-управление. Этот тип управления больше подходит для координации действий нескольких устройств, включая ИК-обогреватели, конвекторы и иные распределённые отопительные установки. Такие системы лучше подходят для теплиц, гаражей, небольших производственных помещений и пр. Для поддержания температуры используют GSM-термометры, обмен данными с которыми осуществляется после отправки SMS. В случае аварийной ситуации установки отправляют тревожное сообщение. Продвинутые версии GSM-контроллеров также сообщают об уровне теплоносителя, давлении в системе, расходе энергии.

Решение для майнеров

Если вы смогли купить майнеры, то у вас дома уже фактически находится готовый электрокотел. При этом большинство майнеров используют штатное воздушное охлаждение, что накладывает некоторые ограничения на возможность утилизации выделяемого устройствами тепла.

Для тех, кто хочет рационально использовать тепло от работающих GPU, ASIC или FPGA, у компании BiXBiT есть готовое инфраструктурное решение с КПД 95-98%. При погружении вычислительных устройств в жидкость-диэлектрик тепло равномерно отводится от всех элементов, а не только самых горячих. Это попутно позволяет разогнать устройства примерно на 20-40% по сравнению со штатными характеристиками. Но это ещё и готовый смарт-котёл для отопления (в том числе и теплых полов) и горячего водоснабжения.

Каждый элемент нашего устройства: ячейка, стойка или контейнер, представляет собой программно-аппаратную единицу, связывающую все задействованные устройства в единый автономный комплекс. Его можно интегрировать как в новую, так и в существующую схему жизнеобеспечения здания. При этом возможны несколько вариантов комплектации установки:

1. Диэлектрик — иммерсионная жидкость COOLANT, охлаждающая жидкость — проточная вода. Оборудование погружается в диэлектрический теплоноситель, верхний слой которого, самый горячий, при нагреве подается в теплообменник. Там он отдает тепло воде, которая на выходе разогревается до 50ºC. Градирня в этом случае не монтируется, но тепло должно утилизироваться постоянно и в 100%-ном объеме. Майнинг оборудование, отметим, работает в режиме 24/7, поэтому тепло будет поступать постоянно. Вариант подойдет для теплиц и промышленных объектов, работающих посменно.

2. Диэлектрик — иммерсионная жидкость COOLANT, замкнутый контур, дополнительная опция — градирня. Здесь предусмотрено всё: ванна для майнинга, охлаждение проточной водой или хладагентом в замкнутом контуре, полная и частичная утилизация тепла. По исполнению вариант отличается тем, что хладагент циркулирует по замкнутому внешнему контуру. Нагрев воды на выходе достигает 65ºC. Решение подойдет для обитателей частных домов, которым периодически нужно тепло и ГВС.

Каркас для майнинг фермы можно подключить к источнику проточной воды с температурой на входе 15°C, а на выходе получать нагретую до 50-65°C воду. Расход воды при этом составит около 1 куб.м в час (около 15 л/мин) с теплоотводом до 40 кВт. Этого более чем достаточно для отопления и водоснабжения большого коттеджа и производственного здания.

Более подробную консультацию по подключению имеющегося оборудования к системе отопления вы можете получить у наших специалистов. Заходите на сайт bixbit.io и получайте самые выгодные предложения!

Самые лучшие и нужные новости в нашем телеграм-канале!

Электродный котел для отопления частного дома

Электрические котлы особенно актуальны в сельской местности и загородных домах, не имеющих доступа к газовым магистралям. Кроме того, при установке такого оборудования, не требуется согласование проекта установки с профильными службами, которое обходится недешево как с финансовой точки зрения, так и с психологической.

Электродный котел для отопления частного дома

Отличительными особенностями электрических котлов является компактность и простота установки. Обладая базовыми знаниями в области электротехники и минимальным набором инструмента, агрегат индукционного или электродного типа можно изготовить и установить самостоятельно.

В данном обзоре рассматриваются устройство, принцип работы и конструктивные особенности электродных тепловых установок, приводятся отзывы пользователей, на практике оценивших плюсы и недостатки данного оборудования. Отдельный раздел посвящен краткому описанию наиболее популярных моделей.

Что такое электродный котел

Принцип работы агрегата наглядно демонстрирует известный многим кипятильник из двух лезвий и четырех спичек. При подключении такого устройства к электросети, нагрев 1 л воды до 100 0 С происходит в течение нескольких минут.

Достигается такая интенсивность нагрева электродного котла благодаря явлению электролиза. Суть процесса состоит в том, что между двумя погруженными в раствор жидкого электролита электродами, при подключении внешнего источника напряжения, начинается направленное движение заряженных частиц. Ионы, имеющие положительный заряд перемещаются к катоду, а частицы с отрицательным зарядом притягивает анод.

Если на электроды подается переменное напряжение от бытовой электросети с частотой 50 Гц, в течение одной секунды изменение полярности происходит 50 раз, что влечет за собой периодическое изменение направления движения ионов. Вследствие повышенного сопротивления водной среды и внутреннего трения происходит преобразование кинетической энергии в тепловую, что и вызывает интенсивный нагрев раствора электролита.

Поскольку вода в системах централизованного снабжения имеет мало общего с чистой (Н₂О) и представляет собой раствор солей калия, кальция, магния и других элементов, она вполне может считаться электролитом. Непосредственный нагрев электролита (без контакта с поверхностью ТЭНа или корпусом) называется первичным.

Принципиальное отличие электродных котлов от других электрических установок заключается в том, что нагрев теплоносителя происходит без контакта с нагревательным элементом.

Следует также отметить, что производительность агрегата непосредственно связана с химическим составом теплоносителя.

Устройство и принцип работы электродного котла

Поскольку принцип работы установки не отличается особой сложностью, конструкция агрегатов предельно проста.

Электродный котел включает в себя:

1. Корпус;
2. Клемму для подключения нулевого провода;
3. Основание;
4. Электрод;
5. Клемму для подключения фазового провода;
6. Входной патрубок;
7. Выходной патрубок;
8. Кожух;
9. Клемму для подключения заземления или зануления.

В большинстве конструкций роль второго электрода играет корпус прибора1, подключенный к нулевому проводу через клемму 2.

Емкость с одной стороны герметично закрыта основанием 3, в котором закреплен центральный электрод 4. Подача напряжения на стержень осуществляется фазовым проводом через клемму 5.

Подача теплоносителя осуществляется через входной патрубок 6, расположенный в нижней части агрегата. Нагретый теплоноситель поступает в отопительную магистраль через выходной патрубок 7, обычно, расположенный в верхней крышке изделия. Для установки арматуры оба патрубка имеют резьбовые наконечники.

Внешний кожух 8, имеет специальную клемму 9 для подключения провода заземления и служит дополнительной защитой от поражения электрическим током. Кроме этого, форма и полиамидное покрытие кожуха могут обеспечить привлекательный внешний вид всей установки.

Для повышения эффективности работы отопительной системы, перед входным патрубком устанавливается циркуляционный насос, обеспечивающий интенсивное прохождение жидкости через рабочую полость устройства.

Если для достижения требуемого результата требуется мощность более 10 кВт, целесообразно использовать электродный котел подключаемый к трехфазной электросети.

Принцип работы трех электродного агрегата не отличается от принципа работы обычного котла, отличие заключается в числе стержней и их размещении. Каждый электрод соединяется с отдельной фазой через специальные клеммы в нижней части установки. Располагаются стержни в вершинах правильного равностороннего треугольника, вписанного в окружность рабочего цилиндра. Для заземления прибора используется клемма на корпусе.

Поскольку в процессе эксплуатации электроды могут разрушаться, конструкция установки предусматривает их оперативную замену. Для этого необходимо:

1. Слить теплоноситель из отопительной системы;
2. Отсоединить нижнюю крышку;
3. Заменить разрушенные электроды;
4. Установить нижнюю крышку на место и проверить герметичность крепления;
5. Заполнить магистраль жидким электролитом;
6. Возобновить подачу электроэнергии.

Преимуществом электродных установок является то, что при отсутствии в системе теплоносителя не происходит разрушения деталей котла.

Поскольку конструкция самого котла не предусматривает никаких контролирующих элементов, регулировка осуществляются с помощью внешних управляющих систем.

Простейший блок состоит из одного термодатчика, устанавливаемого перед входным патрубком и отключающим подачу электроэнергии по достижению заданной температуры. Более точная регулировка осуществляется с помощью двух термодатчиков, расположенных на входе и выходе.

Стоимость автоматической системы регулирования является наиболее весомой составляющей цены электродного котла, которая может изменяться в довольно широком диапазоне.

Плюсы и минусы электродных котлов для отопления

Несмотря на противоречивые отзывы владельцев, нельзя не отметить очевидные преимущества электродных установок:

• Конструкция котла обеспечивает компактность и простоту подключения.
• Небольшие габаритные размеры позволяют использовать агрегаты в качестве дополнительных или резервных теплогенераторов, включаемых независимо от основного по мере необходимости.
• Для установки котла не требуются проект и согласование.
• При утечке теплоносителя прибор не выйдет из строя и может продолжать работу сразу после устранения неполадок.
• Электродные котлы не восприимчивы к перепадам напряжения в электросети.
• Отсутствие вредных выбросов, и мощных электромагнитных полей.

Перечень преимуществ действительно весом, однако наряду с ними, следует отметить и некоторые объективные недостатки:

• Применение электродных устройств не целесообразно при наличии в отопительной системе радиаторов из стали или чугуна. Эффективную работу могут обеспечить только биметаллические батареи и высококачественные радиаторы из алюминия, что существенно увеличивает стоимость отопительного контура.
• Высокие требования к качеству и химическим свойствам теплоносителя. Используемая жидкость должна обеспечивать оптимальные условия для электролиза.
• Установка электродного котла возможна только в замкнутый контур, что влечет за собой дополнительные затраты на герметичную расширительную емкость, клапан аварийного сброса давления и воздухоотводчик.
• Максимальная температура нагрева теплоносителя не должна превышать 85 0 С.

Тщательно проанализировав все недостатки агрегата, можно прийти к выводу, что все они связаны с качеством и химическими свойствами теплоносителя.

Обзор и цены на лучшие марки электродных котлов

В настоящее время наибольшей популярностью пользуются несколько производителей электродных нагревательных устройств.

Изделия отечественного производственного предприятия «Галан» пользуются спросом не только в РФ, но и на всей территории СНГ. Надежные и экономичные агрегаты «Гейзер», «Вулкан» и «Очаг» отличаются компактными габаритными размерами длительным сроком службы и привлекательным дизайном корпуса. Для отопления частного дома чаще всего используется модификация «Очаг – 6», имеющая следующие технические характеристики:

• Ток пусковой – 15 А;
• Номинальная мощность установки – 6 кВт;
• Масса без теплоносителя – 1,7 кг;
• Высота корпуса – 320 мм.

К достоинствам электродного котла относятся доступная стоимость, простота монтажа и технического обслуживания. Для эффективной долгосрочной работы желательно установить стабилизатор напряжения и использовать в качестве теплоносителя специальные жидкости.

Цена агрегата 4500 руб.

Украинская компания предлагает электродные котлы, корпус которых изготавливается из бесшовной стальной трубы с толщиной стенки 4–5 мм. Модельный ряд состоит из нагревателей мощностью от 2 до 12 кВт, работающих от бытовой электросети и трехфазных моделей мощностью до 125 кВт. Самым большим спросом пользуются приборы, вырабатывающие от 3 до 6 кВт. Технические характеристики:

• Номинальная мощность 3–6 кВт;
• Максимальная отапливаемая площадь – 120 м 2 ;
• Длина корпусного цилиндра – 185 мм;
• Масса – 7 кг.

В комплект поставки входят система управления и циркуляционный насос. Цена электродного котла – 7500 руб.

Изделия этого российского бренда автоматически учитывают состояние электролита в отопительном контуре и корректируют режим работы установки. Как и многие другие производители, компания выпускает приборы для однофазной электросети с номинальной мощностью от 2 до 10 кВт и для трехфазной сети, рассчитанные на 35 кВт. Отзывы покупателей электродных приборов свидетельствуют, что наиболее востребованной моделью является «Beril – 9», имеющая следующие технические характеристики:

• Мощность установки – 9 кВт;
• Подключение – трехфазное;
• Максимальная отапливаемая площадь – 250 м 2 .

Изделие легко монтируется в отопительный контур, а система управления обеспечивает возможность регулировки мощности в диапазоне от 2 до 9 кВт. Средняя цена агрегата – 8500 руб.

Protherm Скат 24 KR 13

Электродный котел зарекомендовал себя как безопасное, надежное и эффективное устройство. Мощность установки – 24 кВт, базовая комплектация предусматривает наличие расширительного бака объемом 7 л и циркуляционного насоса. К очевидным достоинствам котла относятся:

• Широкий температурный диапазон (возможна настройка от 30 до 85 0 С);
• Изделие оборудовано системами безопасности от перегрева и плавного пуска;
• Предусмотрена четырехступенчатая регулировка мощности.

Минимальная цена агрегата составляет 43 тыс. руб.

Ниже приводятся отзывы владельцев электродных систем, на практике оценивших преимущества и недостатки таких систем.

Электродные котлы для отопления частного дома отзывы владельцев

Поскольку отзывы пользователей играют в выборе котла далеко не последнюю роль, вот некоторые из них.

• Ознакомившись с отзывами об электродной установке «Галан Очаг 3», свидетельствующие о его малом энергопотреблении, качестве автоматики и доступной стоимости решил использовать это чудо техники. Результат вполне удовлетворительный, в квартире тепло и уютно. В качестве совета могу сказать следующее: обязательно установите циркуляционный насос и останетесь довольны. Николай, г.Одесса.
• Площадь нашего дачного дома примерно 200 м 2 , а вот с газом как-то не судьба пока. Зимой положение спасает котел «Обрий-15». Сначала побаивался счета за электричество, но ничего сверхъестественного в квитанции не обнаружил, даже немного меньше чем со старым накопительным бойлером. За два года работы, как говорится, существенные недостатки не обнаружены. Дмитрий, г. Краснодар.
• Для двухэтажного дома с общей жилой площадью 140 м2 решил использовать электродный котел «Луч», мощностью 15 кВт. Монтаж не вызвал никаких затруднений, пришлось только немного поколдовать с приготовлением теплоносителя, но и здесь инструкция помогла. Тепла вырабатывается вполне достаточно, а потребление энергии, по сравнению с бойлером на 150 л, немного уменьшилось. Андрей, г. Днепропетровск.
• Установка в доме электродного котла ION-6 совершенно изменила мое представление об отоплении в целом, никогда и не подозревал, что все может быть так просто и компактно. Площадь дома примерно 65 м2, высота потолка – 2,8 м и на все хватает этого прибора, который и котлом трудно назвать, такой компактный. Что касается потребления электричества, за месяц накручивает 400–450 кВт, по-моему, вполне приемлемо. Федор Михайлович, Воронеж.

Электродный котел своими руками чертежи

Прежде чем приступить к изготовлению следует учесть, что львиная доля цены электродной установки приходится не на сам нагреватель, а на электронную систему управления, насос, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя и другие комплектующие, изготовить которые в домашних условиях вряд ли получится. Ну а для тех, кто все же решил попробовать свои силы, ниже приведена пошаговая инструкция.

1. На один конец трубы навинчивается муфта, которая будет играть роль выходного патрубка.
2. С другого конца навинчивается тройник, обеспечивающий подачу теплоносителя.
3. Из прочного текстолита или другого диэлектрика изготавливается заглушка, обеспечивающая фиксацию электрода по центру. Для изготовления самого электрода можно использовать стальной пруток диаметром 10-12 мм. После установки стержня заглушка вместе с электродом ввинчивается в тройник.
4. К трубе приваривается два болта М8, которые будут служить клеммами нулевого провода и заземления.
5. Через муфту и свободный конец тройника прибор подключается к отопительному контуру.

Особое внимание следует уделить уплотнению резьбовых соединений и устройству заземления.

Современные электродные котлы отопления отличаются простотой конструкции, надежностью и длительным сроком службы и вполне могут составить конкуренцию твердотопливным и газовым котлам. Использование электричества позволяет избежать как утомительной заготовки дров или угля, так и устройства дымоходов.