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.

Какой электрический котел для отопления квартиры лучше?

Автономное отопление квартиры, помогает экономить на обогреве, порядка 30-40%. Конечно, указанная экономия, достигается только при правильном выборе отопительного оборудования. Электрический котел для отопления квартиры, зарекомендовал себя как безопасный, экономически выгодный и полностью автономный теплогенератор.

Можно ли установить электрокотел в квартире

Отопление квартиры с помощью электрического котла, не требует получения специальных разрешений, при условии, что совокупная мощность всех электроприборов в квартире, не превышает установленных ограничений по потреблению электричества.

Но все равно, придется пройти несколько инстанций и получить разрешение на следующее:

Отказ от централизованного отопления – получить разрешение на 100% отказ, достаточно проблематично. В большинстве случаев, придется продолжать платить за обогрев подъездов, чердаков и т.п. При этом, сумма составит не более 10% от полноценной оплаты услуг Теплосети.

Разрешение на установку не требуется, но в случае, если мощность котла превышает 8 кВт, он перестает быть бытовым водонагревательным прибором, со всеми вытекающими из этого последствиями. Потребуется получить разрешение на ввод в квартиру трехфазной ветки напряжения, а также, подать заявление на увеличение выделяемой мощности.
Регистрировать котел (все трехфазные теплогенераторы обязательно сертифицированы в Ростехнадзоре) не нужно, но, для подведения трехфазной ветки, потребуется изготовить проект подключения.

Работы по установке электрокотла, будут выполнять электрики, имеющие допуск согласно ПУЭ. Если к монтажу привлекаются посторонние подрядчики, перед вводом в эксплуатацию, представителями контролирующих органов, будут проверены: безопасность размещения, наличие заземления, соответствие нормам ПУЭ.

Как показывают отзывы, и проще, и дешевле, изначально пригласить штатных электриков. Тогда ввод объекта в эксплуатацию, пройдет гораздо быстрее.

Типы бытовых квартирных электрокотлов

Использование бытового электрического котла в индивидуальном отоплении квартиры, оптимальное решение при отказе от услуг центральной теплосети. Но, чтобы переоборудование системы обогрева оказалось на самом деле экономичным и обеспечило высокую теплоотдачу, потребуется правильно подобрать подходящий электрокотел, в каждом отдельном случае.

При выборе обращают внимание на следующие технические характеристики:

Принцип работы – для квартиры подойдут ТЭНовые и электродные котлы:
ТЭНовые, работают по принципу косвенного нагрева, что не всегда экономически оправдано. В качестве плюсов, красивый внешний вид, отсутствие нагрузки на электросеть при включении.

Электродные котлы, экономичнее ТЭНовых, приблизительно на 40%, но имеют недостатки, связанные с эксплуатацией оборудования, требовательны к качеству теплоносителя.

Количество контуров – популярностью пользуются одноконтурные электрические отопительные котлы для квартиры. Теплогенераторы, работающие исключительно на нагрев теплоносителя. Некоторые производители, специально выпускают модификации, предназначенные для подключения к низкотемпературным системам отопления, теплым полам.
Двухконтурные электрические котлы для отопления квартиры, имеют два нагревательных элемента в конструкции. Выпускаются в ТЭНовом исполнении. Как показывает опыт эксплуатации, модели экономически не выгодны. При включении ГВС, начинают одновременно работать сразу два ТЭНа, что приводит к существенной нагрузке на электросеть.

Какие затраты на обогрев квартиры с электрокотлом

Затраты электроэнергии на обогрев квартиры, составляют 3-5 кВт/час, в режиме максимальной производительности. Экономичные электродные электрокотлы, расходуют меньше электричества, чем ТЭНовые.

В среднем, после установки электрического котла, материальные затраты, необходимые для ежемесячной оплаты тепла, уменьшаться на 30-40%. Можно добиться лучших результатов, несколько модифицировав работу теплогенератора:

Установка терморегуляторов – внутри конструкции любого электрокотла, стоит датчик, контролирующий интенсивность нагрева теплоносителя, что крайне неэффективно. После установки комнатных терморегуляторов, экономия увеличивается на 10-15%.

Недельный программатор – котлы с программатором, появились относительно недавно. Принцип работы сводится к возможности установить свой режим обогрева на каждый день недели или в течение суток. Ночью, температура в помещении может снизиться до минимума 20-22°С, а перед рассветом, опять подняться до комфортных 28°С.
Программатор автоматически анализирует рациональность использования тепла в помещении, и при необходимости, подбирает наиболее экономичный режим обогрева.
В большинстве ТЭНовых электрокотлов, присутствует возможность функционировать в режиме антизамерзания, поддерживая нагрев теплоносителя в пределах 20-30°С.

Установка электрокотла экономически выгодна, еще по одной причине. Разрешение на установку, множество согласований и связанных с этим финансовых затрат (как в случае с газовым отопительным оборудованием), не требуется.

Выбор электрокотла для обогрева квартиры

Правильно выбрать электрический котел, подходящий для отопления квартиры, не сложно. Для начала, следует определиться с принципом работы:

Электродный котел – преимущества: стоит недорого, работает на непосредственный нагрев теплоносителя, что сокращает затраты электричества на 30-40%. Недостатки: существуют исключительно одноконтурные модели, минимальный нагрев теплоносителя ограничен, поэтому, при подключении к теплым полам, нужна гребенка с узлом подмеса. При включении, до выхода в рабочий режим, наблюдается пиковая нагрузка на электросеть.

ТЭНовый котел – по своей конструкции и внутреннему устройству, напоминает бойлер. Нагрев теплоносителя, осуществляется косвенным способом.

Преимущества: котел до 8 кВт, можно эксплуатировать как обычный бытовой водонагреватель, простое подключение и управление, возможность подбора модели с двумя контурами и подключение к теплым полам без дополнительного оборудования.

Недостатки: большие энергозатраты, цены на котлы европейских производителей, начинаются от 30 тыс. руб.

Индукционные котлы – предназначены для промышленного использования. В поквартирном отоплении, не используются, по причине большого шума и высоких энергозатрат.

Параметры и расчеты при подборе

Автономная система индивидуального отопления квартиры с электрическим котлом, требует грамотных расчетов, связанных с производительностью и существующих норм энергопотребления, установленных для каждого помещения отдельно. Если мощность электрокотла превышает установленные нормы, появляется необходимость согласования проекта подключения, с наличием технических возможностей выделения отдельной линии, в представительстве Ростехнадзора.

Расчеты необходимой мощности электрокотла, высчитывают по формуле – 1 кВт =10 м². Соответственно, для 1-2 комнатных квартир, будет достаточной мощность теплогенератора, 4-5 кВт. Эти параметры входят в оптимальные расходы электроэнергии, не требующие модифицирования электросети и увеличения мощности ветки.

Но, если устанавливается двухконтурный агрегат, учитывая затраты электроэнергии на бытовые приборы, потребуется увеличить ограничения в энергопотреблении. Подается запрос об выделении мощности. Подобным образом поступают, если котел работает от трехфазной электросети.

Лучшие производители квартирных электрокотлов

Подбор электрокотла по производителю, не так сложен, как раньше. За короткий промежуток времени, когда стало доступным автономное отопление квартир, потребители смогли определиться с теми марками электрокотлов, которые функционируют практически без нареканий.

Некоторые модели могут работать на антифризе, другие, исключительно на теплоносителе с высоким содержанием соли или дистиллированной воде. Поэтому, после выбора нескольких вариантов, отбор продолжают по техническим параметрам.

Наиболее популярными моделями считаются:

Европейские производители – Protherm Скат, AEG ETH, Vaillant eloBLOCK VE, Baxi AMPTEC, Bosch Tronic.

Отечественные изготовители – Thermotrust ST и Thermotrust STi, ATON Electro KE, Tenko Стандарт, Tenko Премиум, THERMICS 710V и THERMICS 720V.

Котлы украинского производства – Hot-Well Elektra Lux.

Европейские электрокотлы, стоят в 2-4 раза дороже, чем российские аналоги.

Правила установки электрокотла в квартире

ПУЭ 7 для квартир, оговаривает основные правила, связанные с безопасной установкой и эксплуатацией электрического оборудования. В частности, в нормах указано, что, если возник пожар или были травмированы люди, по причине неграмотного подключения электроустановки, ответственность несет тот, кто выполнял монтаж. По этой причине, перевод на индивидуальное отопление в квартире, с помощью электрического котла, выполняет, исключительно, специалист, имеющий соответствующую лицензию и допуск работ.

В ПУЭ определены требования к установке электрокотла в квартире:

Обязательно наличие заземления и защитных устройств. ТЭНовые электрокотлы, подключаются через автоматы и УЗО. Особенности работы электродного котла, запрещают применение УЗО, поэтому, подключение выполняется с помощью отдельных автоматов, напрямую от щитка энергоснабжения.

Нормы пожарной безопасности – во избежание короткого замыкания и последующего возгорания, предписывают строгое соблюдение указанных производителем параметров: мощности тока, сечения проводов и материала жилы кабеля.

Установка электрокотла отопления в квартире, с нарушением указанных правил, неквалифицированным персоналом, приводит к отказу на ввод в эксплуатацию и штрафным санкциям. Квалифицированные электрики, имеющие соответствующий допуск, подключат котел за 3-4 часа. Монтаж остальной части системы отопления: установка радиаторов, системы водоподготовки и т.п., может быть выполнен самостоятельно.