Как устроен электрокотел отопления?

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.

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.

Читайте также  Почему гудит водяной насос в системе отопления?

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.

Как сделать электрокотел своими руками?

Электрические системы представляют собой наиболее безопасное оборудование, благодаря которому можно в зимний период создать в помещении комфортную температуру. Коэффициент полезного действия электрического отопительного котла довольно высокий, тем более, для того, чтобы он нормально и стабильно работал в течение длительного времени, не придется расходовать свободное место для укладки горючего материала.

  • Делаем своими руками ↓
  • Установка и подключение оборудования ↓
  • Типы и принцип работы ↓
  • Пуск котла ↓
  • Блиц-советы ↓

В электрических котлах полностью отсутствует механическая составляющая, благодаря чему их использование становится значительно проще, а также снижается вероятность возникновения неисправности или серьезной поломки.

Конструкция электрического котла подразумевает наличие регуляции температуры. За счет этого система может своевременно отреагировать на любые изменения температурного режима в окружающей среде. Котел либо прибавляет, либо убавляет температуру прогрева теплоносителя в случае необходимости.

Многие котлы отличаются экономичностью, например, для обогрева 30 кубометров помещения требуется затратить всего лишь 4 кВт в сутки. Использование подобных котлов позволяет производить нагрев помещений гораздо больших объемов, нежели у котлов иного рода.

В процессе работы, котел не выделяет никаких вредных или отравляющих веществ типа угарного или углекислого газа. В связи с этим, устанавливать их можно непосредственно в жилых помещениях и использовать для обогрева спальных и детских комнат. Еще одним преимуществом является то, что при установке не придется получать никаких разрешений от соответствующих инстанций.

Электрические котлы можно либо использовать в качестве дополнительного источника отопления или же сделать конструкцию центром системы обогрева. Запитывается этот котел от обыкновенной электросети с напряжением в 220 В. Средняя масса котла составляет 22 кг, его габариты тоже не слишком большие, однако он способен обогреть объем воздуха вплоть до 400 кубометров.

Делаем своими руками

схема ТЭНового электрокотла

Для работы придется использовать некоторые материалы и инструменты:

  1. Угловая шлифовальная машина или болгарка.
  2. Сварочный аппарат любого рода. Лучше всего использовать для этой цели инверторный прибор. Он подойдет в том случае, если опыта сварочных работ. Если он совсем отсутствует, то лучше всего попросить кого-нибудь помочь в этом плане. Все сварочные работы нужно проводить наиболее качественно, чтобы нигде не наблюдалось протечек.
  3. Шлифовальная машинка.
  4. Мультиметр.
  5. Листовая сталь, толщина которой будет составлять минимум 2 мм.
  6. Переходники, которые нужны для подключения конструкции к отопительной системе.
  7. Тэны (лучше всего приобрести 2 штуки).
  8. Стальная труба – лучше всего покупать трубу диаметр 159 мм, ее длина должна составлять около 50-60 см.

Самостоятельно можно изготовить котлы следующих типов:

  • одноконтурные;
  • двухконтурные;
  • индукционные;
  • настенные;
  • напольные;
  • электродные;
  • тэновые;

Инструкция по изготовлению:

  1. На первом этапе изготавливают патрубки подключения отопительного котла к системе отопления. В связи с этим, сначала требуется вырезать некоторое количество патрубков из труб, которые были специально для этого подготовлены. Всего понадобится 3 штуки – одну диаметром 3 дюйма и 2 по 1,25 дюйма.
  2. Когда все это сделано, занимаются изготовлением емкости для бака, то есть самую большую трубу, где будет происходить нагревание теплоносителя. Сначала производят разметку на трубе, прорезают в ней отверстие, а края осторожно обрабатывают, чтобы на них не наблюдалось неаккуратных срезов или металлической стружки. К отверстиям приваривают подготовленные патрубки. Теперь из стального листа нужно вырезать два круга, которые по диаметру будут немного больше нежели у трубы, выполняющей функцию обогревающего бака. Это позволит приварить их более точно. Все участки, где расположены соединения, тщательно шлифуют.
  3. К верхней части нужно приварить патрубок диаметром 1,25 дюйма. Впоследствии, к нему будет приварен еще один нагревательный элемент. Когда все это сделано, приступают к приготовлению участка, где будет крепиться первый тэн. Для этого проделывают в днище конструкции 2 отверстия, после чего шлифуют отверстия и устанавливают тэн.
  4. Когда все это сделано, котел подключают непосредственно к самой системе отопления. Это делают при помощи патрубков, сделанных еще в самом начале работ.
Читайте также  Как устроена батарея отопления?

Все работы на этом можно считать завершенными. Главное, теперь проверить, насколько получилась работоспособной конструкция. Мультиметром проверяют температуру теплоносителя, которая должна составлять порядка 70 градусов.

Установка и подключение оборудования

Сложнее всего произвести подключение конструкции к электрической сети. Так как приходится иметь дело с обогревательными приборами, придется устанавливать вход на 3 фазы.

Непосредственно в самом электрическом щитке нужно будет установить ряд систем:

  • автомат;
  • реле;
  • тумблер;
  • предохранитель;
  • датчик температуры;
  • различные кнопки управления;
  • магнитные пускатели и ряд других элементов, если в них имеется необходимость;

В обязательном порядке делают заземляющий контур. Для этого необходимо взять металлический штырь или арматуру, диаметр которой должен составлять приблизительно 15-20 мм, к нему прикрепляют металлический болт. Такую конструкцию размещают под полом жилого дома и пропускают к нему провод, идущий от электрического щитка.

Типы и принцип работы

Имеется 2 основных типа электрокотлов:

  1. Электродный.
  2. Индукционный, –

При этом, все остальные являются всего лишь модификациями одного из этих видов. Электродный котел зачастую также носит название ионного, так как в нем происходит превращение электрической энергии в тепловую.

Конструкция занимает минимальное количество места, причем его закрепляют непосредственно на трубе, его даже не придется прикреплять к стене. На всякий случай его сажают на 2 самореза, однако в этом нет необходимости.

Внешне он похож на небольшой кусок трубы, длина которого составляет порядка 40 см. В торцевой части обогревателя находится стержень из металла, а с противоположной стороны обогреватель заварен либо в нем находится специальный патрубок, за счет которого осуществляется перегон теплоносителя по всех системе.

Конструкция предусматривает наличие 2 патрубков, куда вставляются трубы для обратки и подачи:

  1. Один из нихможет находится в торцевой части, а второй установлен под прямым углом в боковой части.
  2. Их зачастую устанавливают с боковых частей перпендикулярно всей остальной конструкции и таким образом, чтобы они стали параллельны друг другу.

Данный котел имеет следующий принцип работы: катод (положительно заряженный электрод) и анод (отрицательно заряженный электрод) помещены в теплоноситель. Находясь под напряжением, они запускают перемещение ионов. Их полярность время от времени меняется, в частности, один заряженный ион будет менять свой заряд с одного на другой примерно 50 раз в секунду.

Это, в конечном счете, приводит к тому, что в жидкости из-за подобного движения ионов возникает трение, что вызывает повышение температуры.

Такая технология приводит к возникновению некоторых недостатков:

  1. Теплоноситель в любом случае будет находиться под напряжением.
  2. Его придется перед заливкой в батареи подготовить с точки зрения содержания солей.
  3. Незамерзающие жидкости в отопительной системе использовать категорически запрещается.

Индукционные котлы, работающие на электрическом токе, производят нагрев теплоносителя с помощью магнитного поля, которое возникает от электрического тока.

Вся эта конструкция довольно простая и включает в себя следующие элементы:

  • корпус;
  • утеплитель;
  • сердечник, где будет прогреваться теплоноситель;
  • катушка;

Обмотка катушки, выполненная из медной проволоки подключается к сети через специальную систему управления. Благодаря этому, в катушке возникает магнитное поле. Оно будет разогревать трубу, выполняющую роль сердечника, а та уже будет отдавать некоторое количество тепла воде. При этом, корпус отопительного котла будет по-прежнему оставаться холодным, так как в его конструкции есть слой утеплителя.

Следует также сказать, что сердечник выполнен не прямым, а имеет изогнутую форму, иногда в виде спирали, чтобы теплоноситель проходил по нему значительно дольше. Срок службы такого котла составляет минимум 25 лет. Через это время будет ржаветь труба, представляющая собой сердечник.

Пуск котла

Подготавливать электрический котел к запуску, означает, что его необходимо полностью проверить все соединения, электрическую сеть, заполнение системы водой. Если в проводке будут находиться пережатые или порванные провода, то их нужно будет заменить и тщательно заизолировать. Поступать по другому запрещается, так как в трехфазной сети находится напряжение с приличной силой тока, а замененный участок может пробивать.

Подготовка также подразумевает очистку конструкции от пыли и грязи. Еще следует позаботиться о том, чтобы не допустить скачков напряжения как при первом запуске, так и при дальнейшей работе. Чтобы этого не случилось, устанавливают устройство защитного отключения.

Пуск:

  1. Сначала необходимо наполнить систему водой, причем сделать это таким образом, чтобы в ней не было воздушных пробок. Как правило, радиаторы имеют в своей верхней части специальные краники для выпуска скопившегося воздуха.
  2. В дальнейшем останется лишь включить котел в электросеть и подождать, когда он прогреется.

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:

  • Тэновые;
  • Электродные;
  • Индукционные.

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.

Читайте также  Схема подключения расширительный бак для отопления

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.

Устройство и принцип действия электрического котла для обогрева дома

Применение электричества для отопления является распространенным способом обогрева дома. Этот метод экологически безопасен (не воздействует на окружающую среду) и удобен.

Единственными факторами, ограничивающие распространение такого отопления, являются:

  1. Тарифы на электроэнергию и их рост в перспективе.
  2. Расходы потребителя на подвод и подключение к жилью электрической мощности, необходимой для обеспечения комфорта.

Когда пользователь определяется с топливом для котла, он бывает ограничен в выборе. Рядом с его домом отсутствуют сети природного газа и централизованного теплоснабжения, а рынка древесных или сельскохозяйственных отходов нет.

Тогда электрический котел становится единственной альтернативой и основным источником тепла. В бивалентных отопительных системах он становится резервным в комбинации с котлами на газе, твердом/жидком топливе или тепловыми насосами.

  • 1 Достоинства и недостатки электрических котлов
  • 2 Устройство электрокотла
  • 3 Принцип действия
    • 3.1 Котел с ТЭНом
    • 3.2 Электродный котел
    • 3.3 Индукционный
  • 4 Типы электрокотлов
  • 5 Расчет мощности электрокотла для отопления дома

Достоинства и недостатки электрических котлов

Разбираясь с положительными и отрицательными сторонами электрического котла отопления, нужно рассматривать их в зависимости от вида нагревательного элемента.

К плюсам индукционного нагрева относят:

  1. Самая большая эффективность при нагреве (до 99,5 %) при небольших размерах агрегата.
  2. Длительный срок службы (до 30 лет) и надежность устройств, единичная мощность которых до 60 кВт.
  3. Теплоносителем может быть не только вода, но и незамерзающие жидкости или масло.
  4. Безопасная эксплуатация и небольшие затраты на сервис.

Недостатков немного – высокая стоимость, сложности в обвязке трубами и подсоединении электропитания.
Преимуществами электрокотла с трубчатыми электронагревателями являются его относительно небольшая цена; он быстро нагревает воду, а обслуживание и подключение к отоплению максимально упрощены.

Минусов же гораздо больше:

  1. Косвенный способ поднятия температуры жидкости уменьшает кпд до 97…98 %.
  2. Нужна водоподготовка, т.к. в противном случае во время нагрева на корпусе нагревательного элемента появляется накипь, ухудшающая теплообмен и разносимая по разводке и радиаторам.
  3. Не компактная конструкция.
  4. Большая нагрузка на электросеть при эксплуатации и броски тока при включении.
  5. Когда ТЭН работает, вольфрамовая проволока внутри него испаряется и выгорает, требуя замены всей детали.
  6. Возможно разрушение корпуса нагревателя и появления опасности удара электричеством.
  7. Агрегаты имеют упрощенную автоматику, требуя дополнительных вложений.

Достоинства электродного котла – он компактнее всех перечисленных выше агрегатов, при большей удельной мощности; отличается низким энергопотреблением, надежностью и простотой конструктивной схемы. Но его установка и подключения не простые.

Работает он только на максимуме мощности, поэтому управление ею идет в режиме «старт — стоп». Электроды подвержены эрозии, покрываются накипью и поэтому периодически заменяются. В качестве теплоносителя используется определенный состав воды. А изменение количества солей в ней влияет на теплоотдачу.

Устройство электрокотла

В самом общем случае устройство электрокотла выглядит так. Имеется стальная емкость с патрубками для подключения подающего и обратного трубопровода системы обогрева. В нее встроены разные по конструкции устройства для нагрева котловой воды – индукционные катушки, электроды или ТЭНы.

Они определяют стоимость котельного агрегата (в порядке убывания). В ряде случаев предусмотрены теплоизоляция частей оборудования, соприкасающихся с нагретой водой, встроенный циркуляционный насос для нее и другое. Обязательно есть элементы автоматики (отводчики воздуха, термисторы, манометры и т.д.), защит (от перегрева, утечки тока) и управления тепловой мощностью.

Принцип действия

Принцип работы электрического котла разных типов имеет главное сходство – он повышает температуру воды или другой жидкости. Различия в видах оборудования заключаются лишь в способе преобразования электроэнергии в теплоту.

Котел с ТЭНом

Для котельного оборудования с ТЭНами электрический ток проходит через проволоку с высоким сопротивлением (вольфрам), заставляя ее разогреваться.

Полученное тепло через засыпку из кварцевого песка и корпус нагревателя переходит к воде, движущейся внутри бака котла, далее попадая к радиаторам систем отопления либо к змеевику «теплого» пола.

Электродный котел

У электродных котлов все происходит немного иначе. К его цилиндрическому корпусу из стали подключают «нулевой» провод, внутрь по оси устанавливают металлический электрод с подсоединенной «фазой».

Внутри с помощью насоса заставляют двигаться недистиллированную воду из отопления, которая является проводником с определенным электрическим сопротивлением. Т.о. при пропускании через эту жидкость электричества она будет нагреваться. Степень роста температуры зависит лишь продолжительности воздействия электротока и его силы.

Индукционный

В индукционном котле нагрев воды идет из-за явления электромагнитной индукции. По катушке, обмотанной проводом, пропускают электричество. При этом одновременно внутрь нее помещается сердечник из металла. Вокруг катушки возникают т.н. вихревые токи, греющие массив сердечника, омываемый, в свою очередь, водой. Таким образом теплоту воспринимает теплоноситель.

Типы электрокотлов

Электрические котлы можно условно классифицировать следующим образом:

  • по установке – настенные или напольные;
  • назначение – только для обогрева (одноконтурные) либо для отопления совместно с горячим водоснабжением (двухконтурные);
  • по питающему напряжению и тепловой мощности соответственно – одно- (до 6 кВт) и трехфазные (более 6 кВт).

В зависимости от области применения электрокотлы бывают бытовыми и промышленными.

Расчет мощности электрокотла для отопления дома

При выборе электрического котла нужно определить его мощность. Для этого вычисляют теплопотери через ограждения – наружные стены, потолки, полы и окна, зная их площади. Сначала определяют температуры внутри (в зависимости от их функций) и снаружи помещений), а затем рассчитывают суммарные утечки теплоты. Добавив 20 % запаса, получают требуемую тепловую мощность агрегата.