Автономное отопление частного дома: электродные котлы

В любом доме очень важно правильно организовать отопление. В данной статье мы рассмотрим электрокотел для отопления частного дома, какой лучше выбрать, как подключить и установить агрегат.

Как работает электро котел

Электрические котлы бывают нескольких видов:

Как работает электро котел
  • ТЭНовые – работают по принципу электрического чайника. Проходящий сквозь резервуар теплоноситель (вода или антифриз), нагревается, находящимся внутри него ТЭНом. Нагретый теплоноситель идет по трубам к радиаторам отопления, которые отдают полученное тепло помещению, нагревая воздух.

    Обычно устанавливается от одного до трех ТЭНов. Их суммарная мощность и указывается на самом котле. Теплоноситель, используемый для отопления, например, частного дома, движется при помощи циркуляционных насосов.

    В ТЭНовых нагревателях не стоит использовать проточную воду, так как бороться с неминуемо образовывающейся накипью будет сложно. Поэтому, рекомендуется использовать один и тот же теплоноситель, а «гонять» его по системе отопления при помощи насосов.

  • Электродные – в них вода нагревается за счет того, что сквозь нее проходит электрический ток. Электроды постепенно растворяются и их необходимо периодически менять. Кроме того, воду в таких котлах можно использовать только ту, которая подходит под «питьевую» по ГОСТу.
    Как работает электро котел

Принцип действия электродных котлов

При описании преимуществ электродных котлов основной упор делается на отсутствие посредников в передаче энергии от электрической сети теплоносителю. Главный аргумент, на который делает ставку маркетинговая стратегия продвижения электродных водонагревателей — непосредственный нагрев жидкости под действием электрического тока, происходящий за счёт её высокого удельного сопротивления.

При использовании такого рода оборудования исключается влияние на теплопередачу корки накипи, образующейся на поверхности традиционных трубчатых нагревательных элементов. Также очевидным преимуществом считается низкая инерционность системы: теплоноситель начинает нагреваться сразу после подачи напряжения на электроды, в то время как при использовании резистивных нагревателей уходит некоторое время на нагревание самой спирали и её диэлектрической изоляции.

Устройство электродного котла: 1 — клеммы подключения к сети; 2 — уплотнитель и изоляция электродов; 3 — подача охлаждённого теплоносителя; 4 — блок электродов; 5 — теплоноситель; 6 — корпус котла; 7 — изоляционный слой; 8 — выход нагретого теплоносителя

Однако не всё столь радужно. В первую очередь вызывает сомнения тот факт, что весь теплоноситель оказывается под действием опасно высокой разности потенциалов. В частности, при обрыве нуля все металлические части системы отопления становятся смертельно опасными для человека, также возможны пробои при недостаточно качественном заземлении нейтрали.

Стоит упомянуть и тот факт, что не все жидкости имеют достаточно большое удельное сопротивление, чтобы преобразовать всю приложенную мощность для выработки электроэнергии. Определённая часть токовой нагрузки сопротивления не встречает и потому беспрепятственно стекает в землю. На этом фоне заявления о том, что электродные котлы имеют КПД выше 100%, вызывают снисходительную улыбку у людей, хорошо знакомых с технической частью вопроса.

Отопление дома электричеством самый экономный способ

Под понятием электрическое отопление следует понимать достаточно широкий спектр технических средств и возможностей. Электроэнергия является уникальным видом искусственно получаемой энергии, которую можно с успехом использовать в бытовых целях.

    Электрическое отопление может быть двух типов:
  1. с промежуточным теплоносителем;
  2. с прямой теплоотдачей.

В первом случае речь идет о системе, в основе которой лежит электрический котел, разогревающий теплоноситель и распространяющий его по системе трубопроводов. Во втором случае, мы говорим о самостоятельных нагревательных элементах и приборах, работающих от электрической сети.

Для обогрева дома, как и любого другого помещения активно используются конвекторы, тепловые электровентиляторы, спиральные и инфракрасные обогреватели. Подобный способ отопления намного проще с технической точки зрения.

Единственный минус – это значительный перерасход электроэнергии, которую придется оплачивать. Отдельного разговора заслуживает теплый пол, технология, благодаря которой можно по-настоящему добиться комфорта в обогреве жилых помещений.

Отопление дома электричеством самый экономный способ

Если рассматривать соотношение возможностей и преимуществ, получаемых от использования электрического отопления с другими видами отопления, то электричество будет выглядеть предпочтительнее. Главное преимущество электрических систем отопления – высокий КПД.

    К другим положительным моментам следует отнести:
  • долговечность работающих систем;
  • простота в обслуживании и эксплуатации;
  • достаточно приемлемые расходы на покупку оборудования, установку и подключение;
  • бесшумная работа и высокий уровень безопасности современных электронагревательных установок;
  • отсутствие разрешительных документов на установку электрических систем отопления.

Экономический эффект достигается за счет установки на электрообогревательных приборах терморегуляторов, благодаря которым происходит автоматическое включение, выключение электропитания.

Перечисленные плюсы нивелируются одним минусом. Для установки в доме достаточно мощных обогревательных электроприборов, электрического котла потребуется дополнительное оснащение жилого дома электрораспределительными приборами и устройствами.

Преимущества и недостатки электродных котлов

Минусы:

  • необходима большая мощность электричества для подключения;
  • высокая стоимость электричества;
  • низкий уровень электробезопасности;
  • нестабильность электроснабжения.

Но появления всех вышеназванных минусов можно избежать и тогда котел получить немало преимуществ.

Плюсы:

  • возможность управлять системой через Интернет;
  • автономное отопление;
  • компактность системы;
  • невысокая цена оборудования;
  • возможность подключения горячего водоснабжения;
  • легкость монтажа;
  • пожаробезопасность;
  • не требует отдельного помещения;
  • экологическая чистота;
  • бесшумность работы.

Чтобы серьёзно сэкономить, можно воспользоваться статьёй о получении электричества из земли и воздуха: 

Конструктивные особенности

Конструкцию электродного котла отопления можно разбить на четыре составляющие.

  1. Корпус. Изготавливается в виде трубки. Безопасность эксплуатации обеспечивается герметичностью и хорошей изоляцией.
  2. Блок электродов. Состоит из катода и анода. Электричество, которое подается через электроды нагревает теплоноситель.
  3. Патрубки. Обеспечивают соединение котла с остальными элементами системы отопления.
  4. Блок управления. Выполняет функции включения/выключения котла.

При выборе электродного котла нужно следует помнить:

  • В зависимости от мощности существуют одно- и трехфазные котлы. При потребляемой мощности до 9кВт достаточно однофазного котла;
  • Для отопления площади в 40-50 кв. м., понадобится котел мощностью 2-9 кВт;
  • Теплоноситель в электродных котлах это не водопроводная вода, а специальные жидкости с добавками.

Как и любая конструкция, электродный котел имеет свои положительные и отрицательные стороны.

Преимущества

  • Простая конструкция, высокий КПД.
  • Малые габариты и вес.
  • Стабильная работа при скачках напряжения.
  • Автономность работы. Автоматика самостоятельно регулирует температуру теплоносителя.
  • Автоматическое отключение в случае утечки теплоносителя.
  • Быстрый нагрев теплоносителя.

Недостатки

  • Электродный котел отопления требователен к качеству теплоносителя. Обычная водопроводная вода не подойдет.
  • Обязательное наличие заземления.
  • Требовательность к состоянию электрической сети. Старая проводка может не выдержать нагрузки.

Электрический электродный отопительный котел ОЧАГ 2, мощностью 2 кВт. Объём отапливаемого помещения до 75 м³.

Преимущества электродных котлов:

  • высокий КПД
  • автоматический контроль температуры
  • экономичность
  • надежность
  • взаимозаменяемость теплонагревателя
  • высокая теплоотдача при малой мощности
  • отсутствие затрат на монтаж дополнительного оборудования
  • работа при отсутствии системы газоснабжения

Котлы с таким способом обогрева обладают очень высоким КПД (98-99%). А также оснащаются автоматической системой контроля и регулировки температуры. Это позволяет выбрать оптимальную температуру нагрева помещения и проконтролировать изменение температуры в зависимости от времени суток, что ведет к значительной экономии электроэнергии. Так, например, можно запрограммировать снижение температуры в рабочие часы, когда дневная температура на улице выше ночной и хозяев нет дома, и увеличение в вечернее время, когда хозяева находятся дома, а температура на улице понижается.

Система автоматического контроля исключает так же работу котла в аварийном состоянии — при наличии протечки система автоматически выключается. К тому же, в таких системах исключено возникновение короткого замыкания.

Электродные котлы могут использоваться как основная и дополнительная система отопления. Хотя на сегодняшний день электродные котлы не слишком часто используются в качестве основной системы отопления, так как по сравнению с газовым отоплением стоимость электродного выше в два раза. Однако при постепенном повышении цен на газ это соотношение может значительно измениться. Как дополнительная система отопления электродный котел монтируется в уже готовую систему отопления и при необходимости можно переключать отопление с газового котла на электродный.

Электродный котел — хороший аналог отопительной системы для областей, где отсутствует централизованная система газификации. Так как его эксплуатация не требует потребления газа и монтажа газового оборудования. При этом котел малой мощности может отапливать значительный объем помещений. Например, мощности 3 киловатт достаточно для отопления помещения около 60 кв.м., при условии высоты потолков 2,5 м.

Недостатком централизованных систем отопления с использованием электродных котлов является плохая их совместимость с различными видами труб и радиаторов. При работе с чугунными радиаторами возникают проблемы в системе из-за:

  • большого объема воды, находящейся внутри радиатора, — 2,5 л
  • неоднородности внутренней поверхности радиатора.

Вторым недостатком является требование поддержанию постоянного сопротивления энергоносителя, т.е. воды. Оно должно быть не менее 1300 Ом на см. Но это достаточно легко исправить. Если сопротивление мало, то можно в систему добавить соду или дистиллированную воду.

При монтаже электродного котла необходимо учесть заземление и самого котла, и системы отопления: в процессе работы возможно накопление электростатического напряжения. При этом заземление желательно сделать в двух местах для большей эффективности.

При всех незначительных на данный момент недостатках электродных котлов они являются хорошим аналогом существующих систем отопления, и, возможно, в ближайшее время заменят их полностью.

Стоимость электродных котлов — от 500 евро, но дополнительное оборудование (автоматические системы контроля) увеличивает цену, т.е стоимость электродных котлов сравнима с стоимостью газовых и твердотопливных котлов.

Индукционные котлы

Индукционный котел – это по сути трансформатор, помещенный в сварной металлический корпус (рис. 3).

Индукционные котлы

Рис. 3. Схема индукционного котла

В основу его работы положен тот факт, что если металлический сердечник поместить внутрь катушки индуктивности, то за счет наведения токов Фуко, он начнет быстро греться. Именно индуктивная катушка в котлах этого типа выполняет роль нагревательного элемента – она помещается в герметичный отсек, что гарантирует полное отсутствие контакта с теплоносителем. В качестве вторичной обмотки может выступать сердечник или труба, который нагреваясь, отдает тепло теплоносителю, движущемуся вокруг (внутри) вторичной обмотки (рис. 4).

Индукционные котлы

Рис. 4. Принцип работы индукционного котла

Основное преимущество такого типа котлов заключается в том, что их эффективность не уменьшается со временем, как это происходит с ТЭНовыми котлами (износ ТЭНа) или с электродными (снижение электропроводности жидкости). Да и степень образования накипи у них значительно ниже. Основной недостаток – это, прежде всего, высокая цена, особенно если сравнивать с ТЭНовыми котлами. Кроме того, индукционные котлы имеют самые большие размеры и вес по сравнению с другими образцами электрообогревательной теплотехники.

Индукционные котлы

После подключения к сети 220 В, из-за особенностей конструкции, индукционный котел работает постоянно на свою полную мощность, потому что устанавливать на теплогенератор дополнительное устройство, которое бы регулировало изменение мощности (изменяя напряжение) – неэффективно и нерационально. Значительно проще и экономичнее оснастить котел автоматикой, которая обеспечит циклическое включение/выключение электроустановки, обеспечивая подогрев теплоносителя. При этом в основу автоматика может работать, измеряя температуру жидкости и сравнивая её с заданной, либо получая информацию от теплодатчиков, установленных в доме.

Системы отопления с газовым и электрическим котлом

Индукционные котлы

Индукционные котлы имеют большие габариты

Существует два типа индукционных котлов отопления:

Индукционные котлы
  • вихревые (Vin) – в них, чтобы усилить магнитную напряженность и наводимые токи Фуко (тем самым повысить температуру нагрева) ток из сети с частотой 50 Гц перед тем, как он будет подан на первичную обмотку, преобразуют в высокочастотный. В таких котлах, чтобы увеличить площадь нагрева и проводить нагрев теплоносителя быстрее, из ферромагнитных сплавов изготавливают как вторичную обмотку, так и сам корпус
  • котел отопления типа Sav – в этих котлах вторичная обмотка используется как теплообменник, для этого она изготавливается в виде лабиринта, имеющего толстые стенки (это позволяет увеличить площадь теплоотдачи, тем самым улучшая нагрев теплоносителя). А поскольку проводник расположен в переменном поле, дополнительно катушка генерирует еще и реактивную мощность.

Индукционный водонагреватель Ariston

Индукционные котлы

Электрические котлы обеспечивают наивысшую степень экологичности благодаря отсутствию выбросов продуктов сгорания

Как выбрать и какой лучше купить электрический котел для частного дома – обзор , отзывы, цены и советы специалиста смотрите на видео:

  • Facebook
  • Gmail
  • Pinterest
  • VKontakte
  • Odnoklassniki
  • WhatsApp
  • Viber
  • Telegram

Типы электрокотлов

Все они делятся на большие группы в зависимости от того, каким способом осуществляется нагревание теплоносителя:

Типы электрокотлов
  • ТЭНовые;
  • индукционные;
  • электродные.

В котлах первой группы используются ТЭНы (трубчатые электронагревательные элементы).

Типы электрокотлов

Принцип работы электрокотла для обогрева дома с использованием электродов основан на способности теплоносителя нагреваться, когда через него проходит электрический ток.

Принцип действия индукционного котла базируется на способности ферромагнетиков нагреваться под воздействием индукционного тока.

Типы электрокотлов

Различаются ОК по величине используемого электрического напряжения. Котлы небольшой мощности (до 6 киловатт) работают на одной фазе (220 вольт), ОК большей мощности подключаются к трехфазной сети напряжением 380 вольт.

Котлы бывают одно- и двухконтурные. Одноконтурные предназначены исключительно для отопления, двухконтурные для отопления и подогрева воды для бытовых нужд.

Типы электрокотлов

Электрокотел на ТЭНах

ТЭНовые котлы

Типы электрокотлов

Устройство электрокотла для отопления на ТЭНах довольно простое. Один или несколько трубчатых нагревателей располагаются в теплообменнике, через которые циркулирует вода или другой теплоноситель. В корпусе ОК находится автоматика, регулирующая температуру воды, а также включающая и выключающая нагревательные элементы.

ТЭН

Типы электрокотлов

ТЭН – это трубка в форме латинской буквы U, сделанная из меди или нержавеющей стали. Внутри проложена спираль, изготовленная из вольфрама или нихрома. В качестве изолятора используется керамика или кварцевый песок.

Как работает электрокотел такого типа? Напряжение подается на концы ТЭНа. Ток, проходя по спирали, нагревает ее. Тепло отдается через песок или керамику, металлический корпус теплоносителю. Циркуляцию теплоносителя по контуру отопления обеспечивает циркуляционный насос.

Типы электрокотлов

Чем хорош ТЭНовый агрегат? Прежде всего простотой установки и низкой ценой котла. В плюс можно записать быстрый нагрев жидкости. Существенным недостатком является образование накипи на ТЭНах, что снижает эффективность установки. Чтобы накипь образовывалась в меньших количествах, в воду добавляют сульфат натрия, кальцинированную соду или используют дистиллированную воду.

Электрокотел индукционного типа

Типы электрокотлов

Индукционные котлы

Бытовые котлы индукционного типа появились в 90-х прошлого столетия. Его основные элементы: индукционная катушка и сердечник. Катушка под воздействием электротока генерирует переменное магнитное поле, порождающее вихревые токи в сердечнике. Под их действием сердечник нагревается и передает тепло теплоносителю.

Типы электрокотлов

Котлы индукционные хороши тем, что они очень надежны и долговечны. ОК индукционного типа может прослужить три десятка лет. Он безопасен в эксплуатации. В качестве теплоносителя можно использовать любую подходящую жидкость. Недостатки — довольно высокая цена и значительная масса. Даже небольшой котел весит около двадцати килограммов.

Электродный или ионный электрокотел

Типы электрокотлов

Электродные электрокотлы

Иногда такие ОК называют ионными. В роли проводника тока выступает теплоноситель. Ток возникает из-за разницы потенциалов на помещенных в теплоноситель электродов. Текущий через теплоноситель ток вызывает его нагревание.

Типы электрокотлов

Принципиальная схема

К достоинствам относят высокую экономичность, надежность и быстроту нагрева электрокотлов. В минусы можно записать необходимость в специальном теплоносителе, поскольку обычная вода не годится.

Типы электрокотлов

Преимущества и недостатки ионных котлов

График сравнения КПД электродного и ТЭНового котла.

Преимуществом электродных котлов перед электрическими является то, что:

Преимущества и недостатки ионных котлов
  • они имеют высокий показатель КПД (достигает 95-98%). Столь высокий показатель объясняется простотой устройства и принципом нагрева теплоносителя;
  • они не имеют так называемого «сухого хода». Теплоноситель является полноценным участником электрической цепи, что исключает перегрев при его отсутствии. Если вода уйдет из системы, то цепь попросту разомкнется безо всяких негативных последствий;
  • они весьма экономичны, так как при температуре теплоносителя ниже 75°С, как уже говорилось ранее, расход энергии минимален. Поэтому, если вас утраивает обогрев помещения радиаторами с температурой теплоносителя ниже этой отметки, то экономия электроэнергии становится ощутимой;
  • они быстрее, по сравнению с обычными электрическими котлами, достигают рабочих температур и так же быстро остывают, что положительно сказывается на применении автоматической системы управления;
  • они не страдают от перепадов напряжения. Если напряжение в сети упало, котел лишь будет работать с меньшей мощностью, но не отключится совсем;
  • они имеют гораздо меньшие габариты для оптимального использования их в частных домах и на дачах.

Однако кроме плюсов, электродные котлы имеют и свои минусы:

График потребления электроэнергии электродным котлом и сезонные колебания температур.

Преимущества и недостатки ионных котлов
  • ионные котлы работают только с переменными источниками питания, так как при постоянном токе происходит электролиз воды. Поэтому такие котлы не могут работать от аварийных систем электроэнергии, например от аккумуляторов;
  • электродные системы требовательны к качеству теплоносителя. Чем ниже проводимость теплоносителя, тем ниже мощность котла. Кроме того, мощность котла снижается при образовании накипи;
  • при установке котла обязательно его заземление, так как риск поражения электрическим током при пробое изолятора существенно выше, чем у тэновых котлов;
  • как уже упоминалось ранее, не стоит разогревать теплоноситель выше 75°С, так как это приведет к повышенному энергопотреблению;
  • попадание воздуха в камеру, где происходит нагрев воды, приводит к ускорению коррозионных процессов;
  • нельзя использовать воду из одноконтурной системы отопления с ионным котлом, так как она насыщена свободными ионами;
  • необходимо обладать знаниями в области электрики, чтобы учитывать особенности электропроводности воды. Эти знания необходимы для контроля эксплуатации котла.

Особенности монтажа самодельного индукционного котла

Монтаж электродного котла

Технологический процесс установки котла также отличается своими нюансами.

Нельзя использовать УЗО во время установки электродного котла. Это может стать причиной повышенной угрозы удара током со стороны котла. Дело в том, что в процессе работы будет образовываться электролизный газ (возникает при пропускании тока через воду). Он тормозит работу системы, а значит, периодически нужно будет удалять излишки газа из системы.

Особенности монтажа самодельного индукционного котла

Поэтому, для безопасности работы вам необходимо установить в системе следующие элементы:

— Автоматические клапаны для удаления воздуха ;

— Предохранительный клапан ;

— Манометр – подключается к системе с помощью трехходового крана. Используя манометр, вы можете контролировать мощность своего устройства.

— Расширительный бак ;

Особенности монтажа самодельного индукционного котла

— Запорная арматура .

Несколько советов по установке

  • Устанавливайте котел только вертикально – это обусловлено особенностями конструкции. А для безопасной работы крепить к стене его нужно отдельно от остальной системы. Будет лучше, если последние 1,5 метра системы труб будет выполнена из металла (оцинковка также нежелательна). Материал изготовления остальной системы уже неважен.
  • Провод для заземления лучше брать из меди с диаметром 0,4 мм и сопротивлением 4 Ом. Он подключается к нулевой клемме, расположенной чаще всего в нижней части котла.
  • Обязательно прочистите систему перед монтажом котла. Для этой цели можно использовать специальные средства, которые также указаны в паспорте любого заводского электродного устройства.

Максимальная температура нагрева этого котла составляет 120˚С, что является отличным показателем. Так как система является герметичной, то шанс возникновения коррозии очень мал.

Варианты подключения котла

Особенности монтажа самодельного индукционного котла

Подсоединить котел можно также по-разному. И способ напрямую зависит от роли котла в вашей системе, ведь его можно использовать не только для отопления, но и, к примеру, как проточный водонагреватель – просто для нагрева воды. В связи с этим выделяют 4 схемы:

— однофазное или трехфазное подключение – когда котел будет использоваться как единственный источник тепла;

— одновременно с другими отопительными устройствами – в таком случае котле будет запасным вариантом;

— монтаж и подсоединение узлов автоматического контроля.

Особенности монтажа самодельного индукционного котла

Напольные или настенные 1-контурные электрокотлы

Важным для потребителя остается деление электрических одноконтурных котлов для отопления частного дома по типу их расположения в помещении. Как и многие другие виды теплогенераторов, они бывают:

  • Настенные – компактные размеры и небольшой вес позволяют не просто навесить изделие на стену, но и сэкономить при этом довольно много свободного пространства, что в условиях небольшой квартиры или дома весьма значимое преимущество. К тому же их выбирают за универсальность дизайна. Иными словами, такой котел неплохо вписывается в интерьер практически любого помещения.
  • Напольные – проще конструктивно и в целом надежнее навесных моделей. С другой стороны, такие котлы громоздкие, так что под их размещение заранее подготавливается место.

Мощность настенных одноконтурных котлов обычно сильно уступает моделям напольного расположения. В принципе, в этом нет ничего особенного, ведь первым высокая мощность обычно и не требуется, так как их выбирают для обогрева жилища малой площади.

Напольные же теплогенераторы приобретаются в том случае, когда суммарная отапливаемая площадь превышает 100 кв.м.

Недостатки электродных котлов

К недостаткам подобного устройства можно отнести слишком высокую стоимость электроэнергии. Но если дом используется время от времени и находится далеко от населенного центра, то электродный котел станет неплохим решением для обогрева дома.

Кроме того, электродные устройства плохо совмещаются с некоторыми видами труб и батарей. Например, при использовании в системе отопления чугунных радиаторов проблемы возникают из-за их неровной внутренней поверхности и большого объема теплоносителя. Как правило, одна секция чугунной батареи вмещает в себя до 2.5 литров воды.

Недостатки электродных котлов

Еще один нюанс, который можно отнести к недостатку — это необходимость поддерживать постоянное сопротивление теплоносителя. Его можно регулировать путем добавления специальных добавок, которые исключают образование накипи. Сода в этом случае, как советуют некоторые умельцы, напротив, поспособствует этому процессу.

Читайте также:  Декоративный камин своими руками: этапы конструирования