Принцип работы электрического котла отопления

У владельцев частных домов часто возникает проблема, связанная с его отоплением и получением горячей воды для бытовых нужд. Одним из лучших вариантов в этом случае является установка электрического котла отопления. Как он выглядит, можно посмотреть на фото.

Выбор электрокотла

Одной из основных характеристик электрических котлов для отопления частного дома является мощность. Обычно производитель ее указывает в киловаттах. Самостоятельно определить требуемую мощность котла сложно – этим занимается инженер-теплотехник, который при помощи определенных методов подсчета и специального инструмента может вычислить точный показатель. Если вызвать такого специалиста на дом нет возможности, то можно произвести приблизительные подсчеты, на основе которых и выбирать отопительный прибор.

Проще всего высчитать мощность устройства для хорошо утепленного здания. Если высота потолков в нем составляет не более 3 метров, то на каждые 10 «квадратов» площади потребуется около 1 кВт. Таким образом, если площадь дома составляет 80 «квадратов», то потребуется котел мощностью 8-10 кВт. Данный расчет нельзя назвать точным, поскольку специалисты учитывают материал и толщину стен, качество утеплителя, особенности окон и другие факторы.

Система отопления с электрическим котлом обычно имеет и дополнительный источник тепла – твердотопливный или газовый котел, который используется при отключении электричества. Также газовые и твердотопливные приборы могут использоваться и для экономии электроэнергии – например, сначала помещение отапливается с помощью них, а затем комфортная температура поддерживается электрическим оборудованием (прочитайте также: "Какой принцип работы пиролизного котла: давайте разберемся").

К электрическому котлу можно дополнительно купить специальный программатор – это устройство позволяет экономить электричество с помощью встроенной программы. Пользователь должен только задать температурный режим, а об остальном позаботится устройство. Стоимость такого прибора составляет в среднем 100 евро – учитывая то, что электричество будет потребляться в существенно меньшем количестве, сумма, потраченная на программатор, быстро окупится.

Достоинства и недостатки электрических котлов

В качестве источника основного отопления электрокотлы не слишком подходят, так как они имеют существенный недостаток – значительное энергопотребление.

Принцип работы электрического котла отопления заключается в нагреве внутреннего теплоносителя, в результате чего электрическая энергия преобразуется в тепло. Для постоянной и бесперебойной работы оборудования требуется надежное электроснабжение. Например, для отопления дома площадью 200 «квадратов» потребуется котел мощностью около 20 кВт. Помимо этого, нагрузку на электросеть создают и другие бытовые приборы. Далеко не в каждом доме есть надежная электросеть, которая способна выдержать столь большую нагрузку. Следует учитывать и перебои с электричеством – особенно актуальна данная проблема в небольших населенных пунктах. Именно по этой причине использование электрокотлов не получило широкого распространения. Кроме того, на отопление дома придется каждый месяц тратить немалые суммы за электричество.

Если же не учитывать большое энергопотребление и высокую нагрузку на сеть, то электрический котел является идеальным отопительным оборудованием.

У него есть масса достоинств:

  • невысокая стоимость устройства;
  • безопасность в эксплуатации (в отличие от других видов котлов, в электрических агрегатах нет открытого огня);
  • экологичность, так как отсутствуют продукты сгорания;
  • бесшумная работа;
  • отсутствие необходимости регулярно ухаживать за устройством (чистить топочную камеру, горелки и т.п.);
  • простой монтаж электрического котла отопления;
  • не требуется выделять для отопительного прибора отдельное помещение – его можно установить на кухне, в ванной.

Учитывая все эти преимущества электрических устройств, трудно не согласиться с тем, что они намного лучше широко распространенного газового отопительного оборудования. Обычно электрокотлы используют вместе с твердотопливными и газовыми приборами. Прогревать дом можно с помощью более дешевых источников тепла, а поддерживать постоянную температуру, пользуясь электрическим котлом.

Устройство электрического котла

Внутри прибора теплоноситель нагревается при помощи электрических нагревателей (ТЭНов). Устройство электрического котла отопления выглядит следующим образом.

  • теплообменник с ТЭНами;
  • блок управления;
  • блок регулировки.

Полная комплектация котла включает:

  • предохранительный клапан;
  • циркуляционный насос;
  • расширительный бачок;
  • программатор (выносной блок для контроля температуры и управления работой оборудования);
  • датчик давления;
  • воздушный вентиль и фильтр.

Рабочее напряжение котлов бывает двух типов: двухфазное (220 В) и трехфазное (380 В). Электрические приборы, рассчитанные на напряжение 220 В, имеют мощность не более 12 кВт. При покупке котла необходимо обратить внимание на модели мощностью от 6 кВт – они имеют многоступенчатую регулировку данного параметра. Нагревательные устройства, имеющие мощность более 12 кВт, подключаются к сети 380 В.

В настоящее время на рынке можно встретить электрокотлы как европейского, так и отечественного производства. По качеству отечественное оборудование ничем не уступает зарубежному, но стоит значительно дешевле. При покупке котла будет не лишним спросить у продавца сертификат качества на изделие – это поможет избежать подделок и приобретения некачественного товара.

Как самостоятельно установить котел отопления, смотрите на видео:

Читайте также:  Печь буржуйка со стеклянной дверцей

Установка электрического котла

Разобраться с монтажом системы поможет схема отопления с электрическим котлом. Помимо правильного сантехнического подключения котла, нужно еще и подвести к нему электропитание. Данную работу лучше поручить специалистам, но если есть знания в электрике, с этим можно справиться и самостоятельно. Что касается подключения котла к электрической системе отопления, то очень важно сделать все правильно, в противном случае эффективность обогрева будет значительно ниже.

Для подключения котла обязательно выделяют отдельную линию подачи электроэнергии, обычно она отводится от вводно-распределительного щитка. Линию подачи электричества обязательно оснащают автоматом защиты с номинальным рабочим током – это необходимо для того, чтобы предотвратить возгорание при коротком замыкании.

Чтобы подключить кабель питания к вводно-распределительному устройству (электрощитку, ВРУ), выполняют следующие действия:

  • к трехфазному автомату защиты подсоединяют фазные провода L1, L2, L3. Автомат должен быть отдельным;
  • нулевой провод (с обозначением N) подключают к нулевой шине (клемнику) щитка;
  • заземление подключают к отдельной специальной шине с отметкой «земля».

Если был куплен однофазный котел, то автомат безопасности также потребуется однофазный. Что касается того, как установить электрический котел отопления, то все остается без изменений – нужно пользоваться той же инструкцией, что и для двухфазного оборудования. Читайте также: "Правильная установка электрокотла отопления – пошаговое руководство и инструкция по монтажу".

Особенно внимательно следует действовать при подключении заземления и нулевого провода – в этой работе недопустимы ошибки. Если есть сомнения в собственных силах, лучше доверить установку электрического котла специалистам. Часто бывает, что был куплен прибор высокой мощности, но почему-то качество отопления оставляет желать лучшего. Конечно, проблема может заключаться в плохом утеплении дома, но чаще всего это связано с неправильным подключением котла к системе отопления.

С тем, как работает электрический котел отопления, и связаны его многочисленные преимущества. Он экологичен и безопасен в эксплуатации – во время работы нет открытого огня, не выделяются продукты сгорания. Для его установки не требуется выделять отдельное помещение. Но, прежде чем купить электрический котел, нужно убедиться, что электросеть сможет выдержать большую нагрузку.

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

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

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

Как работают индукционные электрокотлы?

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

В составе такого электрокотла присутствует:

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

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

Плюсы индукционного нагрева

Недостатки

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

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

ТЭНовые устройства

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

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

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

Читайте также:  Ремонт циркуляционного насоса отопления своими руками видео

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.

Читайте также:  Стандартные диаметры пластиковых труб

Если дом или квартира не подключены к газовой магистрали, и нет возможности использовать современные полностью автоматизированные газовые котлы, то единственным разумным решением будет установить электрокотел. Ведь принцип работы электрического котла основан на преобразовании энергии электросети в тепловую энергию: для него необходимо лишь наличие линии электропередачи. Безусловно, есть еще и твердотопливные котлы, и котлы на жидком топливе, но они требуют постоянной дозаправки (сложны в эксплуатации), и их невозможно установить в квартире.

Типы современных электрокотлов

В зависимости от способа подогрева воды современные котлы делят на три вида:

Тэновые электрокотлы

Такие котлы — это традиционное решение. Для нагрева теплоносителя в них применяется нагревательный элемент спирального типа — ТЭН. При прохождении тока ТЭН разогревается. Циркулируя в контуре, вода отбирает тепло и сообщает его радиаторам системы отопления (батареям).

В процессе работы на нагревательном элементе откладывается известь, что ухудшает теплообмен между ним и теплоносителем. Поэтому время от времени приходится использовать специальные средства, удаляющие известковые отложения c поверхности ТЭНа. Но это может стать проблемой только в том случае, если вода очень жесткая.

Если по какой-либо причине произойдет утечка теплоносителя из контура — ТЭН может разогреться выше допустимой температуры. Это способно привести к выходу его из строя и даже возникновению пожара. Современные модели котлов оборудуются специальной защитой, позволяющей обесточивать прибор при возникновении утечки. Но перед покупкой котла необходимо убедиться, что конкретная модель оборудована таким предохранительным устройством.

Индукционные электрокотлы

Это новые устройства, которые появились в продаже относительно недавно. Чтобы разобраться, как работает электрический котел индукционного типа, достаточно рассмотреть такой известный кухонный прибор, как индукционная плита. Известно, что она совершенно не обжигает руку, даже если к ней прикоснуться. Все дело в том, что она излучает электромагнитное поле, которое взаимодействует только с металлом.

Внутри индукционного котла также находится излучатель и приемник излучателя — трубопровод, по которому циркулирует теплоноситель. Поверхность такого приемника-теплоносителя достаточно велика. Если на нем и будет откладываться известь, то до того момента, когда это начнет сказываться на эффективности отопительной установки, пройдет достаточно много времени.

В случае нарушения целостности контура нагреватель так же может выйти из строя из-за опасного превышения температуры. Поэтому, как и в случае с ТЭН-котлом, при покупке необходимо убедиться, что прибор оборудован защитой, отключающей питание нагревателя при обезвоживании контура.

Электродные котлы

Эти отопительные приборы также появились в продаже сравнительно недавно. Отличительной их чертой является то, что они нагревают теплоноситель непосредственно, без использования какого-либо нагревательного элемента. Особенностью схемы работы электрического котла электродного типа является наличие специального преобразователя, который воздействует на свободные ионы в воде. При попадании в переменное электрическое поле ионы начинают колебаться, соударяются с другими частицами, в результате чего выделяется тепло, теплоноситель начинает нагреваться.

Уникальной чертой таких котлов является то, что они совершенно невосприимчивы к возможной утечке теплоносителя. Если в ионной камере будет отсутствовать вода, то прибор просто перестанет работать и не сможет опасно перегреться. Такая конструкция обеспечивает повышенную безопасность устройства.

Но есть и недостаток у таких котлов. В процессе работы ионы, взаимодействуя с электродами, постепенно разрушают их. Поэтому со временем электроды приходится менять. Зато в проточном контуре таких устройств практически не откладывается известь.

Общие особенности электрических котлов

Все современные электрокотлы обладают высоким КПД (от 98%), компактны, позволяют полностью автоматизировать отопительную систему. Эти нагревательные приборы совершенно бесшумны. При подключении к ним выносных датчиков позволяют регулировать температуру воздуха в каждом отдельном помещении.

Следует отметить, что такие котлы достаточно мощные (от 3 кВт), поэтому следует позаботиться, чтобы электрический ввод был рассчитан на требуемую мощность. Несоблюдение этого требования может привести к серьезной аварии линий электропередач, которая потребует затратного ремонта. Как правило, приборы мощностью 3-6 кВт требуют однофазного питания, а модели от 6 кВт и более питаются уже от трехфазной сети.

Электрокотел прост в эксплуатации

Основные преимущества электрических котлов:

  • высокий КПД;
  • бесшумность;
  • компактность;
  • высокая автоматизация;
  • простота подключения.
  • высокая стоимость электроэнергии;
  • высокие требования к питающей силовой линии;

В некоторых случаях электрическое отопление — единственный выход. Большой выбор электрических котлов в розничной сети позволяет подобрать оборудование наиболее полно соответствующее потребностям покупателя, как в плане дизайна прибора таки и в отношении его необходимой теплотворной способности.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *