какие есть электрические котлы

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.

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:

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:

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:

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:

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:

Минусы таких котлов:

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.

Источник

Экономичный электрический котел для отопления частного дома

Экономичный электрический котел для отопления и в обогреве частного дома — альтернатива агрегатам на газе, твердом топливе. Электричество — самый дорогой вид энергии, поэтому важно выбрать наиболее эффективный энергосберегающий нагреватель. На экономность электрокотлов влияет принцип их работы и количество опций: нагрев ТЭНами, индукцией, электродами, возможность программирования и регулировки мощности.

Описание и принцип работы отопительных электрокотлов

Газовые котлы популярные из-за дешевизны топлива, но не всегда имеется возможность их подключить из-за трудоемкости процедуры, необходимости согласования с госорганами. Источники энергии для твердотопливных агрегатов еще дешевле, но минусов намного больше — загрязняют, требуют вывода продуктов горения, загрузки топлива, места для его хранения.

Перечисленные минусы отсутствуют у электрокотлов, которые порой являются единственным вариантом для отопления, если нет возможности подвести газ. Причем электрические устройства рассматриваются не только как дополнительные или аварийные источники, но и как основные приборы для подготовки теплоносителя. С ними не надо беспокоиться о розжиге и прочих неудобных моментах, связанных с горением топлива.

Самый экономичный электрокотел следует выбирать из энергосберегающих индукционных и электродных моделей. Но надо учесть, что в любом случае его работа будет стоить дороже газовых агрегатов приблизительно в 2.5 раза, в лучшем случае в 1.5 раза. Экономность тут рассматривается для ситуаций, если нет иных альтернатив электричеству или если данный тип энергии дешевый (есть альтернативные источники — солнечные коллекторы и прочее).

Как работают электрокотлы, устройство

Общий принцип работы электрических котлов для отопления: теплоноситель (вода) циркулирует с помощью насоса по контуру системы отопления, через котел (внутреннюю камеру, колбу, змеевик) и нагревается там ТЭНами, теплообменниками с электродами, индукционными катушками.

Основные части электрокотла: корпус с нагревателями, циркуляционный насос, блок питания, расширительный бак, система управления и безопасности (манометр, клапан обратный и для стравливания излишнего давления).

Экономичные электрокотлы затребованы в таких условиях:

Виды электрокотлов для отопления дома

Есть несколько видов электрокотлов по принципу использования электричества и функционирования. Традиционные и всем привычные — ТЭНовые. Более инновационные и энергосберегающие — индукционные (вихревые) и ионные (электродные), они дороже, но стоимость окупается чрезвычайной экономичностью и КПД, который слабо или совсем не понижается со временем.

КПД всех электрокотлов одинаковое — 94–99 %, но некоторые типы более эффективные из-за организации конструкции и способа функционирования. А также со временем из-за накипи данная характеристика понижается на 10–20 % у ТЭНовых котлов, но это не характерно для индукционных и ионных изделий.

ТЭНовые электрокотлы

Котлы для отопления с ТЭНами отнести к экономным можно только условно: разные модели могут иметь более эффективные нагревательные элементы, возможности программирования, настройки мощности.

Внутри прибора находится трубчатый электронагреватель — медная или из нержавейки трубка (внутри может быть песок или масло) с нитью накаливания (нихромовой). Принцип работы как у обычного кипятильника или калорифера: спираль внутри оболочки накаляется и передает тепло через трубку, в которой она заключена, воде, поступающей в камеру (колбу) с ТЭНом.

При выборе электроотопления для дома с особым акцентом на экономности агрегаты с ТЭНами не стоит серьезно рассматривать. Можно выбрать качественный аппарат с большим или меньшим объемом потребления энергии, но все равно он будет прожорливее индукционных и ионных котлов. С другой стороны, снижение затрат может в некоторой мере сравниваться, так как котел с ТЭНом дешевый в обслуживании.

Преимущества и недостатки ТЭНовых электрокотлов

Достоинства нагревателей для отопления с ТЭНами:

Индукционные котлы

Типы индукционных котлов для отопления дома (иногда их воспринимают как названия брендов):

Второе отопления с вихревыми котлами — «инверторное». В состав изделия входит преобразователь тока из постоянного в переменный — «инвертор» (как у сварочных аппаратов).

Сразу после появления на рынке индукционные нагреватели для отопления позиционировались как самые продвинутые и эффективные, но опыт применения показал больше недостатков, чем ожидалось.

Принцип работы вихревых SAV и ВИН электрокотлов

Как работает индукционный SAV котел:

Принцип передачи тепла у индукционных котлов бесконтактный — нагрев объекта осуществляется электромагнитными полями, причем моментально. Нет потребности в физическом контакте с индуктором, что повышает КПД.

Электромагнитный принцип используется в промышленности для плавления металлов. Даже небольшой индукционный самодельный прибор с катушкой с десятком витков и размерами в несколько см² способен раскалить за несколько секунд металл до красного, что иллюстрирует мощность и эффективность вихревого котла для отопления.

Преимущества индукционных котлов для отопления

Преимущества SAV котлов:

Индукционные котлы наилучшие для подготовки воды в процессе ее течения через аппарат, поскольку обеспечивают чрезвычайно быстрый нагрев. При этом теплопотери нулевые, что выгодно отличает ВИН от ТЭНовых агрегатов. Несмотря на недостатки, если рассматривать сугубо эффективность использования электричества, индукционные котлы это самый экономный тип электронагревателей.

Недостатки вихревых котлов для отопления, целесообразность использования

Во многих источниках перечисляют множество достоинств ВИН и SAV, но в реальности картина несколько иная, обнаружилось много недостатков:

Все-таки, несмотря на перечисленные минусы, вихревой энергосберегающий электрический котел отопления стоит рассматривать в роли нагревателя для отопления дома из-за высокого уровня экономности (эффективнее ТЭНовых на 30 %). Некоторые из перечисленных минусов относительные, например, есть небольшие и компактные типоразмеры наподобие как у изделий с ТЭНами. Это единственный тип нагревателей, КПД у которых со временем не понижается.

Ионные (электродные) котлы

Ионные (электродные) энергосберегающие котлы для отопления надо отличать от индукционных агрегатов, несмотря на то, что и они используют свойства переменного тока. Иная сама организация применения энергии. Корпус прибора содержит герметичную камеру с теплоносителем и расположенными в ней с определенным зазором электроды.

При постоянном токе катод притягивает ионы воды с положительным зарядом, а анод — отрицательные, но если сменить характеристику на переменную (начиная от 50 Гц), то возникнет постоянное движение указанных частичек. Среда имеет сопротивление, поэтому кинетическая энергия движущихся ионов (катионов и анионов) трансформируется в тепловую, происходит нагрев электролита.

В ионном котле нагревается специальный, циркулирующий в трубах системы отопления, раствор электролита, в определенных случаях им может быть вода. Фактически, такой котел — это простой теплообменнник.

Достоинства ионных (электродных) котлов для систем отопления

Преимущества и особенности ионных котлов для отопления:

Недостатки элеткродных нагревателей

Установка самого электродного аппарата простая, но она несколько усложняется необходимостью в монтаже насоса, группы безопасности, расширителя. Есть также изделия с последними двумя элементами на корпусе или в виде моноблока готового к работе, но такая компоновка встречается реже. В этом аспекте ТЭНовые котлы имеют преимущество, так как чаще выпускаются в типоразмерах со всем необходимым в одном корпусе.

Электродные котлы потребляют на 20–30 % меньше электричества, чем ТЭНовые агрегаты, но они немного меньше эффективные по потреблению энергии, чем индукционные модели. То есть, в рейтинге экономности, если учесть удобство, дешевизну изделия и обслуживания, находятся посередине.

Ориентиры и что учитывать для выбора экономного электрокотла отопления

Экономичный электрический котел должен иметь программируемость работы, возможность подключения реостата для вкл./выкл. в период низких тарифов или при достижении определенной температуры, а также для регулировки нагрева. Как минимум должен быть хотя бы трехступенчатый переключатель мощности.

Идеальный вариант, если аппарат имеет плавную регулировку и заводские экономрежимы. Изделие должно подходить для подключения к комнатным реостатам, которые имеют много тонких настроек, реагируют на температуру воздуха в комнате.

Одно- и двухконтурные электрокотлы

Если требуется одновременно с отоплением обеспечивать и ГВС, то выбирают двухконтурные электрокотлы. Причем расход электричества в таких изделиях практически не отличается от одноконтурных. Вода ГВС подогревается, омывая теплообменник в контуре котла для отопления, не смешиваясь с его теплоносителем. На такой нагрев не требуется дополнительной мощности, хотя для большей эффективности есть модели с увеличенным потреблением энергии.

Расчет мощности под площадь дома

Приведем упрощенный расчет мощности, так как данный вопрос — тема для отдельной статьи. Приблизительное исчисление обычно всегда дает максимально приближенные к реальным потребностям результаты.

Если электрокотел выполняет вспомогательную функцию нагрева дополнительно к основному газовому или другому агрегату, к камину, то на 120–150 м² достаточно будет мощности 3–6 кВт.

Сравнительная таблица средне-статистического потребления электроэнергии электрическими котлами

Если же энергосберегающий котел – основной источник тепла, то надо проводить расчет с учетом теплопотерь, которые для среднестатистического частного жилья с двухкирпичной кладкой и потолками 2.7 м в климате Подмосковья — 1 кВт/час. Рекомендуется подбирать мощность с запасом на 10–20 %, а для ТЭНовых нагревателей — на 20–30 %, так как у них КПД уменьшается из-за накипи. Для 80 м² потребуется электрокотел на 9.6–10 кВт (8 кВт + 20 %).

Для SAV котлов мощность в 2.5 кВт — это 2100 ккал/час, чего хватит для обогрева 25–30 м². На исчисление влияет требуемая температура. Если в помещении 120 м² надо поддерживать 15–20 градусов, то хватит агрегата на 6 кВт.

Экономичный электрокотел для отопления ионного типа мощностью в 3 кВт подойдет для обогрева 50 м². Такое же изделие с ТЭНом обогреет 30 м².

Что выбрать: сравнение потребления, стоимости, простоты эксплуатации

Если ориентироваться на простоту установки, удобство эксплуатации, среднюю цену, то первое место в рейтинге занимают котлы с ТЭНами. Стандартно выполняются в моноблочном корпусе полностью готовым к работе после установки — в нем уже есть группа безопасности расширительный бак, циркуляционный насос и прочие элементы. Достаточно лишь подключить к вводу и выводу системы отопления. Но они же на последнем месте по экономности и энергосберегающими их нельзя назвать.

Если рассматривать вопрос, какой электрический котел самый экономичный и с лучшим энергосбережением, то следует рассматривать индукционные и ионные агрегаты.

Вихревые нагреватели на первом месте по экономности, но имеют ряд недостатков, которые немного нивелируют данное достоинство: цена, сложность в ремонте, большие габариты. Это самые дорогие и неудобные электрокотлы из рассматриваемых: стоимость такого изделия на 25 кВт — 86 тыс. руб. (ТЭНовый прибор на 24 кВт можно купить за 46 тыс.).

Ниже приведена таблица сравнения разных типов электрокотлов. Но данным в ней не стоит безоговорочно доверять — производители стараются показать именно свои изделия в выгодном свете. Например, в иных источниках ионные котлы показаны намного экономными и эффективными, чем ТЭНовые.

Еще одним минусом SAV и ВИН являются большие габариты самого корпуса и отдельных элементов, в которые входит шкаф управления. Изделие же с трубчатым электронагревателем содержит все необходимое в компактном корпусе, а ионный котел вообще напоминает толстую водопроводную трубу. Вес индукционного котла на 25 кВт — 80 кг, ТЭНового той же мощности — 40 кг.

Вихревые котлы все реже выбирают для частных домов. Хотя такие аппараты самые энергосберегающие, они чаще используются там, где без индукционного нагрева не обойтись — в промышленной, производственной среде, на химических предприятиях.

Экономика использования ВИН

Ионные (электродные) котлы — оптимальный выбор в эконом классе по всем параметрам, особенно со стороны стоимости, если нужен энергосберегающий нагреватель для отопления частного дома. Их экономность и КПД может быть несколько ниже, чем у индукционных и ТЭНовых изделий, но это компенсируется удобством обслуживания, малыми размерами. Немаловажным фактом на пользу ионных котлов является цена — это самые дешевые энергосберегающие нагреватели для отопления, (4–5 тыс. руб.).

Ионные котлы — хороший вариант в роли дополнительного источника нагрева. Если же использовать их как основные приборы, то можно врезать несколько таких цилиндриков для большей эффективности.

Производители

Цены зависят от продвинутости электрокотла, наличия дополнительных опций и мощности. Поэтому перечисленные ниже примеры изделий ориентировочные и отображают тенденцию в стоимости на стандартные модели.

Электродные (ионные)

ТЭНовые

Индукционные

Видео по теме

Источник