Ювелирное обозрение

Для обогрева жилых и промышленных помещений сегодня очень часто используются электрокотлы. Стоит отметить, что продолжительный отрезок времени все промышленные и административные здания, а также квартиры обогревались при помощи центрального отопления. Но, по мнению специалистов, нынешние технологии обогрева позволяют достичь куда более высокого КПД при меньших энергетических затратах. Так в частности можно привести пример использования автономных отопительных устройств и агрегатов, на разных видах топлива, которые можно комбинировать в системах отопления. В свою очередь стоит отметить практичность и рациональность использования именно электрокотла, а не его газовых и твердотопливных аналогов. И в данной статье будут рассмотрены все основные принципы устройства и работы данных агрегатов именуемых электрокотлами.

Схема подключения электрического котла

На что обратить внимание при выборе электрокотла

В первую очередь параметр, на который нужно сделать акцент при покупке котла – это площадь помещения, которую нужно обеспечить теплом. Исходя из данного критерия, нужно правильно выбрать мощность котла. И соотношения мощности на площадь должна быть выдержана в пределах 1кВт на 10м2, при этом высота потолка не должна достигать уровня более 3 метров.

Схема монтажа электроводонагревателя

Самыми практичными и функциональными считаются двухконтурные электрокотлы с диапазоном рабочей мощности от 6 и до 15 кВт. В свою очередь для частных коттеджей в основном применяются агрегаты с мощностью от 20 до 30 кВт. Это обусловлено тем, что современные загородные дома и коттеджи имеют не малую жилую площадь, которая нуждается в обогреве.

Как работает электрокотел

По своему принципу работы электрокотлы очень просты и надежны. Они нагревают систему отопления при помощи передачи нагревательными электродами энергии теплоносителю. А уже теплоноситель отдает тепло трубам и радиаторам, которые и нагревают помещение. Стоит также отметить, что данные агрегаты имеют очень хороший КПД, а также практически мгновенно выдают свою номинальную мощность, тем самым в значительной степени сокращая время на нагрев помещения.

Также электрокотлы оборудованы электронными системами защиты от перегревов и других непредвиденных ситуаций (утечка теплоносителя из системы). Таким образом, система электронного контроля отключит котел, если система зафиксирует какое ни, будь отклонение в работе агрегата. И потому электрокотлы считаются более безопасными в отношении взрыво и пожароопасности, чем их газовые и твердотопливные коллеги. Также электрокотлам можно проводить самостоятельное техобслуживание, потому как конструкция устройства очень проста, и не требует особых технических знаний. И потому провести ряд небольших манипуляций по его очистке и или замене, какой либо детали не отнимет много времени.

В использовании электрокотлов, в помощь его хозяевам станет многотарифный учет электроэнергии.

Безусловно при использовании электрокотла расход электричества увеличится в разы и чтобы компенсировать данные затраты необходимо перейти на многотарифный учет электричества. И данный шаг позволит существенно снизить затраты, на обгорев помещения посредством электрокотла. Таким образом, часы пик потребления электроэнергии приходятся на 8-11 часов утра и на 20 — 22 часов вечера. Именно в эти часы потребляется основная часть электричества в целом, как бытовыми потребителями, так и промышленными.

Самым приемлемым периодом для потребления электричества считается время с 23 часов вечера и до 6 часов утра. Этот отрезок времени являться тем во время, которого происходят наименьшие нагрузки на электросеть. И потому данный период времени будет экономически целесообразно использовать для обогрева помещения посредством электрокотла. Таким образом, можно создать эффект экономии, до 30% который будет выражен в финансовом эквиваленте.

Схема и принцип работы электрокотла

Уже доказано на практике что именно комбинированное использование ночного и дневного тарифа является максимально экономически выгодным при использовании электрокотлов. Также очень распространенным решением вопроса обогрева считается комбинированные системы. То есть когда в одну систему обогрева подключено одновременно двух и более нагревательных устройств работающих на разном виде топлива. Такие комбинированные системы сводят к минимуму затраты жидкого и твердого топлива тем самым снижая затраты и на эксплуатацию самих устройств.

Схема подключения электрических котлов

Электрокотлы на столько универсальны, что их монтаж можно проводить практически в любую систему отопления.

Кроме того, что данные агрегаты нуждаются в электричестве больше никаких особых условий и требований эти устройства к себе не требуют. Многие владельцы частных домов пришли к решению установки электрокотлов только благодаря многочисленным положительным отзывам о данных устройствах. И еще, потому что сами по себе электрокотлы очень не прихотливы в эксплуатации и к тому же занимают очень мало места. В целом также дизайн электрокотла при условии его монтажа в проходной комнате не испортит общий вид интерьера своим видом. Потому как их дизайн очень аккуратный и лаконичный. В комплектацию электрокотла включены расширительный бак, нагревательные электроды, и электронное устройство для мониторинга и контроля работы котла.

Схема обвязки котла отопления

В принцип работы электрокотла, положен принцип обыкновенного электрического кипятильника. Только в данной конструкции применен более мощный и долговечный элемент, нагревающий рабочую жидкость отопительной системы. В свою очередь после нагрева теплоноситель передает всю полученную энергию трубам и радиаторам отопительной системы.

Стоит отметить, что данные устройства имеют очень высокий уровень КПД и очень часто этот показатель приближен к уровню 100% отдачи.

Кроме того, подобные агрегаты очень просты в эксплуатации. Также к достоинствам этих механизмов можно отнести низкую стоимость запасных частей, абсолютно бесшумную работу агрегата, экологическую безопасность, а также пожаробезопасность обусловленную электронными контролерами устройства. В свою очередь механизм е настолько идеален и имеет свои минусы. Так в частности эти недостатки касаются отечественных электросетей. Именно наши электросети – регулярно подымают стоимость кВта электроэнергии, подают не стабильное напряжение, которые сказывается на сроках эксплуатации электрического оборудования, и очень часто могут отключать электричество вообще.

Видео по теме

Электрокотел — «за» и «против»

Все электрические устройства и агрегаты имеют как положительные стороны своей конструкции, так и отрицательные. Также данное определение относиться и к электрокотлам.

Достоинства

Итак, к его преимуществам стоит отнести:

• Малые габариты, которые позволяют провести его врезку и монтаж практически в любом месте дома или производственного помещения;
• Подобные нагревательные агрегаты имеют невысокую стоимость;
• Конструкция устройства позволяет оперативно достигать номинальной мощности агрегата;
• Имеют ряд электронных контроллеров, которые предотвратят всякого рода аварии при возникновении, каких либо ошибок в работе системы (утечка воды, скачки напряжения в электросети, повреждения нагревательного элемента);
• Не требуется разрешительной документации которая так необходима при установке газовых и твердотопливных котлов.

Недостатки

В свою очередь отметим и ряд недостатков присущих данного рода устройствам:

• Устройство электрокотлов таково, что нуждается в определенной температуре теплоносителя, это необходимо для того, чтобы обеспечить правильную, эффективную и корректную работу агрегата;

Но стоит отметить, что измерить температуру в системе не всегда возможно.

• Конструкцией электрокотлов предусмотрен интенсивный обмен тепла с теплоносителем, что обуславливает хорошую циркуляцию рабочей жидкости в системе отопления, и данное условие требует строгого баланса. Потому как при его нарушении может произойти сбой в работе агрегата;
• Также не допустимо использования в системе отопления электрокотлов жидкостей подобных – тосолу, антифризу и других незамерзающих жидкостей.

Заключение и выводы

Вот и все, что хотелось сказать, о данного рода устройствах. В их конструкциях все — таки больше положительных моментов, нежели отрицательных. Но все же выбор за клиентом и потому каждый покупатель сделает отдельный анализ изложенной информации. И придет к своему выбору самостоятельно.

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.

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.

устройство

Делаем своими руками

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.

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.

принцип работы

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.

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.

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.