Электрокотел для отопления частного дома

Кому нужен электрокотел

Наличие газа на границе участка ‒ серьезный аргумент против электрического обогрева. Топить газом дешевле.

Присутствие печей, отсутствие страха перед добыванием и хранением дров или угля, спокойное отношение к дыму и наведению чистоты, загрязнению дымоходов не обостряет желания применить электрокотел для отопления.

Дефицит газа, проблемы с дровами, жажда автоматического обогрева жилища, желание существовать в экологически благоприятной обстановке, надёжная и мощная электрическая сеть, возможность подключения к ней, материальный достаток для оплаты расходуемой электроэнергии ‒ мотивы, которые подтолкнут отапливать свое жилище с помощью электричества.

Какие бывают электрокотлы

По принципу нагрева электрические котлы разделяют на электродные, индукционные, ТЭНовые.

Общее в этих котлах ‒ жидкий теплоноситель. Блоки безопасности, манометры, воздушные и предохранительные клапаны присутствуют в обязательном порядке в любых котлах. Расширительный бак, циркуляционный насос обычно тоже требуются. Котлы работают с закрытой отопительной системой. Водообмен с внешней средой отсутствует. Различаются способы разогрева жидкости.

Одноконтурные и двухконтурные котлы

Котел, предназначенный только для отопления, считается одноконтурным. Котел, рассчитанный на удовлетворение потребностей в отоплении и горячем водоснабжении, признается двухконтурным.

Горячее водоснабжение в одноконтурных котлах обеспечивается с помощью установки бойлера косвенного нагрева. Вода в бойлер поступает по мере ее расходования. Температура воды поддерживается в установленных пределах за счет прокачки теплоносителя, нагретого для отопления, через теплообменник бойлера.

Нагрев воды для горячего водоснабжения в двухконтурных котлах производится специальными пластинчатыми или битермическими нагревателями, которые расположены в самом котле. Габариты устройства меньше, чем габариты комплекта котлел-бойлер.

Стоимость двухконтурного котла также меньше стоимости комплекта. Однако двухконтурные котлы сложнее в эксплуатации. Расход воды у них больше, поскольку после включения раздачи приходится ждать, когда вода нагреется.

Воды всем просто не хватит, если одновременно включают несколько точек разбора. Взаимозависимость отопительной системы и системы снабжения горячей водой ‒ еще одна проблема обладателей двухконтурных котлов.

Теплоносители

Вид теплоносителя определяется типом котла, условиями эксплуатации системы, бюджетом ее владельца.

Вода

Вода вспоминается первой. Она имеет достаточную теплоемкость, доступна, безвредна. Во многих ситуациях это прекрасный выбор.

Проблема воды в замерзании при нуле градусов. Дом, который не отапливается непрерывно, остывает. Вода замерзает. Лед губит отопительную аппаратуру.

Вода содержит соли жесткости и примеси, создающие осадок на нагревающих элементах и ухудшающие теплообмен.

Проблему солей и примесей решают добавлением к дистиллированной воде смягчающих присадок. Присадки и дистилляция ‒ это затраты. Они невелики. Водоподготовка для отопительных систем частного жилья владельцев не разорит. Вода в закрытых контурах не кипит. Накипь не образуется. Отсутствие водообмена с внешней средой не позволяет накапливаться отложениям солей. После заполнения контура жидкостью примеси реагируют один раз, а новые не поступают.

Дистиллированная вода годится не всегда. Электродные котлы питаются водой, которая должна обладать определенной электропроводностью.

Ионизирующие добавки к дистиллированной или дождевой воде решают эту проблему. Ложка соды на 100 литров воды - все, что для этого нужно. Ортофосфат натрия ‒ другой выход.

Антифризы

Специальный антифриз, залитый в отопительный контур, позволит смягчить проблемы с замерзанием. Автомобильные антифризы не годятся. Они не сочетаются с металлами отопительных контуров.

Отопительные антифризы ‒ жидкости на базе глицерина, этиленгликоля и пропиленгликоля. Их разбавляют водой, добавляют присадки, уменьшающие пенообразование, отложение солей, процессы коррозии.

От глицериновых антифризов мировая практика давно отказалась из-за их большой вязкости и химической неустойчивости к нагреву. В наших магазинах их предлагают. Проходите мимо, если не хотите создать себе и своему котлу ненужные проблемы.

Этиленгликоль токсичен. Применение его в двухконтурных котлах не практикуется из-за вероятности проникновения в контур с горячей водой.

Пропиленгликоль не превращается в лед до – 60,0 °С. Разбавление его водой и присадками повышает температуру кристаллизации до -35°С. Полипропиленгликолевый антифриз безвреден. Его можно заливать в двухконтурные котлы.

Цинковые покрытия деталей, с которыми будет соприкасаться антифриз, (когда таковые имеются), ‒ единственное серьезное препятствие для применения полипропиленгликоля.

Этот антифриз дороже этиленгликоля (примерно в 2 раза), глицерина и воды. В 2018 году цена колебалась от 100 до 300 руб./литр в зависимости от добавляемых присадок. Однако его качество того стоит.

Особенности антифризных систем

Антифризная система потребует более мощного котла, чем водная. Теплоемкость у антифризов ниже, чем у воды. Антифриз быстрее нагревается и снижает эффективность отопительных приборов и самого котла.

Более мощный циркуляционный насос, трубы большего диаметра, радиаторы отопления увеличенной площади ‒ расплата за вязкость и плотность антифризов.

Объем расширительного бака увеличится на 50 % из-за большого коэффициента теплового расширения этих теплоносителей.

Проектировать антифризную систему приходится, минимизируя число сочленений. Стыки необходимо хорошо уплотнить. Легкий доступ к ним для осмотра и ремонта ‒ непременное условие успешного использования отопительной системы. Текучесть антифризов вдвое выше аналогичного показателя воды. Микроскопические нарушения герметичности стыков станут причиной протечек жидкости. Охлаждение деталей из металла, приводящее даже к незначительным изменениям размеров, способствует этим неприятностям.

Система, рассчитанная для воды, не будет надежной при заполнении ее антифризом. Антифризная система стоит больше водяной.

Электродные котлы

Ионные котлы ‒ еще одно название этих котлов. Принцип их работы заключается в использовании теплоносителя, обладающего электропроводностью. Электроды, на которые подается напряжение частотой 50 Гц, ‒ неотъемлемые конструктивные элементы такого устройства. Двухфазная или трехфазная сеть переменного тока обеспечивает работу таких нагревателей. Трехфазный вариант применяется для устройств большей мощности и увеличенных габаритов.

Корпус заземляется и играет роль одного электрода. Надежное заземление ‒ непременное условие безопасной работы котла. Заземление требует затрат.

Второй электрод - стержень из металла. Он помещается в емкость, где циркулирует электролит.

После подключения переменного напряжения молекулы теплоносителя начинают хаотически перемещаться и сталкиваться. Высвобождающаяся энергия нагревает электролит. Далее он распределяется по приборам отопления и, передав тепло, снова поступает в зону нагрева.

В таблице 1 нижние границы удельных параметров мощности относятся к небольшим агрегатам. Нижние границы удельной стоимости, напротив, относятся к мощным устройствам. Данные приводятся без учета затрат на системы автоматического управления, которые существенно экономят электричество.

Мощность котла при разогреве увеличивается из-за уменьшения сопротивления электролита при повышении его температуры. Продолжение нагрева требует все большей мощности. Температура жидкости поэтому, директивно ограничивается. Предельно допустимое значение определяется свойствами жидкостей и параметрами котлов. Низкие температуры переносящей тепло жидкости по сравнению с нормами для отопительных радиаторов (например, 50ºС для котлов против 90ºС для алюминиевых радиаторов) увеличивают площади радиаторов. Затраты, связанные с этим, ‒ плата за использование электродного котла.

Рабочие процессы в электродных котлах вызывают изменения свойств теплоносителя. Его приходится своевременно менять, чтобы не увеличивалась потребляемая мощность. Это еще одна статья затрат.

Блуждающие токи, появляющиеся в электродных котлах, вызывают электрохимическую коррозию конструктивных элементов даже из нержавеющей стали. Постепенное растворение электродного стержня добавляет забот. Удорожание эксплуатации ‒ последствие этих обстоятельств.

Электродные котлы просты в эксплуатации, очень надежны, занимают мало места, не шумят, комплектуются совершенными устройствами автоматики, обладают широкой линейкой мощности, безопасны в работе. Выбор электродного котла - лучшее решение для тех, кому нужно быстро нагреть жилой дом (например, приезжая на дачу зимой). По скорости нагрева это чемпион. Эти котлы можно собирать в каскады, увеличивая общую мощность до нужных пределов.

Электродные котлы - инновационная продукция. Их выпускают венчурные производители. Известные фирмы предпочитают ТЭНы.

Индукционные котлы

Индукционный нагрев проводящего ток полого сердечника, через который пропускается теплоноситель, - принцип работы индукционного котла.

Вокруг сердечника располагается обмотка. Проходящий через нее переменный ток создает вихревые токи в меди сердечника. Токи разогревают сердечник, который нагревает теплоноситель.

Преимущества этих устройств для обогрева частного жилья в ряде рекламных публикаций сильно преувеличены.

Иногда утверждают, что КПД индукционных котлов выше, чем у электрических котлов других типов. Это ошибочные утверждения. КПД любого электрического котла равен 100%, поскольку вся электроэнергия, преобразуется в полезное тепло. Индукционные котлы в этом отношении ничуть не лучше и не хуже других.

Следующая рекламная несуразность ‒ сообщение об отсутствии накипи, поскольку сердечник не вибрирует. В закрытых отопительных системах, как указано выше, накипи не бывает, поскольку температура воды ниже температуры кипения.

Утверждение, что преимущество индукционных котлов перед иными типами электрических котлов ‒ это отсутствие дымохода, выглядит рекламным анекдотом.

Индукционные котлы – устройства весьма дорогостоящие, габаритные, тяжеловесные. Например, котел, мощностью 25 кВт имеет удельную стоимость 3,4 тыс. руб./кВт. Удельная стоимость аналогичного электродного котла 0,28 тыс.руб./кВт (см. табл.1). Разница более чем в 10 раз. Причины этого в дороговизне медной обмотки, ферромагнетиков, из которых изготавливается центральная труба, и инвертора, который нужен для преобразования частоты 50 Гц, в десятки килогерц (справедливо для котлов инверторного типа).

Массогабаритные характеристики индукционных котлов сильно уступают электродным котлам. Последние на 1 кг веса имеют 0,35+ 0,5 кВт мощности. Индукционные котлы – 0,1+ 0,2 кВт.

Информация о том, что эти устройства имеют более продолжительный срок службы (больше 30лет) из-за отсутствия механического износа деталей, также вызывает сомнения. Любой котел ‒ сложный агрегат, комплектуемый множеством деталей и вспомогательных устройств, сроки службы которых значительно меньше. Лаковая изоляция медной обмотки служит 10 лет. Межвитковые замыкания, вероятность возникновения которых возрастает при превышении этого срока, приводят к очень неприятным последствиям.

Индукционный нагрев жидкостей ‒ технология, без которой не обойтись во многих производственных процессах. Использование ее для отопления частного жилого дома связано с приобретением дорогого, тяжелого, габаритного и не имеющего очевидных преимуществ оборудования. Эти установки выпускают инновационные фирмы.

ТЭНовые котлы

Аббревиатура ТЭН расшифровывается как трубчатый электронагреватель. Название котла содержит информацию о том, что котел по принципу работы похож на обычный электрочайник. ТЭН - металлическая трубка, в которой размещена нихромовая нить. Изолирующий наполнитель с высокой теплопроводностью (например, кварцевый песок) не допускает контактов спирали со стенками трубки. Спираль подключается к источнику электричества, нагревается, передает тепло стенке трубки, которую омывает теплоноситель. Последний отдает тепло элементам отопительного контура.

ТЭНовые электрические котлы проверены временем. Они занимают 90% рынка.

Линейка мощности для обогрева частных домов - 3-50 кВт. Привлекательная особенность таких устройств - настенный монтаж. Более мощные котлы монтируются на полах. Подключаются к сети 220 или 380 В (трехфазная сеть). Применять такой котел без оглядки на разрешенную установленную мощность ‒ неправильное решение.

Мощность котла в процессе эксплуатации регулируют отключением или включением установленных ТЭНов. Регулировка может выполняться дистанционно с помощью телефона. Типичные параметры ТЭНовых котлов представлены в таблице 2.

Дистиллированная вода, очищенная от химических и механических примесей, ‒ рекомендуемый теплоноситель для ТЭНовых агрегатов. Антифризы на основе этиленгликоля или пропиленгликоля также допустимы. Последние по эксплуатационным качествам предпочтительнее.

Критики ТЭНовых котлов отмечают, что нагревательные элементы собирают отложения солей (не накипь, вопреки заявлениям многих оппонентов). Характеристики котла в результате становятся хуже. Количество отложений, однако, незначительно, поскольку отопительные системы домов ‒ закрытые. Новым примесям взяться неоткуда.

Сообразительные люди догадываются, что нихромовая спираль когда-нибудь перегорит. Замена ТЭНа стоит денег. Правильность этой догадки неоспорима. Однако срок службы спиралей сравним с десятилетием при грамотной эксплуатации.

ТЭНы перегорают, когда вытекает жидкость. Но современная автоматика приближает вероятность такого происшествия к нулю.

ТЭНовые котлы остаются наиболее привлекательными для применения в системе обогрева частного жилого дома.

Думайте сами, решайте сами ‒ иметь или не иметь!