Электродные котлы отопления. Устройство и работа. Плюсы и минусы

Как сделать своими руками

Инструкция по монтажу электродного котла своими руками достаточно проста и включает в себя детали, исключающие возможность поломки, отсюда и длительность в эксплуатации. Самодельное устройство будет значительно ниже в цене, чем его заводские аналоги и, по отзывам пользователей, ничем не хуже справляться со своей основной задачей.

Схема действий по сборке электродного котла состоит из следующих этапов:

1. Создание чертежей будущей системы с указанием всех деталей, а также количества контуров. В электродном оборудовании допускаются как двухконтурные, так и одноконтурные вариации.

2. Установка и надежное заземление котла согласно произведенному на свет чертежу. Сборка включает в себя минимальные сварочные работы и широкий простор для модификации с помощью подручных средств. Обязательным условием является изоляция электрода от внутренних стенок устройства. Не стоит также собирать оборудование из разных материалов для предупреждения образования «гальванической пары» и последующего роста накипи. Корпус готового изделия допускается покрыть термостойкой эмалью.

3. Подвод и настройка циркуляции воды в силу повышения ее температуры.

4. Подбор и применение подходящих материалов и радиаторов, положительно взаимодействующих с теплоносителем. Хорошо, если приборы состоят из биметаллов или первичного алюминия – наиболее безвредные, с меньшим количеством примесей, не оказывающие негативного влияния на электрокотел.

5. По необходимости установка автоматического оборудования для управления системой.

При сборке особое внимание стоит уделить герметичности сварных швов. Для тестирования нужно провести очистку от шлаков, натереть мыльной пеной, набрать в аппарат воды и в рабочем состоянии нагнетать избыточное давление при помощи компрессора

При некачественном соединении на линии сварки будут появляться пузырьки.

Особенности эксплуатации

Инструкция по подключению электродного котла достаточно строго определяет правила безопасности, обязательные для исполнения. В противном случае существует риск поражения электрическим током, вывода из строя всей установки. Поэтому заводские устройства рекомендуется монтировать под руководством профессионалов.

Схемы подсоединения электродного котла разнятся для проточного нагрева воды или же для отопительной конструкции. Существует несколько способов подключения электродов в действующую систему:

• наравне с другими отопительными котлами;
• однофазно;
• для трехфазного котла;
• подключение блоков регулировки и автоматического контроля.

Основной нюанс подсоединения заключается в следующем: выход у электродного котла и труба стояка должны быть одного и того же диаметра, без каких-либо сужающих переходников. Так же, как и в случае без принудительной циркуляции, но дополнительно строго соблюдаются углы наклона водопровода в 5-8°. Самодельные котлы, как правило, имеют ориентировочную мощность не выше 4 кВт, что соответствует силе тока в цепи в 18 А. Для настройки оборудования используют бытовой амперметр. Систему подключают к питанию для предварительного прогрева воды. Параллельно готовится рабочий раствор соды пропорцией 1:10.

Контролируя показания амперметра, в теплоноситель постепенно вводится содовый раствор шприцем или через расширительный бак. Манипуляции прекращаются, когда значение прибора окажется на уровне 16-17 А. В противном случае, при превышении допустимой концентрации может произойти выброс пара с разрывом трубопровода.

Допустимый расход теплоносителя – 8 л на 1 кВт мощности. При несоблюдении этого параметра значительно возрастает потребление электроэнергии. Для увеличения КПД системы отопления рекомендуется проводить подготовку жидкости либо покупать специальный состав у производителя. Иногда вполне пригодна дистиллированная вода или с добавлением обычной поваренной соли. Дело в том, что электроды подвержены наслоению накипи при использовании обычной жесткой воды из-под крана. Отсюда существует риск снижения номинальной мощности.

Потребность в дополнительной установке блока управления объясняется повышением эффективности работы прибора, особенно в случае, когда нужно объединить сразу несколько устройств в одну цепь. Необходимо помнить, что при нагревании воды электродами, происходит химическая реакция с выделением некоторого количества газа в процессе. Поэтому периодически следует спускать воздух, чтобы избежать завоздушивания системы с ее последующей поломкой. Для этого в верхней точке электродного оборудования монтируется клапан-воздушник и манометр.

Достоинства и недостатки

Как и любой электрический агрегат для отопления частного дома, электродный прибор имеет и свои положительные стороны, и отрицательные.

К положительным можно отнести высокий коэффициент полезного действия – 98% при небольших габаритах. При этом за счет ионизации теплоносителя происходит экономия потребляемой электроэнергии. Если сравнивать, к примеру, с ТЭНовыми отопительными котлами, то электродные потребляют электричества на 40% меньше.

Перепады напряжения – это естественное состояние электрических российских сетей в загородных поселках. Так вот энергосберегающие котлы отопления электродного типа на эти перепады не реагируют. К тому же нет необходимости согласовывать установку и подключение котла с котлонадзором.

К отрицательным позициям использования электродного нагревателя можно отнести невозможность его применения в системе отопления, где установлены стальные трубы и чугунные радиаторы. В первом случае есть большая вероятность образования накипи на стенках.

Во втором – большой объем теплоносителя, который электродный котел может и не прогреть. Сюда же добавим заливку антифриза и ингибиторов, а также высокую стоимость электроэнергии.

Принцип работы электродного котла

В электродном котле вода нагревается за счет ионов, которые движутся между электродами. Когда он включается, происходит ионизация теплоносителя, при этом молекулы распадаются на положительные и отрицательные ионы. Вновь образовавшиеся ионы направляются к отрицательному и положительному электродам. При этом выделяется тепло, которое передается теплоносителю. Таким образом, жидкость нагревается напрямую, без участия «посредников», которыми в традиционных электрических котлах являются ТЭНы.

Вода в ионных котлах играет роль элемента электрической цепи. Она нуждается в специальной подготовке для получения электросопротивления нужной величины — в добавлении в нее поваренной соли, ведь первоначально такие котлы создавались с учетом использования морской воды. Если же вы возьмете дистиллированную воду и попытаетесь нагреть ее с помощью ионного котла, ничего из этого не получится.

Ионные агрегаты набирают мощность постепенно. Когда теплоноситель нагревается, его электрическое сопротивление снижается, величина тока возрастает, а количество тепла увеличивается.

Иногда электродный котел используют в сочетании с другими видами отопительного оборудования: твердотопливным или газовым. При необходимости для существующей отопительной системы может применяться схема параллельного подключения двух или более электродных агрегатов.

Преимущества электродных котлов:

• высокий КПД, почти 100%; 
• очень компактный размер при высокой мощности;
• не нужен дымоход;
• электродный котел способен самостоятельно поднимать давление в контуре отопления;
• высокая степень безопасности. Если у котлов с ТЭНами при недостаточном уровне теплоносителя в емкости котла может произойти авария, то в электродном котле недостаток теплоносителя приведет только к остановке котла;
• очень малая инертность позволяет эффективно управлять температурным режимом при помощи автоматики, как результат — минимум затрат энергии, и температура в помещении будет всегда на том уровне, который вы задали автоматическому контроллеру;
• не страшны ионному котлу перепады напряжения в электросети, в таком случае его работа не прекращается, только меняется мощность;
• возможна установка нескольких ионных котлов одновременно;
• экологически чистый вид обогрева.

Как видим, у электродных котлов очень много плюсов. Однако когда вы выбираете монтаж системы отопления, то должны взвесить и минусы.Недостатки электродного котла:

• он потребляет только переменный ток, а при постоянном токе произойдет электролиз воды;
• необходимо контролировать электрическую проводимость теплоносителя. При изменении электролитических характеристик выработка тепла резко снижается;
• как любому нагревательному прибору с водяным ТЭНом, ему требуется заземление. При этом, если произойдет пробой изоляции, риск поражения электротоком выше, чем у ТЭНовых водонагревателей;
• есть ограничение по температуре нагрева теплоносителя — она не должна превышать 75 °С, в противном случае энергопотребление котла сильно возрастает;
• неизменное образование накипи на электродах понижает мощность котла, потому что это препятствует ионизации;
• предъявляются высокие требования к качеству отопительных приборов;
• отопительная система должна быть оснащена циркуляционным насосом;
• из-за переменного напряжения тока происходит износ электродов, как результат — их нужно периодически менять;
• коррозия в завоздушенном отопительном контуре, который содержит теплоноситель-электролит, происходит во много раз быстрее;
• в одноконтурной системе нельзя использовать нагретую воду для бытовых нужд; 
• пусконаладочные работы самостоятельно произвести невозможно, нужно вызывать специалистов. Дело в том, что неспециалист не сможет понизить омическое сопротивление воды с повышением ее проводимости до нужного уровня; 
• нужно иметь специальное оборудование, чтобы проверять электропроводность теплоносителя, которая в процессе эксплуатации изменяется.

Преимущества

Электрический котел пользуется среди потребителей заслуженной популярностью по нескольким причинам:

• компактные размеры и небольшой вес оборудования;
• хорошая автоматика, отсутствие потребности в создании дымохода;
• безопасность (такое оборудование не нуждается в частом техническом обслуживании);
• экономичность (не нужна навесная горелка);
• простота установки;
• приемлемая стоимость (гораздо ниже газового и дизельного оборудования);
• не нужно отдельное помещение для установки прибора.

Электрические котлы имеют достаточно простое устройство. Это бак, внутри которого располагаются электронагреватели, теплообменник, блок управления. Такое оборудование полностью экологически безопасно: нет выбросов ядовитых веществ в атмосферу, к тому же оно не сжигает кислород в помещении.

В отличие от котлов, работающих на газе, электрические приборы отопления имеют низкий уровень шума.

Область применения электрического котла отопления обширна: их монтируют на дачах, в частных домах, гаражах, складах.

Электрокотел – оптимальный вариант для тех населенных пунктов, где нет возможности подсоединиться к центральной системе газоснабжения. Поэтому можно приобрести модели, работающие на электричестве и твердом топливе.

К недостаткам электрического котла можно отнести регулярно повышающуюся стоимость энергоресурсов и нехватку мощностей (на каждый конкретный участок выделяется определенное количество киловатт).

Рекомендации по выбору электрического источника тепла

Первое, что нужно сделать, чтобы осуществить подбор электрического котла отопления – определить количество тепла, уходящего через наружные стены, кровлю и полы при заданной разнице температур в помещении и на улице. Обычно температуру наружного воздуха принимают как минимальную в самую холодную пятидневку, внутри помещений – в зависимости от их назначения. Высчитывают площадь каждой стены, отдельно площадь окон и дверей и находят потери тепла по формуле:

Q = 1/R х (t_в – t_н) х А, где:

• Q – количество тепла, уходящее через стену или кровлю, Вт;
• R – значение сопротивления теплопередаче материала стены, м2 ºС / Вт;
• А – ее площадь, м2;
• tв – температура внутри дома;
• tн – температура наружного воздуха.

Значение R требуется рассчитать в зависимости от материала, из которого сделана стена:

R = δ / k

Здесь δ (м) – толщина стеновой или кровельной ограждающей конструкции, k – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м · ºС). Значение k – величина справочная, ее можно найти в соответствующей литературе. Если ограждающие конструкции состоят из нескольких материалов, то сопротивление теплопередаче R нужно будет найти для каждого из них. Получившиеся значения Q для каждой стены, кровли и пола суммируют, это и будет искомое количество тепловых потерь, которые должна компенсировать система отопления. Для подбора электрокотла по мощности нужно полученное количество тепла умножить на коэффициент запаса 1.2, это и будет требуемая мощность отопительной установки.

Чтобы организовать отопление загородного дома электрическим котлом определенного типа, следует обратить внимание на особенности каждого из них и принять к установке наиболее приемлемый вариант. Например, электродные агрегаты будут вызывать перепады напряжения в сети во время срабатывания пускателей

Это может оказаться неудобным для вас или ваших соседей. Вполне возможно, что вас устроит классический котел с ТЭНами, который и по стоимости доступнее, и требует меньше вмешательства при эксплуатации. Стоит учесть, что неисправный ТЭН стержневого типа можно легко заменить на новый, некоторые конструкции бака позволяют это сделать без опорожнения системы.

Электрический нагреватель часто используется как дополнение к основному, твердотопливному агрегату. Это делается с целью обогрева здания в ночное время, когда вставать и загружать дрова неудобно, а тариф на электроэнергию самый низкий. Установка будет работать периодически, несколько часов в сутки. Соответственно, вы разберетесь, какой электрический котел лучше подойдет для отопления частного дома в ваших условиях, — приобретать недорогой аппарат с ТЭНами или все делать основательно и устанавливать индукционный котел.

Основные конструкционные элементы

В общем случае электрокотел состоит из таких компонентов:

1. Теплообменник: это подключенный к системе отопления резервуар, в котором протекающая через него рабочая среда получает тепловую энергию.
2. Нагреватель: имеющийся в теплообменнике элемент, в котором электрическая энергия за счет сопротивления превращается в тепловую.
3. Электрическая схема: совокупность деталей, благодаря которым в нагревателе появляется электроток.
4. Блок автоматики: отслеживает при помощи сенсоров температуру теплоносителя и при необходимости включает либо отключает электрокотел.

Все вышеперечисленное помещается в стальной короб с теплоизоляцией – корпус.

Плюсы и минусы электрических котлов для отопления дома

Далее, чтобы обосновать правильность выбора отопительного электрокотла для частного дома, рассмотрим их плюсы и минусы.

К плюсам можно отнести:

1. Компактность. Котлы обладают настенным способом установки, благодаря чему при их монтаже в домах небольшой площади нужно минимум места.
2. Не выделяют продуктов горения.
3. Из-за отсутствия открытого пламени такие котлы являются абсолютно пожаробезопасными.
4. Экологичность. Переработка электричества никак не влияет на внешнюю среду.

Однако такой довод считается не особо убедительным, так как для получения того же электричества также сжигается ископаемое топливо.

1. Устанавливать электрические котлы водяного отопления довольно просто. Особенно, если учитывать, что у большей части устройств расширительный отопительный бак, предохранительный клапан, автоматический воздушник и манометр расположены в корпусе (прочитайте: «Как выбрать электрический котел с насосом и расширительным баком – выбор и установка»).
2. Нет необходимости постоянно иметь запас топлива.
3. Электрические водяные котлы отопления в состоянии поддерживать нужную температуру в помещении сколько угодно, при этом не нужно догружать топливо, производить очистку или иной тип обслуживания. Этого нельзя сказать, например, о твердотопливном котле, в который нужно как минимум дважды в сутки добавлять топливо.
4. Стоимость таких устройств минимальная, чего нельзя сказать о существующих ныне газовых и твердотопливных котлах. Например, ТЭНовый котел для обогрева маленького помещения легко соорудить и самому, погрузив трубчатый нагреватель в регистр с маслом или водой.

И минусы:

1. Как уже упоминалось ранее, стоимость электроэнергии за 1 киловатт-час превышает другие источники получения тепла.

Проведем небольшой подсчет затрат на обогрев дома площадью приблизительно 120 м2. В качестве среднесуточной мощности котла будет половина требуемой тепловой мощности, равная 6 кВт.

В средней климатической полосе и при условии, что жилой дом был качественно утеплен, средний расход электроэнергии составит 4000 кВт в месяц. А в регионах с более суровым климатом, например в Сибири, расход электричества будет больше, по меньшей мере, вдвое.

1. Такое оборудование требует наличия линии электропередач с высокой мощностью, что можно обеспечить далеко не в каждом регионе. В частности, в пригороде и сельской местности мощность редко достигает требуемых показателей, а 380 вольт там практически не бывает.
2. Поставка электроэнергии потребителям может быть внезапно прекращена в результате воровства проводов, обрушения деревьев или стихийных бедствий. В холодную зиму такие перепады могут оставить вас без тепла.

В итоге можно сделать вывод, что установка электрического отопительного котла для дома целесообразна в таких случаях:

• если в месте вашего проживания отсутствует газовая магистраль;
• вы довольно часто находитесь за пределами дома, в результате чего не в состоянии своевременно поддержать работу твердотопливного котла.

Виды электродных котлов

При выборе оборудования учитывается стоимость и возможность установки на котлы автоматических систем

Принимается во внимание площадь дома и соответствие силы оборудования для обогрева помещений

Устройства классифицируются по признакам:

• мощность;
• способ подключения и питания (трех- или однофазные);
• количество подключаемых контуров;
• метод распределения носителя тепла.

По количеству контуров

Котлы отличаются по мощности, количеству контуров и фаз

Самой простой в исполнении является система с одним контуром. Вода от котла подается в теплотрассу, движется к радиаторам, где отдает энергию. Жидкость проходит по регистрам и возвращается к месту нагревания. Замкнутая комбинация формирует отопительную магистраль.

Одноконтурный котел подает теплоноситель для нагревания дома, а двухконтурный агрегат дополнительно поставляет жидкость для горячей системы водоснабжения. Котел электрический электродный работает от трехфазной или однофазной линии электроэнергии.

Контуры подсоединяются к распределительному узлу (коллектору). Центр системы электродного отопления устанавливается для правильной раздачи тепла по веткам магистрали.

По количеству фаз

Трехфазные агрегаты работают от электросети 380 В и выпускаются мощностью свыше 9 кВт. Электроды составлены из пластин, колец или цилиндров и эффективно взаимодействуют с теплоносителем низкой теплопроводности. Величина мощности находится в обратно пропорциональном отношении к удельному сопротивлению жидкости.

Трехфазные устройства потребляют оптимальный объем энергии при нагревании воды от +75°С. При низкой температуре уменьшается теплопроводность и снижается расход электричества, обратная ситуация возникает при выставлении высоких показателей нагрева.

Однофазный электродный электрокотел для отопления отличаются меньшей мощностью (2 – 6 кВт) и предназначаются для небольших домов (40 – 120 м2). Вид питания (однофазное или трехфазное) определяется в распределительном щитке. Если к дому идет 3 провода, проведен первый вариант, наличие 4 – 5 проводов говорит о втором виде потребления.

По мощности

Мощность постоянно изменяется и зависит от температуры воды. Подключение и пуск котла зимой может привести к нехватке мощности для разогрева. Если холодная вода увеличит показатель теплопроводности до нормы, после нагрева магистрали индекс возрастет, возникнет перегрузка сети и авария.

По принципу распределения теплоносителя

В системах закрытого типа необходимо устанавливать расширительный бак

Энергосберегающие агрегаты устанавливаются в магистрали открытого и закрытого типа, последний вид используется чаще. В открытой системе запорная и контролирующая аппаратура ставится за расширительным баком. Участок контура между котлом и компенсаторной емкостью не должен содержать запирающих устройств.

Закрытая система включает расширительный бак и помпу. Отопительный контур оснащается воздушным и предохранительным клапаном, манометром, группа безопасности располагается в верхней точке магистрали. В системе отопления котлы ставятся строго вертикально и дополнительно крепятся к стене.

Схема обвязки котла

Прежде чем подключить оборудование, необходима схема обвязки электрического котла отопления дома. Главное в данной схеме – наличие электропитания. Просчитывается она в зависимости от предполагаемой системы теплоснабжения (двух либо одноконтурной) и мощности котельного аппарата. Надо сказать, что схема подключения электрического котла отопления чем-то схожа с установкой газовых приборов. Но имеет ряд отличий.

Важно помнить о некоторых моментах, которые влияют на качество и надежность работы обогревательного оборудования, чтобы избежать частых поломок во время эксплуатации. Надо сказать, что обвязка электрического котла отопления – это его подключение к системе теплоснабжения

Для этого используются специальные элементы. При обвязке надо учитывать способ циркуляции теплоносителя по контуру. Электрокотел нужно монтировать в самой нижней точке конструкции. Это необходимо для того, чтобы обеспечить максимальный прогрев всех радиаторов. Нагнетающая труба должна располагаться над батареями на минимальной высоте

Надо сказать, что обвязка электрического котла отопления – это его подключение к системе теплоснабжения. Для этого используются специальные элементы. При обвязке надо учитывать способ циркуляции теплоносителя по контуру. Электрокотел нужно монтировать в самой нижней точке конструкции. Это необходимо для того, чтобы обеспечить максимальный прогрев всех радиаторов. Нагнетающая труба должна располагаться над батареями на минимальной высоте.

Для установки ТЭНа, его нужно просто вкрутить по резьбе. Чтобы стык был герметичным, следует воспользоваться прокладками из жаростойкой резины. Манометр и термометр также устанавливаются достаточно просто. Подключать ТЭН к сети питания лучше через отдельный автомат в распределительном щитке. В завершении следует протестировать установку на наличие неисправностей. Для этого обогревательный контур нужно заполнить водой и включить ТЭН.

Таким образом, разработав на электрический котёл отопления своими руками чертежи, подготовив все необходимые инструменты и материалы, можно легко смастерить надежный отопительный агрегат. В итоге будет получен эффективный обогрев частного дома при минимальных затратах финансовых средств.

• Как залить воду в открытую и закрытую систему отопления?
• Популярный напольный газовый котел российского производства
• Как грамотно спустить воздух из радиатора отопления?
• Расширительный бачок для отопления закрытого типа: устройство и принцип действия
• Газовый двухконтурный настенный котёл Навьен: коды ошибок при неисправности

Рекомендуем к прочтению

Котел отопления своими руками: необходимые чертежи и особенности изделий Самодельные котлы отопления на твердом топливе: пошаговая инструкция сборки и особенности Как сделать индукционный котел своими руками? Сконструированный своими руками котел отопления

2016–2017 — Ведущий портал по отоплению. Все права защищены и охраняются законом

Копирование материалов сайта запрещено. Любое нарушение авторских прав влечет за собой юридическую ответственность. Контакты

Котлы электродного типа

Каждый человек хоть раз в жизни видел самодельный кипятильник, сделанный из двух лезвий. Принцип действия основан на проводимости обыкновенной воды благодаря присутствию в ней солей разных металлов. Такой же способ нагрева теплоносителя используется в электродных установках. Из-за этого в системах отопления, нагреваемых такими котлами, нельзя использовать дистиллированную или обессоленную воду, она обладает низкой проводимостью.

Установка состоит из резервуара в виде металлической трубы, покрытой изоляционным слоем. Внутри находится стальной электрод, к которому присоединяется фазный провод электросети. Нулевой провод подключается к корпусу, он служит вторым электродом. При включении вода между корпусом и главным электродом интенсивно нагревается. Такое устройство электрического котла отопления обусловливает его малые размеры.

Существуют и трехфазные электрические котлы для дома, в их корпус вводится не один электрод, а три. Вода поступает внутрь через боковой патрубок, а выходит через верхний. Скорость нагрева зависит от химического состава воды, по этой причине многие производители в инструкции по эксплуатации изделия указывают необходимые параметры теплоносителя. Некоторые из них даже дают рекомендации по насыщению теплоносителя солевыми растворами, если их концентрация в исходной воде низкая. Чтобы определить эту концентрацию, потребуется сделать химический анализ воды.

Если с помощью одного котла не удается достигнуть требуемой температуры теплоносителя, то ставится второй и третий, включая их последовательно один за другим. В любом случае придется приобрести комплект автоматики для контроля и поддержания температуры. Здесь и кроется главный недостаток: мощностью котельной установки управлять невозможно, она все время работает на максимуме. Температура воды регулируется включением / выключением котла, а эту операцию по команде блока управления выполняют электротехнические устройства.

Когда отапливаемая площадь небольшая и применяются электрические котлы малой мощности, их коммутируют бесшумные тиристорные пускатели. В случае если мощность большая, устройство включается и выключается магнитным пускателем, он при срабатывании издает громкий щелчок, поэтому в помещении топочной нужно будет сделать звукоизоляцию. Кроме этого недостатка существуют и другие:

1. Влияние химического состава воды на эффективность работы. Со временем теплоноситель в системе теряет проводимость, так как соли в горячей воде постепенно выпадают в виде осадка, который задерживается фильтром.
2. Более сложная обвязка по сравнению с предыдущим котлом на ТЭНах и необходимость подбора и закупки комплекта автоматики.
3. На электродах образуется накипь, которую нужно удалять.

(голосов пока нет)

Загрузка...