Как работает электрический котел

Содержание

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.

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

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:

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.

Как выбрать котёл для частного дома

Электрический котёл должен полностью справляться с задачей обогрева частного дома, поэтому устройство нужно правильно подобрать по мощности. Для точного расчёта необходимо вычислить теплопотери здания. С этим вопросом лучше обратиться к специалистам, которые не только установят места утечки тепла, но и произведут необходимые расчёты мощности теплового оборудования. Вообще следует выбирать устройства на 20–30% мощнее, чем необходимо для обеспечения теплом всего дома.

Электрокотлы с ТЭНами

Такие устройства наиболее часто используют в качестве основного или дополнительного обогрева помещения. Электрокотлы с ТЭНами могут быть как настенного, так и напольного типа. Напольные агрегаты, как правило, рассчитаны на высокую мощность и имеют большие габариты.

Учитывая высокую вероятность выхода из строя отопительного элемента, некоторые модели оснащаются двумя ТЭНами. Такие установки более надёжны, и позволяют полноценно отапливать помещения даже при выходе одного ТЭНа из строя.

ТЭНовый электрический котелИсточник kotlof.ru

Индукционные электрические нагреватели

Для нагрева теплоносителя в индукционных котлах применяется переменное магнитное поле. Под воздействием сильных переменных магнитных полей металл разогревается и теплота передаётся жидкости в резервуаре. Таким образом, удаётся полностью изолировать электрический нагревательный элемент от воздействия жидкости и растворённых в ней солей.

Индукционные котлы значительно дороже ТЭНовых устройств, но учитывая высокую надёжность, экономичность и большую мощность таких отопительных систем, специалисты рекомендуют сделать свой выбор в пользу приобретения котлов этого типа.

Вихревой индукционный нагревательИсточник nn.kotel-t.ru

Выбор двухконтурного электрокотла

Некоторые электрические котлы выполняют не только функцию отопления помещения, но и снабжения горячей водой. Такие отопительные установки имеют два контура, один из которых проходит внутри второго. Двухконтурные котлы позволяют экономить не только энергоноситель, но и полезную площадь дома, которая использовалась бы для размещения водогрейного оборудования. Основным недостатком этой системы является зависимость снабжения горячей водой от режима отопления частного дома.

Выбрать электрический двухконтурный котёл для отопления частного дома совсем несложно, но такая отопительная установка будет стоить значительно дороже одноконтурных моделей.

Двухконтурный электрический котелИсточник ekarpov.ru

В чём отличие одноконтурных моделей от двухконтурных

Основное отличие двухконтурных моделей от одноконтурных агрегатов заключается в размере. Двухконтурные котлы должны иметь достаточный объём основного резервуара, чтобы внутри него можно было разместить медные трубки достаточной длины для нагрева в них воды во время проточного движения жидкости.

Кроме этого, двухконтурные модели выпускаются большей мощности, ведь значительное количество тепловой энергии может расходоваться во время частого забора горячей воды.

Одноконтурный электрический котелИсточник dom-and-sad.ru

Выбор места и рекомендации по монтажу

В нормативных документах не предусмотрены ограничения по месту установки электрического котла отопления. При этом необходимо руководствоваться правилами пользования электроустановками, в которых указаны ограничения на размещение силового оборудования большой мощности.

Рекомендации поустановке электрического котла отопления в частном доме:

Чтобы ограничить доступ к силовому оборудованию в целях безопасности жильцов, стоит устанавливать агрегат в изолированном пространстве, к примеру, в гараже или другом техническом помещении. Особенно это касается комбинированных моделей отопительных систем напольного исполнения большой мощности.
ТЭНовые модели котельного оборудования компактных конфигураций допускается размещать в кухне или входной группе. Здесь сложность заключается в том, что придется подводить к месту монтажа электрического котла мощный силовой кабель и магистраль отопительной системы. Это сопровождается дополнительными расходами на коммуникации, также требуется организовать работы по декорированию, чтобы скрыть инженерные структуры.
При установке электрического котла отопления на деревянную стену или другую горючую поверхность следует подложить базальтовую панель или лист кровельной стали под прилегающую часть корпуса силового оборудования.
Кабель следует прокладывать выше систем трубопровода, чтобы не залило в случае аварийных ситуаций.
Необходимо размещать конструкцию на выделенном месте так, чтобы обеспечить комфортный доступ к силовому агрегату для удобства обслуживания.

Устанавливать электрический котел лучше всего в изолированном пространстве

Также следует обратить внимание на то, чтобы трубы не нагружали своим весом присоединительные штуцеры электрического котла

Изготовление электродного котла своими руками

Для сборки ионного котла своими руками необходимы: труба, электрод, металл каленный.

Если вы ознакомились с принципом работы ионных котлов, а также особенностями их эксплуатации, и по-прежнему желаете изготовить его своими руками, то вам понадобятся:

сварочный аппарат и навыки работы с ним;
стальная труба необходимых размеров;
электрод или группа электродов;
клеммы нулевого провода и заземления;
изоляторы для клемм и электродов;
муфта и металлический тройник
желание и упорство в достижении конечной цели.

Перед началом сборки котла своими руками стоит обратить внимание на несколько важных моментов. Во-первых, котел должен быть обязательно заземлен. Во-вторых, нулевой провод из розетки подается исключительно на внешнюю трубу

И в-третьих, фаза должна подаваться исключительно на электрод

Во-вторых, нулевой провод из розетки подается исключительно на внешнюю трубу. И в-третьих, фаза должна подаваться исключительно на электрод.

Технология сборки котла своими руками довольно проста. Внутрь стальной трубы длиной около 250 мм и диаметром в пределах 50-100 мм вставляется с одной стороны посредством тройника электрод или блок электродов. Через тройник будет осуществляться вход или выход теплоносителя. Другая сторона трубы оснащается муфтой для подключения трубы отопления.

Между тройником и электродом размещается изолятор, который кроме того обеспечит герметичность котла. Изолятор выполняется из любого подходящего термостойкого пластика. Так как необходимо обеспечить герметичность и при этом возможность резьбового соединения с тройником и электродом, то изолятор лучше заказать в токарной мастерской, чтобы выдержать все конструктивные размеры.

На корпус котла приваривается болт, к которому крепится клемма нулевого провода и заземление. Возможна подстраховка еще одним болтом. Всю конструкцию можно скрыть под декоративным покрытием, которое также послужит дополнительной гарантией отсутствия ударов током. Ограничение доступа к котлу является первоочередной и наиважнейшей задачей для соблюдения техники безопасности.

Как вы могли убедиться, сборка электродного котла своими руками — достижимая цель практически для любого человека. Главное — знать принцип его работы и соблюдать технику безопасности. Тепла вашему дому!

Как рассчитать мощность электрического котла

Перед тем, как покупать котел, необходимо сделать расчет требуемой мощности. Мощность котла должна учитывать лимиты на электроэнергию. Из-за ограничения электроэнергии, поставляемой местными электросетями, при превышении потребления срабатывает автомат, и система обогрева дома может оказаться обесточенной. Таким образом, при выборе мощности котла следует ориентироваться на расчеты, и не допускать превышения.

Ограничением может стать площадь сечения питающего электрического кабеля. При выборе однофазного или трехфазного котла необходимо проверить соответствие мощности оборудования сечению установленного кабеля. Кроме того, на рынке предлагаются котлы постоянной и переменной (модулируемой) мощности. Первые более предпочтительны, поскольку они не могут допустить превышения потребления электроэнергии.

Приблизительный расчет мощности учитывает площадь всех обогреваемых помещений в доме и делается по формуле: М = П x Куд. / 10м2

где М – мощность электрического котла (кВт);

П – площадь отапливаемых помещений;

Куд. – удельная мощность котла, зависящая от региона:

для холодного климата Куд. 1,2 – 2,0
для умеренного 1,0 — 1,3
для южных районов 0,7 – 0,9

Как рассчитать мощность электрокотла по площади дома

Простейший метод выбора оборудования по площади дома основан на определении нормативных потерь тепла с метра отапливаемой площади. Но нормам для небольших строений до 200 кв.м потери тепла с 1 м2 площади составляют 0,1 кВт. При площади дома в 100 м2 расчетная сумма потерь составит 0,1 х 100 = 10 кВт. Прибавляя к полученным тепловым потерям 20% (поправка на аномальные холода), получим 12 кВт.

Таким образом, для дома 100 м2 понадобится электрический котел мощностью 12 кВт. Соответственно, для дома площадью 150 м2 необходимая мощность котла составит: 0,1 х 150 х 1,2 = 18 кВт. Для дома площадью 200 м2: 0,1 х 200 х 1,2 = 24 кВт

Как рассчитать мощность электрокотла по объему помещения

Расчет мощности элетрокотла для отопления дома по кубатуре основан на норме 4 – 8 Вт/ч электроэнергии на единицу объема. Результат окончательного расчета зависит от тепловых потерь всего дома и удельной величины этих потерь за сезон. Дополнительный коэффициент в расчетах зависит от потерь тепла через стены дома, окна, трубопроводы, проложенные в холодных помещениях и т.д. Продолжительность отопительного сезона в расчетах составляет 7 месяцев.

Типы отопительных котлов

Автономное отопление представлено двумя типами котлов в зависимости от количества задействованных контуров.

1. Одноконтурный котел встраивается в индивидуальную систему отопления жилого дома или производственного корпуса. Он используется только для обогрева здания или сооружения. При этом часть тепла иногда уходит в бойлер, который греет воду в автономной водопроводной системе.

2. Двухконтурный котел используется для отопления и горячего водоснабжения (в проточном режиме). Этот вариант чаще выбирают для коттеджей, дач и частных домов, поскольку двухконтурный котел заменяет бойлер и водонагреватель.

Котлы также различаются по производительности. Для одного человека достаточно котла производительностью 6-8 л/мин, для семьи из трех человек — 8-10 л/мин. Для одновременного обеспечения водой кухни и душевой комнаты семьи из трёх человек понадобится производительность 15-20 л/мин.

Ещё одно важное отличие отопительных котлов друг от друга — температурный режим работы. Низкотемпературные котлы подают воду в радиаторы и теплые полы (40-60ºС)

При таком режиме в доме создается комфортный микроклимат, во всех помещениях наблюдается равномерный обогрев при минимальных энергозатратах. Работающие с таким функционалом установки обладают высоким КПД и долго служат.

Выбор и особенности электрического котла

В процессе выбора электрокотла нужно руководствоваться тем, какая площадь нуждается в обогреве, поэтому мощность электрокотла выбирается в зависимости от площади обогреваемого помещения примерно 1 кВт на 10 м² хорошо утепленного дома с высотой потолка не более 3 м.

Наибольшей популярностью пользуются двухконтурные приборы мощностью 6-15 кВт, а среди бытовых напольных электрокотлов, большая часть которых применяется при строительстве коттеджей, наиболее популярными являются модели, чья мощность оставляет 20-30 кВт.

Принцип работы современных электрокотлов предельно прост: для нагрева теплоносителя, т.е. воды, используется принцип его ионизации.

Схема монтажа электроводонагревателя.

Суть такова, что энергия электрического тока напрямую передается молекулам теплоносителя, в результате чего его температура мгновенно возрастает. В свою очередь, отопительный прибор рассматриваемого типа весьма быстро достигает уровня своей номинальной мощности. При прекращении поступления воды по каким-либо причинам отопительный агрегат тоже сразу же прекращает работать. Благодаря этому вероятность взрыва, пожара или термического повреждения системы сводится к минимуму. Котлы рассматриваемого типа имеют разборную конструкцию, что дает возможность без особых проблем заменить старый электрод, который по каким-то причинам уже не работает, на новый.

Одним из наиболее эффективных способов снижения финансовых затрат на отопление при использовании электрокотла является принцип многотарифного учета электроэнергии. Вполне очевидным является тот факт, что потребность пользователей различных электроприборов в электроэнергии в течение суток постоянно меняется. Так, максимум потребления, когда работает множество различных приборов, приходится на периоды с 08:00 до 11:00 и с 20:00 до 22:00, полупиковые периоды — с 07:00 до 08:00 и с 11:00 до 20:00. Как раз на эти временные промежутки суток и приходится основная часть работы бытовых электроприборов и максимум промышленного потребления электрической энергии. Минимальное же потребление электроэнергии происходит ночью, т.е. с 23:00 до 06:00. Поэтому целесообразно использовать данную электроэнергию в бытовых целях, а конкретно — на отопление электрокотлом. Такой принцип распределения энергии дает возможность сэкономить до 30% в результате поддержания оптимальной температуры воздуха в помещении на протяжении суток.

Весьма эффективным и экономически оправданным является принцип комбинированного использования «ночного» тарифа при эксплуатации электродных котлов и прочих устройств. Широко практикуется использование таких комбинированных отопительных систем, как: электрокотел и газовый котел, электрокотел и твердотопливный котел. Это дает пользователям возможность минимизировать затраты природного газа и обеспечить максимальное удобство эксплуатации твердотопливных котлов.

Тэновые электрокотлы

Лидеры производства компании ЭВАН и Теплотех. Популярность в большинстве своем, основывается на простом строении, следствием чего стала доступная цена оборудования.

В бак встроены нагреватели -ТЭН. Запускать можно либо все, либо определенное количество, зависимо от того, какая выбрана температура. Сами нагреватели – это спираль с достаточно большим удельным сопротивлением. Эта деталь находится в трубке из керамики.

В процессе нагревания она отдает свое тепло керамике. А уже та нагревает воду, поступающую в бак. Дополнительно электрокотел имеет специальную панель управления, где можно определить температурный режим. В современных моделях имеются датчики, которые «наблюдают» за работой котла и отключают его, если вдруг возникнет опасная ситуация.

В чем преимущества таких электрокотлов:

Модели двухконтурного типа допускают подключение контура горячего водоснабжения;
Можно применять для нагрева не только воды, но и любой иной жидкости;
Простота конструкции позволяют выполнить несложный ремонт даже, если хозяин котла – непрофессионал в этом деле;
Весьма бюджетен в плане приобретения;
Хороший охват мощности.

Если объемы используемой воды действительно внушительны, то целесообразнее будет поставить бойлер для этих целей. Поскольку, в отдельных моделях во время включения кипятка, притормаживается согревание воды для отопления.

Слабости:

Габариты подобных котлов довольно велики;
На тэнах образовывается накипь, потому работоспособность котла со временем падает.

Экономичный электрокотел для отопления

Температурный режим котла может задаваться программатором.

Использование электрических котлов для отопления, ввиду постоянного повышения стоимости электроэнергии, требует особого внимания к ее расходу

Естественно, что в процессе выбора отопительной установки, кроме мощности, нужно обращать внимание и на ее экономичность, т.е. при максимальном качестве работы электрокотел для отопления дома должен расходовать как можно меньше электроэнергии

Для того чтобы снизить расходы на электроэнергию, нужно иметь возможность регулировки температурного режима в помещении. Для этого нужно выбрать электрический котел с возможностью ступенчатой регулировки мощности, что позволит не использовать полную мощность агрегата в периоды, когда она не нужна.

Еще одна хорошая возможность получения существенной экономии электроэнергии заключается в установке в систему отопления дома дополнительных устройств, дающих возможность устанавливать температуру в каждом помещении отдельно. Данные устройства называются программаторами. Они способны в автоматическом режиме устанавливать и поддерживать заданный температурный режим в помещениях по графику, установленному владельцем дома.

Помимо экономии электроэнергии, такие устройства, как программаторы, еще используются и для повышения комфорта в доме. При отсутствии людей в помещении программатор поддерживает температуру на минимальном уровне, а в заданное владельцем время включает оборудование на мощность, требуемую для качественного обогрева дома. Стоимость таких приборов не очень высока и окупается за весьма короткое время, так как их работа позволяет существенно сэкономить на потреблении электроэнергии.

Прекрасным способом снизить расход электроэнергии является применение системы, устанавливающей зависимость работы отопления от температуры наружного воздуха. Некоторые разработчики электрокотлов заранее предусматривают установку такой системы.

https://youtube.com/watch?v=2M_qMJoszUs

Таким образом, если принять во внимание все характеристики электрокотла, правильно подобрать дополнительное оборудование и качественно утеплить дом, то использовать электрическое оборудование становится не таким дорогим удовольствием

Принцип работы электрокотлов

Схема обвязки котла отопления.

Электрокотел можно подключить везде, он нормально работает там, где есть электропитание, для него не нужно закупать и хранить топливо или обустраивать специальное помещение. Достаточно просто подключиться к электросети и вывести трубопровод. Для многих людей такие котлы стали незаменимым помощником. Благодаря компактным размерам электродный котел можно установить даже в очень маленьком помещении, при этом современный дизайн оборудования позволит органично вписать его в любой интерьер. Базовая комплектация включает расширительный бак, нагревательный элемент, элементы для регулирования и управления работой теплогенератора.

Принцип работы оборудования предельно прост: в расширительный бак подается теплоноситель, который нагревается за счет электроэнергии и далее распространяется по радиаторам и трубам. Отопительные электрокотлы отличаются высоким КПД, который зачастую достигает 100%, простота в эксплуатации, доступная стоимость агрегатов, бесшумная работа, безопасность и экологичность тоже являются неоспоримыми преимуществами такого отопительного оборудования. Конечно, помимо преимуществ, отопительные котлы, работающие от электроэнергии, имеют и определенные недостатки, которые связаны по большому счету с отечественной организацией электрической системы. Нужно обязательно помнить и о стоимости электроэнергии, которая все время увеличивается, о нередких перебоях в подаче электричества, скачках напряжения, которые отрицательно воздействуют на функциональную часть оборудования и на срок его эксплуатации.

Электрокотлы для отопления наделены стильным и современным дизайном, простотой в обслуживании и ступенчатым включением мощности. Оборудование может быть подключено в каскад для создания мощной установки. Электрокотел: преимущества и недостатки

Схема устройства электрокотла.

Как и любое другое оборудование, электрокотел имеет свои преимущества и недостатки. Среди неоспоримых преимуществ можно выделить, прежде всего, компактность. Это оборудование действительно очень компактно и практически незаметно в общей конструкции системы. Такие котлы отличаются низкой стоимостью, имеют плавный выход на номинальную мощность и, помимо всего прочего, особенность их работы исключает возможность возникновения аварийной ситуации при утечке воды. В случае если в системе вдруг исчезнет вода, то оборудование попросту не будет работать.

Среди недостатков можно выделить следующие моменты:

необходимость водоподготовки. Оборудование будет эффективно работать только при обеспечении определенных значений удельного сопротивления воды, которые очень часто невозможно самостоятельно измерить и привести в соответствие с нормами;
обеспечение оптимальной циркуляции теплоносителя. При условии слабой циркуляции вода в электрокотле может закипать. В случае слишком быстрой принудительной циркуляции оборудование может не запуститься;
в качестве теплоносителя нельзя использовать незамерзающие жидкости.

Таким образом, ознакомившись с принципом работы электрокотла, каждый сделает для себя выводы: покупать его или нет.

Выбор вводного автомата и пускателей

Принципиальная схема автоматики электрокотла всегда начинается с подачи напряжения через вводной автомат.

Электрическое отопление подразумевает, как правило, наличие трехфазного ввода 380В. Значит и автомат должен быть трехполюсным.

Обратите особое внимание, это должен быть именно один трехполюсный выключатель, а не три отдельных однополюсных. При КЗ и повреждении греющего элемента любой фазы, защита должна прекращать подачу напряжения по всем фазам

При КЗ и повреждении греющего элемента любой фазы, защита должна прекращать подачу напряжения по всем фазам.

После вводного автомата фазные проводники нужно разделить.

Делается это на электромагнитных пускателях.

Именно на них и ложится основная работа по автоматической коммутации эл.сети. Автомат то вы включаете и выключаете ручками, а пускатель будет это делать без вашего участия, на основе подачи управляющего напряжения от соответствующих датчиков.

При этом в отличие от автомата, покупайте три отдельных однофазных модульных пускателя. Старые модели типа ПМЛ, ПМА, КМИ здесь не подойдут. И дело вовсе не в их шумной работе и громких щелчках.