Электробум
Системы обогрева

Электрокотлы с ТЭНами

 

Тепловой электрический нагреватель (ТЭН) представляет собой металлическую трубку, заполненную кварцевым песком или другим керамическим изоляционным материалом. Внутри находится спираль из вольфрама или нихрома, концы которой приварены к металлическим контактам для подключения проводов. Классический ТЭН выполнен в форме латинской буквы U, провода присоединяются к двум контактам на концах устройства. Встречаются ТЭНы в виде стержня с одним контактом. Вторым контактом служит корпус самого ТЭНа. Материал трубки – нержавеющая сталь.
Рабочая часть котла представляет собой колбу (бак) для теплоносителя, в которую вставлены ТЭНы (их количество зависит от расчетной мощности установки). Колба может располагаться вертикально или горизонтально. ТЭНы должны быть полностью покрыты водой. Дополнительно установка может быть иметь встроенный циркуляционный насос. Все это оборудование находится в металлическом ящике.
При запуске и прогреве системы контроллер включает все ТЭНы одновременно - потребление энергии в это время самое высокое. При достижении температуры, выставленной термостатом или на дисплее, нагрев прекращается и дальше температура воды будет поддерживаться включением одного или нескольких ТЭНов. Чтобы продлить их ресурс, в системе отопления лучше использовать обессоленную или дистиллированную воду - тогда на рабочей поверхности трубок будет меньше отложений.
ТЭНовые электрокотлы - самые простые, ремонтопригодные и доступные по цене.
Однако, при этом для них характерен долгий нагрев теплоносителя. Это обусловлено тем, что тепло от спирали поступает не напрямую к воде, а через материал изоляции и стенки трубок. Кроме того, на трубках постепенно возникают солевые отложения, которые замедляет процесс нагрева. Отложения рекомендуется удалять не реже 1 раза в год.
Раскаленная спираль ТЭНа постепенно уменьшается в диаметре и перегорает. Долговечность работы таких котлов до 10 лет.
Для ТЭНовых электрокотлов характерен минимализм в комплектации. Может потребоваться дополнительно докупить циркуляционный насос и автоматику. И ещё данный вид имеет наибольшие габариты среди всех электрических котлов.

 

Котлы электродного типа

 

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.
Принцип действия основан на проводимости обыкновенной воды благодаря присутствию в ней солей разных металлов. Из-за этого в системах отопления, нагреваемых такими котлами, нельзя использовать дистиллированную или обессоленную воду, т.к. она обладает низкой проводимостью.
Т.е. скорость нагрева напрямую зависит от химического состава воды. Многие производители таких котлов указывают необходимые параметры теплоносителя или даже дают рекомендации по насыщению теплоносителя солевыми растворами, если их концентрация в исходной воде низкая. Чтобы определить эту концентрацию, потребуется сделать химический анализ воды. Но со временем теплоноситель в системе теряет проводимость, так как соли в горячей воде постепенно выпадают в виде осадка, который задерживается фильтром.
Если с помощью одного электродного котла не удается достигнуть требуемой температуры теплоносителя, то ставится второй и третий, включая их последовательно один за другим. В любом случае придется дополнительно приобрести комплект автоматики для контроля и поддержания температуры.
А накипь, образующуюся на электродах, нужно периодически удалять.
Ещё одна особенность электродного котла - скачёк напряжения в момент срабатывания пускателя. Возможно, что его будут реально ощущать даже ваши соседи.

 

Индукционные электрические нагреватели

 

В данном случае используется принцип электромагнитной индукции. В катушку с определенным количеством витков вводится металлический сердечник, который нагревается от возникающих в ней вихревых токов. Далее, тепло от сердечника передается теплоносителю, циркулирующему вокруг него.
Конструкция несколько напоминает электродный котёл, но корпус имеет больший диаметр, поскольку в него по всей высоте встроена катушка. Мощность регулируется тиристорными пускателями, автоматику нужно будет устанавливать отдельно.
Индукционный котел имеет наибольший срок службы и требует минимального обслуживания. Если в системе применять обессоленную воду, то о накипи на поверхностях нагрева можно забыть. На практике агрегат работает с КПД 99%, скорость прогревания всей системы лишь немного ниже, чем у электродного аппарата.
Из недостатков стоит выделить самую высокую цену изделия относительно остальных и выполнение отдельной схемы автоматики и обвязки.

    Описание электрических котлов отопления

    Преимущества электрокотлов в сравнении с другими типами котлов:

    • высокая эффективность - КПД 97-99%;
    • легкость монтажа, не требуется специальное помещение;
    • отсутствие необходимости согласований и разрешений;
    • относительно низкая стоимость оборудования;
    • отсутствие запахов и звуков;
    • компактные размеры;
    • пожаробезопасность;
    • простота эксплуатации;
    • высокая ремонтопригодность;
    • возможность тонкой настройки и точной регулировки температуры;
    • возможность включения с систему "умный дом".

    Недостатки:

    • высокая стоимость электроэнергии;
    • зависимость от состояния и работы электросети, чувствительность к перепадам напряжения;
    • требовательность к химическому составу теплоносителя;
    • требовательность к применяемым радиатором отопления (предпочтительно использовать биметаллические).

     

    Основой классификации электрокотлов является применяемый нагревательный элемент.

    На современном рынке представлены следующие виды электрических котлов отопления:

    • ТЭНовые;
    • электродные;
    • индукционные.

    По напряжению электросети котлы бывают:

    • однофазные - 220 В;
    • трёхфазные - 380 В.

    По принципу управления:

    • механические;
    • электронные.

    Подбор и использование электрокотла

     

    Стандартный расчёт пиковой мощности котла для нашего климата: 1 кВт на 10 м2 отапливаемой площади, для потолков высотой 2,5 м., а также при условии нормального утепления и "обычных" теплопотерь. Естественно, что при наличии терморегулятора, котёл будет работать на такой мощности только в самые холодные часы суток зимой.

     

    Точный рассчёт мощности определяется по количеству тепла, уходящего через наружные стены, кровлю и полы при заданной разнице температур в помещении и на улице. Высчитывают площадь каждой стены, отдельно площадь окон и дверей и находят потери тепла по формуле:

     

    Q = 1/R х (tв – tн) х А

    где:
    Q – теплопотери - количество тепла, уходящего через стену, кровлю, пол, окна, двери, Вт;
    R – значение сопротивления теплопередаче материала, м2 ?С / Вт;
    А – площадь стены, кровли и проч., м2;
    tв – температура, которая нужна внутри дома;
    tн – температура наружного воздуха.

     

    Значение R требуется рассчитать в зависимости от материала, из которого сделана стена: R = ? / k

     

    Здесь ? (м) – толщина стеновой или кровельной ограждающей конструкции,
    k – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м · ?С). Это справочная величина, ее можно найти в соответствующей литературе. Если ограждающие конструкции состоят из нескольких материалов, то сопротивление теплопередаче R нужно будет найти для каждого из них.
    Полученные 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.

     

    При использовании электрического водонагревателя (котла отопления) в качестве резервного, совместно с твердотопливным агрегатом (наиболее целесообразно), достаточно 1/3 полной мощности. В таких случаях применяют недорогие модели с ТЭНовым нагревательным элементом.

     

    Для эффективной и безопасной работы системы отопления от электрического котла также требуется:

    • насос для принудительной циркуляции теплоносителя;
    • расширительный бак мембранного типа;
    • группа безопасности (предохранительный клапан и автоматический воздухоотводчик).

     

    Мероприятия, позволяющие уменьшить расходы за отопление частного дома электричеством:

    • Установка многотарифного счетчика энергии, использование ночного тарифа.
    • Установка в системе отопления теплоаккумулятора.
    • Усиленное утепление дома.
    • Использование систем отопления с более низкой температурой теплоносителя – теплых полов.
    • Автоматизация управления работой электрического котла отопления. Это регулирование температуры теплоносителя в зависимости от погодных условий и для поддержания необходимой температуры воздуха в каждом помещении в отдельности.