Электрические отопительные котлы: принцип работы, преимущества

Электрокотлы, как и любое другое оборудование, представлены в разных ценовых категориях и относятся к брендам, которые отражают определенные классы изделия. Таким образом, премиальные производители электрокотельного оборудования обычно имеют более высокие цены — в первую очередь благодаря своему исключительному качеству исполнения.

Электрический котел для отопления частного дома: тонкости выбора

С каждым годом возрастает число людей, стремящихся сменить многоквартирные квартиры на частные коттеджи. Однако многие потенциальные владельцы коттеджей забывают о необходимости обустройства отопления для дома — далеко не все коттеджные комплексы имеют готовую инфраструктуру для газоснабжения, и иногда получение такого подключения затягивается на годы. Что же в такой ситуации предпринять? Один из вариантов — это установка электрического котла, на котором мы сейчас сфокусируемся.

Принцип работы электрического котла является достаточно простым: теплоноситель подается в специальный бак, в котором установлены нагревательные элементы (ТЭНы). При подключении к источнику электроэнергии электрический ток взаимодействует с молекулами теплоносителя, повышая их температуру. Далее горячий теплоноситель передается в расширительный бак и, по системам радиаторов и труб, распространяется по всему помещению, нагревая его. Помимо бака и обогревателей, внутри котла может быть установлен механизм управления и контроля, а также циркуляционный насос. Для экономии электроэнергии некоторые модели котлов имеют функцию автоматического регулирования мощности, а в более простых вариантах мощность регулируется термостатом, который задает необходимую температуру воды.

Электрокотел можно установить практически везде, где имеется доступ к электросети. Его главные преимущества заключаются в его компактных размерах и высокой эргономичности. Это устройство может быть установлено даже в небольших помещениях, например, на даче, не требуя отдельного помещения для хранения топлива. Монтаж и эксплуатация такого котла весьма просты, при этом для его установки не нужны специальные разрешения от контролирующих органов. К тому же, он является экологически чистым — никаких вредных выбросов, что позволяет установить его даже в жилых помещениях, таких как кухня. Электрические котлы работают бесшумно, не создают открытого пламени, что исключает необходимость в установке дымоходов и значительно увеличивает безопасность их эксплуатации.

На заметку
При установке электрического котла важно позаботиться о качественной теплоизоляции дома, иначе все произведенное тепло будет быстро уходить на улицу, что приведет к увеличению счетов за электроэнергию до катастрофических размеров. Руководящие требования по расходу тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий, а также примеры расчетов можно найти в своде правил СП 50.13330.2012. «Тепловая защита зданий». Это актуализированная редакция СНиП 23-02-2003.

Какой вид электрического котла лучше

Чтобы выбрать оптимальный электрический котел для конкретного частного дома, нужно хотя бы немного разобраться в особенностях каждого из трех основных типов оборудования.

ТЭНовые котлы

ТЭНовые котлы представляют собой классический вариант электрических котлов. В таких устройствах теплоноситель нагревается при помощи ТЭНов, которые состоят из прочной оболочки (стальной, алюминиевой или титановой) и нихромовой спирали, размещённой внутри. Между спиралью и оболочкой находится диэлектрический наполнитель, в большинстве случаев кварцевый песок. Теплообменник котла может быть оснащён одним или несколькими ТЭНами. Принцип работы такого устройства аналогичен работе обычного электрочайника — котел достигает своей номинальной мощности скачкообразно, а нагревание воды требует времени — обычно около 10-15 минут после включения. Кроме того, ТЭНовые котлы функционируют в проточном режиме, также создавая циркуляцию воды по системе отопления.

Преимущества ТЭНовых котлов заключаются в том, что теплоноситель не контактирует с нагревательными элементами напрямую: они изолированы друг от друга диэлектрическим слоем, что значительно снижает вероятность короткого замыкания. В случае перегрева котел защищен термическим регулятором.

Серьезным недостатком ТЭНовых котлов является образование накипи, что может привести к поломкам оборудования. Для предотвращения этого рекомендуется использовать в качестве теплоносителя дистиллированную воду или специализированные жидкости. При утечке теплоносителя котел имеет риск перегрева и может полностью выйти из строя.

Большинство ТЭНовых котлов монтируются на стену, хотя есть и напольные модели.

Электродные котлы

В электродных котлах на помещенных в теплообменник электродах под воздействием электрического тока создается разница потенциалов. Из-за наличия солевых примесей в теплоносителе, он сам выступает проводником тока — электролитом, обладающим хорошей проводимостью, что обеспечивает его нагрев. Процесс нагревания воды в таком котле происходит без участия промежуточных веществ, в небольшой ионизационной камере. В качестве теплоносителя чаще используется жидкость на основе этиленгликоля или обработанная специализированным образом вода. Заданный уровень теплопроводности жидкости позволяет быстро вывести котел на рабочую мощность. Электродные котлы обладают очень высокой скоростью нагрева — чуть ли не за одну минуту.

Электродные, или ионные котлы являются достаточно экономичными. При равных условиях мощности они потребляют почти в два раза меньше электроэнергии, чем ТЭНовые. Благодаря автоматике можно не только задавать необходимую температуру, но и регулировать её в зависимости от необходимости, включая и отключая котел.

Ключевое преимущество электродных котлов — это высокая надежность, поскольку в них практически нечему ломаться. Например, при утечке теплоносителя котел автоматически отключается, так как токи упадут до нуля. Эти котлы удобно использовать в помещениях с нестабильным напряжением; например, даже при падении напряжения до 180 В электродный котел продолжит работать без сбоев.

Недостаток электродных котлов заключается в необходимости поддержания постоянной циркуляции жидкости и в высокой стоимости теплоносителей, так как обычная вода для них не годится.

Индукционные котлы

Первоначально индукционные котлы появились еще в 80-е годы ХХ века и использовались для промышленных нужд. Производственные бытовые модели начали выпускать примерно в конце 90-х. Индукционный котел функционирует по принципу трансформатора, состоит из первичной и вторичной обмоток: индукционной катушки, которая одновременно выполняет функцию генератора, и стального сердечника, представляющего собой систему труб с теплоносителем внутри. При старте первичная обмотка преобразует электрическую энергию в магнитное поле и передает его на вторичную обмотку. Сердечник нагревается, передавая тепло теплоносителю.

Назначение и применение

Для каких целей используются электрокотлы? Они могут быть применены для обогрева различных помещений, таких как:

• жилые дома и квартиры;
• коммерческие площади, включая магазины;
• промышленность и различные предприятия.

Кроме того, электрические котлы могут участвовать в составлении комбинированных систем отопления в паре с газовыми и твердотопливными агрегатами. В таких схемах котлы обеспечивают не только отопление помещений, но и горячую воду. Это удобно и целесообразно, так как КПД таких систем обычно выше, а потребление ресурсов для отопления и горячего водоснабжения более экономично.

Принцип работы

Принцип работы электрических отопительных котлов довольно прост: нагревательные элементы получают электроэнергию от электросети и передают тепло воде, которая выступает в роли теплоносителя. Специальный насос обеспечивает циркуляцию воды по трубам, чтобы она могла поступать в обогревательные радиаторы.

Задача нагревателя — поддерживать стабильную температуру, избегая ее понижения. Кроме того, в таких системах имеются обязательные входные точки для холодной воды и слива — для горячей.

Процесс нагрева воды в электрокотлах осуществляется по-разному, в зависимости от типа устройства. По типу нагревательного элемента оборудование подразделяется на три категории:

• ТЭНовое;
• электродное;
• индукционное.

ТЭНовые

В ТЭНовых моделях теплообменная камера включает один или несколько трубчатых электронагревателей с мощностью от 3 до 30 кВт. Спираль, изготовленная из металла с высоким сопротивлением, нагревается за счёт пропускающего через неё электрического тока. Насос подает воду в камеру, она нагревается и распределяется по системе.

В зависимости от мощности устройства используются разные типы подключения. Электрокотлы с мощностью до 5-9 кВт могут подключаться к стандартной бытовой сети на 220 В. Для более мощных моделей требуется трехфазная розетка на 380 В, а также отдельная электролиния с обязательным заземлением.

ТЭНовые модели имеют свои плюсы:

• доступная цена;
• компактность;
• легкость в регулировке;
• небольшая сложность при монтаже.

Главный недостаток — это образование накипи, которая может повредить стенки котла и существенно снижает его КПД со временем.

Электродные

Принцип работы электродных котлов заключается в том, что между двумя электродами пропускается переменный ток, который нагревает воду. КПД таких устройств значительно выше, чем у ТЭНовых, поскольку ток взаимодействует непосредственно с водой, что исключает потери тепла при передаче.

Электродные котлы гораздо более компактные и производительные. Эффективность их нагрева зависит от состава воды: чем жестче вода, тем лучше её нагревает электрический ток. Именно поэтому в таких системах обычно используется не чистая вода, а раствор электролита, который необходимо периодически обновлять.

В сравнении с ТЭНовыми котлами, у электродных моделей множество преимуществ:

• более высокий КПД;
• низкий расход электроэнергии;
• увеличенный эксплуатационный срок;
• быстрый нагрев воды;
• меньшая чувствительность к перепадам напряжения.

Кроме того, в случае утечки теплоносителя, электродный котел не пострадает — при подобных обстоятельствах ТЭНовое оборудование может просто сгореть. Тем не менее, у электродных котлов есть свои недостатки. Во-первых, они требуют наличия специального заземления, что может создавать риски получения удара током. Также необходимо поддерживать нужную концентрацию солей в воде.

Индукционные

Индукционные приборы являются наиболее современными. Внутри котла расположена катушка, которая генерирует магнитное поле за счёт индукционного тока. Это магнитное поле нагревает металлические трубки, по которым циркулирует вода. Чаще всего эти трубки имеют форму змеевиков, что способствует максимальному увеличению контактной площади между водой и нагревающей поверхностью.

У индукционных моделей самый высокий КПД и срок службы. Поскольку металлическая трубка под воздействием магнитного поля немного вибрирует, на стенках не образуется накипь. Благодаря этому индукционному котлу можно служить 25-30 лет без необходимости в дополнительном обслуживании. Кроме того, такое оборудование можно применять в системах с высоким давлением, оно не подвержено влиянию качества воды и не перегорает в случае ее утечки.

Преимущества и недостатки

Перед тем как делать выбор электрического котла для отопления своего дома, важно определить все его плюсы и минусы. Преимущества оборудования заключаются в следующем:

• Экономичность. Многие противники электрических котлов утверждают, что они невыгодны в эксплуатации. Однако стоит обратить внимание на некоторые ключевые моменты. Коэффициент полезного действия большинства изделий составляет 99 процентов, сравнение которого с другими видами отопительного оборудования наивысшее. Не стоит забывать о наличии ступенчатого уровня мощности и терморегулятора, которые помогают сократить потребление электроэнергии. Снижение затрат на электричество обеспечивается встроенными программами управления.
• Широкое применение. Отопительное оборудование характеризуется обширным диапазоном мощностей от 3 до 300 кВт. Существенно то, что можно составлять каскадные системы отопления с использованием электрокотла, что позволяет отапливать большие площади. Поэтому такие агрегаты подходят как для квартир, так и для промышленных помещений.
• Экологичность. Выбросы вредных газов в атмосферу при использовании газового или твердотопливного котла являются большой проблемой. Установка электрического котла устраняет этот вопрос, так как выбросы отсутствуют. Также, для его установки нет необходимости в отдельном помещении, так как дымоход монтировать не требуется.
• Функциональность для нагрева воды. Установка оборудования позволяет не только обогревать помещения, но и подогревать воду для бытовых нужд, что требует подключения внешнего накопительного бака.
• Удобство управления. Электрокотлы оснащаются автоматизированными системами, что значительно упрощает их эксплуатацию. Оборудование может быть дополнено терморегуляторами и программаторами. Предоставляется возможность подключения наружных и внутренних термостатов, а также различных контроллеров. Эта техника отличается долговечностью и надежностью.
• Низкий уровень шума. Электрические котлы работают бесшумно, что обеспечивает высокий уровень комфорта во время нахождения в помещениях.
• Компактные размеры. Оборудование характеризуется небольшими габаритами, что дает возможность устанавливать его даже в помещениях с ограниченным пространством.
• Безопасность в эксплуатации. Работая без открытого пламени, электрокотлы увеличивают уровень безопасности во время их использования. После установки устройства отсутствует необходимость в дополнительной вентиляции, так как оно не сжигает кислород. Кроме того, котлы не оказывают негативного воздействие на здоровье человека.
• Снижение затрат на установку. Для монтажа оборудования нет необходимости получать специальные разрешения.

Несмотря на массу преимуществ, при выборе электронагревательного оборудования стоит учитывать и его недостатки. Во-первых, использование электрокотла в качестве единственного источника тепла может оказаться довольно затратным по сравнению с газовыми и твердотопливными системами. Для сокращения расходов рекомендуется комбинировать электрические котлы с газовыми и твердотопливными установками, также стоит подумать о термоаккумулирующем баке.

Работа устройства полностью зависит от наличия электроэнергии; при её отключении он не сможет функционировать. Поэтому рекомендуется устанавливать агрегат в помещениях, где обеспечена стабильная подача электричества. Нагрузка на электросеть во время установки котла значительно увеличивается, поэтому перед монтажом лучше провести её характеристику.

Рейтинг электрокотлов

При выборе электрического котла важно учесть его технические характеристики и уникальные особенности. К наиболее популярным моделям относятся:

• Bosch Tronic Heat 3500 9 UA. Компактное устройство с высокими техническими характеристиками. Для производства термообменника используется жаропрочная сталь, что гарантирует долговечность. Возможна комбинация работы данного агрегата с газовым котлом. Электрокотел может быть установлен с многотарифным счетчиком электроэнергии, обеспечивая обогрев для системы теплого пола. Производство модели соответствует международным стандартам качества, что положительно отражается на её работоспособности. Адаптивное управление гарантирует длительную и бесперебойную работу устройства, а погодозависимое управление способствует его энергоэффективности. При использовании данной модели возможна установка семилитрового бака для подогрева воды.
• Vaillant eloBlock 9 кВт. Этот котел обладает компактными размерами и большой мощностью. Производитель предоставляет гарантию на 10 лет. Оборудован функцией приоритетного потребления, что позволяет эффективно экономить электроэнергию благодаря возможности подключения к двухфазному счетчику. Внутри котла установлено микропроцессорное оборудование, что гарантирует высокую точность работы. В случае необходимости блокируется циркуляционный насос, что предотвращает перерасход электричества при эксплуатации водонагревателя. Котел имеет воздухоотводчик, предохранительный клапан, а также датчик замерзания и перегрева.
• Protherm Скат 9K. Современный отопительный котел, укомплектованный мощными ТЭНами. Защита устройства от замерзания обеспечивается специальной системой. Котел оснащен функцией мягкого старта, что гарантирует его стабильную работу. Устанавливается агрегат по навесному способу, что позволяет экономить пространство в помещении.
• Tenko Премиум 9 кВт 380V. В этом устройстве встроен термоотсекатель, а также мощная циркуляционная помпа и толстостенный трубчатый теплообменник. Корпус теплообменника изготовлен из высокопрочной стали толщиной 5 миллиметров, что защищает котел от механических повреждений. Наличие антикоррозийного покрытия гарантирует длительный срок службы устройства. Также имеется цифровой дисплей с кнопками управления, что позволяет регулировать температуру воды в системе. Оптимизация котла для работы с системой «теплый пол» позволяет легко подключать агрегат к данной системе.
• Hi-Therm HiT-8 (380V). Производится в Польше и отличается высокой производительностью. Это позволяет использовать его для отопления помещений различного назначения. Интуитивно понятная панель управления позволяет легко переводить агрегат в автоматический режим выбора мощности, выставлять и регулировать параметры устройства с температурой от 20 до 85 градусов. Возможно использование электрокотла в комбинации с другими отопительными системами и бойлером. Оснащён специальным клапаном для защиты от перегрева, что обеспечивает надёжность работы устройства.
• Kospel EKCO.L2-8. Это качественный и мощный электрический котел, который может совместно использоваться с бойлером, а также газовыми или твердотопливными котлами. Долговечность устройства обеспечивается медным теплообменником и сухим нагревательным элементом. Котел оснащён встроенным двухскоростным насосом, что помогает быстро регулировать требуемое давление в системе. Существующий программатор позволяет легко управлять работой устройства.
• Tenko Digital Standart 9 кВт 380V. Обладает трехскоростным циркуляционным насосом, что способствует его высокому коэффициенту полезного действия. Безопасная и надежная работа обеспечивается дублирующими защитными контакторами. Устройство также имеет ограничитель давления и предохранительный контроль нагрева воды, что отключает него при достижении 85 градусов. Корпус котла выполнен из стали и защищён антикоррозийным покрытием, что способствует длительной эксплуатации.
• Tenko Стандарт 9 кВт 380V. Данное оборудование отличается высокой автономностью и надёжностью работы. Котел имеет возможность ступенчатой регулировки мощности. Устройство может выступать в качестве как основного, так и дополнительного источника тепла. Специальный теплообменник, оборудованный антикоррозийным покрытием, способствует долгосрочной и бесперебойной работе устройства. Управление котлом осуществляется через жидкристаллический дисплей с кнопками.

Отличия тэновых, электродных и индукционных котлов

Производители и продавцы отопительного оборудования часто пытаются манипулировать показателями КПД в своих интересах. Но нам важно знать, что все типы котлов имеют незначительные отличия в КПД, который находится в диапазоне 95–98%. Все утверждения о том, что какой-то производитель создал «суперэкономичный» котел благодаря эксклюзивным технологиям, являются всего лишь маркетинговыми уловками, направленными на стимулирование продаж.

Никому еще не удалось (и не удастся) выполнить физический закон сохранения энергии, который утверждает, что энергия не может появляться из ничего, она лишь преобразуется из одного формата в другой. В нашем случае — из электрической энергии в тепловую.

Тэновые котлы

Преимущества тэновых котлов

• Простота конструкции и монтажа;
• Низкая стоимость;
• Способность работать с различными теплоносителями, включая незамерзающие жидкости.
• Возможность регулирования потребляемой мощности в зависимости от конкретных нужд, включением или выключением отдельных ТЭНов.
• Легкость в ремонте — при поломке ТЭНы легко заменить.

Недостатки тэновых котлов

• Образование накипи на ТЭНах, что со временем снижает теплоотдачу и увеличивает затраты на электрическую энергию.
• Сравнительно большие размеры.

Электродные котлы

Преимущества электродных котлов

Электродные котлы следует оценивать, как и остальные типы, с точки зрения их достоинств и недостатков. К их преимуществам относятся:

• Компактность. Эти устройства действительно очень компактные и едва заметны в системе отопления.
• Постепенный выход на номинальную мощность.
• Доступная цена.
• Отсутствие риска аварийной ситуации в случае утечки воды. Если система потеряет воду, котел просто перестанет работать, не вызывая опасных последствий.

Недостатки электродных котлов

• Работа только на переменном токе. При использовании постоянного тока произойдет электролиз воды.
• Высокие требования к электролитическим характеристикам теплоносителя. При их изменениях качество работы котла (выработка тепла) значительно снижается. Необходимо следить за электрической проводимостью теплоносителя.
• Нуждается в обязательном заземлении (как и любое другое нагревательное устройство с водяным ТЭНом). Риски поражения электрическим током при пробое изоляции выше, чем у ТЭНов.
• Температура нагрева теплоносителя не должна превышать 75°С, иначе энергопотребление котла увеличится.
• Образование накипи на электродах приводит к снижению мощности котла, так как препятствует ионизации теплоносителя.
• Высокие требования к качественным показателям отопительных приборов.
• Обязательное наличие циркуляционного насоса.
• Износ электродов, вызванный переменным напряжением тока, требует их периодической замены.
• В завоздушенном отопительном контуре, содержащем электролит, значительно ускоряются коррозийные процессы.
• Недопустимо использование нагретой воды для бытовых нужд в одноконтурной системе.
• Пусконаладочные работы требуют привлечения специалистов — самостоятельно улучшить проводимость воды до оптимального уровня практически невозможно.
• Проводимость теплоносителя в процессе эксплуатации изменяется, что требует постоянного контроля и наличия соответствующих знаний.

Устройство и принцип работы электрического тэнового котла

В теплоизолированном баке находятся несколько трубчатых электронагревателей (ТЭНов). Циркуляционный насос закачивает теплоноситель в бак, после чего ТЭНы его нагревают. Далее горячий теплоноситель выходит через выходной патрубок, поступает в систему отопления и отдает тепло радиаторам, конвекторам и другим обогревателям.

ТЭНы могут выступать в работе одновременно для достижения максимальной мощности нагрева, или по отдельности — для ступенчатой регулировки.

Как выбрать электрический котел для отопления дома

Первое, на что нужно обратить внимание — мощность котла. Упрощенно считается, что 1 кВт мог бы обогреть 1 кв.м площади, однако это достаточно грубый расчет. Чтобы быть уверенным в том, что мощности будет достаточно для отопления и удержания температуры, лучше провести тепловой расчет. Кроме того, нужно определиться с тем, какую функцию будет выполнять электрокотел. Если нужно только получение тепла, подойдет одноконтурный электрический котел. Если также требуется предоставление горячей воды, стоит выбрать двухконтурный котел с бойлером (либо докупить бойлер к одноконтурному котлу). В зависимости от бюджета и желаемых возможностей выбирается нужная комплектация оборудования — устройства защиты, автоматика и прочее.

Если у вас остались вопросы, пожалуйста, оставьте их в комментариях под статьей — и мы обязательно ответим!

Какие котлы лучше выбрать для частного дома?

Электрический котел справляется с задачей качественного отопления частного дома, нужно лишь правильно определить его мощность. Для этого предварительно рассчитывается уровень теплопотерь здания, для чего лучше проконсультироваться с профессионалами, чтобы избежать лишних трат и проблем в дальнейшем.

На заметку! Рекомендуется выбирать электрокотлы с учетом запаса мощности в 20-30% от рассчитанной для обеспечения комфортного отопления и стабильного поддержания температуры на требуемом уровне.

Электрокотлы с ТЭНами

Электрические котлы с ТЭНами могут быть как основным, так и резервным источником тепла. Их можно крепить на стене или устанавливать на полу; напольные модели, как правило, имеют большую мощность и размеры. Эксперты советуют устанавливать несколько электрокотлов с ТЭНами в одном доме, чтобы при выходе одного из них из строя, другой смог осуществлять свои функции самостоятельно. Это оборудование отличается высокой надежностью, однако в возрасте может потребовать немало расходов.

ТЭНовый электрический котел

Индукционные электрические нагреватели

В индукционных котлах используется принцип магнитного поля, когда металл внутри резервуара нагревается, передавая тепло жидкости в специальном сосуде, которое затем распространяется по всему дому. Основным преимуществом индукционного котла является его безопасность, поскольку металлическая часть полностью изолирована от жидкости и растворенных в ней примесей.

Стоимость индукционных электрических нагревателей выше, чем у ТЭНовых моделей, однако они предлагают повышенную мощность и экономичность. Множество специалистов поддерживают применение именно такого типа нагрева.

Двухконтурный электрокотел

Двухконтурный электрический котел выполняет две ключевые функции — обеспечивает отопление дома и контролирует подачу горячей воды. Данное название происходит от того, что один контур проходит через основание другого. Основным преимуществом такой установки является экономия пространства: то, что было выделено для водогрейного котла, теперь можно использовать по своему усмотрению. Единственным недостатком двухконтурного котла является его высокая цена по сравнению с одноконтурными установками.

Одноконтурный электрический котел

Процесс установки электрического котла

После выбора и приобретения подходящей модели электрокотла необходимо уделить внимание его правильному монтажу. Чтобы оборудование функционировало надежно и прослужило долго, следуйте далее представленной инструкции:

• Сначала выполните разметку места установки прибора.
• Просверлите монтажные отверстия для крепления котла на стене или полу.
• Используйте анкерные болты для надежной фиксации устройства.
• Подключите котел к системе заземления.
• Соедините его с отопительной системой дома.
• Подключите к электроснабжению.
• Перед пробным запуском заправьте систему теплоносителем и выпустите все возможные воздушные пробки.

Схема подключения электрического котла к системе отопления

Если все инструкции выполнены точно, и последовательность действий соблюдена, электрический котел готов к эксплуатации. Если устройство функционирует некорректно, стоит обратиться за помощью к специалистам, во избежание риска окончательной поломки.

Итак, электрический котел представляет собой необходимое оборудование в частном доме, поскольку позволяет поддерживать заданную температуру без вредных выбросов в атмосферу и отличается устойчивой работой и простотой управления. Выбирая устройство, настраивайтесь как на интернет-отзывы, так и на советы специалистов в области электроники.