Без категоріїОпалення приміщення електричними котлами

Вода нагрівається з допомогою електричного нагрівального елементу – відомий і широко застосовуваний спосіб перетворення електричної енергії в теплову енергію теплоносія. Незважаючи на високу вартість електроенергії, в ряді випадків застосування електрокотлів та водонагрівачів в цілому створює ряд незаперечних переваг у порівнянні з іншими способами підігріву теплоносія

Електронагрівачі використовується в пристроях різного типу, використовуваних в системах опалення або виробництва гарячої води для побутових потреб. Такими пристроями є водонагрівачі, бойлери або котли. Електронагрівальний пристрій (елемент) може бути основним або допоміжним джерелом тепла. «Моновалентними» нагрівачами вважаються ті, де електрика – єдине джерело енергії, на відміну від «бівалентного» , що працюють спільно з іншими джерелами тепла – газовими, твердопаливними котлами, геліонагрівачами, тепловими насосами і т. д.

Електрокотли популярні з кількох причин.

  • Їх можна встановлювати в будь-яких будинках, де є електропостачання (а це – практично всюди) або автономне джерело електроенергії.
  • Для установки електрокотла не потрібні додаткові дозволи, необхідно лише перевірити, чи підходить наявна електромережу за потужністю для підключення електрокотла і не перевищено ліміт електроспоживання, узгоджений з поставляє енергокомпанією.
  • Електрокотли для опалення приватного будинку відносно недорогі, не потребують організації димоходів, в підведенні гарантованого припливу повітря, відсутня небезпека отруєння чадним газом, не потрібні газорозподільні пристрої
  • Не потрібно виділяти місце для зберігання запасу палива, вони вибухобезпечні, безшумні, не потрібно переробляти вентиляцію та інше – ці обставини істотно скорочують загальні витрати на опалення і / або ГВП за допомогою електрики.

Нарешті, існують випадки, коли альтернативи електричному нагріву теплоносія просто не існує, наприклад, в багатоповерхових сучасних будинках, де з міркувань безпеки не передбачено газопостачання, а центральне постачання гарячої води припинено з технічних або економічних причин (як це відбувається наприклад зараз у багатьох містах України, м.Київ, Львів, Одеса).

Однак потрібно мати на увазі, що електричні резистивні нагрівачі згідно з резолюцією Європарламенту від 2016 року про «Стратегії опалення та охолодження» (EU Strategy on Heating and Cooling) відносяться по класу енергозбереження до категорії D, т. Е. Визнані енерговитратним способом отримання тепла. З іншого боку, світ з кожним роком все більше електрифікується.

Типи, види і підвиди

Існують різні класифікації електронагрівачів. За способом акумулювання тепла вони поділяються на проточні та накопичувальні. Накопичувальні котли мають власний резервуар (бак), проточні – безпосередньо нагрівають проходить через нагрівальний елемент теплоносій.

Проточні електронагрівачі гріють воду під час її проходження через цей пристрій. Такі водонагрівачі компактні, швидко нагрівають воду, але не створюють запасу гарячої води!. Вони відрізняються великою споживаною потужністю (від декількох кіловат до десятків кіловат) при відносно малій продуктивності по воді і, як правило, вимагають окремого підключення електроживлення, іноді трифазного. Іноді в схемі з проточним нагрівачем використовується бак-акумулятор.

Електроводонагрівачі накопичувального типу мають добре термоізольовану ємність різного об’єму (10 л – 300 л і більше), де розміщені електронагрівальні елементи різної потужності (1,0-9 кВт). За характером нагріву електроводонагрівачі можна розділити на пристрої

– прямого,

– непрямого нагріву

–  комбіновані.

Пристрої прямого нагріву мають електронагрівач, безпосередньо нагріває теплоносій. В агрегатах непрямого нагріву теплоносій нагрівається від проміжного теплоносія або контуру. У комбінованих водонагрівачах (рис. 1) використовуються два або кілька джерел енергії, де електронагрівачі застосовуються в якості додаткових або основних нагрівачів (коли, наприклад, влітку відключається головна система опалення), див. Рис. 1.

Зображення комбінований накопичувальний бак для ГВПМал. 1. Комбінований накопичувач гарячої води з електричним і, (схема Meibes) :
1 – бак ГВП непрямого нагріву з теплообмінником; 2 – вбудований ТЕН для електронагріву; 3 – розширювальний бачок для холодної води; 4 – отсечной вентиль для швидкого монтажу / демонтажу розширювального бачка; 5 – насосний блок для подачі води від системи опалення; 6 – запобіжний і зворотний клапани системи безпеки на лінії подачі холодної води; 7 – рециркуляционний насос гарячої води з арматурою; 8 – термостатичний змішувач гарячої та холодної води для захисту від опіків; 9 – зворотний клапан; 10 – отсечной кульовий кран і швидко-з’єднання (11) для швидкого відключення бака ГВП

За кількістю контурів або за призначенням розрізняють одно- і двоконтурні електронагрівачі. Одноконтурні призначені або для опалення, або для ГВП. Щоб використовувати нагрівач за двома призначеннями, потрібно мати другий контур – щоб відокремити воду в системі ГВП (питної якості) від води, використовуваної в системі опалення, яка, як правило, має спеціальні хімічні присадки або антифриз.

За типом установки розрізняють настінні і підлогові електронагрівачі. Як правило, настінні прилади мають невеликі габарити і меншу потужність порівняно з підлоговими.

Орієнтовно необхідну потужність електрокотла можна оцінити, як 1 кВт на кожні 10 м 2 опалювальної площі. Якщо електрокотел використовується не тільки для опалення, а й для ГВП, то слід передбачити запас потужності враховуючи середньостатистичний витрата гарячої води, нагрітої до + 60 ° C, з розрахунку 70 л на людину на добу.

За час регулювання потужності електрокотли поділяються на пристрої із ступінчастою або плавним регулюванням. Ступінчаста регулювання полягає в послідовному відключенні частини нагрівачів. Часто в котлі встановлюють три нагрівача – один на 50% і два по 25% від загальної потужності. Тоді ступеневу регулювання шляхом відключення різних нагрівачів може забезпечити чотири рівня – ¼, ½, ¾ і на повну потужність. Більш точна підстроювання контурів опалення здійснюється безпосередньо на них – вентилями або клапанами з приводами, керованими від термостатів. Різновид управління потужністю – імпульсні режими включення нагрівачів магнітними пускачами або напівпровідниковими ключами, що означає включення нагрівачів на різний час до досягнення потрібної температури або шляхом серії включень / відключень.

Плавне регулювання в сучасних котлах, як правило, здійснюється напівпровідниковими приладами (диммерами), оскільки реостатне регулювання вкрай енергозатратне. Найчастіше використовується тиристорне або семісторне управління потужністю. Автотрансформаторні диммери в результаті виявляються дорожчими напівпровідникових схем, тому в побутових пристроях не застосовуються. Плавне автоматичне регулювання потужності здійснюється також методом фазового управління, коли на нагрівачі подається змінна напруга з керовано спотвореної формою синусоїди, що змінює ефективну потужність харчування.

Головна відмінність електрокотлів – за принципом нагрівання. Розрізняють котли з трубчастими електронагрівачами (котли з ТЕН) і електродні котли, рис. 2. Принципова відмінність їх у тому, що в котлах з ТЕНами електрострум нагріває резистивний елемент, від якого потім через ряд процесів теплопередачі тепло передається до теплоносія. В електродних котлах в якості нагрівається провідника використовується власне вода, яка виступає тут як струмопровідного електроліту, який нагрівається відповідно до закону Джоуля-Ленца завдяки власним опору. Зрозуміло, що в електродних котлах можна використовувати дистильовану (деіонізовану) воду або теплоносій з високим електричним опором.

Зображення схема електрокотлаМал. 2. Види електрокотлів за принципом нагрівання

Котли з ТЕН

Трубчастий електронагрівач (ТЕН, див. Рис. 3) являє собою ніхромову спіраль з високим внутрішнім опором, оточену металевою оболонкою з нержавіючої сталі, алюмінію, міді або титану. Від оболонки тепловиділяюча спіраль відокремлена спресованим діелектричним наповнювачем з хорошою теплопровідністю: зазвичай периклазом (оксидом магнію MgO) або кварцовим піском. Контактні стрижні ТЕНів герметично ізолюються для запобігання від попадання вологи всередину. Для зменшення відкладення накипу на ТЕНах в котлах встановлюють спеціальні магнієві аноди, які періодично слід міняти. Є Тени з покриттями з особливою кераміки, на яку практично не осідають нерозчинні солі.

Зображення тени для електрокотла опалення приватного будинкуМал. 3. Однокінцеві Тени

За типом Тени електроводонагрівачі бувають сухі і мокрі. Мокрі Тени вставляються в ємність, і їхня оболонка має безпосередній контакт з водою. Сухі Тени вставляються в проміжну камеру, ізолюючу нагрівач від безпосереднього контакту з водою. Мокрі Тени більш ефективні, але вважається, що вони менш довговічні.

За типом розташування в ємності Тени поділяють на двокіннцеві, у яких контактах розташовані з двох сторін, і однокінцеві (патронні) – з контактними виводами, розташованими по одну сторону нагрівача. У електронагрівачах використовують однокінцеві Тени, що істотно полегшує їх заміну. Однак слід мати на увазі, що виробники оснащують свою продукцію певними типорозмірами ТЕНів, і при їх заміні слід користуватися тільки такими ж. При виборі продукції від маловідомого виробника, є ризик залишитися згодом без ЗІПа, що послужить приводом для повної заміни обладнання.

Тепловиділяюча поверхню ТЕНів невелика, їх обсяг займає зазвичай всього 7-10% від обсягу навколишнього його води в котлі, див. Рис. 2. Побутові електронагрівачі з ТЕНами випускаються потужністю від 1 до 50 кВт. По виду підключення до електромережі змінного струму до потужності 10 кВт прилади виготовляються в однофазному або трифазному виконанні.

Моделі з потужністю понад 10 кВт більшість виробників пропонує в трифазному варіанті підключення. Підключення до мережі повинно проводитися особами, які мають відповідний допуск на проведення даного виду робіт. Все частіше в опалювальних електрокотли з ТЕН в якості теплоносія застосовують не воду, а незамерзаючі рідини (антифириз).

Електродні котли

В електродних котлах нагрівання води відбувається за рахунок пропускання через неї змінного електричного струму. Вода з розчиненими в ній солями – це електроліт. Оскільки струм змінний, то «плюс» і «мінус» постійно міняються місцями з частотою мережі. Тобто катоди і аноди теж постійно міняються місцями, і напрямок осадження іонів постійно змінюється.

Однак з часом електроди все-таки «зношуються» і вимагають заміни.

Фактично електродний котел являє собою проточний водонагрівач. Процес нагріву теплоносія (води) в електродних котлах відбувається по всьому об’єму робочої камери, тому принципово їх ефективність (близько 96-98%) вище приблизно на 30% в порівнянні з ТеНові котли.

Електродний нагрів можна застосовувати тільки в котлах для систем опалення або тільки в двох контурних котлах з надійної електроізоляції контуру з гарячою водою для побутових потреб. Деякі компанії-роізводітеля пропонують для систем з електродними котлами спеціальні склади.

Особливість електродних котлів полягає в їх «самонастройке» – при підвищенні температури опір котельної води зменшується, тобто, згідно із законом Джоуля-Ленца, зменшується і тепловиділення через неї.

Електрокотли: безпека та інші особливості

Як правило, всі виробники оснащують свої електрокотли для опалення термостатами для регулювання нагріву і термостатами безпеки (відсічні термостати), манометрами і термометрами.

Управління може здійснюватися як в ручному режимі, так і за допомогою автоматики. Автоматика може налаштовуватися на регулювання і підтримка температури теплоносія і / або температури повітря в приміщенні. Котли можуть працювати від програматорів, які задають добовий і тижневий режими температури.

Все частіше виробників оснащують електрокотли мікропроцесорної системою управління, що дозволяє реалізовувати складні алгоритми.

Електрокотли для опалення та ГВП мають різні системи управління з різною складністю та функціональними можливостями елементів управління, регулювання та безпеки, індикацією, наявністю дистанційного керування, можливостями по інтеграції з іншими системами управління інженерними системами приватного будинку.

На ринок електрокотли для опалення поставляються з різним ступенем комплектації елементами системи опалення: циркуляційними насосами, розширювальними баками, фільтрами, зворотними, запобіжними і повітряними клапанами інше. Наприклад, одні виробники відразу постачають свої котли з циркуляційним насосом і автоматикою управління його роботою, інші залишають лише висновки для його підключення.

Ступінь комплектації, безумовно, позначається на загальній ціні вироби, на це потрібно звертати особливу увагу при покупці.
Очевидні переваги електрокотлів для опалення приватного будинку:

  • невисока вартість;
  • можливість установки практично в будь-якому приміщенні без спеціальних дозволів та погоджень;
  • можливість залишати котел без постійного нагляду;
  • компактність при високій потужності;
  • безшумність;
  • екологічність;
  • малі додаткові витрати для установки.

Все це з лишком перекривають недоліки електричного опалення у вигляді високих поточних експлуатаційних витрат через високу вартість електрики. Включення електрокотлів в загальні електронні системи управління будинку іншим інженерним обладнанням будівлі здійснюється просто і природно. Електрокотли легко комбінуються з іншими джерелами теплової енергії, включаючи геліосистеми і теплові насоси. Електрокотел для опалення в поєднанні з баком-накопичувачем – найбільш природний прилад для спільної роботи з сонячними PV-панелями. Бак-накопичувач здатний недорого накопичувати енергію у вигляді гарячої води при надлишку генерації від сонця. Тому тенденція застосування електрокотлів в приватному секторі набирає обертів.

стаття з журналу AW-Therm

Залишити коментар

Ваш email не буде опубліковано Поля обов’язкові для заповнення позначені *