Электродный котел для отопления частного дома

Принцип работы самодельного электродного котла

Жидкость, налитая в «стакан», в нашем случае это вода, начинает через время кипеть. Пар, который постепенно образуется, начнет подниматься по трубе и отдавать тепло, превращаясь в воду. Вода же будет стекать вниз по наклоненной трубе и медленно оказываться в «стакане». Потом цикл будет начинаться снова.

Высокий уровень экономичности такого отопления при больших объемах обогрева позволяет делать их небольшого размера, что является еще одним преимуществом.

Если нужно обогреть большой объем помещений, то можно создать несколько электродных котлов в различном порядке для получения нужных характеристик на выходе. Дополнительный плюс в том, что такие котлы можно монтировать и устанавливать без получения на это специального разрешения.

Получение оборудования высокой экономичности в процессе производства тепла — это только одна из целей обогрева помещений в зимнее время года. Другая сторона проблемы — это небольшой расход тепла на получение комфортного микроклимата в помещениях разного типа и назначения

Важно также позаботиться о теплоизоляции дома или квартиры, и о соблюдении энергосберегающих технологий конструкций при строительстве дома в целом

Классификация ионных электрокотлов

Основные признаки, по которым классифицируют устройства, следующие:

• мощность;
• принцип распределения теплоносителя;
• способ питания (одно- или трехфазные);
• количество контуров (одно- или двухконтурные).

По мощности электродные котлы отопления выпускаются от 2 до 50 кВт, при этом котлы мощностью до 6 кВт могут питаться от однофазной сети и использоваться для отопления помещений по объему не более 80 м3.

Обратите внимание

Котлы большей мощности (более 9 кВт) должны питаться от трехфазной сети и могут обогревать помещения по объему до 1600 м3.

Температура теплоносителя не должна превышать 75С, т.к.  при  увеличении температуры нагрева воды свыше указанной цифры, происходит и увеличение потребляемой мощности котла.

Чем ниже температура теплоносителя, тем ниже энергопотребление в виду того, что он (теплоноситель) имеет более низкую электропроводность.

Электродные котлы по принципу распределения теплоносителя делятся на закрытые и открытые. Закрытые системы обязательно снабжаются расширительным баком и циркуляционным насосом для того, чтобы вода постоянно циркулировала по отопительной системе.

В котлах открытой системы этот теплоноситель движется естественно без применения циркуляционного насоса.

Инструкция по подключению и эксплуатации

Для поддержания необходимого температурного режима производитель предлагает дополнить комплект оборудования средствами автоматики. Простейший регулятор (МРТ-15) собран с применением электронных и механических компонентов. Он выполняет свои функции с использованием оперативных данных двух датчиков (подающая и обратная магистраль).

Другие блоки:

• серия «Навигатор Базовый» — управление нагревательными элементами суммарной мощностью до 30 кВт;
• «Люкс» — к этому универсальному блоку можно подключать электродные и классические «ТЭНовые» котлы отопления;
• «Комфорт» — программируемый таймер, который определяет временной рабочий график на протяжении до 7 суток;
• «Комфорт GSM» — с помощью этого электронного блока выполняют оперативную настройку рабочих режимов по каналам сотовой связи.

Для правильного выбора подходящей модели электродного котла «Галан» не нужно пересчитывать квадратные метры с высокой точностью. Как правило, специалисты пользуются упрощенной пропорцией — 1 кВт на каждые 10 м кв. площади. В таблице приведены рекомендации производителя. На практике показатели корректируют с учетом:

• теплоизоляционных параметров дома;
• режима эксплуатации;
• средних температур в регионе;
• личных предпочтений.

Монтажные работы выполняют в соответствии с действующими правилами «ПУЭ», иными отраслевыми нормативами. Обязательно соблюдение действующих требований к пожарной безопасности.

Обратите внимание! При отсутствии личных знаний и навыков следует обратиться за помощью к опытным специалистам. Следующие рекомендации необходимо учитывать для исключения ошибок при самостоятельном выполнении работ:

Следующие рекомендации необходимо учитывать для исключения ошибок при самостоятельном выполнении работ:

• заземление устанавливают заранее с обязательной итоговой проверкой сопротивления цепи (4 Ома и менее, площадь сечения проводника из меди — 5 кв. мм);
• котел «Галан» монтируют в вертикальном положении;
• клеммная группа защищается специальным кожухом;
• не менее метров выходного участка транспортной магистрали создают из металлических труб;
• радиаторы размещают выше нагревательных элементов;
• оставляют технологический зазор до поверхности пола для ремонта и обслуживания электродов;
• до расширительного бака не устанавливают запорную арматуру

Контрольные, измерительные, другие устройства для автоматизации подключают по инструкциям производителя. Для сохранения длительного срока службы электроники в помещении поддерживают установленный в сопроводительной документации режим температуры и относительной влажности.

Конструкция ТЭН котла отопления

Посмотрим на конструкцию ТЭН котла на примере котла Proterm «Скат», мощности 6, 9, 12,14,18, 21, 24,28 КВт. Это модель настенного электрического котла с эквитермическим регулированием.

Вода (теплоноситель) поступает из системы отопления (стрелка А), проходя через гидрогруппу (3), поступает бак котла. В нём она нагревается за счет трех установленных ТЭНов. Нагреваясь, вода поднимается вверх бака и поступает в обратную (подающую линию В) системы отопления.

Очень простая и понятная схема. Нет никаких сложных горелок, форсунок, теплообменников, всё просто как в самоваре. Эквитермическое регулирование температуры предполагает подключение к группе управления котлом наружного температурного датчика температуры.

Данный котел может работать с системой теплый полов при подключении аварийного термостата для регулировки температуры котловой воды. В гидрогруппу котла входит циркуляционный двухскоростной насос, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя.

Котел имеет массу защит:

• От замерзания теплоносителя;
• От замерзания бойлера косвенного нагрева;
• Защита насоса от заклинивания;
• Предохранительный клапан на 3 бара.

Подключение электрокотла делается отдельной группой электропроводки с отдельным автоматом защиты от электрощита. Сечение проводов и номинал автоматов защиты смотрим в таблице (фото).

Инфракрасные обогреватели

Есть несколько видов обогревателей, использующих в качестве передачи тепловой энергии излучение (радиацию). Этот способ передачи считается наиболее эффективным для обогрева помещения – вначале нагреваются предметы, стоящие на пути инфракрасного излучения, а затем от них, за счет вторичной конвекции, греется воздух.

Видео описание

Наглядно про инфракрасные обогреватели на видео:

Есть три принципиально разных по устройству типа инфракрасных обогревателей:

• рефлекторы, у которых спираль накаливания заключена в колбе из кварцевого стекла;

• панельные – в керамической монолитной плите «запаян» ТЭН;

• пленочные – с карбоновым напылением на полимерной пленке.

Отопление дома электричеством первого типа тип относится к обогревателям, работающим в коротковолновом диапазоне ИК излучения. 

Недостатки – самый низкий КПД (за счет видимой части излучения), отсутствие точной регулировки температуры и высокая температура корпуса.

Инфракрасная панель настолько безопасна, что ее можно вешать на деревянные стеныИсточник centr-tepla.in.ua

Пленочные обогреватели самые эффективные. Обычно их используют в составе теплого пола, но в принципе их можно монтировать в стены или на потолке. Но именно монтаж в составе напольного покрытия более всего соответствует правильному и равномерному отоплению помещения. Управление работой происходит в автоматическом режиме с помощью пары «датчик температуры-термостат».

Если на полу недостаточно места, то пленочный обогреватель можно монтировать на любой свободной плоскостиИсточник otdelka-expert.ru

Конвекторы

Внешним видом конвекторы очень похожи на панельные керамические обогреватели, но внутри металлического корпуса находится «открытый» ТЭН, заключенный внутри пластинчатого радиатора. Принципиальное отличие в способе обогрева – холодный воздух заходит в корпус через нижний ряд отверстий, соприкасаясь с радиатором, нагревается и выходит через верхний ряд отверстий.

Стильная панель конвектора отлично смотрится в современном интерьереИсточник teplo-vsem.ru

Как и у панельных керамических обогревателей, есть два вида термостатов – механические и электронные. И именно электронное управление работой обеспечивает точность регулировки и возможность работать в нескольких режимах:

• индивидуальный, с ручным управлением, применяют для обогрева отдельного помещения;
• групповой, работа нескольких приборов под управлением одного (общего) термостата, что обеспечивает равномерный обогрев большой площади или одинаковый режим отопления нескольких комнат;
• интеллектуальный, управление с помощью дистанционного пульта, подключение к GSM модулю и управление с помощью стандартных команд с удаленного терминала (мобильная связь, интернет), подключение к роутеру и управление через локальную сеть и/или интернет.

Видео описание

Что лучше выбрать: электрокотел или электроконвектор – наглядно на видео:

Компания NOBO, ведущий европейский производитель конвекторов, производит две совместимых между собой системы «умного» управления работой электрических приборов. В том числе «теплыми полами» (через термостат) и любыми другими бытовыми приборами, которые подключены к сети (через щиток, «разрыв» в цепи или включение/отключение розеток). Для этого они выпускают специальные термостаты, приемники-розетки и релейные приемники скрытого монтажа.

Одна из двух схем управления мультизональной электрической системойИсточник stroydoma74.ru

В качестве итога – как оптимизировать электроотопление

Кроме грамотного подбора нагревательного оборудования, эффективная и оптимальная (с точки зрения затрат) система отопления электричеством возможна лишь при комплексном утеплении дома – начиная от цоколя и заканчивая крышей. В противном случае, затраты на обогрев продуваемого дома будут значительно выше, даже несмотря на высокий КПД самого обогревателя, и отопление дома электричеством дешево вряд ли получится.

Установка и эксплуатация электродных нагревателей воды

Хотя монтаж системы отопления с ионным котлом довольно просто, все же сначала вы должны усвоить несколько обязательных правил, без которых система или не будет работать вовсе, или же станет небезопасной и недолговечной.

Обязательные требования:

• оборудуйте систему манометром, который поможет следить за давлением в котле и трубах;
• обязательно установите предохранительный клапан, чтобы последний сбрасывал излишки пара;
• стоит смонтировать автоматические отводчики воздуха;
• позаботьтесь об устройстве запорной арматуры, которая должна располагаться обязательно после расширительного бачка.

Схема системы отопления с использованием электродного котла довольно проста. Главное, установить все обязательные ее элементы. А именно: воздухоотводный и обратный клапаны, манометр, сливной и предохранительные вентили.

Сам котел необходимо монтировать строго вертикально, так как вода при нагревании превращается в пар и стремится вверх. Подача холодной жидкости осуществляется снизу. Устройство должно иметь отдельное крепление, а не висеть на трубах. Также не стоит устанавливать пластиковые трубы непосредственно на выходе из котла. Первые 1,5 метра трубы должны быть металлическими. Остальную часть системы отопления можно выполнить из металлопластиковых труб.

Перед запуском системы отопления с ионным котлом, ее нужно полностью промыть специальными средствами. Таким образом вы существенно повысите КПД и долговечность всей системы.

Еще один немаловажный вопрос – заземление. Его необходимо выполнить из проволоки диаметром от 4 мм, имеющей сопротивление не более отметки в 4 Ом. Подключать заземление нужно к нулевой клемме, расположенной в нижней части водонагревателя.

Особое внимание стоит обратить на объем системы отопления. Следуйте простому правилу: на 1 кВт мощности котла наибольший литраж составляет 8 л

Несложно подсчитать, что на мощность, например, в 5 кВт, максимально допустимый литраж составит 40 л.

Расчет объема – важная составляющая. При неправильном подсчете снизится эффективность работы устройства. Котел будет работать больше, а, значит, увеличится потребление электроэнергии и износ нагревателя.

Алюминиевые радиаторы являются наилучшим выбор для частных домов с электродным котлом отопления.

Для электродных устройств не подходят обычные чугунные радиаторы, так как в своем составе они содержат большее количество примесей, влияющих на электропроводность жидкости. Здесь оптимальным выбором станут алюминиевые или биметаллические батареи. Лучше выбирать те, которые имеют наименьший объем, чтобы снизить энергозатраты.

Установка электродного котла

Перед выбором котла необходимо правильно рассчитать его мощность. При стандартных размерах помещения (высоте потолков), и наличии утепления исходят из того, что на 10 кв. м. требуется 1 кВт мощности.

Важным моментом при монтаже, является то, что первые 1-2 метра трубопровода рядом с котлом должны быть из металла, дальше можно использовать полипропилен.

Электродный котел отопления должен устанавливаться вертикально.

На завершающем этапе монтажа системы отопления, перед установкой котла, она должна быть промыта с применением специального средства. Что использовать для промывки указанно в паспорте к прибору. Если плохо промыть систему, в сочетании с некачественным теплоносителем, снизится эффективность работы котла.

Не рекомендуется использовать чугунные радиаторы отопления, только биметаллические и алюминиевые. Применение чугуна снижает КПД, к тому же чугунные батареи имеют большой объем.

Как правило, в качестве теплоносителя используется дистиллированная вода с добавками (в воду добавляется соль, 1 чайная ложка на 100 литров). Некоторые производители котлов изготавливают и сам теплоноситель. Что добавлять и в каких объемах указывается в паспорте изделия.

В завершении, стоит отметить, что электродный котел для отопления частного дома – это надежный и экономный источник тепла.

Преимущества и недостатки ионных котлов

График сравнения КПД электродного и ТЭНового котла.

Преимуществом электродных котлов перед электрическими является то, что:

• они имеют высокий показатель КПД (достигает 95-98%). Столь высокий показатель объясняется простотой устройства и принципом нагрева теплоносителя;
• они не имеют так называемого «сухого хода». Теплоноситель является полноценным участником электрической цепи, что исключает перегрев при его отсутствии. Если вода уйдет из системы, то цепь попросту разомкнется безо всяких негативных последствий;
• они весьма экономичны, так как при температуре теплоносителя ниже 75°С, как уже говорилось ранее, расход энергии минимален. Поэтому, если вас утраивает обогрев помещения радиаторами с температурой теплоносителя ниже этой отметки, то экономия электроэнергии становится ощутимой;
• они быстрее, по сравнению с обычными электрическими котлами, достигают рабочих температур и так же быстро остывают, что положительно сказывается на применении автоматической системы управления;
• они не страдают от перепадов напряжения. Если напряжение в сети упало, котел лишь будет работать с меньшей мощностью, но не отключится совсем;
• они имеют гораздо меньшие габариты для оптимального использования их в частных домах и на дачах.

Однако кроме плюсов, электродные котлы имеют и свои минусы:

График потребления электроэнергии электродным котлом и сезонные колебания температур.

• ионные котлы работают только с переменными источниками питания, так как при постоянном токе происходит электролиз воды. Поэтому такие котлы не могут работать от аварийных систем электроэнергии, например от аккумуляторов;
• электродные системы требовательны к качеству теплоносителя. Чем ниже проводимость теплоносителя, тем ниже мощность котла. Кроме того, мощность котла снижается при образовании накипи;
• при установке котла обязательно его заземление, так как риск поражения электрическим током при пробое изолятора существенно выше, чем у тэновых котлов;
• как уже упоминалось ранее, не стоит разогревать теплоноситель выше 75°С, так как это приведет к повышенному энергопотреблению;
• попадание воздуха в камеру, где происходит нагрев воды, приводит к ускорению коррозионных процессов;
• нельзя использовать воду из одноконтурной системы отопления с ионным котлом, так как она насыщена свободными ионами;
• необходимо обладать знаниями в области электрики, чтобы учитывать особенности электропроводности воды. Эти знания необходимы для контроля эксплуатации котла.

Полезные советы

Чем меньше объем теплоносителя в системе отопления частного дома, тем эффективнее работает котел электродного типа. Поэтому рекомендуется использовать для сооружения отопительной системы биметаллические или алюминиевые радиаторы и контурную разводку из полиэтиленовых труб.

Обратите внимание, что под электродный отопительный агрегат лучше всего создавать свое новое отопление. Врезать его в старое, где был использован другой вид отопительного прибора, не стоит

Теплоизоляция и подключение

Специалисты рекомендуют провести теплоизоляцию всех контуров. Подключение лучше всего проводить отдельным кабелем от распределительного щитка с установкой отдельного автомата. В электрическую схему подключения нельзя устанавливать УЗО (устройство защитного отключения).

Обязательно производится заземление установки, как и в случае с другими моделями электрических отопительных агрегатов.

Повышение эффективности отопления

Если для отопления большого дома не хватает мощности одного котла, то можно установить в единую систему несколько приборов. Соединять их можно между собой параллельно или последовательно.

И последнее. Отопительные котлы этого типа устанавливаются только в закрытую систему, где вмонтирован циркуляционный насос. Последний обеспечивает дополнительное сопротивление теплоносителя, что сказывается на качестве образования тепла.

История появления ионных котлов

Первые ионные котлы отопления проточной модификации стали устанавливать на военных объектах для обогрева подводных лодок и кораблях ВМФ СССР. Технология была рассекречена в 90-х годах, после распада СССР.

Развитием этой конструкции котлов занималась российская фирма ЗАО «ГАЛАН». В 1994 году вышел первый серийный выпуск ионных котлов ГАЛАН.

За 20 лет модель успешно развивалась, менялись конструктивные характеристики и применяемые материалы. Создание автоматики «Крос», дало возможность устройству работать с водой любого качества, что существенно увеличило область использования ионных котлов.

«Крос» настраивается при первоначальном пуске, и далее стабильно работает, автоматически подстраиваясь под реальное качество теплоносителя, чем обеспечивает высокий КПД бытовых отопительных котлов.

В процессе работы не требуется ручное управления, поэтому на панели нет элементов регулировки, только индикаторы технического состояния.

Котел хорошо интегрируется с внешними климатическими блоками регулирования, с возможностью работать в системе «Умный дом» и DSM управления.

Принцип работы

В основе работы электродного котла лежат чисто физические законы. Теплоноситель в нем нагревается не за счет какого-то нагревательного элемента, а благодаря распаду молекул воды на разнозаряженные ионы.

В емкость, где расположен теплоноситель, устанавливаются два электрода, включается подача электрического тока. Молекулы воды под действием тока частотой 50 Гц (это количество колебаний в секунду) делятся на положительные и отрицательные ионы. Именно во время процесса разделения и получается тепловая энергия. Каждый ион со своим зарядом движется к определенному электроду.

Удивительно то, что нагрев получается моментальным за счет высокого сопротивления воды. Плюс ко всему в такой системе отсутствует процесс электролиза, который способствует образованию накипи на металлических стенках отопительного котла. А значит, электродный котел – это практически вечно работающий агрегат.

Инструкция и описание котлов Галан Galan

Ионизация теплоносителя — это основа, на которой функционирует электродный котел. Но этого мало, чтобы полноценно ответить на вопрос относительно особенностей работы оборудования.

Примечательно, что такой агрегат отопления Галан играет две роли одновременно:

• Нагревательное устройство;
• Циркуляционный насос.

Теперь конкретно о том, как проходят все процессы внутри котла Галан, которые позволяют нагревать теплоноситель.

1. Нагрев воды происходит за счет ионизации. Это процесс, когда электричество создает энергию тока и направляет их к молекулам воды.
2. Далее начинается расщепление жидкости на ионы — положительно и отрицательно заряженные.
3. Противоположность зарядов приводит к их ускорению и обмену. Обмен полюсами происходит примерно 50 раз за минуту.
4. Обменный процесс сопровождается выработкой внушительного количества тепла.
5. Нагрев воды здесь прямой, то есть другие нагревательные устройства участия в нагревательных «операциях» не принимают.
6. При прекращении подачи воды, что может происходить по различным причинам, ионизации прекращается, а потому и работа всегда электродного котла останавливается. Это обеспечивает отличные показатели пожарной безопасности.
7. В процессе эксплуатации изнашивается основной элемент конструкции — электрод. Но простота конструкции котла Галант и подробная инструкция, которую прилагает производитель, позволяют своими руками поменять электроды по мере выработки их ресурса.

Факторы, влияющие на работу

Есть несколько значимых моментов, которые оказывают непосредственное влияние на работоспособность и эффективность нагрева теплоносителя в электродном устройстве отопления.

• Жидкость. Для правильной работы электродного котла Галан он нуждается в соответствующей жидкости. Теплоноситель обязан иметь определенную удельную проводимость. Для этого при установке следует задать соответствующие параметры силы тока. Все необходимые параметры для эффективной работы электродного котла представлены в инструкции, потому ориентируйтесь только на руководство от Галан;
• Схема подключения. Она имеет свои особенности, потому отклоняться от требований производителя настоятельно не рекомендуется;
• Заземление. Без качественного заземления электродный котел отопления функционировать не сможет. Потому если навыков электрика у вас нет, следует пригласить специалиста для подключения котла;
• При вхождении электродного устройства в состав имеющейся системы отопления, обязательно верно определите параметры мощности по отношению к параметрам работы. Подключение котла Галан возможно только при использовании двухтрубной системы открытого типа с верхним разливом;
• Есть четкие требования относительно параметров труб системы отопления. Диаметр труб обратки и подачи — минимум 32 миллиметра, высота стояка подачи воды — минимум 200 миллиметров, а пропускная способность определяется на основе специальной формулы. На 1 единицу мощности котла отопления приходится 12 литров воды;
• Наличие в системе электроцепи теплоносителя. Теплоноситель в случае с электродным котлом — это непосредственный участник электроцепи. Потому если теплоноситель будет в ней отсутствовать, работать Галан просто не сможет;
• Зависимость температуры теплоносителя и потребление электричества. Чем выше температура нагрева теплоносителя, тем больше электричества будет потреблять ваша система отопления. При этом нагревать воды выше 75 градусов не рекомендуется, поскольку это приводит к повышенному расходу электроэнергии и усилению нагрузки на электрическую цепь. В случае продолжительной работы при таких нагрузках могут возникнуть проблемы с проводкой.

Вывод

Электродный котел – хорошее решение для дач и загородных домиков. Его установка не требует разрешительных документов или отдельного помещения, а эксплуатация – повышенных требований к технике безопасности. Такое устройство можно сделать самостоятельно, но насколько это целесообразно – решать вам. Хотя водонагреватель имеет очень высокий КПД, все же его использование обходится намного дороже, чем эксплуатация газового аналога. Стоит отметить также требовательность ионного котла к теплоносителю и системе отопления. Если не выполнять обязательные требования, то устройство будет работать неэффективно и прослужит намного меньше заявленного срока.