Что нужно знать, чтобы правильно выбрать электрокотел

Электрические котлы представляют собой одну из разновидностей нагревательных приборов, предназначенных для организации систем отопления и горячего водоснабжения. Принцип работы стандартных водогрейных электрических котлов основан на преобразовании электрической энергии в тепловую.

Виды электрических котлов

Электрические котлы можно разделить на два основных вида в зависимости от способа нагрева – косвенного или прямого действия. В котлах косвенного действия в роли нагревательного элемента выступает электрический ТЭН (трубчатый электронагреватель), посредством которого и происходит нагрев воды. Также может применяться принцип электромагнитной индукции, в этом случае под воздействием электромагнитного поля происходит нагрев металлического сердечника, который и отдаёт избыточное тепло теплоносителю. При прямом нагреве разогревается непосредственно сам теплоноситель, выступая в роли проводника электрического тока между электродами.

В зависимости от мощности котла (большинство котлов выпускается в диапазоне от 3 кВт до 50 кВт) используется питание от однофазной (220 Вт) или трёхфазной (380 Вт) электрической сети с частотой 50 Гц. Выбор котла осуществляется не только исходя из потребностей потребления, но и с учётом предельно допустимой нагрузки на электрическую сеть.

Котлы мощностью до 60 кВт могут быть пригодны для монтажа на стену, от 60 кВт и выше – только напольные. Производятся одноконтурные котлы, предназначенные только для отопления, и двухконтурные – обеспечивающие как отопление, так и подготовку горячей воды для бытовых нужд.

ТЭНовые котлы

ТЭНовые электрические котлы можно отнести к классическому и наиболее распространённому виду водонагревателей. Электрическая энергия преобразуется в тепловую при помощи ТЭНа (трубчатого электронагревателя). Конструкция ТЭНа довольно проста и, одновременно, безопасна. Оболочка выполняется из тонкостенной металлической трубы, внутри находится проволочная спираль из материала с высоким удельным сопротивлением, которая разогревается при прохождении электрического тока. Свободное пространство заполняется наполнителем, обладающим хорошими диэлектрическими свойствами и высокой теплопроводностью, например кристаллической окисью магния (периклазом). Тепло разогретой спирали передаётся наполнителю, а далее на оболочку ТЭНа, который находится непосредственно в среде теплоносителя и нагревает его. Такая конструкция абсолютно безопасна и полностью исключает возможность поражения потребителя электрическим током.

Внутренне устройство большинства ТЭНовых котлов включает в себя все необходимые для эффективной работы элементы:
1. В роли теплообменника выступает медный бачок с размещёнными внутри ТЭНами.
2. Циркуляционный насос способствует равномерному распределению тепла в системе отопления.
3. Расширительный бачок компенсирует излишек воды при нагреве.
4. Предохранительный клапан, воздухоотводчик и манометр предотвращают поломку котла при возникновении завоздушивания или избыточного давления.
5. Электронная панель управления позволяет настроить работу котла на необходимый режим, зачастую оборудована программатором, что позволяет корректировать параметры работы котла в зависимости от времени суток или дня недели. Благодаря применению электронной системы управления с возможностью программирования различных режимов работы можно существенно сократить потребление электроэнергии.
6. Мощностной узел обеспечивает бесшумную и надёжную работу котла.
7. Термический выключатель предохраняет котёл от аварийного перегрева.

Технология производства ТЭНовых котлов оттачивалась не одно десятилетие и на сегодняшний день они имеют привлекательный внешний вид, доступную цену и максимально удобны в эксплуатации. Несмотря на это им присущ целый ряд недостатков:
- образование накипи на ТЭНах снижает производительность котла;
- нагревательная спираль со временем перегорает и ТЭН требует замены;
- в случае утечки теплоносителя ТЭН также перегревается и выходит из строя;
- большое количество резьбовых, паяных и клеммных соединений негативно сказываются на надёжности котла.

Работа ТЭНовых котлов несколько инерционна: от момента включения и до выхода на заданные параметры проходит около 10-15 минут.

Электродные котлы

Такие котлы называют также ионными, электролизными или ионообменными. В электродных котлах вода выступает не только в роли теплоносителя, но и сама является элементом электрической системы. За счёт содержащихся в воде солевых примесей она выступает проводником электрического тока. Изменение полярности тока 50 раз в секунду вызывает колебания ионов солей, содержащихся в теплоносителе, в результате чего происходит выделение тепловой энергии. Теплоноситель, применяемый в электродных котлах, должен соответствовать ряду требований:
- удельное электрическое сопротивление должно быть 1500 Ом*см при 20° С;
- для снижения показателей сопротивления допускается применение питьевой соды, так как сульфат натрия, поваренная соль и другие могут привести к разрушению электродов;
- для приведения сопротивления к нужным показателям в теплоноситель добавляют питьевую соду для уменьшения или дистиллированную воду для повышения показателей сопротивления.

Допускается применение специальных незамерзающих теплоносителей, отвечающих перечисленным требованиям.
Регулировка мощности осуществляется с помощью изменения расстояния между электродами. Разогрев теплоносителя в таких котлах происходит постепенно, так как при нагревании теплоносителя снижается электрическое сопротивление и возрастает величина тока, соответственно увеличивается количество выделяемого тепла.

К преимуществам таких котлов можно отнести:
- компактный размер по сравнению с ТЭНовыми котлами аналогичной мощности;
- в случае короткого замыкания, протечки теплоносителя или превышения заданной температуры происходит автоматическое выключение котла, что гарантирует безопасность эксплуатации;
- КПД может достигать 96-98%;
- доступная цена.

Индукционные котлы

Индукционные водонагревательные котлы начали применяться в промышленных целях ещё в 80-х годах прошлого века, а в середине 90-х появились первые модели бытового предназначения. Работа котла основана на применении принципа электромагнитной индукции. Основным элементом системы является индуктивная катушка, которая, используя ток частотой 50 Гц, создаёт переменное магнитное поле. Индуктивная катушка одновременно является генератором, что обусловлено размещением проводника в магнитном поле, таким образом снижается уровень потребления электроэнергии. За счёт перемагничивания происходит нагрев системы лабиринтов из ферромагнитного металла, и тепловая энергия практически без потерь передаётся теплоносителю.

Благодаря особенностям конструкции и способа нагрева применение индукционных котлов имеет ряд преимуществ:
- отсутствие нагревательного элемента, непосредственно контактирующего с теплоносителем, решает проблему образования накипи, что гарантирует постоянство коэффициента полезного действия и устраняет необходимость периодической замены этого элемента;
- высокий КПД (производители декларируют до 99,5%, однако нужно учитывать желание продавца несколько преувеличивать достоинства своего товара);
- стабильная работа оборудования практически не зависит от температуры окружающей среды, что снижает вероятность отказа котла практически до ноля;
- в конструкции котла практически отсутствуют фланцевые и резьбовые соединения, что придаёт ему дополнительную надёжность и существенно снижает вероятность протечки;
- благодаря применяемому способу нагрева, в роли теплоносителя может выступать практически любая жидкость (вода, масло, антифриз и другие), никаких особых требований к ней не предъявляется;
- долговечность (не менее 30 лет) обусловлена отсутствием подвижных деталей;
- простота и безопасность эксплуатации.

К недостаткам можно отнести довольно высокую стоимость таких котлов, невозможность плавной регулировки нагрузки (только ступенчатая) и большой вес по сравнению с другими видами оборудования.

Выбор электрического котла

На современном рынке отопительного оборудования представлен широкий ассортимент электрических котлов, отличающихся ценой, мощностью, принципом нагрева, комплектацией, экономичностью и другими параметрами. При выборе котла стоит обратить внимание на следующие характеристики:
1. Мощность котла. Точно рассчитать необходимую мощность котла сможет только специалист-теплотехник, однако предварительный расчёт можно сделать исходя из соотношения 1 кВт на 10 м² при высоте потолков до 3 метров. При более точном расчёте учитывается степень утепления здания, климатические условия (минимальные температуры в зимний период), качество стеклопакетов, варианты разводки отопления и тип применяемых радиаторов (алюминиевые, стальные, биметаллические, чугунные и другие).
2. Вид котла по способу нагрева – электродный, ТЭНовый или индукционный.
3. Одно- или трёхфазный с учётом возможностей существующей электросети.
4. Монотэновый или мультитэновый, а также многоступенчатый или одноступенчатый – от этого будет зависеть способ регулировки мощности котла.
5. Комплектация котла. Большинство современных котлов уже имеют минимальную необходимую комплектацию.

Особенности монтажа электрических котлов

Одним из преимуществ электрического котла является его относительно простой монтаж в сравнении с газовыми или твердотопливными аналогами. Для установки не требуется отдельное помещение, нет необходимости в организации дымохода, а разнообразный дизайн котлов позволяет выбрать котёл, гармонично вписывающийся в существующий интерьер.

Подключение электрокотла к сети производится при помощи отдельного кабеля. Следует учитывать, что для подключения небольших котлов мощностью до 6-7 кВт достаточно однофазной сети 220 В, для котлов от 12 кВт и выше требуется трёхфазная сеть 380 В. В зависимости от потребляемой мощности нужно подобрать кабель соответствующего сечения. Обычно на 8 ампер тока достаточно 1 мм² сечения. Для снижения риска поломки котла при перепадах напряжения обязательно устанавливается устройство защитного отключения.

Вполне оправдывает себя установка выносных дистанционных датчиков, контролирующих температуру непосредственно в помещениях.
Большинство моделей современных котлов производятся в комплекте с необходимым оборудованием. В одном корпусе компактно размещаются циркуляционный насос (в двухконтурных котлах могут применяться два насоса – отдельно для контура отопления и горячего водоснабжения), расширительный бак, предохранительный клапан, воздухоотводчик, термоманометр, реле защиты от сухого хода, механический или электронный регулятор мощности и другое оборудование. Более полная комплектация обеспечивает правильный подбор и слаженную работу всех элементов системы, кроме того сокращаются расходы на установку каждого прибора в отдельности.

Из дополнительного, но необходимого, оборудования стоит упомянуть накопительные ёмкости с хорошей теплоизоляцией. Такая ёмкость устанавливается на выходе горячей воды из котла и выполняет сразу несколько функций:
- сохраняет определённый объём горячей воды даже при неработающем котле от нескольких часов до нескольких дней. Запас воды может использоваться как в системе отопления, так и для горячего водоснабжения;
- позволяет сбалансировать применение различных источников тепла (газовый, твердотопливный котёл и другие);
- защищает от перегрева котёл и систему отопления в целом;
- позволяет произвести нагрев определённого запаса воды по более дешёвому (ночному) тарифу.

Установка термостатических регуляторов на каждом радиаторе отопления позволит более точно отрегулировать температуру в отдельных помещениях и ощутимо сократит потребление электроэнергии.

Преимущества и недостатки электрических котлов

Электрические котлы имеют широкий спектр применения и могут использоваться для отопления и обеспечения горячего водоснабжения как жилых, так и промышленных зданий. К преимуществам электрических котлов можно отнести:
1. Доступная стоимость – в 1,5-2 раза дешевле газовых или дизельных котлов аналогичной мощности.
2. Эффективность – КПД может достигать 99,5%.
3. Простота монтажа. Отсутствует необходимость оборудования дымохода и дополнительной вентиляции, а для установки подходит практически любое помещение.
4.Простота эксплуатации. Нет потребности в загрузке топлива и очистке котла, а высокий уровень автоматизации не требует частой настройки и контроля параметров работы.
5. Нет необходимости в доставке и хранении топлива.
6. Экологическая чистота – в результате работы котла не образуются вредные отходы и не осуществляются выбросы отработанных газов в атмосферу.
7. Безопасность – при грамотной установке поражение человека электрическим током полностью исключается, а установка устройств защитного отключения гарантирует высокий уровень пожарной безопасности.
8. Бесшумная работа котла.
9. Возможность применения в качестве резервного или вспомогательного источника тепла при использовании газовых и твердотопливных котлов.

Существует всего несколько причин, ограничивающих повсеместное применение электрических котлов. Несмотря на применение многоступенчатых систем нагрева, использование ночных тарифов оплаты электроэнергии, оптимизацию расхода тепла с помощью программаторов и других способов минимизации расходов на сегодняшний день эксплуатация электрических котлов обходится дороже газовых, дизельных или твердотопливных аналогов. Также применение электрокотлов может быть ограничено возможностями существующей проводки и электросети. Следует учитывать и полную зависимость от внешнего источника энергии, что полностью исключает возможность применения электрических котлов в качестве основного источника тепла в местности, где возможны перебои с энергоснабжением. К недостаткам ТЭНовых котлов относится сравнительно небольшой срок службы нагревательных элементов – в среднем 3-5 лет.