Формула идеального электрического котла
Работа электрических котлов основана на преобразовании электроэнергии в тепло. Нагрев теплоносителя осуществляется с помощью нагревательных элементов. В простейших моделях устанавливается обычный ТЭН, в индукционных котлах источником тепла служит электромагнитная индукция.
Электрокотлы пользуются большим спросом, несмотря на то что электроэнергия стоит дороже любого другого энергоносителя. Популярность электрических теплогенераторов объясняется тем, что такие агрегаты имеют ряд достоинств:
-
Универсальность. Установка возможна на любом электрифицированном объекте.
-
Доступная стоимость. Простота конструкции электрических котлов отражается на их стоимости, которая ниже, чем у газовых и твердотопливных котлов.
-
Высокий КПД. У современных моделей котлов этот параметр достигает 95-99%.
-
Простота монтажа. Компактные размеры и отсутствие дымохода упрощают установку оборудования.
-
Простота эксплуатации. В моделях последнего поколения участие человека в управлении котлом заключается в установке требуемого режима работы.
-
Безопасность. Работа оборудования не связана с использованием открытого огня или легковоспламеняющегося энергоносителя. Продуманная система безопасности обеспечивает защиту при возникновении внештатной ситуации.
-
Экологичность. Работа котла не сопровождается образованием продуктов сгорания, которые загрязняют окружающую среду.
-
Бесшумность. Агрегат работает тихо и не издает никаких раздражающих звуков, если не считать негромких щелчков реле.
-
Нетребовательность к обслуживанию. Нет необходимости в проведении регулярных регламентных работ и чистки элементов котла.
-
Организация ГВС. На рынке представлены в основном одноконтурные котлы, но встречаются и двухконтурные модели, которые способны выполнять подготовку горячей воды.
При объективном рассмотрении электрических котлов отопления следует отметить ряд недостатков:
-
Большие расходы на отопления. Автоматизация работы оборудования и внедрение энергосберегающих технологий не позволяют кардинально решить проблему, связанную с высокой эксплуатационной стоимостью. Для обогрева больших помещений электрокотлы использовать нецелесообразно, поэтому нередко они служат резервным источником тепла.
-
Энергозависимость. Перебои с поставками электроэнергии делают работу котла невозможной.
-
Повышенные требования к электропроводке. Мощные электрокотлы подключаются к трехфазной сети, а для менее производительных лучше выделить отдельную линию.
По популярности электрокотлы с трубчатыми электронагревателями не имеют себе равных. ТЭН представляет собой конструкцию, состоящую из нихромовой спирали, которая помещена в прочную и надежную металлическую оболочку. Между ними находится диэлектрический наполнитель. Принцип действия заключается в том, что после подачи электроэнергии ТЭН нагревается и передает тепловую энергию теплоносителю.
Для достижения номинальной мощности ТЭНовому котлу требуется порядка 10-15 минут, причем это происходит скачкообразно. Работа теплогенератора осуществляется в проточном режиме. Мощности одного нагревательного элемента, как правило, недостаточно, поэтому устанавливается несколько ТЭНов.
Мнение, что использование электроэнергии для нагрева теплоносителя может быть небезопасно, не имеет под собой почвы. Диэлектрик, использующийся в ТЭНе в качестве наполнителя, служит разделителем, который не допускает появления короткого замыкания.
Однако использование жесткой воды для переноса тепла в отопительной системе приводит к образованию накипи на ТЭНе, который находится в непосредственном контакте с водной средой. Это явление может привести к выходу из строя оборудования. Для замедления этого процесса в качестве теплоносителя применяют дистиллированную воду или специальные жидкости.
Перегрев электрокотла возможен только в результате протечки. Во всех остальных случаях оборудование надежно защищает терморегулятор.
Для нагрева теплоносителя используются два электрода, которые погружены в теплообменник. При подаче напряжения возникает разность потенциалов, а жидкость за счет присутствия солей становится проводником. При прохождении электрического тока теплоноситель очень быстро нагревается. Обычную воду по техническим причинам использовать нельзя, поэтому теплоносителем служит подготовленная вода или жидкости на основе этиленгликоля.
По сравнению с ТЭНовыми, электродные котлы более экономичны и потребляют в два раза меньше электроэнергии. Агрегаты оснащены продуманной автоматикой для надежной и безопасной работы агрегата, который настолько прост, что ломаться в нем, по сути, нечему. В случае протечки в системе ничего чрезвычайного не произойдет. При работе в нестабильных электрических сетях автомат будет продолжать выполнять свою функцию, хоть и менее эффективно.
Недостаток электродных котлов заключается в том, что требуется специально подготовленный теплоноситель. При установке агрегата обязательно выполняется надежное заземление. Электроды — расходный материал, так как подлежат периодической замене.
В конструкцию котла входит трансформатор, состоящий из индукционной катушки (играет роль генератора), и сердечника, которым служит теплообменник. В результате подачи электрического тока на первичную обмотку происходит преобразование электричества в магнитное поле, которое передается на вторичную обмотку. При этом сердечник нагревается и передает тепловую энергию находящемуся в нем теплоносителю. Для повышения эффективности нагрева площадь контакта увеличивается путем придания теплообменнику формы в виде лабиринта.
У индукционных котлов много преимуществ — они экономичны, имеют компактные габариты, долговечны и пожаробезопасны. В процессе их эксплуатации накипь не образуется, а теплоносителем могут быть различные жидкости, даже невысокого качества.
Несмотря на компактные размеры, индукционные котлы довольно массивны. Основной недостаток такого оборудования — это его высокая стоимость.
Перед приобретением электрокотла следует определить параметры электросети там, где планируется выполнить подключение электрокотла. Электрические теплогенераторы с мощностью до 7.5-9 кВт могут подключаться к однофазной сети в зависимости от модели. Более мощное оборудование требует подключения только к трехфазной сети.
Для уменьшения нагрева желательно использовать медный многожильный проводник, который обладает более высокой токопроводимостью.
Одноконтурные котлы предназначены только для отопления помещений. Для обеспечения ГВС предназначенные двухконтурные электрокотлы. Однако в последнем случае расходы на отопление и горячее водоснабжение значительно возрастают.
Мощность электрокотла подбирается в зависимости от площади отапливаемого помещения и потребности в ГВС. На рынке можно найти оборудование, обеспечивающее от 2 до 60 кВт, а для коммерческих объектов даже на порядок выше. Для точного определения мощности следует выполнить теплотехнический расчет, который, кроме объема пространства, учитывает множество других факторов. Если установкой занимается специализированная компания, то ее специалисты обязательно сделают все необходимые вычисления.
Для получения ориентировочного значения требуемой мощности электрического котла можно использовать формулу: для отопления 10 м² требуется 1 кВт. Такой приблизительный расчет применим, если предусмотрена достаточная теплоизоляция и высота потолков не превышает 3 м. Лучше иметь некоторый запас мощности, поэтому к полученному значению прибавляют еще 10-15%.
В электрических котлах мощность и температура нагрева теплоносителя — взаимосвязанные параметры, поэтому управление ими упрощается. Регулировка мощности происходит одним из следующих способов:
-
Ступенчатая регулировка. Находит применение в ТЭНовых котлах, которые могут переключаться в режимы, обеспечивающие 25, 50, 75 и 100% максимальной мощности.
-
Плавная регулировка. В более дорогих моделях котлов используется реостат, позволяющий изменять подаваемое напряжение.
Простые маломощные электрические котлы могут работать только в одном режиме, так как в них регулировка мощности не предусмотрена.
Задача пользователя заключается в установке требуемой температуры. Далее котел включается и осуществляет нагрев теплоносителя до момента достижения заданных параметров. Для работы автоматики используются механические и электронные терморегуляторы, которые обеспечивают рациональное потребление электроэнергии и могут поддерживать температуру на комфортном уровне.
Принцип действия механического терморегулятора заключается в прерывании потока теплоносителя или размыкании электрической цепи в момент, когда температура достигнет требуемого значения.
Электронные терморегуляторы характеризуются более высокой точностью по сравнению с механическими. В конструкцию входит выносной датчик и блок управления. Датчик определяет температуру нагревательного элемента и передает эту информацию на управляющий блок, который ее обрабатывает и реагирует соответствующим образом.
Электрические котлы могут предусматривать настенную или напольную установку. Первые — это компактные модели, для которых не требуется много пространства. Вторые — мощные агрегаты, которые способны отапливать помещения с большой площадью.
Рынок электрических котлов насыщен большим числом предложений от зарубежных и отечественных производителей. Европейская продукция — это современные агрегаты, собранные из дорогостоящих комплектующих, которые предусматривают плавную регулировку. Отечественные бренды — это надежные и неприхотливые котлы со ступенчатой регулировкой, которые по качеству не уступают зарубежным аналогам.Электрические котлы Navien предусматривают встроенный циркуляционный насос, группу безопасности и плоский расширительный бак. Теплообменник выполнен из нержавеющей стали с никелевым покрытием. Нагревательная группа состоит из ТЭНов разной мощности, которые могут работать по отдельности или вместе. Котлы имеют защиту от перегрева, замерзания и блокировки насоса.
Электрические котлы Протерм состоят из следующих основных элементов: цилиндрический медный теплообменник, медные ТЭНы разной мощности, расширительный бак. В гидравлическую группу входит трехскоростной циркуляционный насос, предохранительный клапан и автоматический воздухоотводчик.
Линия отопительного контура предусматривает датчики: температуры и давления. Аппарат предусматривает защиту от замерзания и блокировки циркуляционного насоса.
