Электрические котлы для отопления частного дома: разновидности и их конструктвные особенности

Известная русская поговорка о том, что дыма без огня не бывает, четко отражает основную особенность твердо-, жидко- и газотопливных котлов: и огня, и дыма в них – хоть отбавляй.

А нельзя ли сделать так, чтобы тепло было у нас, а дымило – где-нибудь в другом месте?

Можно, сказали инженеры и придумали электрокотел.

Несмотря на дороговизну электроэнергии, спрос на них остается стабильным. Что представляют из себя современные электрические котлы для отопления частного дома и каковы их сильные и слабые стороны?

Виды электрических котлов для отопления частного дома

Превратить электроток в тепловую энергию можно одним-единственным способом – пропустив его через материал с высоким сопротивлением. Казалось бы, где тут разойтись изобретательской смекалке? Ан нет, ученые умы придумали аж три разновидности электрических котлов! Вот они:

ТЭНовые котлы

ТЭН трубчатый электронагреватель – имеет очень простое устройство: в изогнутую медную трубку помещают нихромовую (сплав никеля и хрома) спираль, после чего полость трубки заполняют кварцевым песком. При пропускании тока через спираль ТЭН будет нагреваться, а вместе с ним и среда, внутри которой он находится.

В данном случае нагреватель вмонтирован в теплообменник, который через штуцеры соединяется с отопительным контуром. Циркулирующая в контуре рабочая среда проходит через теплообменник, вбирая в себя выработанное ТЭНом тепло. 

Электрокотел тэновый Галан

Запуск котла без теплоносителя приведет к перегреву нагревателя и его поломке. Чтобы этого не случилось, котлы оснащаются автоматическими выключателями, разъединяющими электроцепь при перегреве.

Данная конструкция имеет два важных достоинства, делающих ее наиболее популярной:

• ТЭН очень дешево стоит,
• при этом он может работать довольно долго и не требует обслуживания.

Есть и недостатки:

• «рабочее место» ТЭНа – внутри теплообменника, а значит, целостность последнего приходится нарушать (возникает риск протечек),
• с такими котлами можно использовать только некоторые виды антифризов.

При использовании необессоленного теплоносителя ТЭН покрывается накипью.

Электродные (ионные)

В этом варианте роль нагревательного элемента играет сам теплоноситель: в теплообменник вмонтированы два электрода, между которыми прямо через рабочую среду проходит электроток.

Вот чем хорош такой теплогенератор:

• Конструкция является предельно простой, ведь электроды – это просто металлические стержни.
• При отсутствии теплоносителя котел физически не может работать, следовательно, отпадает необходимость в установке защиты от перегрева.

А вот что мешает считать этот вариант идеальным:

• электроды постепенно растворяются, поэтому их приходится периодически менять,
• опять же нарушается целостность теплообменника.

Теплоноситель должен пропускать электроток и иметь определенное электрическое сопротивление, поэтому его приходится готовить по особому рецепту.

Индукционный электрический котел

Из курса школьной физики известно: чтобы вызвать движение электронов в проводнике, вовсе не обязательно подключать его к источнику напряжения. Генератором электротока может выступить переменное магнитное поле. Этот принцип и положен в основу работы индукционного котла.

Все что нужно такому котлу для работы – кусок провода, который укладывается в виде цилиндрической или тороидальной обмотки. Получается электромагнит, внутри которого расположена труба с протекающим по ней теплоносителем. Пропуская через обмотку переменный ток, мы будем генерировать переменное магнитное поле, которое в свою очередь спровоцирует появление так называемых токов Фуко (вихревые токи) в трубе. Та будет нагреваться, а вместе с ней и теплоноситель.

Индукционный электрокотел

Следует, правда, учесть, что интенсивность воздействия переменного магнитного поля зависит от скорости его изменения, поэтому самые производительные индукционные котлы оснащаются инвертором – устройством, которое увеличивает частоту переменного тока с 50 Гц до 60 – 80 кГц.

Вот в чем мы выигрываем, применяя такую конструкцию:

• из-за большой площади контакта жидкости с нагретой поверхностью (сравните трубу с крохотным ТЭНом) скорость нагрева получается очень большой,
• целостность теплообменника не нарушается – все элементы находятся снаружи,
• можно использовать абсолютно любой теплоноситель,
• из-за воздействия электромагнитного поля накипь внутри трубы не образуется,
• в котлах этого типа просто нечему изнашиваться, поэтому они являются абсолютными чемпионами по долговечности.

Недостаток, собственно, только один: несмотря на простоту конструкции, индукционные котлы стоят умопомрачительных денег.

Можно также упомянуть одну особенность: при отсутствии эффективной экранной защиты такой прибор может вызывать нагрев расположенных поблизости металлических предметов.

Плюсы и минусы

В пользу применения электрокотла можно привести следующие аргументы:

1. Данный агрегат не предъявляет каких-либо требований к помещению и не нуждается в притоке свежего воздуха. В устройстве дымохода и склада для топлива также нет необходимости.
2. Электрокотлы являются наиболее безопасной разновидностью теплогенераторов: нет ни пламени, ни газообразных топлива и продуктов сгорания, способных при внештатной ситуации попасть в помещение.
3. Устройство работает абсолютно бесшумно.
4. Температура поступающего в электрокотел теплоносителя может быть сколь угодно низкой (в топливных котлах при холодной обратке будет образовываться вредный конденсат). Это делает его пригодным для эксплуатации системы отопления в низкотемпературном режиме ранней весной или поздней осенью.
5. Электрический котел имеет стабильно высокий КПД, даже при эксплуатации на минимальной мощности. Для сравнения: топливные котлы могут удерживать КПД на максимальном уровне только в режиме работы на номинальной мощности.

Настенный электрокотел в интерьере помещения

Что же мешает электрокотлам при всех их достоинствах стать наиболее распространенными источниками тепла? Всего два обстоятельства:

1. Высокая стоимость электроэнергии.
2. сложность подключения. Если обычный газопровод легко может обеспечить вас теплом мощностью до 30 кВт, то для подключения электрокотла мощностью свыше 10 кВт может потребоваться замена подводящего силового кабеля. Этим дело может не ограничиться.

Так, например, одному из пользователей для подключения электрического котла на 15 кВт пришлось оплатить замену трансформатора на подстанции, на что потребовалось около 200 тыс. руб.

Рекомендации по выбору

В частных домах электрокотлы устанавливаются только в качестве дополнительного теплогенератора к газовому или твердотопливному котлу.

Если же газоснабжение отсутствует, и в качестве источника тепла вы предполагаете использовать только электроэнергию, сооружать жидкостную систему с электрокотлом нет смысла.

Проще установить в каждом помещении электроконвекторы.

Основной характеристикой электрокотла является мощность. Общая потребная тепловая мощность для системы отопления определяется на основании расчета теплопотерь через ограждающие конструкции здания, который лучше доверить опытным инженерам-теплотехникам (методика описана в СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»).

Предположим, при средней зимней температуре мы вышли на 12 кВт, а при экстремальных морозах – на 17 кВт. В этом случае следует установить газовый котел на 12 кВт и электрокотел на 5 кВт. Почему нельзя просто установить газовый котел на 17 кВт? Тогда большую часть времени его пришлось бы эксплуатировать вполсилы, а такой режим сопровождается снижением КПД. При потеплении или в межсезонье мощность пришлось бы еще больше уменьшать.

При наличии электрокотла газовый будет постоянно работать в оптимальном режиме, а в относительно теплую погоду его вообще можно не включать – слегка подогреть теплоноситель можно с помощью электричества. К тому же наличие электрического теплогенератора делает систему более надежной: при сбоях в газоснабжении она остается частично работоспособной.

Выбирая котел, не забудьте уточнить тип его питания. Оно может быть однофазным или 3-фазным. Последнее, в основном, требуется агрегатам мощностью 12 кВт и выше, но опытные электрики советуют применять 3-фазное подключение при нагрузке уже в 7 – 8 кВт.

Электрические котлы Vaillant

С помощью электрического котла можно обеспечить работу не только системы отопления, но и горячего водоснабжения. Для таких задач выпускаются двухконтурные электрические котлы для отопления частного дома. Внутри устройства имеется два теплообменника: один подключается к системе отопления (здесь устанавливается ТЭН), другой – к водопроводу.

Как только пользователь открывает кран для горячей воды, срабатывает автоматика котла, которая путем переключения клапанов перенаправляет нагретый теплоноситель на теплообменник для горячей воды (второй контур). Таким образом, котел осуществляет функцию проточного водонагревателя.

У такой схемы есть недостатки:

• Обычной мощности хватает на снабжение только одной водоразборной точки, и то при умеренном напоре (для 2-х точек понадобится мощность от 25 до 30 кВт).
• Во время пользования горячей водой нагретый теплоноситель в систему отопления не поступает.

Чтобы обеспечить одновременное снабжение нескольких потребителей, можно установить бойлер косвенного нагрева. Он представляет собой большой резервуар с патрубками, посредством которых агрегат врезается в водопровод. Внутри установлен теплообменник, подсоединяемый к системе отопления. Таким образом, горячий теплоноситель греет запас воды, имеющийся в бойлере. Этот вариант также не является идеальным: запас воды ограничен и периодически приходится ждать, пока нагреется новая порция.

Электрические котлы часто используют в качестве резервного источника отопления. Не все знают, как выбрать электрический котел отопления. Попробуем разобраться в этом вопросе.

Какой теплый пол лучше установить, водяной или электрический, читайте тут.

Комбинированный котел отличный вариант для частного дома, особенно если имеются сбои в отопительной системе. По этой ссылке https://4air.ru/otopitelnoe-oborudovanie/kotly/otopitelnye-kombinirovannye.html рассмотрим виды котлов и особенности выбора.

Электрический котел своими руками

Можно организовать отопление частного дома электрическим котлом своими руками. Самодельный электрокотел изготовить достаточно легко. Вот как это делается.

Силовая часть

Рассмотрим два варианта:

ТЭНовый котел

ТЭН заводского изготовления (как уже говорилось, стоит он недорого) необходимо вмонтировать в самодельный корпус, сваренный из нержавеющей стали.

Объем теплообменника должен быть минимальным – это ускорит обмен рабочей среды в системе отопления и, соответственно, приведет к увеличению КПД теплогенератора.

Индукционный

Отрезок толстостенной полипропиленовой трубы диаметром 100 мм заполняют кусками нержавеющей проволоки диаметром около 6 мм и длиной 40 – 50 мм. Чтобы наполнитель не высыпался, с 2-х сторон трубу закрывают капроновыми сетками, для фиксации которых навариваются муфты (полипропиленовые детали можно сваривать с помощью специального паяльника). С другой стороны в каждую муфту вваривается переходник для подключения к системе отопления.

Снаружи на трубу следует намотать в виде катушки медный провод (90 витков).

Теперь необходимо раздобыть инвертор от любого современного сварочного аппарата, рассчитанного на ток сварки до 20 А. Нужна модель с функцией плавного регулирования тока. Остается подсоединить намотанный на трубу провод к этому инвертору.

Последний преобразует поступающий из электросети ток в высокочастотный, тот, проходя через катушку, обеспечит появление переменного магнитного поля, поле спровоцирует появление вихревых токов в металлических обрезках внутри трубы и те при этом будут греться и нагревать теплоноситель.

Автоматика

Наиболее технологичным узлом самодельного электрокотла является система автоматики.

Наличие воды будет отслеживать датчик уровня – геркон с нормально замкнутыми контактами.

При низком уровне теплоносителя он будет замыкать цепь реле, которое, в свою очередь, будет размыкать силовую цепь.

Для контроля температуры следует применить терморезистор – при нагреве сопротивление этого элемента будет понижаться.

Для питания системы автоматики потребуется трансформатор с выходным напряжением 5 В.

Для настройки самодельного котла на определенную температуру применим регулировочный потенциометр. Термометр можно установить в любом месте. Можно воспользоваться электронной моделью, закрепив ее на датчике температуры.

Меры безопасности

Не забывайте, что расположенные вблизи индукционного котла металлические предметы будут сильно нагреваться. По этой причине минимальное расстояние от него до пола или потолка должно составлять 80 см, до стены и другого оборудования – 30 см.

Если самодельный котел оснащается корпусом, последний следует заземлить.

Перед любыми работами по обслуживанию или ремонту устройство необходимо обесточить.

Для очистки ТЭНового котла от накипи можно применить гальванический метод. Чтобы предотвратить «отложение солей» в теплогенераторе, следует в качестве теплоносителя применять дистиллированную воду или хотя бы обработанную длительным кипячением.

Электрические котлы отопления для частного дома цены

Наиболее доступными являются электродные и ТЭНовые котлы, причем цена у них практически одинаковая. Так, например, электродный котел марки ГАЛАН-Турбо (модель «Гейзер-9») мощностью 9 кВт стоит 7150 руб. Такой же по мощности агрегат от того же производителя, но уже с ТЭНом (модель «Очаг-Турбо»), имеет стоимость 7250 руб.

Самодельный электрокотел обойдется гораздо дешевле:

• покупной ТЭН мощностью 9 кВт: около 1000 руб.,
• блок цифровой автоматики (качественный): около 3 тыс. руб.,
• пуско-защитная аппаратура: около 1000 руб.

Итого – примерно 5 тыс. руб. (корпус и теплообменник можно сделать из металлолома).

А вот за индукционный котел придется выложить более солидную сумму: агрегат мощностью 7 кВт у разных компаний стоит от 30 до 40 тыс. руб.

Отзывы владельцев

Отзывы свидетельствуют, что ТЭНовые котлы действительно являются самыми востребованными. По мнению подавляющего большинства пользователей, достоинства индукционных котлов не стоят тех денег, какие за них просят.

Знатоки советуют покупать котлы с раздельными цепями питания ТЭНов и автоматики (например, котлы марки Baxi). Электронную «начинку» такого агрегата можно подключить через маломощный стабилизатор, что значительно продлит срок его службы (при подключении без стабилизаторов платы «летят» из-за низкого качества электроснабжения).

Наиболее надежными считаются котлы марок Эван, Термона, Протерм (Вайлант), Buderus и CTC. Последний (модель Elkassett) «умеет» определять нагрузку в сети и при ее высоких значениях уменьшать собственную мощность. Такая же функция (называется реле разгрузки) имеется и в некоторых «Вайлантах».

Самый дорогой вариант обогрева помещения отопление электричеством. Однако данный вариант используют в качестве альтернативной системы. Котел электрический двухконтурный наилучший тип оборудования, так как он может не только отопить помещение, но и согреть воду.

Как правильно рассчитать мощность отопительного котла, вы узнаете в этой статье.