Как устроен электрический электродный котел, принцип работы, правила установки и подключения

Надежные электрические котлы для отопления дома на 220 вольт

При подготовке рейтинга наилучших бытовых электрокотлов 220, учитывалось немалое количество разнообразных факторов — компания, мощность, возможность одновременной подачи тепла на отопление и ГВС, высоко экономичность процесса получения энергии.

Среди лучших дешевых настенных котлов 220в выделяются:

1. ЭВАН Warmos-IV-5. Бюджетный аппарат российского производства, с широким набором функциональных возможностей. Несмотря на свою низкую мощность 5 кВт, котел очень хорошо работает в системе «теплый пол», а функция «антизамерзание» делает его незаменимым для частных домов площадью до 60 м2, которые можно нагреть незадолго до приезда жильцов. По состоянию на 01.11.2019, цена агрегата — 15520 руб.
2. РусНИТ 209К котлы электрические российского производства, с конструкций хорошо адаптированной к сельским условиям проживания. Котел со 100 % автоматизацией технологического процесса, плавной регулировкой температуры греющей воды в интервале от 40 C до 80 C, способен качественно и быстро нагреть площадь помещения до 100 м2. По состоянию на 01.11.2019, цена агрегата — 12890 руб.
3. Thermotrust ST 9 лучшая цена шведского бренда с полной сборкой в России. Модель мощностью 9 кВт рассчитана на подключение к бытовой электросети 220 В, работает с КПД выше 93.0 %. Вопреки своей бюджетной цене генератор оборудован блоковыми нержавеющими ТЭНами. По состоянию на 01.11.2019, цена агрегата — 11814 руб.

Лучшие настенные электрокотлы по критерию «цена — качество»

1. Protherm скат 9 кr 13 относится к новинкам 2019 года. Словацкий аппарат с мягким стартом и полной автоматикой безопасности технологического процесса. Широкая линейка мощностей от 6 до 28 кВт, что дает возможность создать различную систему обогрева индивидуального дома либо квартиры, используя их в качестве основного или резервного источника теплоснабжения. К ним, возможно, подключить различные компоненты для управления, накопления и обмена информацией — электронные термодатчики, программаторы, электромагнитные клапаны и устройства для использования дифтарифного счетчика, чтобы использовать дешевую электроэнергию в ночное время суток. По состоянию на 01.11.2019, цена агрегата — 32340 руб.

2. Vaillanteloblockve 9- очень стильный теплогенератор из Германии. Все управление производится одной кнопкой, а информация поступает на двухсегментный монитор. Непосредственно под глянцевым защитным кожухом скрыт мощный потенциал — теплопроизводительность — 9 кВт. По состоянию на 01.11.2019, цена агрегата — 37709 руб.
3. STOUT SEB-0001-000018. Эти котлы российского производителя обеспечивают лучшее соотношение цены и функционала, способны обогреть дом до 200 м2. Именно благодаря интегрированному синоптическому терморегулятору, возможно, оптимизировать температурный режим, тем самым уменьшив удельные расходы на потребление электрической энергии. По состоянию на 01.11.2019, цена агрегата — 34900 руб.

Рынок электрокотлов медленно, но все наращивает свои обороты

До настоящего времени потребители осторожно относятся к такому выбору. К тому же ходит много слухов, что аппараты дорогостоящие и часто ломаются. Может, это было и так, на заре их развития, но сегодня технология их производства далеко шагнула вперед, оставив многие недостатки первых моделей позади

Может, это было и так, на заре их развития, но сегодня технология их производства далеко шагнула вперед, оставив многие недостатки первых моделей позади.

Конструктивные особенности

Используемый тепловой носитель нагревается в процессе движения разнонаправленно заряженных ионов между электродными контактами. Конструкция подобного нагревателя достаточно простая. В её состав входят: металлический стержень и полая стальная труба.

С двух сторон устройство герметично закрывается. К её бокам привариваются специальные патрубки. С помощью них обогреватель соединяется с отопительной системой.

На внутренний стержень крепится фазовый провод, а к поверхности корпуса – нулевой. Для питания мощных тепловых генераторов применяется трёхфазная сеть.

Котел Галан электродного (ионного) типа

Под воздействием переменного тока ионы, содержащиеся в составе теплового носителя, постоянно изменяют направление своего перемещения. Электролиз не осуществляется в полной мере. В процессе нагревания не происходит перенос вещества между двумя электродами.

Обогревательный прибор обладает следующими характерными особенностями:

• небольшим габаритным размером;
• простой конструкцией;
• лёгкостью установки;
• высоким уровнем КПД;
• продолжительным сроком эксплуатации;
• надёжностью работы – отсутствуют соприкасающиеся детали;
• невысокой стоимостью.

Достоинства

Электродные котлы отопления дают возможность регулировать микроклимат в помещении и экономить электрическую энергию. Если сравнивать их эффективность с эффективностью работы индукционных аппаратов и обогревателей, в состав которых входят ТЭНы, следует отметить преимущества электродной конструкции:

• нагревание воды, поступающей в котёл, осуществляется очень быстро;
• уровень КПД приближается к 100 %;
• длительный срок эксплуатации. Конструктивные особенности прибора являются причиной быстро меняющейся полярности. Ионы постоянно изменяют направление своего движения. Поэтому, несмотря на наличие постоянного контакта поверхности электродов с жидкостью, на них не происходит образование накипи;
• котел электрический электродный имеет небольшие габариты;
• его легко установить в любом помещении;
• присутствует автоматическое управление работой отопительного прибора;
• обогреватель обладает высоким уровнем пожарной безопасности. Если произойдёт разгерметизация системы, исключается риск поражения электрическим током. Устройство просто перестанет работать;
• отсутствуют посторонние шумы при работе отопительной системы;
• электродные электрокотлы для отопления частного дома не оказывают вредного воздействия на экологическую обстановку;
• при их работе не используются дымоходы;
• аппараты не боятся перепадов напряжения

Недостатки

Несмотря на высокие качественные показатели работы электродных отопительных систем, следует учитывать определённые недостатки:

Устройство

Конструктивно электродный котел является цельнометаллической трубой с полиамидным изолирующим напылением. На корпусе находятся клеммы питания и ввод-вывод теплоносителя (воды или иной жидкости). С одного конца цилиндра в котел вставляются электроды, а другая имеет вывод в систему отопления.

На картинке:

• 1 — труба подачи горячего теплоносителя во внешнюю систему;
• 2 — корпус из стали;
• 3 — слой электроизолирующего материала;
• 4 — нагревающийся под действием тока теплоноситель;
• 5 — электродный блок;
• 6 — труба ввода холодной жидкости для последующего нагрева;
• 7 — изоляция и уплотнитель;
• 8 — вход питания.

В состав также обычно входит электронный блок управления. На рынке представлены образцы готовых блоков автоматики для заводских котлов, можно их адаптировать и к самодельному «водогрею».

Название «электродные» эти котлы получили именно благодаря двум расположенным внутри электродам — аноду и катоду. «Минус» заводится на катод, а «плюс» — на анод. Когда на электроды подается ток, теплонесущая среда нагревается и поступает во внешние системы. Электрический заряд проходит непосредственно через жидкость, благодаря чему она быстро становится горячей.

В промышленных котлах обычно используют следующую схему устройства:

• цилиндрический корпус с круглым электродом внутри;
• на этот электрод подключается «ноль»;
• вторым контактом служит сам корпус — на него заводится фаза.

Корпус при такой схеме непременно заземляют, для чего размещают на нем контакт «земли». В самодельных образцах тоже придерживаются такой методики изготовления электродных котлов.

Средние параметры заводских изделий:

• длина трубы — до 60 сантиметров, диаметр — до 32 сантиметров;
• мощность — от 2 до 50 кВт. Самые мощные отапливают помещения до 1500 кв. м.;
• используемый ток — трех- или однофазный. На последнем работают сравнительно маломощные приборы домашнего назначения, а трехфазный ток питает производительные высокомощные котлы в коммерческих зданиях, цехах и промышленных объектах;
• идеальная температура рабочей жидкости — 75 градусов. На этом уровне устанавливается оптимальное энергопотребление. При более высокой температуре котел потребляет слишком много тока, а при низкой — падает, поскольку по мере охлаждения снижается и теплопроводность носителя.

Котлы разделяются по способу подачи воды или иной жидкости:

• открытые — движение рабочего тела осуществляется естественным путем: она выходит из теплогенератора, передает тепло среде и возвращается обратно;
• закрытые — снабжены расширительным насосом и баком. Насос обеспечивает циркуляцию, а бак служит для начального прогрева теплоносителя.

Устройство

Конструктивно электродный котел является цельнометаллической трубой с полиамидным изолирующим напылением. На корпусе находятся клеммы питания и ввод-вывод теплоносителя (воды или иной жидкости). С одного конца цилиндра в котел вставляются электроды, а другая имеет вывод в систему отопления.

На картинке:

• 1 — труба подачи горячего теплоносителя во внешнюю систему;
• 2 — корпус из стали;
• 3 — слой электроизолирующего материала;
• 4 — нагревающийся под действием тока теплоноситель;
• 5 — электродный блок;
• 6 — труба ввода холодной жидкости для последующего нагрева;
• 7 — изоляция и уплотнитель;
• 8 — вход питания.

В состав также обычно входит электронный блок управления. На рынке представлены образцы готовых блоков автоматики для заводских котлов, можно их адаптировать и к самодельному «водогрею».

Название «электродные» эти котлы получили именно благодаря двум расположенным внутри электродам — аноду и катоду. «Минус» заводится на катод, а «плюс» — на анод. Когда на электроды подается ток, теплонесущая среда нагревается и поступает во внешние системы. Электрический заряд проходит непосредственно через жидкость, благодаря чему она быстро становится горячей.

В промышленных котлах обычно используют следующую схему устройства:

• цилиндрический корпус с круглым электродом внутри;
• на этот электрод подключается «ноль»;
• вторым контактом служит сам корпус — на него заводится фаза.

Корпус при такой схеме непременно заземляют, для чего размещают на нем контакт «земли». В самодельных образцах тоже придерживаются такой методики изготовления электродных котлов.

Средние параметры заводских изделий:

• длина трубы — до 60 сантиметров, диаметр — до 32 сантиметров;
• мощность — от 2 до 50 кВт. Самые мощные отапливают помещения до 1500 кв. м.;
• используемый ток — трех- или однофазный. На последнем работают сравнительно маломощные приборы домашнего назначения, а трехфазный ток питает производительные высокомощные котлы в коммерческих зданиях, цехах и промышленных объектах;
• идеальная температура рабочей жидкости — 75 градусов. На этом уровне устанавливается оптимальное энергопотребление. При более высокой температуре котел потребляет слишком много тока, а при низкой — падает, поскольку по мере охлаждения снижается и теплопроводность носителя.

Котлы разделяются по способу подачи воды или иной жидкости:

• открытые — движение рабочего тела осуществляется естественным путем: она выходит из теплогенератора, передает тепло среде и возвращается обратно;
• закрытые — снабжены расширительным насосом и баком. Насос обеспечивает циркуляцию, а бак служит для начального прогрева теплоносителя.

6 Производство своими руками

Перед тем как начать самостоятельный монтаж обогревательного оборудования, нужно определиться со способом подключения котла к источнику энергии. Зачастую специалисты используют такие варианты:

1. 1. 1-фазное подключение.
2. 2. 3-фазное подключение.
3. 3. Параллельная связка.
4. 4. Интегрирование блоков с поддержкой автоматизации.

При выполнении монтажных работ нужно подготовить трубу из нержавейки, длина которой составляет 250 мм, а диаметр 8−10 сантиметров, сварочную установку, электроды, клеммы, изоляторы и металлический тройник, и муфту.

На подготовительном этапе нужно учесть несколько рабочих моментов, а именно:

1. 1. Заземлен ли корпус установки.
2. 2. Выходит ли на наружную трубу только нулевой провод.
3. 3. Подается ли фаза на электрод.

Что касается вариантов планировки работы отопительной системы, то их есть два:

1. 1. Одноконтурный — такое оборудование может выполнять только обогревательную роль.
2. 2. Двухконтурный — выполненные по двухконтурной схеме котлы предназначаются и для отопления, и для подогрева воды.

Обзор видов электрических котлов

Подключенный к сети отопления электрический котёл

По форме, размерам, конструкции и мощности электрокотлы неодинаковы. Поэтому каждый производитель приборов для отопления устанавливает на них свою цену. Во многом на стоимость и качественные характеристики электрического котла влияет и его вид по способу нагрева теплоносителя. Так, приборы отопления бывают ТЭНовыми, электродными и индукционными.

«За» и «против» ТЭНового электрокотла

В ТЭНовых электрических котлах за подачу тепла отвечают металлические трубки. Такие приборы можно повесить на стену или ставить на пол. Преимуществ у них немало:

• Стоят сравнительно недорого;
• Устанавливаются просто;
• Вместо воды, в них можно заливать другой теплоноситель — антифриз;
• Оснащены системой ступенчатой регулировки мощности.

Но у ТЭНовых электрокотлов обнаруживаются и некоторые недостатки:

• Из-за жёсткой воды металлические трубки прибора покрываются накипью, что со временем отражается на его работе;
• Случается, что ТЭНы выходят из строя, и встаёт вопрос об их срочной замене.

Оценка электродного

Электродный или, по-другому, ионный электрический прибор отопления функционирует за счёт прохождения через теплоноситель переменного тока. Он схож с ТЭНовым электрокотлом тем, что может быть однофазным и трёхфазным. Но у него есть немало особых преимуществ:

• Температура теплоносителя увеличивается без использования ТЭНов;
• Приемлемая цена, несмотря на большую эффективность прибора в преобразовании энергии;
• Небольшие габариты;
• Прибор застрахован от поломки в случае, если из системы отопления вытечет вода;
• Отложения солей на электродах хоть и ухудшают работу котла, но не приводят его в негодность;
• Быстрый нагрев воды в системе отопления с возможностью автоматического регулирования этого процесса;
• На работу прибора не влияют скачки напряжения электричества.

Но стоит принять во внимание, что электродный прибор отопления не лишён недостатков:

• В такой котёл нельзя заливать никакой другой теплоноситель, кроме специального, стоимость которого велика;
• Его нужно оснащать надёжным заземляющим устройством, отчего к нему нельзя применять защитное отключение;
• Электролиз постепенно ухудшается, в результате чего происходят изменения в теплоносителе и изнашиваются сами электроды;
• В месте установки котла требуется ставить вентиляционные решётки, так как в процессе электролиза образуется газ;
• Мощность этого котла сложно плавно регулировать.

Плюсы и минусы индукционного

Индукционный прибор отопления использует свойство ферромагнетика — увеличивает температуру теплоносителя благодаря индукционному току. Этот электрокотёл нагревает воздух быстро, а выглядеть может по-разному, и поэтому имеет неодинаковые качественные характеристики. В числе преимуществ индукционного электрического котла нужно отметить следующие:

• Внутри котла почти не оседает накипь, так как при его работе осуществляются особые микровибрации;
• Прибор может бесперебойно функционировать много лет, причём его КПД не снизится;
• Нагревательный элемент электрокотла не портится и не нуждается в замене.

К недостаткам индукционных электрических котлов относят:

• Высокую стоимость по сравнению с ТЭНовыми и электродными котлами;
• Большой вес (более 30 кг);
• Недостаточную апробацию, так как их стали производить недавно.

№8. Лучшие производители электрических котлов

На рынке электрических котлов работают десятки производителей, как зарубежных, так и отечественных. Европейские котлы обычно получают плавную регулировку, собираются из более дорогих комплектующих. Наши котлы преимущественно получают ступенчатую регулировку, поэтому и стоят дешевле. Наверное, каждый из нас хорошо понимает, что на системе отопления лучше не экономить, поэтому доверять малоизвестным компаниям не стоит. Самые крупные, проверенные и надежные производители электрических котлов в мире и России:

• Рrotherm – чешский производитель, который начинал именно с производства электрических котлов. Сегодня выпускаются и другие виды котлов отопления, а также бойлеры, терморегуляторы и т.д. Электрические котлы компании имеют настенное исполнение, мощность от 6 до 28 кВт, КПД 99,5%, выпускаются в одноконтурном исполнении. В 2001 году компания вошла в состав немецкой группы компаний Vaillant;
• Vaillant выпускает чуть более дорогие котлы, чем Рrotherm, мощность до 28 кВт, все модели просты в обращении и надежны;
• Buderus – крупная немецкая компания, выпускает электрические котлы для частных домов и коммерческих объектов, мощность настенных одноконтурных моделей 30-60 кВт;
• Kospel – надежные польские электрические котлы, представленные в широком ассортименте. Мощность от 4 до 36 кВт, модели до 8 кВт представлены в двух вариантах, для работы с сетью 220 В и 380 В;
• Bosch также выпускает электрические котлы, мощность от 4 до 24 кВт, исполнение настенное, с одним контуром, но есть возможность подключить бойлер косвенного нагрева. Можно купить как просто котел, так и котел в комплекте с расширительным баком и насосом;
• Ferroli – качественные итальянские электрические котлы мощностью от 6 до 28 кВт с очень продуманной автоматикой и широким набором дополнительных функций. В котлах есть разъемы для подключения датчиков комнатной и уличной температуры, большой дисплей, возможность суточного программирования работы котла и даже управления котлом с помощью пульта;
• ZOTA – отечественные котлы, которые отличаются максимально доступной ценой и достаточно качественным исполнением. Мощность от 3 до 400 кВт, котлы представлены в нескольких линейках, в качестве нагревателей используются ТЭНы;
• РусНИТ – бюджетные хорошие котлы от рязанской компании, мощность от 3 до 99 кВт;
• Эван – крупный отечественный производитель, входит в концерн NIBE, выпускает котлы в разных ценовых сегментах. Мощность от 2,5 до 480 кВт.

Также стоит отметить продукцию компаний Dakon, ACV и РЭКО, Интойс, Элвин, Ресурс.

Экономичность электродного котла

Иногда к агрегату подключают старые батареи, что снижает эффективность. Биметаллические и стальные радиаторы подходят для передачи тепла от электродных агрегатов. Эффективность системы снижается при использовании чугунных или алюминиевых батарей.

Неправильный диаметр соединительных элементов и труб становится причиной перерасхода энергии. Помпа поддерживает определенное давление, ошибочный выбор насоса по мощности приведет к снижению производительности. Котлы относятся к электрооборудованию и требуют соответствующих технических характеристик питающей проводки.

Основные характеристики пиролизных котлов

Основными чертами котлов, работающих на технологии пиролиза являются следующие:

1. Возможность изготовления из недорогих конструкционных материалов.
2. Длительное время одного цикла пиролиза, достигающего около 30 часов,
3. Полная взрыво и пожаро-безопасность.
4. Простота конструкции, доступная для самостоятельного изготовления.
5. Широкий спектр используемого древесного топлива (от классических дров до пеллет).
6. Высокая экологичность котлов, низкое количество продуктов сгорания.

Как часть нужно подкидывать дровишки?

В обычную печь вам придется загружать топливо минимум через каждые два часа. Причиной этому является большая интенсивность горения топлива в печах такой конструкции. Большая часть тепла при этом в прямом смысле «вылетает в трубу». КПД таких котлов минимален, кроме того, в нем остается много остатков, которые приходится регулярно выгребать.

Что влияет на потребление электричества

Все котлы превращают используемую энергию в тепло в соотношении 1:1. Со 100-процентным КПД мизерными потерями в проводах и соединениях пренебрегают. Исключение составляют тепловые насосы, но они пока применяются редко.

Таким образом, есть лишь 2 способа снизить потребление электричества:

1. Сократить теплопотери. Для этого жилище оклеивают минеральной ватой или пенопластом, заделывают щели.
2. Оптимизировать работу котла с целью исключить перерасход энергоресурса.

Вторая задача тоже решается 2 путями:

1. Использованием погодозависимой автоматики. Такая система своевременно предупреждает котел о начавшемся потеплении, и тот успевает снизить мощность, не перегревая помещение.
2. Программированием. Модель с такой функцией, согласно настройкам пользователя, уменьшает теплопроизводительность, когда жильцы на работе или спят. В остальное время прибор выходит на нормальный режим.

Можно, не снижая потребления, уменьшить финансовые затраты. Переходят на дифференцированный учет расхода электроэнергии с большой скидкой ночью (1,68 руб. вместо 3,89). Систему отопления оснащают накопителем тепла – большой емкостью, в которой котел за льготное время нагоняет температуру рабочей среды до +98˚С. Днем кипяток из нее понемногу подается через смесительный узел в контур по мере необходимости, обогреватель в это время не работает.

В таком случае за сезон придется заплатить 17388 × 1,68 = 29 212 руб. Но есть нюанс: номинальная мощность котла должна вдвое превосходить расчетную, ведь ночью он работает и на обогрев, и на «зарядку» теплоаккумулятора. Для приведенного примера потребуется агрегат на 20 кВт.

Ионные котлы отопления

В местах, где нет доступа к центральной отопительной системе, не редко используют электрические котлы. Они работают по принципу преобразования электрической энергии в тепловую с помощью теплоносителя (вода или тосол), движущегося по трубопроводной системе. Одним из видов электрического оборудования являются ионные котлы отопления. Рассмотрим все более детально.

Изначально все электрические котлы, по способу подключения к сети, делятся на: однофазные (220В) и трехфазные (380В). Так же они бывают одноконтурными (способными обеспечивать только обогрев помещения) и двухконтурными (с возможностью дополнительно нагревать воду для бытового использования).

По технологии изготовления они делятся на три вида:

• Электрокотлы с ТЭНом (нагревательным элементом)
• Индукционные котлы
• Электродные (ионные) котлы

Электрические ионные котлы

Такие котлы работают по принципу прогрева воды (теплоносителя) методом ионизации. Данный процесс происходит следующим образом:

При включении котла к сети водные молекулы разделяются на положительные и отрицательные ионы, которые колеблются между двумя электродами (анодом и катодом). Во время этого процесса вырабатывается тепловая энергия. Она сразу передается теплоносителю, распространяющему ее по всей отопительной системе.

Используются такие агрегаты в качестве автономной отопительной системы. Отличаются они от котлов с ТЭНами небольшими размерами, а так же блоком электродов, который имеет высокую производительность и экономичность. В воду, играющую роль теплоносителя, дополнительно добавляют поваренную соль. Это необходимо для повышения электросопротивления воды. Во избежание коррозии металла или образования накипи в систему, вместо воды, заливают тосол, разработанный специально для ионных котлов.

Электродные котлы изначально применялись только в военных целях для обогрева подводных лодок или военных кораблей. После чего немного изменив конструкцию, разработчики начали выпускать котлы для бытового или промышленного использования.

К примеру, котел марки «Галан» выпускается в соответствии со всеми установленными нормами военной техники, так как производители специализируются на изготовлении приборов для подводных лодок и кораблей.

Ионный котел «Галан»

Для бытового использования котлы марки «Галан» производятся в серии «Очаг», которая имеет несколько моделей:

«Очаг2» – предназначен для обогрева помещения не более 80 м3. Потребляемая мощность агрегата составляет 2 кВт. Котел работает от 220 В. При нормальной теплоизоляции помещения, расход электроэнергии колеблется в пределах 0,5 кВт/час. Рекомендуемое количество жидкости теплоносителя варьируется в пределах 20-40 л.

«Очаг 3»- Может прогреть помещение с объемом 120 м3. Мощность котла составляет 3 кВт. Расходуется энергия в пределах 0,75 кВт/час. Жидкости для прогрева системы необходимо от 25 до 50 л.

«Очаг 5»- используется в помещениях с объемом не более 180 м3. Котел имеет мощность в 5 кВт. Потребляет около 1,25 кВт/час. Литраж теплоносителя варьируется в пределах 30-60 л.

«Очаг 6»- способен прогреть 200м3. Потребляемая мощность составляет 6 кВт, а расход – 1,5 кВт/час. Рекомендуется от 35 до 70 л. теплоносителя.

В систему котлов «Галан» может вливаться только специально разработанная жидкость «Поток» предотвращающая коррозию труб.

Ионный котел «Котерм»

Котел марки «Котерм» для бытового использования выпускается в серии «Дачник», которая отличается высоким КПД (98%).

Самой востребованной моделью этой серии является «Котерм м-1». Этот агрегат применяется для прогрева помещения объемом не более 200 м3.

Ионный котел отопления «Котерм» способен работать в трех режимах мощности: 1.2 кВт-1.7 кВт -3.5кВт. Весит агрегат 7 кг.

Литраж теплоносителя не должен превышать 45 л. Средний расход электроэнергии варьируется в пределах 1,5 кВт/час.