Как работает электрический котел для отопления частного дома

Экономит индукционный котел электроэнергию или нет? Вот в чем вопрос…

Критерии выбора электрического котла для частного дома

При подборе отопительной установки необходимо учитывать несколько факторов:

  1. Мощность зависит от площади обогреваемого помещения.
  2. 1-контурные модели предназначены только для теплоснабжения дома или дачи, а 2 линии способны обеспечить потребителя горячей водой.
  3. Принцип работы. Распространение получили электродные, индукционные и модели с ТЭНами.
  4. Наличие дополнительных функциональных возможностей, позволяющих упростить управление котлом.
  5. По типу монтажа могут быть напольные или настенные.
  6. Производитель оборудования. На рынке представлены аппараты российских, итальянских, немецких, словацких компаний.

Функциональные особенности индукционных котлов

Прежде всего, следует отметить, что индукционный котел отопления не требует переоборудования отопительной системы здания, поэтому он может быть монтирован не только в загородном доме средних размеров, но и применим для отопления помещений большой площади. Это очень удобно, а также – практично, ведь с традиционными системами отопления вам бы пришлось демонтировать старую систему, а при больших площадях – это было бы еще и затратно.

Простейшая конструкция генератора тепла на принципе индукции выглядит следующим образом: это трансформатор, то есть, электрический индуктор, который состоит из первичной и вторичной обмотки.

Первичная обмотка преобразовывает электрическую энергию в вихревые токи, направляет созданное электромагнитное поле на вторичную обмотку. Вторичная обмотка передает полученную энергию носителю тепла, роль которого играет вода, антифриз, масло и т.д.

Принципиальная схема индукционного котла

Корпус индукционного котла включает внешний контур, сердечник, имеющий двойную стенку и слой тепло- и электроизоляции. Вес котла является не очень большим, но при этом повышается его коэффициент полезного действия. Так, носитель тепла получает примерно 98% тепловой энергии, так как в данном случае нет потерь.

Основные варианты современных электрокотлов

Существует не один вариант конструкции котла для электрического отопления. Самым простым является встроенный ТЭН

Необходимо обратить внимание на трубу, куда монтируется ТЭН. Она обязательно должна быть категории съемной, что касается диаметра, то лучше, если он будет больше, чем иные подобные элементы

Съемная труба требуется для осуществления работ, связанных с ремонтом, если ТЭН выйдет из строя. Кроме того, труба, которая имеет встроенный ТЭН, может быть отнесена к категории особых компактных котлов. Стоит отметить, что данная система отличается высокими показателями эффективности.

Важно! По этой причине рекомендуется избежать всех ненужных расходов, но всеми возможными методами добиться использования всей системы в целом. Можно просто выполнить небольшой по размеру стоящий отдельно котел

Оборудование такого плана можно произвести из специальной, выполненной из стали трубы. Здесь, чем котел меньше по размерам, чем более эффективно он будет осуществлять свою работу. Нет необходимости нагревать лишнюю воду и соответственно тратить большое количество киловатт энергии.

Для эффективного обогрева относительно небольшого по площади дома из двух-трех комнат, достаточно взять элемент трубы, диаметр которой равен 220 мм, а показатели длины должны составлять всего половину метра.

С двух сторон труба должна быть герметично заварена специальными крышками из стали. При этом в верхнем элементе необходимо сделать специальное отверстие, которое будет предназначено для присоединения отводной трубы. По данной трубе будет осуществляться передвижение горячей воды к установленным радиаторам. В нижнем элементе построенного котла, с одной из его сторон проделывается точно такое же отверстие, потом туда будет присоединяться труба, но уже с прохладной водой.

Для подобной конструкции можно задействовать ТЭН, с параметрами мощности в 1 Квт. Он осуществляет обогрев от стандартной сети в 220 Вольт. Что касается самого ТЭНа, то его можно быстро инсталлировать в расположенную снизу крышку нового котла или с одной их боковых сторон. Главное чтобы это была сторона, находящаяся на другой стороне патрубка, в нее обычно поступает уже холодная вода.

Важно! Электрокотел такого плана в состоянии работать круглосуточно. Если произвести установку в его конструкции дополнительного автоматического оборудования, можно будет вполне спокойно поддерживать требуемый температурный режим

Читайте также:  Как произвести расчет платы за отопление в квартире

Кстати, он обычно выставляется посредством специального регулятора.

Установка регулятора обязательна, так как именно он в состоянии эффективно защитить оборудование от перегрева. Кроме того, монтированная автоматика предоставляет оптимальную возможность экономить материальные средства на общем количестве потребляемой энергии.

Принцип действия индукционного котла

Нагревательный элемент представлен индукционной катушкой, в которой вырабатывается ток (переменный или постоянный). Появляющиеся в результате этого вихревые потоки способствуют нагреванию стального сердечника. После подключения котла к сети ток, сопровождаемый высоким напряжением, переходит на первичную обмотку, в итоге образуется электромагнитное поле. Именно оно способствует выдавливанию токов в стальной сердечник. Затем все тепло переходит непосредственно к приборам отопления.

Схема индукционного котла позволяет снизить вес и размеры устройства, а также получить максимально возможный КПД. При этом в теплоноситель идет более 95% тепла, что влияет на производительность работы устройства, а также его экономичность. К примеру, нагревание сердечника до 75° С происходит примерно за 7 минут.

Преимущества котлов

Индукционные котлы обладают массой положительных характеристик, которые могут окончательно повлиять на решение о его приобретении или самодельном сооружении:

  1. Минимальная вероятность протечки по причине отсутствия разъемных соединений.
  2. Защита от накипи (объясняется влиянием высокочастотных вибраций от вихревых потоков).
  3. Долговечность (по причине отсутствия элементов, которые могут подвергаться износу).
  4. Возможность работы котла от сети с постоянным током или с низким напряжением.
  5. Максимально быстрое нагревание.
  6. Электро- и пожаробезопасность устройства (объясняется небольшой разницей температур между носителем тепла и сердечником).
  7. Возможность экономии электроэнергии за счет низкой инерционности.
  8. Бесшумность (отсутствие необходимости ставить котел в отдельном помещении дома).

При этом вероятность выхода из строя минимальна, а необходимость профилактических работ почти нулевая.

Уникальным является тот факт, что теплоноситель, циркулирующий по системе отопления, следует менять всего лишь 1 раз за 10 лет!

Недостатки устройства с индукционным принципом действия

Идеальных приборов не бывает, поэтому перед выбором типа котла стоит учесть некоторые его негативные стороны:

  • мощные индукционные котлы способны провоцировать возникновение УВК-волн, действующих в радиусе нескольких метров от котла (их влияние на человека почти отсутствует, но некоторые домашние животные могут улавливать подобные волны, что влияет на их самочувствие);
  • индукционные нагревательные устройства промышленного производства обладают высокой стоимостью, так что по карману далеко не всем.

Принцип работы

Принципиальное отличие такой плиты от других видов в том, что нагревание посуды происходит не за счет открытого пламя (как в газовых) или металлического нагревательного элемента (как в обычных электрических). Посуда на индукционной варочной поверхности нагревается за счет движения электромагнитных токов, проходящих через магнитную катушку под стеклокерамической поверхностью.

Такой принцип работы позволяет сделать следующие выводы.

  • Нагреваться будет только та посуда, которая обладает ферромагнитными свойствами. Но это не значит, что нужно будет покупать что-то особенное. Старая может вполне подойти.

Как проверить, подойдет ли та или иная кастрюля или сковорода? Поднести к ее дну магнит или посмотреть обозначения. Как выглядит значок «индукция», смотрите на картинке ниже.

Принцип работы

Используйте посуду с ровным дном, без вмятин и выпуклостей.

Принцип работы
  • Нагреваться будет только та часть плиты, под которой стоит кастрюля. Стеклокерамическая поверхность плиты нагревается уже от горячей посуды, а если убрать с нее горячую кастрюлю, то она быстро остынет за несколько секунд. Благодаря этому меньше рисков получить ожоги (только если от горячей посуды во время готовки).

Принцип работы

Данная особенность ее работы очень актуальна для семей с маленькими детьми. Даже если ребенок включит плиту, она не начнет нагреваться, пока на ней нет кастрюли с магнитным дном.

Экономнее расходуется электроэнергия из-за узконаправленного воздействия тепла, не пригорает попавшая на поверхность еда.

Принцип работы

Индукционную печь легко мыть.

Принцип работы

  • Посуда должна быть подходящего диаметра – не менее 12 см. Это значит, что случайно забытая вилка или ложка на плите не нагреется. Ну, и от обычной маленькой турки нужно будет отказаться. Взамен ей можно купит специальную или приобрести адаптер – металлический диск нужного для нагревания плиты диаметра.
Принцип работы

Внимание! При использовании диска-адаптера не рекомендуется включать технику на полную мощность.

Принцип работы

Смотрите интересное видео о плюсах и минусах:

Неисправности индукционных плит

Электромагнитный принцип работы индукционной плиты подразумевает высокую надежность и долговечность устройства.

Несмотря на это, в процессе эксплуатации возможны некоторые поломки:

Неисправности индукционных плит
  • Низкая мощность конфорки. Вероятная причина — неправильная установка посуды, которая находится не по центру рабочей поверхности. Возможна ситуация, когда диаметр кастрюли (сковороды) меньше диаметра нагреваемой зоны. Также к причинам стоит отнести неполное прилегание посуды к поверхности или перегрев индукционной обмотки;
  • Не работают конфорки с левой стороны печи. Вероятная причина — поломка блока управления или питающей платы;
  • Выход из строя одной из рабочих зон. Перед приготовлением важно соблюсти определенную последовательность включения. Сначала выбирается конфорка (с помощью сенсорной панели), а после этого выставляется мощность. Если все сделано правильно, проверьте применяемую посуду на факт соответствия индукционной плите (по диаметру и материалу). В случае если посуда соответствует правилам, а комфорта все равно не работает, активируйте тестовую проверку температурного датчика и замените его (при необходимости). При исправности датчика убедитесь, что посуда плотно прилегает к поверхности;
  • Не работают две конфорки с правой стороны. Причина неисправности часто кроется в плохом контакте клеммной коробки или перегорании предохранителя. Стоит проверить качество соединения блока управления и питающей платы. В крайнем случае, требуется замена блока;
  • Вышел из строя индикатор остаточного тепла. Действия — проведение тестовой проверки, по результатам которой делается вывод об исправности температурного датчика. Если деталь исправна, меняется блок управления. В случае сбоев в работе дисплея стоит проверить качество соединения панели и управляющего блока;
  • Конфорка не включается, а сообщения на экране отсутствуют. Проверьте сетевой выключатель, предохранитель, а также качество соединения блока управления с платой питания и сенсорной панелью;
  • Отказ охлаждающего вентилятора. Обратите внимание на установленную мощность. Если она минимальна, вентилятор сработает не сразу, а после достижения температуры воздуха 50 градусов Цельсия. Проведите тестовую проверку. В случае выхода из строя вентилятора, выполните его замену. Если этот узел исправен, замените блок управления;
  • Индукционная плита издает звуковой сигнал в непрерывном режиме. Вероятная причина — выход из строя блока управления;
  • Конфорка максимальной мощности (3 кВт) не срабатывает. Включение рабочей зоны иногда блокируется во избежание перегрева блока индукционных конфорок. Если проблема проявляется без причины, меняется блок управления;
  • Автоматическое отключение варочной панели. Принцип работы индукционной плиты построен так, что отключение производится в трех случаях. Во-первых, если время задавалось таймером. Во-вторых, если конфорка работает больше двух часов. В-третьих, когда по истечении 10 секунд после включения никаких действий не происходит.
Читайте также:  Как почистить в домашних условиях газовую колонку (котел)

Принцип работы отопителя

В основе лежит преобразование электрической энергии в тепловую. Такой же принцип используется и в отопительных приборах с ТЭНом, но между ними существенна разница в технологии изготовления котла. При установке индукционного отопителя нет необходимости делать существенную модернизацию уже имеющейся системы отопления.

Как происходит нагрев

Принцип работы электрического индуктора лежит в основе любой модели подобных отопителей. Индуктор состоит из первичной и вторичной обмоток. Первичная преобразовывает энергию в вихревой ток. В результате создается магнитное поле, которое направляется на вторичную обмотку. Она является непосредственно нагревательным элементом котла и выделяет тепло, передаваемое теплоносителю в системе. Теплоносителем может выступать любая подходящая для таких целей жидкость.

Корпус – наиболее важный элемент, который и характеризует базовую разницу между заводским и самодельным устройством. Модели заводского изготовления имеют цилиндрическую обмотку, а самодельные – тороидальную. Обмотка изготавливается из медной проволоки, которая окружает корпус из ферримагнетика с толщиной более 10 мм. КПД такого устройства составляет около 97%.

В сравнении с обычным газовым котлом индукционный отопитель имеет ряд преимуществ:

  • нагревание теплоносителя происходит значительно быстрее;
  • в результате магнитной индукции накипь не может образоваться в узлах;
  • не нуждается в профилактических чистках и прост в эксплуатации;
  • для установки нет необходимости строить вентиляцию.

Водяной теплый пол

Все большую популярность среди потребителей обретает теплый водяной пол. Это связано с его высокой эффективностью. По своей сути – это обычный змеевик, который устанавливается под стяжкой и подключается к замкнутому контуру. Возглавляет эту конструкцию котел для теплого пола. Чтобы вода постоянно циркулировала по змеевику, используется насос. Воздух в жилом помещении прогревается равномерно.

Электрический котел, используемый в данной системе, имеет целый ряд преимуществ:

  • высокая эффективность преобразования энергии;
  • устойчивость к возгоранию;
  • нет продуктов сгорания;
  • быстрый и простой монтаж;
  • автоматическое управление;
  • можно запрограммировать и управлять на расстоянии;
  • не нужно обустраивать под него специальное помещение.

Недостатков у данного агрегата немного:

  • зависимость от электроэнергии;
  • электричество имеет высокую стоимость.

Электрокотел целесообразнее использовать для водяного пола в небольших помещениях, где очень хорошая теплоизоляция. В этом случае потребление энергии будет небольшим, а работа агрегата рентабельной.

Читайте также:  Как сделать дымоход для газового котла

Нередко подобные котлы устанавливают, как резервное устройство. Если основное оборудование выходит из строя, то есть дополнительный вариант.

Особенности конструкции и эксплуатации

Индукционной котел способен вырабатывать тепло и обогревать помещения благодаря электромагнитной индукции. Это физическое явление открыл еще Фарадей во время своих опытов с цилиндрическим магнитным бруском, вокруг которого в виде спирали была намотана медная проволока.

Устройство индукционного агрегата

Современный индукционный котел отопления также включает в себя катушку индуктивности и сердечник. При прохождении через катушку переменного электрического тока возникает электромагнитное поле.

Поле порождает вихревые электрические токи, нагревающие сердечник, тепло от которого передается теплоносителю. Количество этого тепла определяется по формуле Джоуля-Ленца.

Индукционный котел отопления состоит из двух основных частей. В одной из них, состоящей из катушки и сердечника, происходит образование магнитного поля. Вторая часть представляет собой теплообменник с рабочей жидкостью (теплоносителем).

Функцию теплоносителя выполняет обычная вода или смесь воды с этиленгликолем. Возможно использование и других жидкостей, выбор которых зависит от конкретной модели котла.

Система отопления с индукционным котлом всегда включается в закрытый контур. В монтажную схему входит и мембранный бак, необходимый для приема избытка воды, который возникает вследствие ее теплового расширения. Если такой бак не предусмотрен комплектацией, его приобретают отдельно.

Специфика использования в контурах отопления

Индукционные котлы предназначены для работы в системе с принудительной циркуляцией. Поэтому в схеме подключения обязательно должен присутствовать циркуляционный насос, стимулирующий перемещение рабочей жидкости по отопительному контуру.

Такая необходимость обусловлена относительно малыми объемами теплообменников за счет быстрого нагрева вода в них закипает быстрее, чем возникает гравитационная циркуляция.

В многоконтурных системах циркуляционные насосы устанавливаются на каждый контур. Если в доме работает система теплого пола, то в комплектации должны быть коллектор распределения и дополнительный насос.

Система управления котлом включает помимо терморегулятора и датчиков температуры и так называемую группу безопасности, которая призвана предотвратить перегрев, превышение давления и предел прочности деталей.

В группу безопасности обычно входит манометр, воздухоотводчики и предохранительные клапаны. Защита от скачков напряжения реализуется с помощью автоматических компонентов. Обработка отдельных деталей компаундом повышает их защищенность. Благодаря компонентам защиты обеспечивается безопасная и бесперебойная эксплуатация котла.

Бытовые индукционные котлы, в зависимости от номинальной мощности, работают от напряжения 220 В или 380 В при частоте тока 50 Гц. Чтобы электрокотел подключить к сети, потребуется уведомить местную энергетическую компанию (поставщика электроэнергии) и получить ее одобрение.

Подключение может быть одно- и трехфазным. Используемые для подключения электропитания провода должны имеет соответствующее сечение.

В индукционном приборе нагрев регулируется путем его циклического включения и выключения. Этому процессу помогают датчики температуры (термопара), входящие в систему управления.

Пользователь устанавливает оптимальный температурный режим и котел после нагрева теплоносителя до определенной температуры автоматически выключается, а после остывания вновь включается.

Благодаря непрерывному циклу подогрева теплоносителя в отапливаемых помещениях поддерживается комфортный микроклимат. Во многих моделях данные о температуре и других рабочих параметрах выводятся на дисплей, что облегчает контроль над работой оборудования.

Преимущества электрических индукционных котлов для отопления

КПД индукционного котла очень высокий и близок к 98%, как и у ТЭНовых котлов или электродных котлов. Не секрет, что на индукционные электрокотлы для отопления частного дома цена выше, чем на обычные ТЭНовые котлы. Затраты на материалы, блок автоматики и инвертор увеличивают стоимость агрегата. Как и любые технические устройства индукционные котлы отопления имеют преимущества и недостатки.

Достоинства индукционных котлов:

Преимущества электрических индукционных котлов для отопления
  • нет ограничений по виду теплоносителя;
  • нет необходимости замены, каких либо элементов;
  • не образуется накипь в теплообменнике вследствие наличия высокочастотных вибраций;
  • длительный срок службы агрегата до 30 – 40 лет;
  • монолитный корпус котла, что исключает протечки;
  • бесшумность работы;
  • не требуется сервисное обслуживание;
  • быстрый нагрев теплоносителя в течение 5 мин.

Недостатком считается большой вес – от 30 до 40 килограммов и то, что на электрокотлы индукционные цены значительно выше, чем на ТЭНовые котлы.