Особенности и принцип работы электрокотлов разных типов

22.10.2019 5,891 Просмотров

Как устроен электродный котел?

Прежде всего, ознакомьтесь со схемой агрегата, представленной на изображении. Электродные котлы имеют несложную конструкцию. Они состоят из цельнометаллической трубы, поверхность которой покрыта изоляционным слоем полиамида. В корпус вварены клеммы и патрубки. Одна сторона трубы наглухо запаивается. С другой стороны вставляется блок электродов. Его нужно обязательно изолировать от корпуса агрегата при помощи полиамидных гаек.

Фабричные котлы имеют длину до 60 см и диаметр порядка 32 см. Их мощность может колебаться в пределах 2-50 кВт. Таким образом, электродный котел можно смело использовать для эффективного и экономного обогрева помещений площадью от 80 до 1600 м².

Изображение 2. Схема устройства и принципа работы котла.

Котлы бывают однофазными (используются для обогрева частных домов и имеют мощность 2-6 кВт) и трехфазными (предназначены для обогрева разного рода промышленных сооружений, мощность агрегата может составлять 9-50 кВт). Теплоноситель внутри электродного котла обычно разогревается до температуры 75 °С. В случае если температура падает ниже данного значения, то количество энергии, потребляемой котлом, тоже снижается, и наоборот.

Как устроен электродный котел?

Современные модели электродных отопительных котлов комплектуются системами автоматического управления. Они обеспечивают надежную защиту оборудования от перепадов сетевого напряжения. Также котлы имеют блоки запуска. Более дорогостоящие агрегаты могут оборудоваться системой дистанционного управления. Необходимая температура теплоносителя задается при помощи контроллера.

В зависимости от особенностей распространения теплоносителя электродные котлы могут быть открытыми и закрытыми.

Особенностью открытой системы является, прежде всего, то, что в ней движение теплоносителя обеспечивается за счет естественной циркуляции в процессе нагрева. Теплоноситель поступает в отопительные батареи, отдает свое тепло и направляется назад в электродный котел. В системах закрытого типа присутствуют циркуляционный насос и расширительный бачок.

Устройство и особенности

Оборудование для отопления 220 В имеет прямоугольную основу с панелью управления.

Это объясняет многочисленные достоинства прибора: довольно компактный размер, отсутствие шума и дыма, а также понятное автоматизированное управление блока на лицевой части котла. Еще два преимущества агрегата — хорошее качество и простота коммутаторов силовых цепей — пускателей, выключателей и т.д.

Электрический котел легко установить, так как нет необходимости в создании специальной котельной. Устройство является безопасным и экологичным, так как не выделяет вредные для человека продукты горения.

Что касается недостатков электрических котлов 220 В, то их немного: потребление большого количества электрической энергии, образование накипи на нагревательных элементах.

Кроме этого, в местах, где есть проблема с частыми перебоями электричества, лучше установить источник бесперебойного питания.

Устройство и особенности

Электрический отопительный котел 220 В, в сравнении с другими нагревающими приборами, имеют одну важную особеннность: наличие ТЭНа или электродов:

  1. ТЭН — это нихромовая спираль в электроизолирующей упаковке, располагающаяся в специальной аллюминиевой трубке. ТЭН прикрепляют ко дну водяного бачка, его выводы выходят наружу. Большой минус использования электрокотла с ТЭНом — коррозия покрытия трубки.
  2. Нагреватель с электродами представляет собой оборудование с двумя лезвиями. Пара электродов располагаются на изолирующем основании, крепятся на дно водяного бачка. Между торцами электродов проходит ток, который нагревает воду с высоким КПД (более 95%).

ВАЖНО! В конструкции электрического котла для отопления дома 220 В также входит панель управления, которая обеспечивает безопасное функционирование прибора.

Блок регулирования работы электрокотла содержит:

  • разнообразные режимы эксплуатации;
  • система безопасности при аварийных ситуациях (например, при перегреве теплоносителя или смене давления в магистрали отопления.

Принцип работы

В нагревательном оборудовании, работающем на электричестве, тепло выделяется в результате нагрева проводника, по которому течет большой эклектический ток. Исключения составляют тепловые насосы, кондиционеры, однако, в них рабочим телом не является электричество как таковое.

Если в ТЭНовых или индукционных котлах проводником и нагревателем является тугоплавкая металлическая проволока или корпус устройства, то в электродных котлах ток пропускают непосредственно через теплоноситель.

Вода с включением солей и других примесей – хороший проводник, а при пропускании тока через нее, как и в случае с любой проводящей средой, происходит выделение тепла пропорционально силе тока.

Электродный котел – всегда конструкция проточного типа. Электроды закрепляются внутри котла таким образом, чтобы между ними оставался небольшой зазор. Электрический ток проходит только в том случае, если пространство заполнено токопроводящей жидкостью.

Читайте также:  Как сделать тёплый пол на деревянном основании: советы по укладке

При включении питания, между электродами возникает разница потенциалов. Отрицательные и положительные ионы солей, находящиеся в теплоносителе, устремляются к соответствующе заряженным электродам. Столкновения молекул во время движения сопровождаются выделением тепла, отчего нагревается раствор.

Питается электродный котел переменным напряжением. Знак заряда на электродах меняется с частотой, как у питающей линии – 50 Гц. Смена полярности предохраняет систему от образования электролизных газов, устойчивого расщепления воды на водород и кислород и оседания компонентов солей на всех проводящих поверхностях.

Схема работы котла

В сухом остатке получается:

Принцип работы

Нагрев теплоносителя без использования посредников.

Важен правильный выбор теплоносителя с проводимостью не менее 1 кОм/см.

Котел и отопление требует основательного заземления, иначе возможно поражение пользователей током при контакте с металлическими элементами системы и статическим разрядом в случае с полимерными поверхностями.

Из особенностей электродных котлов следует отметить:

  • Электрод со временем разрушается и требует регулярной замены, если этого не делать эффективность котла падает, повышается риск образования дугового пробоя. Что опасно для всей системы электроснабжения дома.
  • Требует наличие мощного электрического ввода в дом, отдельной ветки питания и обязательно до УЗО (Устройства защитного отключения).

Производителем котла регламентируется максимальный допустимый объем теплоносителя в системе. Примерное соотношение – 10 литров на каждый кВт мощности. Этого легко добиться, если отопление проектируется с нуля. Однако включение котла в существующую конструкцию, например, с чугунными радиаторами имеющих большой объем секций, приведет к существенному снижению эффективности котла или его некорректной работе.

Проводимость раствора повышается вместе с его температурой, потому указываемая номинальная мощность достигается только при 70°С или 90°С.

Преимущества электродных котлов

Электродные котлы обладают целым рядом преимуществ, что и сделало их столь популярными при организации системы отопления. Среди основных их достоинств, можно выделить следующие:

  • Электричество как дешёвый источник тепла. На самом деле в наше время газ является самым дешёвым источником тепла, однако, далеко не каждый в силу тех или иных причин может воспользоваться газом, поэтому электричество может быть очень неплохой альтернативой, так как оно стоит небольших денег и отлично справляется с задачей обогрева дома или квартиры.
  • Небольшие размеры. Электродные котлы чаще всего обладают небольшими размерами, они очень компактны, что позволяет их устанавливать практически в любое место.
  • Простота эксплуатации. Благодаря особенностям своей конструкции, а также принципу действия современные электродные котлы не нуждается в постоянном нахождении человека вблизи них. Электрокотёл практически всегда работает сам, без постороннего вмешательства.
  • Удобный монтаж. Электродный котёл обладает очень простой и продуманной конструкцией, что делает его монтаж очень удобным. Таким образом, человеку который решит поставить такой котёл в своём доме, придётся заплатить значительно меньше, чем за монтаж котлов работающих на жидком или твёрдом топливе. Да и времени сам монтаж займёт значительно меньше.
  • Выгодная стоимость. Одним из главных достоинств этого типа котлов, является низкая цена, особенно по сравнению с котлами, которые работают на твёрдом и жидком топливе.

Особенности ТЭНового электрокотла

ТЭНовый котел содержит всю пускорегулирующую аппаратуру и не занимает много места.

Данный электрокотел для отопления дома работает по принципу электрочайника. Разогрев воды осуществляется с помощью ТЭНов. Этот нагревательный элемент имеет свою отличительную особенность: нагревание теплоносителя осуществляется при помощи проточного режима. С его же помощью обеспечивается нормальная циркуляция воды в системе отопления дома.

Многие специалисты будут советовать вам выбрать именно такой электрокотел, так как он обладает множеством преимуществ. Прежде всего выбрать такое оборудование стоит из-за его великолепного дизайна, благодаря которому агрегат можно повесить на стену и он не будет занимать много места. ТЭНовый электрокотел достаточно просто монтировать, он имеет в своем арсенале пусковую и терморегулирующую арматуру, которая дает возможность поддерживать нужную вам температуру воды в желаемом режиме.

В зависимости от конструкции, на этом оборудовании используются сразу 2 типа датчиков. Один из них позволяет поддерживать в помещении изначально заданный температурный режим, на основании того, до какой температуры нагрет системный теплоноситель. А при помощи другого датчика вы сможете сами выбрать и установить желаемую температуру воздуха в комнате.

Читайте также:  Автономное газовое отопление дома за городом – отзывы и цена под ключ

Если вы ищете недорогое, качественное и универсальное оборудование, отдайте свой выбор в пользу ТЭНового электрокотла. Вы сможете отключать и включать определенные ТЭНы, регулируя тем самым употребляемую мощность.

Конечно же, у такой системы есть и определенные недостатки. Самый главный — появление накипи на нагревательных элементах, что приводит к постепенному уменьшению тепловой отдачи и увеличению употребления электроэнергии.

Критерии выбора котлов

В настоящее время в специализированных магазинах реализуются различные по многим характеристикам электрические котлы отопления, какие лучше из них для частного дома бывает очень непросто разобраться. При выборе электрического котла следует, прежде всего, обращать внимание на следующие критерии:

  • мощность;
  • тип нагревательного элемента;
  • фирма изготовитель;
  • наличие дополнительных функций.

От показателя мощности приобретаемого прибора будет зависеть, справится ли устройство с обогревом жилой площади дома, а от типа нагревательного элемента, который используется в котле – его стоимость. Самыми дешёвыми котлами являются устройства, в которых для нагрева теплоносителя используется ТЭН, а наиболее дорогими – индукционные агрегаты. От того насколько раскручена фирма-производитель котла, зависит его цена, кроме этого на показатель стоимости будет влиять наличие дополнительных функций электрического оборудования.

Электрическая система отопления для большого загородного дома Источник Смотрите также: Контакты строительных компаний, которые предлагают услугу утепления домов

Типы и особенности

Для обогрева частного дома применяются следующие виды электрических котлов:

  • ТЭНовый – для нагрева теплоносителя применяется трубчатый электрический нагреватель. Такие котлы недорогие и не слишком требовательные к качеству жидкости. Основным недостатком этих отопительных приборов, является образование накипи на нагревательном элементе, который по причине чрезмерного нагрева может выйти из строя.
  • Индукционные – самые экономичные по потреблению электроэнергии устройства, но стоимость такого прибора будет заметно выше по сравнению с ТЭНовым котлом.
  • Электродный – безопасный в эксплуатации, но очень требовательный к качеству теплоносителей вид электрических котлов.

Любой из перечисленных агрегатов может быть использован для установки в частном доме, но при большой полезной площади обогрева котлы, в которых используется ТЭН, пригодны меньше всего.

Один или два контура?

Ответом на этот вопрос будет решение – должен ли электрический котел обеспечивать помимо обогрева горячее водоснабжение. Если да, то однозначно – двухконтурная модель. Работать она будет в режиме проточного нагрева, поэтому при выборе следует учесть ее производительность. Например, потребности 1 – 2 человек удовлетворит котел с производительностью до 8 л/мин. Если в доме проживает семья из 3-х человек, нужен агрегат, способный выдавать свыше 10 л/мин. Для обеспечения нормальной подачи горячей воды на две точки одновременно, например, в кухонную мойку и душ, производительность должна быть не меньше 15 л/мин.

Одноконтурный электрический котел выполняет лишь отопительную функцию, т.е. нагревает воду, которая по контуру отопления идет в батареи. Однако встречаются модели, способные работать совместно с бойлером, в котором хранится запас горячей воды.

Индукционный самодельный котел отопления

Осталось рассмотреть индукционное отопление электрическим котлом. Как сделать индукционный котел, если вы не физик-электрик? Будет сложно, ведь нужно собрать не только конструкцию самого аппарата, а и электронную схему, что уже значительно сложнее. Без глубоких познаний в физике и навыков работы с электрическими схемами не обойтись. Да и не стоит оно того, ведь есть несколько более простых способов сделать электрокотел своими руками, которые мы рассмотрели выше.

Оправданным изготовление индукционного котла может быть только в том случае, если у вас уже есть индукционный нагревательный элемент. В этом качестве идеально подходит индукционная варочная поверхность. Суть проста, как дважды два. Нужно сделать любой резервуар, который будет выступать в качестве теплообменника, и поставить его на индукционную варочную поверхность. Либо же каким-нибудь другим способом обеспечить контакт плиты с теплообменником в вертикальном или горизонтальном положении. Включаете плиту, она греет резервуар, а тот, в свою очередь, отдает тепло воде. Устанавливаете датчик температуры на теплоноситель, который будет включать и выключать варочную поверхность.

Летом, когда отопление не работает, варочную поверхность можно использовать по прямому назначению – готовить на ней пищу. Её легко переносить с места на место, поэтому удобно использовать такой метод нагрева теплоносителя на даче. Если у вас есть машина, то индукционную варочную поверхность можно забирать с собой даже в отопительный период, ведь случаи краж на дачах нередки. К тому же в таком контуре спокойно можно использовать антифриз.

Сборка нагревателя с ТЭН

Чтобы изготовить самодельный электрический котел отопления с трубчатым электронагревателем понадобится следующий комплект материалов:

  • стальной лист толщиной больше 2 мм;
  • отрезок стальной трубы (длина и диаметр зависят от производительности агрегата);
  • трехфазные ТЭНы (не рекомендуется применять нагреватели со встроенным реле, поскольку они быстро изнашиваются).

Сначала из стального листа необходимо вырезать будущее дно котла. Размеры дна должны соответствовать диаметру трубы. Затем из того же металла требуется сделать фланец – кольцо, чей внутренний диаметр равен наружному или внутреннему диаметру трубы, в зависимости от того, каким способом деталь планируется закрепить на корпусе. Ширина кольца обычно составляет 30 мм.

Далее из стального листа изготавливают крышку с диаметром, соответствующим внешнему диаметру фланца. Крышка и фланец соединяются при помощи 6 болтов, в местах монтажа креплений заранее проделываются отверстия. Еще несколько отверстий просверливается в крышке — их размер должен соответствовать размерам запланированных к установке ТЭНов.

Приваривание элементов

Первым к корпусу котла нужно приварить дно, следующим – фланец. Крышку монтируют только после того, как на ней будут прочно зафиксированы трубчатые нагреватели. Между ТЭНами и крышкой вставляется уплотняющая прокладка из материала, устойчивого к воздействию воды.

Между крышкой и фланцем располагается еще одна прокладка, выполненная из автомобильной камеры. Эта прокладка должна быть точной копией фланца, в том числе в ней надо сделать отверстия под болты.

Монтаж патрубков

До того, как закрыть котел крышкой, в его корпус монтируют патрубки для подключения труб системы отопления, предварительно вырезав подходящие отверстия. Важно, чтобы на концах патрубков имелась резьба: это требуется для установки входных кранов, которые позволят перекрывать циркуляцию теплоносителя в контуре, если электрический котел потребуется отремонтировать. Труба для отвода горячей жидкости располагается в верхней части агрегата, желательно встроить ее прямо в крышку. Охлажденный теплоноситель подается по трубе снизу.

Когда патрубки монтированы, котел полностью собирают и подключают к сети. Иногда его конструкция может меняться: например, на фланец монтируют не только крышку, но и дно. Устройство является универсальным, и его получится легко приспособить к техническим параметрам системы отопления дома.

Электромонтажные работы

Во время электромонтажных работ контакты всех ТЭНов котла соединяются с колодкой, к ней же подключается нулевой провод. Иногда нагревательные элементы сразу же замыкают на этот провод без использования колодки.

Сечение жилы провода должно соответствовать нагрузке, которую ТЭНы создают: тогда самодельный электрический агрегат будет работать без сбоев.

К контакту каждого нагревателя подключают фазный провод, пропущенный через автомат защиты. Сечение кабеля выбирают на основе нагрузки, создаваемой всеми включенными ТЭНами одновременно.

Все провода должны быть изолированы, особое внимание нужно уделить тому, чтобы их оголенные части не соприкасались с металлической крышкой котла.

Основные конструкционные элементы котлов

Прежде чем изготовить электрокотел своими силами, стоит тщательно ознакомиться с его основными составляющими:

  • ТЭН;
  • Сам котел;
  • Дополнительное оборудование для вставки регуляторов и датчиков.

Среди них самое большое значение отводится такого приспособлению, как ТЭН. Именно он предназначен для превращения электрической стандартной энергии в качественную тепловую. По сути, это специальный электронагреватель трубчатого вида. Что касается котла, то его есть возможность изготовить из специальной трубы, выполненной из высококачественного металла или какой-то иной емкости. Не менее важно и разнообразные дополнительные конструкционные элементы, посредством которых можно значительно облегчить процесс применения котла.

Основные конструкционные элементы котлов

Современные модели такого оборудования реализуются, как правило, уже полностью укомплектованными. Среди основных элементов можно отметить:

  1. Расширительный бак.
  2. Качественный фильтр.
  3. Циркуляционный насос.
  4. Клапан предохранительный.

Котлы, которые обладают всеми требуемые конструкционными элементами вполне можно сделать и самостоятельно, достаточно просто знать и соблюдать несколько основных важных моментов.