Электрические котлы отопления: за и против

Особенности конструкции и принцип действия

Работа электрических котлов производится за счет преобразования электрической энергии в тепловую. При этом КПД достигает 98-99%, то есть потери практически отсутствуют. 

В зависимости от принципа действия, электрические теплогенераторы подразделяются на следующие типы:

• тэновые (в качестве нагревательного элемента используются ТЭНы);

• электродные;

• индукционные.

Электрические котлы имеют схожую конструкцию, в которую входят следующие основные элементы:

• нагревательный блок;

• автоматика (термостат, температурные датчики, исполнительный механизм);

• корпус, на внешней стороне которого расположены дисплей, кнопки и рукоятки управления.

Тэновые электрокотлы

Устройство электрических котлов, в которых нагрев теплоносителя осуществляется ТЭНами. Их конструкция состоит из теплообменной камеры и нагревательных элементов, которых может быть установлено несколько штук. Работа прибора происходит под управлением автоматики. Некоторые модели оснащены циркуляционным насосом, воздушным клапаном и расширительным бачком.

Нагрев жидкого теплоносителя ТЭНами происходит в проточном режиме. В отопительной системе может циркулировать не только вода, но и незамерзающие жидкости. Мощность регулируется путем включения и выключения определенного числа нагревательных элементов.

В зависимости от мощности электрические котлы рассчитаны на работу в двух- или трехфазных электросетях. Мощность первых находится в пределах 1-6 кВт, которой не достаточно для того, чтобы рассматривать подобное оборудование в качестве основного для отопления дома. Вторые — агрегаты, развивающие мощность 6-30 кВт, используются как основное оборудование для эффективного обогрева. 

При установке однофазного котельного оборудования с мощностью свыше 3 кВт необходимо, чтобы проводка была способна выдержать подобную нагрузку. Для работы трехфазных тэновых электрических котлов требуется 3-фазный ввод, который выполнен в соответствии с нормативами и имеет разрешительную и проектную документацию.

Преимущества:

• Доступная стоимость.

• Простой монтаж.

• Возможность использования различных теплоносителей.

• Простота регулирования мощности.

• Безопасность.

Недостатки:

• Образование накипи при использовании воды с повышенной жесткостью приводит к снижению КПД на 10-15%.

• Сложности при замене вышедших из строя ТЭНов, связанные с необходимостью демонтажа котла.

Электродные электрокотлы

Конструкция электродных электрических котлов отличается простотой и компактностью по сравнению с тэновым вариантом. В системе отопления теплоносителем служит вода, для нагрева которой используется электроды. Нагрев теплоносителя, служащего в данном случае электролитом, происходит за счет отдачи ему электрического заряда при прохождении между двумя  электродами. 

Эффективная работа электродных котлов возможна только при условии, что теплоноситель обладает определенным электрическим сопротивлением, которое зависит от содержания ионов солей в воде. В некоторых случаях вода заменяется специальными жидкостями, характеристики которых оптимальны для использования в подобных теплогенераторах.

Ионные котлы бывают однофазные и трехфазные с мощностью до 16 кВт.

Преимущества:

• Небольшие габариты.

• Стоимость находится на доступном уровне.

• Высокая надежность обусловлена предельно простой конструкцией оборудования.

• Безопасность находится на высоком уровне, так как даже при отсутствии теплоносителя при включенном котле оборудование не выходит из строя.

• Присутствие накипи на электродах не критично, хотя снижает показатели мощности.

• Низкая инерционность обеспечивает быстрый нагрев теплоносителя и плавность регулировки его температуры в автоматическом режиме.

• Перепады напряжения отражаются только на мощности прибора, но не на его функциональности. 

Недостатки:

• Для обеспечения безопасности обязательно необходимо заземление из-за повышенной вероятности утечки токов.

• Обязательна установка циркуляционного насоса для обеспечения непрерывного движения жидкости в системе.

• Требовательность к качеству теплоносителя и необходимость его постоянного контроля. 

• В процессе эксплуатации происходит снижение электролиза, изменение характеристик теплоносителя и износ электродов.

• Электролиз сопровождается выделением некоторого количества газа, поэтому необходимо обеспечить эффективную вентиляцию в помещении, в котором установлен котел.

• Мощность зависит от температуры теплоносителя.

• Отсутствие возможности для обеспечения ГВС.

Индукционные электрокотлы

Индукционные отопительные электрические котлы — новинка на рынке бытового теплового оборудования. Конструкция агрегата представляет собой трансформатор, состоящий из индукционной катушки, выполняющей роль генератора, и сердечника, который является теплообменником. При подаче электрического тока на первичную обмотку электроэнергия преобразуется в магнитное поле, которое направляется на вторичную обмотку. В результате электромагнитного взаимодействия происходит нагрев сердечника и от него — теплоносителя. Для увеличения площади контакта теплообменник выполняется в виде лабиринта.

Преимущества:

• Быстрый нагрев теплоносителя.

• Возможность использования в качестве теплоносителя различных жидкостей, необязательно высокого качества.

• Отсутствие накипи обеспечивает длительный срок эксплуатации без потери мощности и КПД.

• Нет необходимости в периодической замене нагревательных элементов.

• Высокий уровень электрической безопасности.

• Независимость технических характеристик от температуры окружающей среды. 

Недостатки:

• Стоимость оборудования выше по сравнению с другими типами электрических котлов.

• Область применения ограничена закрытыми отопительными системами с избыточным давлением, в которых предусмотрена принудительная циркуляция теплоносителя.

• Массивность конструкции.

Рекомендации по выбору электрического котла

Перед тем, как купить электрический отопительный котел, нужно внимательно изучить его характеристики, чтобы агрегат максимально полно выполнял свои функции. Эта задача может казаться неразрешимой для неискушенного потребителя, однако изучив основные технические нюансы, выбор теплового генератора значительно упростится.

Количества контуров

Одноконтурный электрический котел предназначен только для нагрева теплоносителя, циркулирующего в отопительной системе. Если существует потребность в горячем водоснабжении, то следует обратить внимание на двухконтурный котел, чтобы не расходовать дополнительные средства на организацию ГВС.

Двухконтурные электрокотлы предусматривают в своей конструкции два независимых контура, каждый из которых выполняет свою функцию: один нагревает теплоноситель, другой — подготавливает воду для бытовых нужд.

Основной недостаток двухконтурных теплогенераторов — большой расход электроэнергии. Позволить такой агрегат могут себе не многие домовладельцы, так как стоимость отопления и ГВС будет довольно высокой.

Коэффициент полезного действия

Показатели КПД электрических котлов находятся приблизительно на одном уровне — 95-98%. Таким образом, любая модель теплогенератора не будет сильно отличаться по этому показателю от других аналогов.

Мощность

Регулировка мощности

Способ подключения

Электрокотлы, мощность которых не превышает 6 кВт, подключаются к сети с напряжением 220 В. Мощное оборудование требует подключения к трехфазной сети с напряжением 380 В.

Материал корпуса

Для изготовления корпуса электрического отопительных котлов используют различные материалы: сталь, чугун, пластик. Основные требования к этому элементу — надежность, пожаро- и электробезопасность. Настенные модели, как правило, имеют облегченный корпус, что снижает нагрузку на несущую поверхность.

Автоматика

Для поддержания заданного температурного режима в помещении и снижения расхода электроэнергии котлы снабжаются автоматикой. В зависимости от модели используется один из двух видов терморегуляторов:

• Механический. Основной элемент конструкции — биметаллическая пластина или сильфон, наполненный газом или жидкостью. Принцип действия: при достижении определенной температуры срабатывает терморегулятор и происходит размыкание электрической цепи; при снижении температуры прибор возвращается в исходное состояние, и цепь замыкается. Механическое регулирование отличается простотой, надежностью и не подвержено влиянию изменения электрического напряжения, однако, не обладает высокой чувствительностью.

• Электронный. Основные конструктивные элементы — управляющий блок и датчик. Принцип действия: датчик соединен с нагревательным элементом и передает информацию блоку управления, который регулирует параметры для поддержания заданного режима. Под контролем находится работа всех систем котла, что позволяет достичь высокой точности и плавности изменения температурного режима. Установка электроники удорожает оборудование и его сервисное обслуживание.

Габариты

Электродные котлы — самый компактный вариант, который предусматривает крепление непосредственно на трубе. Индукционные электрокотлы имеют небольшие габариты, но довольно массивны. По сравнению с газовыми и твердотопливными аналогами любой из электрических теплогенераторов более компактен и не нуждается в организации котельной.

Слагаемые стоимости

Тип электрического отопительного котла определяет его стоимость. Тэновые модели значительно дешевле индукционных. На цену оборудования также оказывает влияние число контуров, показатели мощности, дополнительные опции.

Бренд играет не последнюю роль в ценообразовании. Оборудование неизвестного происхождения будет дешевле, чем электрические котлы отопления Сангай, Эван или Protherm.

Итоги

Аргументы против электрокотлов как основного источника тепла:

• энергозависимость;

• повышенные требования к теплоносителю;

• сложности подключения к электрической сети;

• высокая стоимость электроэнергии.

Несмотря на объективные недостатки, электрические теплогенераторы находят широкое применение, и нередко это единственно возможный вариант отопления. Электрокотел может служить резервным источником тепла при обогреве дома газом или использоваться для повышения эффективности твердотопливных агрегатов.