Основные виды электрический котлов

Принцип работы и устройство индукционного нагревателя

Индукция – это физическое явление, основанное на вихревых токах, которое открыл и исследовал французский физик Ж. Б. Л. Фуко. Индукционное котельное оборудование в своей работе применяет токи Фуко, функционирующие по принципу той самой электромагнитной индукции.

На катушку поступает переменное напряжение, образуется электромагнитное поле, которое провоцирует появление вихревых токов, нагревающих металл. Вода нагревается в теплообменнике и, циркулируя по системе, обогревает помещения в частном доме.

Современные отопительные агрегаты на основе индукции состоят из следующих элементов:

• теплообменник или сердечник;
• клеммная коробка;
• катушка индуктивности;
• шкаф управления;
• проводники;
• входной и выходной патрубки.

Для удобства эксплуатации оборудования, в его конструкцию могут включаться дополнительные элементы. По сути, котел такого типа представляет собой катушку индуктивности, которая помещена в небольшой, но очень тяжелый корпус из железного сплава.

При этом вместо сердечника в некоторых устройствах монтируется обычная металлическая трубка с теплоносителем. Однако наличие сердечника увеличивает площадь теплоотдачи.

Подобная система обладает высокой степенью надежности, поскольку индукционная катушка прочно запаивается в герметичном корпусе, не контактируя напрямую с теплоносителем. Возникновение пробоин в витках практически невозможно, так как их не накручивают слишком плотно, и в дополнение заливают специальным изолирующим составом.

Все это заключено в толстостенный массивный корпус, что гарантирует длительный срок эксплуатации. Производители дают гарантию на 5-10 лет, но продавцы котельного оборудования заявляют, индукционный электрокотел может прослужить около 30 лет без технического обслуживания.

Виды индукционных котлов для отопления

Различаются два типа устройств с вихревыми токами для нагрева теплоносителя. Первый тип – подача на первичную обмотку напряжения сети 220 в 50 герц, второй – подача напряжения через инвертор. Прибор преобразует стандартное напряжение электросети в токи высокой частоты, примерно в 20 килогерц.

Также различаются используемые материалы – в индукционных котлах SAV замкнутые теплообменники выполнены из стальных труб, а вихревые котлы оснащены теплообменниками из ферромагнитного материала.

Для чего требуется инвертор? Для того чтобы сделать электрокотел индукционный для отопления более надежным, компактным, экономичным и практичным. Однако применение меди для обмотки и сплавов теплообменника, блока автоматики делает инвертор дорогим прибором и это единственная причина по которой индукционные котлы стоят больше, чем электрический обычный котел с ТЭНом.

Рекомендуем к прочтению:Двухконтурный электрический котел для водоснабжения и отопления

Выбирая индукционное отопление, сначала нужно подобрать тип котла:

1. SAV. Отопительное оборудование без инверторов, работающее от стандартного электроснабжения (50 герц), подаваемоемого на индуктор. Вторичная обмотка представляет собой сеть тонких стальных труб теплообменника и быстро прогревается токами Фуко. Транспортировка носителя принудительная, установлен циркуляционный насос. В ассортименте предлагается оборудование с напряжением в 220 V, 380 V.

На заметку! Котлы SAV мощностью в 2,5 кВт справляются с обогревом площади до 30 м2.

1. ВИН. Это индукционные котлы вихревые, для работы которых нужен инвертор, преобразующий частоту электросети. Котлы отличаются облегченной массой, компактными размерами. Теплообменник выполнен из ферромагнитного сырья, магнитопровод и вторичная обмотка представлены как в виде теплообменника, так и корпуса котла. В комплектацию оборудования включены блок автоматического управления, насос приточный и циркуляционный.

На заметку! Котлы ВИН мощностью 3 кВт справляются с обогревом дома площадью 40 м2.

Устройство и основные элементы котла

Если рассматривать конструкцию прибора, то представляется схема индукционной плиты. Котлы также состоят из нескольких основных элементов:

• Индуктор. Тип трансформатора с двумя обмотками. Первая дополняет сердечник, из-за чего именно в этом элементе образуется электромагнитное поле, выделяющее вихревые токи. Корпус котла является вторичной обмоткой, принимающей токи, а затем передающей тепловую энергию теплоносителю.
• Нагреватель. Элемент представляет собой сердечник катушки и выглядит как труба значительного диаметра или несколько трубок меньшего сечения, соединенных параллельно.
• Патрубки. Нужны для соединения агрегата в тепловую сеть, один патрубок является подающим, второй обратным. По первому внутрь котла поступает теплоноситель, по второму выходит и транспортируется в контур отопительной системы.
• Инвертор. Прибор, преобразующий постоянный ток в высокочастотный.

Ориентиры и что учитывать для выбора экономного электрокотла отопления

Экономичный электрический котел должен иметь программируемость работы, возможность подключения реостата для вкл./выкл. в период низких тарифов или при достижении определенной температуры, а также для регулировки нагрева. Как минимум должен быть хотя бы трехступенчатый переключатель мощности.

Идеальный вариант, если аппарат имеет плавную регулировку и заводские экономрежимы. Изделие должно подходить для подключения к комнатным реостатам, которые имеют много тонких настроек, реагируют на температуру воздуха в комнате.

Одно- и двухконтурные электрокотлы

Если требуется одновременно с отоплением обеспечивать и ГВС, то выбирают двухконтурные электрокотлы. Причем расход электричества в таких изделиях практически не отличается от одноконтурных. Вода ГВС подогревается, омывая теплообменник в контуре котла для отопления, не смешиваясь с его теплоносителем. На такой нагрев не требуется дополнительной мощности, хотя для большей эффективности есть модели с увеличенным потреблением энергии.

Самодельные устройства

Простота конструкции и общедоступность элементов дают возможность изготовить индукционный котёл своими руками. Чем и пользуются современные Кулибины. Но давайте походить к изготовлению прибора с позиции безопасной его эксплуатации.

Этого можно добиться только в заводских условиях, где используются высококачественные материалы, сварка производится при требуемых параметрах с использованием расходных материалов, соответствующих нормативам технологического процесса.

В заводских условиях индукционный котёл подвергается контролю со стороны лабораторий, где проверяются сварные стыки, прочность болтовых соединений, прочих крепёжных изделий и плоскостей. На каждый прибор обязательно выдаётся сертификат качества, как подтверждение гарантий, выдаваемых производителем.

Именно этот документ необходимо требовать к предъявлению, когда стоит задача выбора. Понятно, что самодельные агрегаты такой документ не имеют, а значит, и гарантий на них никто не даёт. Это и есть огромный минус самодельных конструкций.

Электродный тип

Второй тип электрических котлов – электродные, действуют по несколько иному принципу.

В них как таковой нагревательный элемент отсутствует, внутри такого котла располагаются только специальные электроды.

В задачу этих электродов входит передача тепловому носителю – воде, электрических импульсов. А поскольку вода имеет сопротивление, при прохождении через нее электрического тока, она расщепляется на молекулярном уровне на положительные и отрицательные частицы, которые устремляются к электродам нужной полярности.

Весь процесс сопровождается выделением большого количества энергии (тепла). То есть, вода за счет своего сопротивления сама разогревается.

Сам котел имеет внешне простую конструкцию – корпус с выходами для подключения его к системе отопления, а внутри располагаются электроды.

Некоторые модели котлов оснащаются системой управления, но есть и модели, для которых блок управления и защиты приобретается отдельно.

Стоит указать, что при таком типе нагрева самопроизвольная циркуляция воды не осуществляется.

При использовании такого вида отопительного котла обязательно наличие в системе теплообеспечения циркуляционного насоса.

Схема монтажа прибора для нагрева воды в отопительной системе

Первое, на что стоит обратить внимание — правильный расчёт мощности. Лучше, конечно, пригласить специалиста, но если делаете это сами, пользуйтесь формулой: 60 Вт мощности котла на каждый кв. м

жилища

м. жилища.

Вот ряд стандартных правил, обязательных при установке индукционного отопления:

1. Расстояние от котла до стены превышает 30 см.
2. Расстояние от котла до потолка и пола не меньше 80 см.
3. За патрубком вывода сразу обязательно должны быть вмонтированы манометр, автомат для отвода воздуха и подрывной клапан. Это безоговорочное условие безопасности.
4. Вслед за группой безопасности желательно соединить горячую подачу с обраткой, т. е. замкнуть малый контур. Это предохранительная мера от перегрева.
5. После групп безопасности вмонтировать запорные клапаны.
6. Котёл крепится к стене обязательно вертикально с использованием специальных крепежей или хомутов.

Фото 3. Схема подключения индукционного котла к системе отопления. Стрелками показаны части конструкции.

Вспомогательные приборы крепятся на трубу обратной подачи в следующей последовательности:

1. Бак расширения.
2. Фильтр-отстойник.
3. Фильтр для грубой очистки.
4. Насос.
5. Датчик циркуляции.

Важно! Для индукционного нагревателя обязательно выполнить заземление! Оптимально использовать для этого отдельный провод (лучше шину) и присоединить к заземлению всего дома

Сложности в эксплуатации электродных котлов.

Кроме того, что было перечислено раньше, есть еще «особенности» в эксплуатации у таких отопительных аппаратов:

• Необходимость следить за состоянием теплоносителя. Свойства теплоносителя со временем меняются под действием электрического тока, а от этих самых свойств зависит потребляемая мощность.
• Необходимость повсеместно заземлять все металлические части — трубы радиаторы итд. Системы заземления дорогое и сложное удовольствие
• Более быстрый процесс коррозии металлов под действием электричества. Явления электрокоррозии разрушают не только черные, но нержавеющие сорта стали.
• Высокая вероятность отказа в гарантийном обслуживании оборудования. Для того, чтобы не быть голословным приведу выдержки из паспорта на электродный котел:

В общем, многовато проблем для одного устройства.

Принцип работы индукционного электрического котла

Индукционные отопительные электрические настенные котлы нагревают теплоноситель магнитным полем, которое создается электрическим током. Устройство электрического котла отопления:

• гильза (корпус);
• утеплитель;
• катушка;
• сердечник, по которому циркулирует теплоноситель.

Катушка в индукционных электрических котлах для отопления дома изолирована от жидкости, то есть ток в теплоноситель не проникает.

Медная обмотка через блок управления подсоединяется в сеть. За счет этого внутри катушки создается магнитное поле. В нем как раз и находится сердечник (грубо говоря, труба, по которой протекает жидкость). Магнитное поле нагревает трубу, а уже та, в свою очередь, отдает тепло воде. Корпус нагревателя остается холодным, так как он защищён слоем утепления. Этот метод хорош тем, что теплоноситель не находится под напряжением, соответственно током вас не ударит.

Чтобы увеличить время пребывания теплоносителя внутри котла, сердечник (труба) сделан не прямым, а имеет конструкцию некоего лабиринта, как показано на рисунке:

Наглядная схема конструкции и принципа циркуляции в индукционном котле.

Как видите, сначала жидкость заходит в индукционные электрические котлы для отопления дома через патрубок обратки, проходит несколько поворотов на 180 градусов и стремится к выходу. При этом нагрев начинается с первой секунды попадания теплоносителя в агрегат. Устройство электрокотла отопления не имеет никаких движимых элементов, на обмотке не скапливается накипь, ломаться, по сути, нечему. Разве что внутренние стенки теплообменника, в котором греется теплоноситель, могут со временем поржаветь. Но благодаря тому, что для производства применяется достаточно толстый металл, этот процесс растягивается более чем на четверть столетия.

Принцип действия электродных котлов и моделей с ТЭНами

Процесс функционирования электрических аппаратов зависит от их вида. У ТЭНовых он основан на том, что при включении они скачкообразно достигают значения номинальной мощности, при этом нагрев воды происходит только по истечении 10-15 минут с момента начала работы.

Котлы для отопления электрические электродные, наоборот, достигают определенных значений нагрева воды буквально за 1 минуту. При этом их мощность нарастает постепенно, преобразуя при этом электрическую энергию в тепловую. При повышении температуры нагреваемой воды возрастает ее теплопроводность, а сопротивление снижается, что и приводит к работе котла с применением нарастающего эффекта.

В результате проводимых исследований этих моделей было установлено, что при одинаковой мощности у ТЭНового потребление электричества будет в 2 раза больше, чем у электродного.

5 Правила монтажа и эксплуатации электрических котлов

В процессе подключения электрического котла необходимо следовать определенным правилам, которые сейчас более детально разберем.

5.1 Электрическое подключение

Подключая электрический котел, необходимо правильно рассчитать сечение силового кабеля. Именно от этого показателя зависит безопасность всей системы отопления.

Стоит отметить, что электрокотлы 380 вольт довольно мощные, поэтому и кабель должен быть соответствующим. Для расчета сечения провода применяется формула, согласно которой на 1 мм2 сечения кабеля должно приходиться не более 8 A тока.

Согласно этой формуле, чтобы подключить 10 кВт агрегат отопления к напряжению 380 вольт, необходимо произвести такие расчеты: 10000/380/8. Результат показывает, что каждая токопроводящая жила кабеля должна иметь сечение не менее 3,3 мм.

5.2 Подключение в систему отопления

Все электрические котлы к системе отопления подключаются по схожей схеме:

• Для подсоединения используют пластиковые трубы или перемычки из диэлектрического материала.
• Циркуляционный насос необходимо устанавливать на трубе обратной подачи.
• На трубе подачи горячего теплоносителя (не далее 50 см от котла) необходимо установить группу безопасности.
• Если в системе отопления используется малый контур, то устанавливать запорную арматуру необходимо после него.
• Расширительный бак открытого типа устанавливается в самой верхней точке системы труб без применения запорных приспособлений. Расширительный бак закрытого типа устанавливается недалеко от котла, до запорной арматуры.

Во время эксплуатации электрокотла 380 вольт необходимо следить за исправностью электропроводки и не допускать протечек теплоносителя.

В заключение хотелось бы отметить, что электрокотлы 380 вольт отлично показывают себя при длительной эксплуатации. За счет большей мощности они реже работают на пределе возможностей, что положительно отражается на их сроке службы. Установить такой котел – отличное решение, позволяющее решить проблему отопления большого дома.

Правила установки

Монтаж аппарата стоит доверить специалисту

Особенно важно правильно рассчитать сечение силового кабеля — от этого зависит безопасность эксплуатации отопительной системы

Электрокотлы на 380 В отличаются высокой мощностью, и провод должен быть таким, чтобы выдерживать соответствующие нагрузки. Есть и общая формула, согласно которой на 1 кв.мм сечения кабеля приходится сила тока не выше 8 А. Округление в расчетах следует проводить в большую сторону.

Подключение котла к отопительной системе соответствует существующим правилам для энергозависимых агрегатов. Для подсоединения используют пластиковые элементы и детали из диэлектрического материала, а циркуляционный насос устанавливают на трубе обратной подачи.

3 Рейтинг популярных моделей

Наибольшим спросом у населения пользуются (в зависимости от мощности) следующие марки трехфазных котлов:

1. До 6 кВт: Zota Balance 6, «Эван Эпо 6», «Эван Warmos-5».
2. До 9 кВт: Zota 9 Lux 9, «Эван Эпо 9,45/220 В», «Эван Next 9».
3. До 12 кВт: Vaillant eloBlock VE 12, «Эван Expert 12».

Все указанные модели имеют высокое качество сборки и надежны в эксплуатации.

3.1 1 место: Эван ЭПО 18

Одноконтурный проточный ТЭН-котел напольного типа. Характеризуется высокой тепловой мощностью, обеспечивает нагрев теплоносителя до 85 градусов. Теплообменник изготовлен из нержавеющей стали, устойчивых к высоким температурам, накипи и коррозии.

В модель не встроен циркуляционный насос и расширительный бак. Несмотря на это, прибор подойдет для отопления больших частных домов. Дополнительным плюсом станет индикация включения и защита установки от перегрева.

 управляется дистанционно при помощи пульта

• Цена – от 14 659 руб.
• Оценка покупателей – 5.0
• КПД – 99%
• Макс. тепловая мощность – 18 кВт
• Отапливаемая площадь – 180 кв. м

Достоинства:

• производительность;
• качественная сборка;
• низкое потребление электричества;
• дистанционное управление;
• 3 ступени мощности;
• длительный гарантированный срок службы.

Недостатки:

• нет расширительного бака;
• не подключается к теплому полу.

3.2 2 место: ZOTA 12 Lux

Надежный одноконтурный котел со средними показателями производительности. Установка настенного типа с электронным управлением. Прибор работает от трехфазной сети, благодаря чему обеспечивает полноценный обогрев зданий площадь более 100 кв. м. Максимальная температура теплоносителя – 90 градусов, что является рекордным показателем в представленном рейтинге.

Производитель оснастил котел ZOTA 12 Lux датчиком уличной температуры. Дистанционное управление как на предыдущей модели отсутствует, но в комплекте поставляют комнатный термостат для регулировки заданного температурного режима.

Максимальный уровень давления воды в установке достигает 6 бар

• Цена – от 18 200 руб.
• Оценка покупателей – 4.8
• КПД – 99%
• Макс. тепловая мощность – 12 кВт
• Отапливаемая площадь – 120 кв. м

Достоинства:

• электронное управление;
• бесшумная работа;
• встроенный манометр;
• подключение к теплому дому;
• высокое давление в контуре.

Недостатки:

• нет расширительного бака;
• быстрый износ теплоносителя при интенсивной работе;
• нет дистанционного управления.

3.3 3 место: Галан Гейзер 15

Недорогой, но производительный котел российского производства. Прибор электродного типа. Нагрев теплоносителя происходит за счет прямого контакта с электротоком и ионного нагрева. Модель компактная, напольного типа.

Несмотря на скромные габариты, тэновый электродный котел способен обеспечить теплом здания до 150 кв. м. Предусмотрена возможность подключения внешнего управления. Циркуляционный насос в электродных моделях, как правило, не встраивают.

Ионный котел Галан Гейзер 15 весит всего 5.3 кг

• Цена – от 8100 руб.
• Оценка покупателей – 3.8
• КПД – 99%
• Макс. тепловая мощность – 15 кВт
• Отапливаемая площадь – 150 кв. м

Достоинства:

• компактность;
• долговечность электродов;
• простота обслуживания;
• удобное крепление;
• мощность;
• цена.

Недостатки:

• скудная комплектация;
• нет аварийного выключателя;
• минимальная функциональность.

Критерии выбора

Прежде чем купить электрический котел для отопления частного дома, нужно определиться с его типом, учесть все плюсы и минусы, прикинуть стоимость.

Мощность

По данному критерию обратите внимание на следующие моменты: котел будет использоваться в качестве основного отопления или дополнительного; какую площадь помещения предстоит обогревать. В среднем, на каждые 10 м2 должно приходится 1-1,2 кВт мощности

В среднем, на каждые 10 м2 должно приходится 1-1,2 кВт мощности.

Число контуров

Одноконтурные системы хороши для непосредственного отопления помещений. Циркуляция теплоносителя осуществляется в них по замкнутом кругу. Это значит, что теплоноситель из котла подается сразу в радиатор отопления.

В двухконтурных системах теплоноситель попадает в теплообменник, где происходит нагрев воды. Таким образом, вода нагревается и для отопления, и для горячего водоснабжения.

Производитель

Что касается выбора производителя, важно понимать, что гонка за идеальным соотношением цены-качества может затянуться

Рекомендуется обращать внимание на надежных производителей. Пускай сегодня вы щедро заплатите, но избежите мучений в процессе эксплуатации оборудования

Дешевые модели гораздо чаще ломаются, а значит, требуют дополнительных вложений на ремонт.

Дополнительные возможности

Чтобы внезапно не остаться без тепла из-за отключения электроэнергии по любым возможным причинам, изобрели специальные комбинированные котлы. С помощью них можно отапливать помещение как электричеством, так и дровами.

Благодаря этому функциональному и надежному агрегату тепло в вашем доме гарантируется на постоянной основе. Котел способен работать одновременно на твердом топливе (брикеты и дрова) и на электричестве.

Как выбрать экономичный электрический котел

Определившись с типом электрокотла, стоит рассмотреть все модели исходя из других критериев, влияющих на экономичность.

Однофазный или трехфазный тип питания

Так выглядит компактная и экономичная полноценная система отопления с недорогим электродным котлом. Маломощные модели до 5-6 кВт включительно могут работать от однофазной сети (220-230 В). Для моделей большей мощности однофазной сети будет попросту недостаточно. Это значит, что теплоноситель будет дольше нагреваться до рабочей температуры, нагревательные элементы будут активны на протяжении гораздо большего времени, нарушится экономичный режим работы автоматики.

И наоборот, для маломощных отопительных электрокотлов вполне достаточно однофазной сети, специально переоборудовать проводку ради обеспечения трехфазного питания не стоит.

Функциональность автоматики

Компактная настенная модель Эван Класс «Комфорт» Warmos (380 В) с 3-ступенчатой регулировкой мощности. В более простых и недорогих моделях обязательно должен быть как минимум трехступенчатый переключатель мощности. Соответственно, более дорогие модели должны иметь плавно модулируемую по датчику температуры мощность. В некоторых моделях имеются заводские экономичные режимы и возможность программирования работы котла по дням и по часам, что позволяет сделать акцент на максимальный нагрев теплоносителя в ночное время по сниженным тарифам на электроэнергию.

К слову, особо эффективной при использовании ночных тарифов будет буферная емкость, которая позволит использовать накопленное за ночь тепло днем, вовсе не включая котел в пиковый и полупиковый тарифные периоды.

Наиболее экономичным и комфортным является режим работы с использованием комнатного термостата. Даже самые простые модели комнатных термостатов имеют множество тонких настроек, а автоматика котла ориентируется не на температуру теплоносителя, а на температуру воздуха в помещении, что более правильно.

Инструкция по выбору и подключению внешнего термостата к электрокотлу

Расчет минимально необходимой мощности

Для использования энергосберегающего электрического котла в качестве вспомогательного источника тепла в домах до 120-150 м2 достаточно моделей мощностью 3-6 кВт. Для постоянного использования электрокотла, минимально необходимую мощность необходимо рассчитывать исходя из теплопотерь дома.

Упрощенно, для среднестатистического дома с кладкой в 2 кирпича и высотой потолков до 2,7 м в климатической зоне Подмосковья теплопотери составляют 1 кВт в час. Также желательно закладывать запас мощности в 10-15%, а для электрокотлов с ТЭНами – 20-30% в виду образования накипи и снижения КПД.

Как рассчитать необходимую мощность котла Индивидуальный расчет, формула и корректирующие коэффициенты

Другие критерии выбора

Наличие циркуляционного насоса. Нормальная естественная циркуляция теплоносителя невозможна в отопительных контурах длинною 30 м и более, поэтому необходимо обеспечить ее принудительно. Делается это с помощью циркуляционного насоса. Настенные модели в прямоугольных стальных корпусах идут уже с насосом, для других моделей его необходимо докупать отдельно

В любом случае важно понимать, что он дополнительно потребляет 60-150 Вт в час, в зависимости от его мощности.

Одно- или двухконтурный. Расход электроэнергии в двухконтурных моделях практически не отличается, поскольку они работают по принципу приоритета ГВС: как только открывается кран горячей воды, она подогревается от отопительного контура (не смешиваясь)

Дополнительная мощность нагревательных элементов на нагрев ГВС не требуется.

Защита от перегрева. Обязательный и важный критерий, обеспечивающий безопасность котла в случае аварийных ситуаций (протечка, ошибка автоматики, отказ циркуляционного насоса и т.д.).