Для многих владельцев частных домов достаточно остро стоит проблема отопления. Одним из вариантов ее решения является установка электрического котла. Чтобы максимально сократить затраты на создание системы отопления, электрический котел можно изготовить и установить самостоятельно.
Преимущества электрического котла
В большинстве частных домов отопление является индивидуальным. Варианты могут быть самыми разными, от газового отопления (лучший вариант в плане экономичности) до использования твердотопливных и электрических котлов. При этом владельцы многих домов, не подключенных к централизованному газоснабжению, выбирают именно электрический обогрев дома. Главные преимущества этого варианта:
• Простота использования.
• Надежность и безопасность.
• Невысокая стоимость оборудования.
• КПД до 98%.
Электрический котел для дома или квартиры может быть как основным, так и дополнительным или резервным. От назначения котла напрямую зависит и его конструкция. Так, для основного котла решающее значение имеет его надежность – если зимой вдруг перегорит ТЭН (трубчатый электронагреватель), выйдет из строя автоматика или произойдет какая-то другая серьезная поломка, владелец дома окажется в очень непростой ситуации. Поэтому конструкция такого котла должна предусматривать резервирование или легкую замену наиболее ответственных элементов.
Выбираем конструкцию котла
Электрические котлы могут иметь разную схему нагрева. Наиболее распространенными в настоящее время являются котлы с трубчатыми электронагревателями, пользуются популярностью и электродные. Не так давно появились и индукционные электрокотлы, в которых нагрев происходит за счет использования токов высокой частоты. Для самостоятельного изготовления рекомендуется выбрать котел с обычными ТЭНами, это самый простой вариант.
Каких-то принципиальных отличий между котлами для основного, дополнительного и резервного отопления нет. Различие может заключаться лишь в мощности и схемах включения в систему отопления.
Конструктивно электрический котел состоит из нескольких основных элементов:
• Корпуса.
• ТЭНов.
• Блока управления.
Также в системе должны присутствовать и некоторые дополнительные элементы – расширительный бак, циркуляционный насос и т.д. Они не имеют прямого отношения к конструкции котла, но напрямую влияют на эффективность и безопасность его работы.
Корпус котла
Корпус котла может быть выполнен из стали, меди, прочного пластика. Самый надежный и практичный материал – нержавеющая сталь. Для корпуса можно использовать отрезок трубы диаметром примерно 200-220 мм и высотой 0,5 м. Снизу в трубу вваривается крышка (можно использовать сталь толщиной 3 мм), в ней заранее сверлятся отверстия под ТЭНы. Чуть выше нижней крышки, сбоку, в трубу вваривается патрубок для подачи теплоносителя. Патрубок может быть вварен и непосредственно в нижнюю крышку.
Верхняя крышка имеет более сложную конструкцию. Сначала вырезается собственно крышка, ее диаметр равен диаметру трубы. Далее из такого же металла вырезается металлическое кольцо шириной 2 см, его наружный диаметр равен диаметру трубы. Это кольцо будет фланцем, он нужен для легкой и быстрой замены ТЭНов.
Далее накладываем фланец на крышку и сверлим в них по кругу 8 отверстий под болты М5. После этого вставляем в отверстия фланца болты (крышку пока убираем) и привариваем их к фланцу со стороны головок. Оббиваем окалину, затем устанавливаем фланец в котел резьбовой частью болтов вверх и привариваем его по кругу.
В результате этой работы мы получаем емкость котла с приваренным сверху фланцем с болтами и центральным отверстием порядка 200 мм. Этого вполне достаточно для легкой установки или замены ТЭНов. После установки ТЭНов ставим через прокладку (резина, паронит и т.д.) верхнюю крышку и притягиваем ее гайками. При такой конструкции болты не находятся в воде и не ржавеют, котел получается ремонтопригодным.
Такой корпус может использоваться для электрокотла мощностью 3-12 кВт. Отметим, что делать корпус большого объема нецелесообразно. Котел будет менее экономичным, потребуется больше времени для нагрева теплоносителя. Большинство промышленных бытовых электрических котлов имеют объем не более 3-10 литров.
Трубчатые электронагреватели
Котел может иметь различное количество нагревательных элементов. Лучше всего установить три ТЭНа и предусмотреть несколько вариантов их включения. Например:
Все три ТЭНа включены параллельно (полная мощность).
Включены 2 ТЭНа.
Включен 1 ТЭН.
Все 3 ТЭНа включены последовательно.
Использование разных вариантов включения позволяет легко регулировать мощность котла. Например, при мощности каждого ТЭН в 2 кВт регулировка мощности возможна в широких пределах, от 2 до 6 кВт. Кроме того, такая схема очень надежна – даже при перегорании какого-то из нагревательных элементов два других обеспечат обогрев дома. Переключение может осуществляться обычными переключателями от бытовой электрической плиты.
При выборе ТЭНов не следует экономить – берите надежные модели, предназначенные специально для электрических котлов и имеющие срок эксплуатации не менее 10 лет. Можно купить ТЭН со встроенным терморегулятором, отключающим нагреватель в случае перегрева при утечке воды. Количество и мощность нагревательных элементов выбирается, исходя из необходимой мощности котла.
Блок управления
Для надежной, экономичной и безопасной работы котел должен быть снабжен блоком управления. Такой блок может выполнять сразу несколько функций:
Контроль температуры теплоносителя.
Поддержание заданной температуры в помещении.
Изменение температуры в доме по заданной программе.
В самом простом варианте котел может быть снабжен механическим терморегулятором (термостатом). Его термочувствительный элемент встраивается в котел, при достижении заданной температуры теплоносителя срабатывает реле и питание отключается. Максимальная температура отключения должна составлять не более 75 градусов. Это самый дешевый и надежный вариант, но у него есть некоторые недостатки.
Главный недостаток состоит в том, что такой терморегулятор поддерживает выставленную температуру теплоносителя, но не учитывает температуру в помещениях. Вам придется постоянно регулировать его работу в зависимости от уличной температуры, что достаточно неудобно.
Выходом из ситуации является использование блока управления, работающего совместно с комнатным терморегулятором. Блок управления устанавливается рядом с котлом и коммутирует цепи питания. Комнатный терморегулятор устанавливается в комнате и позволяет задавать необходимую температуру в помещении. Например, вы можете установить терморегулятор на 22 градуса, он будет поддерживать заданную температуру с точностью до 1-2 градусов. Управляющие сигналы с терморегулятора поступают в блок управления, а он уже включает и выключает нагревательные элементы.
Производители предлагают самые разные модели блоков управления, от электромеханических до цифровых. Покупать следует именно блок управления для электрического котла, он рассчитан на большие коммутируемые токи.
Расширительный бак
Важный элемент системы отопления. Необходимость его установки связана с тем, что при нагревании вода немного увеличивается в объеме и образующийся излишек должен куда-то попадать. И, наоборот, при охлаждении воды в системе и уменьшении ее объема недостаток воды должен компенсироваться. Даже небольшой расширительный бак позволяет поддерживать в системе постоянное давление.
Лучше всего приобрести заводской расширительный бак с гибкой внутренней мембраной. Такие баки имеют один патрубок и просто врезаются в систему отопления неподалеку от котла. Производители предлагают расширительные баки различного объема, при выборе следует исходить из того, что объем бака должен составлять примерно 15% от объема всей отопительной системы.
Циркуляционный насос
Обеспечивает принудительную циркуляцию теплоносителя, что существенно упрощает монтаж системы отопления. Подключение циркуляционного насоса к электросети может выполняться в разных вариантах, один из лучших – использование на котле блока управления со специальными выводами для подключения насоса.
Обеспечение безопасности
Бытовые электрические котлы чаще всего подключаются к обычной электросети с напряжением 220 В. Они потребляют достаточно большую мощность, поэтому для их питания создается отдельная линия с автоматом защиты и устройством защитного отключения (УЗО). Автоматический выключатель отключает подачу электроэнергии в случае короткого замыкания. УЗО защищает от поражения электрическим током в случае появления утечки на корпус котла. Электрокотел обязательно должен быть заземлен отдельным заземляющим проводником. Недопустимо «заземлять» корпус котла на нулевой провод.
Автомат защиты и УЗО ставятся и на циркуляционный насос. Можно использовать дифференциальный выключатель, объединяющий оба этих устройства в одном корпусе. Питание на циркуляционный насос следует подавать через источник бесперебойного питания. В случае отключения электричества насос еще будет работать несколько минут, это позволит избежать закипания воды вокруг ТЭНов – даже после отключения питания они еще какое-то время остаются горячими. Если есть перепады напряжения, дополнительно следует ставить стабилизатор.
Отметим, что по этой же причине нельзя подключать циркуляционный насос параллельно ТЭНам – чтобы он включался и выключался одновременно с ними. Это вариант допустим только при использовании дополнительного реле времени, обеспечивающего работу насоса в течение еще нескольких минут после отключения нагревателей.
В обвязке котла следует предусмотреть клапан сброса избыточного давления. Также может быть установлен резервный механический терморегулятор, настроенный на температуру срабатывания 85 градусов. Он отключит электроотопительный котел в случае неисправности блока управления и превышении заданной температуры нагрева.
Монтаж всей электрической части должен выполняться качественными проводами, их сечение должно соответствовать потребляемой мощности. В местах подключения не должно оставаться неизолированных проводов и контактов. Для возможности снятия и ремонта котла без слива всего теплоносителя на трубах подачи нагретой воды и на обратке устанавливаются запорные шаровые краны.
