Электрические котлы – одна из популярных разновидностей котельного оборудования. Котлоагрегаты, работающие на электричестве, служат базовым элементом для автономных водяных систем отопления, сооружаемых в квартирах и частных домах. Электрокотлы имеют несколько конструктивных исполнений и реализуют различные принципы работы, обладают массой достоинств. В материале публикации дается обзор существующих видов электрических котлов, их устройства и принципа работы, оцениваются достоинства и недостатки оборудования.
Виды электрических котлов отопления
Электрические котлы отопления подразделяют на виды по 2-м основным признакам – по мощности и по конструктивному исполнению, зависящему от принципа работы.
По мощности изделия бывают 2-х видов:
- Однофазные;
- Трехфазные.
Однофазное оборудование имеет предел мощности в 12 кВт, для его эксплуатации требуется сооружение отдельной линии питания, так как бытовые розетки рассчитаны на приборы мощностью не более 3 – 4 кВт. Трехфазные котлы обладают мощностью до 30 кВт и требуют сооружения качественного контура заземления. Для эксплуатации обоих типов оборудования линии питания должны оборудоваться защитными автоматами, провода иметь соответствующее сечение. Большинство электрических котлов выпускаются в настенном исполнении, но есть и модели с напольным типом размещения.
По конструктивному исполнению и принципу работы электрические котлы делятся на 3 типа:
- С трубчатым электрическим нагревателем (ТЭН);
- Электродные;
- Индукционные.
Все типы электрических котлов оборудуются различными системами управления мощностью, имеющими следующие конфигурации:
- Ступенчатая;
- Плавная;
- Оборудование малой производительности может быть нерегулируемым (включается вилкой в розетку).
Системы управления являются общим признаком котлов электрического типа – сами изделия отличаются по принципу работы и конструктивному исполнению – об этом подробнее рассказывается далее.
ТЭНовые электрические котлы
Электрические агрегаты с трубчатым нагревателем отличаются простотой конструкции и поэтому пользуются наибольшей популярностью. Изделие имеет сходное строение с накопительными электроводонагревателями, только здесь вода не расходуется, а циркулирует по замкнутой схеме «котел – отопительные приборы – котел».
В состав конструкции ТЭНового котла входит емкость (бак), в которую вмонтирован ТЭН (или их несколько). Бак оснащен резьбами, к которым подключены линии системы отопления, теплоизолирован и размещен в опорно-защитном корпусе, выполненном из стали или высокопрочного пластика. Материалами изготовления бака служат высоколегированная (нержавеющая) или обычная (углеродистая) сталь, причем для защиты от воздействия коррозии изделия из простой стали имеют внутреннее покрытие – эмаль или стеклокерамику, оборудуются магниевым или титановым анодом.
Трубчатые нагреватели котлов бывают 2-х типов – «мокрого» и «сухого». Первый тип изделий контактирует непосредственно с теплоносителем и на его поверхности из-за высокой температуры могут образовываться отложения из солей жесткости – «накипь». Величина нагрева при этом снижается и при увеличении толщины слоя накипи ТЭН может выйти из строя. «Сухие» нагревательные элементы в силу своей конструкции не контактируют напрямую с водой – поэтому более надежны, но и стоят при этом дороже.
ТЭНовые котлоагрегаты имеют 2 разновидности – одноконтурную и двухконтурную, электродные и индукционные устройства выпускаются только в одноконтурном исполнении – для работы на отопление. Котлы могут оснащаться встроенным оборудованием для закрытых систем отопления – циркуляционным насосом, мембранным расширительным баком и группой безопасности котла.
Электродные электрокотлы
Агрегаты электродного типа также обладают довольно простой конструкцией – в бак, служащий и корпусом одновременно, вмонтированы 2 электрода – катод и анод. При пропускании через них электрического тока вода нагревается в силу того, что обладает определенным сопротивлением, величина которого может корректироваться добавлением соли. Изделия электродного типа имеют более высокий КПД по сравнению с ТЭНовым оборудованием, но имеет определенные особенности в эксплуатации.
Электродные агрегаты используют величину проводимости воды – поэтому работать могут только с этим теплоносителем, причем определенного качества, использование антифризов в такой системе невозможно. Зачастую котлы оборудуются только одним электродом – он выступает катодом, роль анода выполняет стенка сосуда. Это накладывает определенные изменения на продолжительность службы оборудования – под воздействием электрической дуги стенка бака со временем утончается, основной электрод изнашивается – котел может потерять герметичность, а электроды требуют периодической замены. Для снижения этого эффекта емкости котлов часто оснащаются защитными экранами из различных материалов. Электродные котлы не имеют встроенных дополнительных элементов и требуют отдельного монтажа циркуляционного насоса, расширительного бака и группы безопасности, состоящей из предохранительного сбросного клапана, воздухоотводчика и манометра (или термоманометра).
Котлы индукционного типа
Индукционные котлы являются наиболее эффективной моделью среди электрических агрегатов отопления – их КПД приближается к 100%. Оборудование этого типа реализует особый принцип работы и имеет довольно сложное устройство.
Принцип работы котлов индукционного типа заключается в использовании свойств электромагнитной индукции – нагреве ферромагнетиков под воздействием вихревых токов электромагнитного поля. Конструктивно котел напоминает электрическую катушку – через полый сердечник циркулирует теплоноситель (причем любого типа), на сердечник нанесена обмотка, через которую пропускается ток, возникают вихревые токи, разогревающие стенку сердечника – тот передает тепло теплоносителю системы.
Следует отметить, что оборудование универсально по теплоносителю – может работать с любым его видом, вплоть до масла. Еще одна важная особенность – при эксплуатации индукционных котлов не образуется накипи – это явление обусловлено наличием микровибрации небольшой амплитуды, не позволяющей солям жесткости оседать на поверхностях с высокой температурой. Индукционные котлы очень эффективны – но стоят намного дороже ТЭНовых и электродных аналогов, агрегаты не имеют встроенного оборудования – его необходимо приобретать и монтировать отдельно.
Достоинства и недостатки электрических котлов
- Высокий КПД – диапазон его составляет 93 – 99%;
- Простота управления и эксплуатации;
- При работе оборудования не образуется никаких побочных продуктов и отходов;
- Не требуется сооружения дымовых труб, систем приточной вентиляции, складов для хранения запаса топлива;
- Нет необходимости в проектных работах;
- Безопасность оборудования, отсутствие пламени и раскаленных поверхностей, угарного газа, легковоспламеняющихся элементов.
- Высокую стоимость электроэнергии – это самый дорогой энергоноситель. Работа оборудования сопровождается крупными расходами на платежи за потребление ресурса – поэтому в любом случае требуется реализация мероприятий по энергосбережению.
- Ограничение по мощности и возможное отсутствие свободной мощности у поставщика электрической энергии.
Экономия с электрическими котлами
Основными способами экономии являются сооружение качественной системы тепловой изоляции отапливаемых помещений и включение в схему обвязки котла теплоаккумулятора – специального емкостного оборудования. Применение этого устройства, схожего по устройству с бойлером косвенного нагрева, затруднено в квартирах (изделие обладает крупными габаритами), но довольно распространено в автономных комплексах отопления частных домов. Использование теплового аккумулятора делает обязательной специальную ставку оплаты электроэнергии – двухставочный или трехставочный тариф – стоимость ресурса здесь меняется в зависимости от времени суток. Самое малое значение тариф имеет ночью – в это время котел включается на повышенной мощности и происходит накопление излишков теплоты, которые затем расходуются в дневное время (при высоком значении тарифа).
