Электродный электрический котел для отопления дома

В отопительных системах жилых домов и квартир распространены системы на электродных котлах. По характеристикам это оборудование эффективнее стандартных ТЭНовых и быстрее прогревает теплоноситель, при этом стоимость его невелика. А энтузиасты могут собрать недорогой электродный котел своими руками.

Устройство

Конструктивно электродный котел является цельнометаллической трубой с полиамидным изолирующим напылением. На корпусе находятся клеммы питания и ввод-вывод теплоносителя (воды или иной жидкости). С одного конца цилиндра в котел вставляются электроды, а другая имеет вывод в систему отопления.

На картинке:

• 1 — труба подачи горячего теплоносителя во внешнюю систему;
• 2 — корпус из стали;
• 3 — слой электроизолирующего материала;
• 4 — нагревающийся под действием тока теплоноситель;
• 5 — электродный блок;
• 6 — труба ввода холодной жидкости для последующего нагрева;
• 7 — изоляция и уплотнитель;
• 8 — вход питания.

В состав также обычно входит электронный блок управления. На рынке представлены образцы готовых блоков автоматики для заводских котлов, можно их адаптировать и к самодельному «водогрею».

Название «электродные» эти котлы получили именно благодаря двум расположенным внутри электродам — аноду и катоду. «Минус» заводится на катод, а «плюс» — на анод. Когда на электроды подается ток, теплонесущая среда нагревается и поступает во внешние системы. Электрический заряд проходит непосредственно через жидкость, благодаря чему она быстро становится горячей.

В промышленных котлах обычно используют следующую схему устройства:

• цилиндрический корпус с круглым электродом внутри;
• на этот электрод подключается «ноль»;
• вторым контактом служит сам корпус — на него заводится фаза.

Корпус при такой схеме непременно заземляют, для чего размещают на нем контакт «земли». В самодельных образцах тоже придерживаются такой методики изготовления электродных котлов.

Средние параметры заводских изделий:

• длина трубы — до 60 сантиметров, диаметр — до 32 сантиметров;
• мощность — от 2 до 50 кВт. Самые мощные отапливают помещения до 1500 кв. м.;
• используемый ток — трех- или однофазный. На последнем работают сравнительно маломощные приборы домашнего назначения, а трехфазный ток питает производительные высокомощные котлы в коммерческих зданиях, цехах и промышленных объектах;
• идеальная температура рабочей жидкости — 75 градусов. На этом уровне устанавливается оптимальное энергопотребление. При более высокой температуре котел потребляет слишком много тока, а при низкой — падает, поскольку по мере охлаждения снижается и теплопроводность носителя.

Котлы разделяются по способу подачи воды или иной жидкости:

• открытые — движение рабочего тела осуществляется естественным путем: она выходит из теплогенератора, передает тепло среде и возвращается обратно;
• закрытые — снабжены расширительным насосом и баком. Насос обеспечивает циркуляцию, а бак служит для начального прогрева теплоносителя.

Интересно: современные промышленные котлы не просто имеют продвинутую контрольную автоматику, но и нередко снабжаются системами удаленного управления и модулями связи GSM. Такой прибор можно контролировать через приложение, находясь в любой точке мира с доступом в интернет.

Сложности при эксплуатации

В процессе использования потребитель может столкнуться с некоторыми проблемами, характерными для электродных нагревателей:

1. Важную роль играет качество теплоносителя. От этого зависит срок службы изделия и надежность эксплуатации. Использование водопроводной жидкости может привести к повышенной коррозии металлических трубопроводов и радиаторов и уменьшению КПД. Производители рекомендуют владельцам электродных котлов использовать готовые составы, обладающие необходимыми физико-химическими характеристиками. Жидкость со временем меняет свои свойства, поэтому через 3-4 года требуется заполнение системы свежим теплоносителем.
2. Необходимо уделить внимание обеспечению электробезопасности агрегата. Корпус прибора подключается к нулевому кабелю, фаза – к электродам. При монтаже обязательно должно быть предусмотрено заземление. Электрокотлы создают большую нагрузку на сеть, поэтому перед установкой отопительного прибора следует удостовериться в надежности проводки во всем помещении.
3. Под постоянным воздействием тока ускоряются процессы электрокоррозии стали и чугуна, что в несколько раз сокращает срок службы системы. Использовать с электродными агрегатами следует алюминиевые или биметаллические коммуникации и радиаторы. Чтобы обеспечить теплом дачу или дом, требуется убедиться, что элементы отопительной системы изготовлены из рекомендованных материалов.

Принцип работы

Многим знакома схема простейшего кипятильника — два присоединенных к проводам лезвия безопасной бритвы. Такой сооруженный из подручных материалов «нагреватель» опасен, но все же способен быстро вскипятить, например, кружку воды. Он использует явление электролиза: вода содержит различные вещества и соли металлов, и, если на погруженные в воду контакты подать ток, заряженные частицы начнут движение от одного контакта к другому. В домовых электросетях РФ частота тока 50 Герц, следовательно, ионы станут менять направление 50 раз в секунду. Это и вызывает нагрев. Этот же принцип эксплуатирует и электродный котел для отопления.

На скорость достижения рабочей температуры влияет состав воды: чем больше в ней солей, тем ниже сопротивление и быстрее движение заряженных частиц. А закон Ома гласит, что при постоянном напряжении снижение сопротивления вызывает рост силы тока. Проводящие свойства воды хуже таковых у используемых в электротехнике металлов (алюминий, медь), поэтому с увеличением силы тока она активно нагревается. Благодаря этому КПД электродных котлов весьма велик: они преобразовывают в тепло значительную часть подаваемой на них энергии.

Мощность котла вычисляется по формуле P=UI, где P — мощность в ваттах, U — сетевое напряжение (220 В в однофазных сетях и 380 — в трехфазных), I — сила тока в амперах.

Составляющие системы отопления

Приведенные ниже картинки являются ссылками, кликнув на которые Вы получите более подробную информацию по оборудованию.

Плюсы и минусы ионных котлов

Важное преимущество электродного обогревателя — устойчивость к падениям напряжения. Ионизация будет выполняться даже при просадке до 180 В. Это весьма важно в местах с нестабильным электроснабжением.

Еще один плюс — компактность. Электродные котлы могут быть очень маленькими, пригодными даже для небольших жилищ.

Третье достоинство — безопасность. Она исходит из принципа работы: если вдруг вода/другой теплоноситель внезапно пропадут из системы, электродный электрический котел отопления просто перестанет работать, чего нельзя сказать о твердотопливных или газовых вариантах. Аварийные ситуации исключены — что исключает и внедрение в схему дорогостоящей контрольно-измерительной автоматики.

Кроме того, электродное оборудование лишено стандартной проблемы устройств на основе ТЭН — накипи. Благодаря этому у них большие сроки эксплуатации. И работает оно практически бесшумно, чего нельзя сказать, например, об индукционных вариантах.

Среди прочих преимуществ:

• возможность удаленного управления устройством, если такой функционал предусмотрен и поддерживается;
• скорость работы. Благодаря минимальной тепловой инерции вода очень быстро нагревается;
• простота монтажа;
• ионный котел не нуждается в отдельном помещении;
• на его основе можно сделать полноценную эффективную систему горячего водоснабжения в доме или квартире;

• экологическая чистота — комплекс не производит выхлопов, не выделяет продуктов сгорания и не сжигает какое-либо топливо;
• на установку не нужны специальные допуски или разрешения;
• высокий КПД — до 98 %.

Но есть и некоторые минусы. Среди них:

• специфические требования к качеству рабочего тела. В чистой воде без примесей ионизация невозможна. Поэтому в систему заливается разбавленная солью или содой дистиллированная вода, которую приходится покупать или готовить самостоятельно. Добавку примешивают к воде в количестве примерно 6–8 мг на 100 литров;
• не исключены утечки тока на металлические части системы отопления – например, радиаторы. Это обусловлено принципом работы, ведь ток протекает непосредственно по теплоносителю. При неграмотном монтаже прибор представляет большую опасность, поэтому устанавливающий такое оборудование обязан неукоснительно соблюдать правила заземления и обеспечивать защиту от возникновения опасных дифференциальных токов утечки. Устройство защитного отключения в цепи само по себе не обеспечит достаточную надежность и безопасность из-за большой протяженности отопительной трассы;

• хотя на электродах не образуется накипь, со временем они уменьшаются в размерах, поскольку происходит постоянное «выбивание» из них частиц. Поэтому элементы нуждаются в периодической замене. Сервисный промежуток свой у каждого котла, но в среднем он составляет около пяти лет;
• необходимость постоянного электропитания. В регионах с дорогим электричеством это может стать неудобным или неприемлемым;
• при незамкнутом контуре необходимо использовать емкости и трубы со специальным антикоррозионным покрытием для защиты от кислорода воздуха.

Экономичность

Ионный котел имеет малую инерционность и во время запуска, и при поддержании заданной температуры. Нет промежуточных носителей — поступающее электричество сразу передается на жидкость. Процесс начинается мгновенно, в то время как классическому ТЭНу требуется до нескольких минут на достижение рабочей температуры. То же самое и с выключением: после прерывания подачи тока нагревание прекращается, энергия не расходуется вхолостую. Благодаря этому устройство значительно менее энергозатратно в сравнении с ТЭНовым котлом: отзывы приводят цифру до 30 % меньше потребления электроэнергии.

Важно: для достижения такого результата нужна специализированная контрольная автоматика.

Но со временем мощность способна снижаться. Это происходит по причинам:

• износа электродов;
• неправильного состава приготовленной смеси для заливки в контур;
• деградацией компонентов контролирующего электронного блока, и так далее.

Практика показывает, что примерно через 2.5–3 года работы эффективность обогревательной системы начинает падать. Обычно это связано с износом электродов или сбоями в управляющей автоматике, но иногда скорректировать мощность удается изменением состава теплонесущей смеси.

Лучшие известные производители и модели: характеристики и цены

Галан

Наиболее распространенный российский производитель электродных котлов. Имеет самый широкий модельный ряд и варианты мощности: от маломощных 2-3 кВт-ных моделей для обогрева небольших помещений до мощных 36 кВт-ных ионных котлов. Электрокотлы отличаются одними из наиболее бюджетных ценами быстрым нагревом, бесшумной работой. Из недостатков – ступенчатая регулировка мощности и дорогой, рекомендуемый производителем, теплоноситель (около 2 200 рублей за 20 л).

Модельный ряд представлен не только компактными «Очаг», «Гейзер» и «Вулкан», но и моноблочными «Галакс», в корпус которых уже установлены расширительный бак, циркуляционный насос, предохранительный клапан, воздухоотводчик и манометр.

Стоимость: 4 000-13 000 руб. за компактные и 29 000-30 000 за моноблочные модели.

ЭОУ

Еще один российский производитель, аббревиатура расшифровывается как «Энергосберегающие отопительные установки».

Модельный ряд представлен электрокотлами мощностью от 1 до 36 кВт. Электродные ЭОУ отличаются долговечностью (заявленный производителем срок службы и вовсе 30 лет) и функционированием от обычной водопроводной воды. Недостатками являются посредственная автоматика, более высокие цены и посредственная доступность, поскольку производитель представлен в самой малой части магазинов рынка отопительного оборудования.

Стоимость: 4 600-15 000 руб.

Beril

Известный латвийский производитель SIA “BERIL”. Несмотря на более высокую стоимость, электродные котлы Beril являются одними из лучших для отопления частного дома, поскольку отличаются высокой надежностью, качеством сборки и главное – многофункциональной экономичной автоматикой. Имеется плавная поградусная регулировка мощности, несколько экономичных режимов работы, возможность подключения внешних датчиков температуры или GSM-модуля, статистика потребления электроэнергии.

Также имеются характерные ТЭНовым моделям защита от перегрева и режим предотвращения замерзания.

Стоимость: 4 450-25 000 руб.

Котерм

Еще один российский производитель отопительного оборудования. Наиболее удачной моделью считается Котерм «Дачник М», отличающейся максимально компактными размерами, качеством сборки и надежностью, быстрым нагревом теплоносителя. Известные недостатки – это посредственная автоматика со всего лишь 3-х ступенчатой регулировкой мощности и ограниченным функционалом, а также необходимость использования исключительно фирменного теплоносителя Котерм Эко.

Стоимость: 8 800-11 000 руб.

Основная информация

В связи с постоянным ростом цен на энергоносители, владельцы недвижимости все чаще задумываются о переходе на альтернативные источники обогрева. Если раньше многие даже не задумывались о том, чтобы подключить котел электрический в связи с ценой на этот ресурс, уже сегодня все чаще люди выбирают именно такое оборудование.

Кроме того, интересными считаются дизайн и простота в управлении. Агрегаты способны вписаться в любой интерьер, будь это квартира, загородный коттедж или дачный дом.

Не стоит забывать и о простоте установки. Ведь по факту для этого нужно только подключение к электрической сети. При этом если сравнивать с моделями, которые используют ТЭНы, экономия доходит до 30%.

Энергосберегающие электрокотлы также называются электродными или ионными. Некоторые разделяют их на виды, но в этом нет смысла, так как они обладают одинаковым принципом работы.

Нужно знать, что высоких показателей энергосбережения удается достигнуть не только из-за самого оборудования, но и за счет многих других факторов:

1. Уменьшенная инерция нагрева.
2. Плавный старт.
3. Автоматический контроль температурных режимов воздуха и теплоносителя.
4. Простая конструкция, при создании которой используются только современные материалы.
5. Надежность.

Особенности монтажа

Для монтажа энергосберегающего котла необходимо установить предохранительный клапан, манометр и автоматический воздухоотвод. Горизонтальное положение оборудования недопустимо, устанавливать только вертикально, без смещений.

Врезка в тепловой контур производится так, чтобы нулевая клемма была снизу. Провода, подключаемые к котлу должны быть сечением не менее 4 мм². Подключать только через автоматы, по всем правилам ПУЭ.

Для установки в новую магистраль, обрабатывают ингибиторами только бывший в эксплуатации котёл. Следуйте рекомендациям по использованию чистящих средств. Игнорирование этого пункта повлечёт появление трудностей при установке омических показателей жидкости в системе.

Для отопления важен выбор радиаторов. Чугунные образцы не допустимы, поскольку они склонны к повышенному образованию накипи и другим загрязнениям. Радиаторные батареи лучше подбирать небольшие, из легких материалов (алюминий), с таким расчетом, чтобы 1 кВт энергии приходился на 8 литров.

Параллельное подключение – усиление мощности

При выборе батарей предпочтительно остановиться на алюминиевых конструкциях первичного типа, поскольку в них значительно меньше примесей – это будет снижать общее сопротивление.

Исторический экскурс

Впервые появившиеся в середине ХХ века, такие котлы использовались предприятиями советского оборонного комплекса для нужд ВМФ. Имеющий компактные размеры ионный котел был идеальной моделью для эксплуатации в ограниченных условиях судна. Агрегат полностью справлялся со своей задачей, работал практически бесшумно, а роль теплоносителя в нем выполняла морская вода.

В начале 90-х количество заказов для оборонки от государства резко сократилось, а такая удачная для своего времени разработка, как электрический ионный котел отопления, оказалась не востребованной. Зато ей воспользовались инженеры Ильин А.П. и Кунков Д.Н., доработавшие котел до усовершенствованной «гражданской» версии и получившие в 1995 году патент на свое «детище».

Отзывы

«Вышла на пенсию, занялась дачными хлопотами, в весенне-осенние периоды прохладно. Задалась вопросом, как обогреть дачу. Недавно приобрела электродный котел. Мой домик утеплен, защищен от продувания ветрами, вариант устроил. Котел работает не постоянно, все в порядке».

Надежда, Старый Оскол.

«Мы с женой приобрели устройство специально для дачи. Ребята, котел работает хорошо. В больших помещениях не пробовал. Можно установить в комнате, не заморачиваясь на выделении отдельной комнаты под котельную. Советую».

Владимир, Краснодар.

Простая конструкция своими руками

Из общего описания котла понятно, что его механическая составляющая элементарна и не так сложна, большее замешательство, связано с электромеханическим управлением. Но все по порядку.

Чтобы собрать этот чудо-прибор понадобятся инструменты и материалы:

• отрезок трубы 1½-2 дюйма, длиной 30-50 см.;
• два небольших ½ дюймовых отрезка трубы для патрубков;
• медные провода сечением не менее 3 мм²;
• электрод (стальной стержень) диаметром 1-1,5 см.;
• металлический тройник;
• муфта;
• сварочный аппарат, если элементы будут привариваться;
• метчик и лерка для нарезания резьбы;
• резиновые прокладки, фум лента.

Из трубы своими руками
Приступая к работе повторите три простых требования к сооружаемой самодельной системе:

1. Фаза на электрод, ноль – на корпус.
2. Без заземления включать установку запрещено.
3. Подключать только через автомат (около 40 А), поскольку по мере нагревания сила тока увеличивается.

Порядок сборки котла следующий:

• подготовленный ранее отрезок трубы длинной 30-50 см будет служить корпусом;
• корпус не должен содержать дефектов, сколов, края следует тщательно зачистить;
• с одного края корпуса помещается электрод, с другого – муфта для подключения к тепловому контуру.

Для установки электродного стержня нужен стальной тройник, через него подключается обратка.

• Электрод подсоединяется через прокладку, которая изолирует от электричества и герметизирует корпус котла.

Для изолирующего слоя используют пластик высокого качества с термоустойчивым свойством.

• К трубе-корпусу, сварочным аппаратом, приваривается два болта для крепления клемм заземления и нуля.

Можно приварить один болт. Он будет совмещать нулевой выход и заземление.

• Готовый ионный котёл нужно покрасить, для сохранения металла от коррозии и для уменьшения риска пробоя током.

После сборки и покраски котла, можно приступить к его врезке в систему.

Мифы о выдающемся КПД

В рекламных материалах утверждают, что котельное оборудование на электродах добывает тепловую энергию из пустоты. Показатели — 120-150% от приложенной электрической мощности. Но они совершенно не обращают внимание законы физики, теплотехники.

Миф — преобразование электрической энергии электродным котлом во много раз. Акцентировали внимание на продвижении тепловой техники, которая работала от теплового насоса с положительным коэффициентом СОР.

Не стоит верить заявлению, что электрическая энергия на 100% преобразуется в тепловую. Потери неизбежны.