Индукционный или тэновый? Выбираем самое выгодное оборудование для отопления на электрокотлах.

Индуктивно-кондуктивные электронагреватели (иногда они, для простоты, называются индукционными или вихревыми) появились на рынке отопительного оборудования в 90-х годах прошлого века и с тех пор значительно потеснили наиболее распространенные на то время ТЭНовые и электродные котлы. Расклад сил с тех пор заметно изменился. Индукционные нагреватели отвоевали себе долю порядка 30%, и эта доля продолжает увеличиваться. Ранее мы уже рассматривали, в чем заключается принципиальная разница между этими типами нагревателей (вот здесь), однако сейчас нам предстоит подробнее разобраться, в чем причина успеха индукционных нагревателей, ведь они дороже своих ТЭНовых собратьев. А причина – в экономике. Её-то мы сегодня с вами и посчитаем.

Что важнее: стоимость приобретения или стоимость владения?

В отличие от стран с давними рыночными традициями, в России еще слабо распространена практика расчета полных расходов на приобретение и эксплуатацию оборудования в течение всего срока его службы. В какой-то степени это связано с экономической неопределенностью и коротким горизонтом планирования на отечественных предприятиях. Большинство компаний живет сегодняшним днем, ограничиваясь планами на ближайший финансовый год. Поэтому главным критерием при выборе оборудования, зачастую, является стоимость его приобретения. Остальные потребительские свойства продукта оказываются на второстепенных ролях: «что с того, что этот нагреватель работает в 10 раз дольше? Кто знает, что с нами будет через год? Может разоримся или я тут работать не буду. Зачем переплачивать?!». К сожалению, такая «аргументация» часто всплывает, когда обсуждаются вопросы выделения средств на то или иное, достаточно дорогое, оборудование. В результате принимаются неверные или недальновидные решения.

►См. Оборудование для автономного отопления в нашем каталоге

В странах с развитой экономикой такие вопросы возникнуть не могут в принципе, особенно в отношении оборудования, от которого зависит жизнедеятельность предприятия. Справедливости ради надо отметить, что и многие наши специалисты и руководители практикуют в своей работе взвешенный подход: в расчет принимается не только цена приобретения, но и те расходы, которые возникнут в процессе эксплуатации в течение длительного срока (в идеале – в течение всего срока службы оборудования). Самые расчетливые и дальновидные рассчитывают еще и риски, связанные с владением и эксплуатацией – это признак их высочайшего профессионализма. В помощь таким специалистам – наша статья.

Производители электрического отопительного оборудования

На отечественном рынке представлена продукция от различных производителей. Лидируют в списке не только зарубежные, но и российские компании.

Среди самых востребованных находятся котлы компаний:

1. Dacon (Чехия) ее модельный ряд состоит из 30 модификаций аппаратов, имеющих мощность от 4 до 60 кВт, при этом котлы до 12 кВт могут подключаться к одно- и трехфазной сети. Некоторые из образцов, например PTE L имеют тихо работающие контакторы, циркуляционный насос, предохранительный клапан и расширительный бачок.
2. Kospel (Польша) – продукция компании – это одноконтурные аппараты, а также электрические электродные котлы с многоступенчатыми фазами мощности в диапазоне от 4 до 36 кВт. Они отличаются по способу регулировки на: ручные и программные. К базовым моделям относятся: EKCO R, EKCO L 1, EKCO L.
3. РусНИТ (Россия) – представлены образцами Н и Кантри, они имеют диапазон мощности от 3 до 55 кВт и адаптированы к работе в условиях скачков напряжения в сети.

Условия расчетов

Чтобы наше сравнение было объективным и обезличенным, в своем анализе мы не будем использовать конкретные марки оборудования и конкретные объекты. Более того, поскольку разброс цен крайне велик, то нет смысла брать конкретную марку продукта. Используем усредненные цифры, которые, однако, подлежат сравнению: цены, мощность и комплектность условных изделий вполне сопоставимы. 50 кВт составляет мощность индукционного нагревателя и 50 кВт – тенового (причем, в последнем, будем считать, всего 10 нагревательных элементов по 5 кВт каждый).

Сравнивать будем в текущих усредненных ценах, без учета инфляции и региональной привязки, поскольку если вводить эти данные, то расчеты значительно усложнятся: в каждом регионе свое тарифообразование, а официальная величина инфляции мало связана с уровнем ежегодного роста тарифов на электроэнергию, поэтому данные факторы мы опустим.

Характеристики отапливаемого объекта нас особо не интересуют: если на обогрев помещения требуется 50 кВт энергии (или 43000 ккал), то не важно, какой мы выберем нагреватель – ТЭНовый или индукционный – для поддержания нужной температуры они должны выдавать одинаковое количество тепла. Можно лишь для сказать, что котел мощностью 50 кВт может ориентировочно отопить объект общей площадью около 600 м2 с высотой потолков 3 м (ответственные поставщики котлов никогда не будут рекомендовать свое оборудование без оценки объекта, где будет работать оборудование и всегда предложат провести расчет по конкретным характеристикам объекта).

Виды устройств

По структуре различаются ТЭНы:

• гладкие, с ровной поверхностью трубчатого элемента, применяются для котлов отопления;
• оребренные, крепятся к трубке прижимными гайками и шайбами, а ребра изготовляются из металлической ленты и имеют перпендикулярные к оси стержня насечки, сам ТЭН выполнен из конструкционной стали или нержавейки, служит для нагрева воздуха и газа, часто используются в конвекторах и тепловых завесах.

По количеству подсоединений:

• Одноконцевые, у которых водные контакты располагаются с одной стороны, отдаленно их форма и структура напоминает кипятильник. Чаще используется как детали для электрических котлов, всегда нагреваются с одинаковой мощностью, их производством занимаются фирмы Zota, Эван, SINI и пр.;
• двухконцевые ТЭНы, где водные контакты вмонтированы с двух концов трубки.

В котле отопления устанавливают один, два, три и более ТЭНов (ступеней, блоков), что влияет на мощность устройства. Минимальная мощность одного ТЭНа составляет 1 кВт, максимальная зависит от заказчика и типа помещения, для которого устройство предназначено. Длина изделия варьируется в пределах 20-600 см, диаметр трубки составляет 6-18,5 мм. Подсоединяются к котлам отопления трубчатые элементы посредством резьбы, стационарных или разборных фланцев.

Отдельным типом считаются ТЭНы-блоки, которым соответствует маркировка ТЭНБ. Их производством занимается исключительно компания Zota, получившая патент и эксклюзивные права на массовую продажу.

Оребренный ТЭН с двумя концами

Эксплуатация элекрокотлов: первый год

Основными затратами в первый год эксплуатации станут, очевидно, вложения в приобретение и монтаж оборудования. Индукционные нагреватели более дороги, однако их монтаж и запуск не сложнее, чем у ТЭНового котла. Эксплуатационные расходы в первый год также почти не отличаются:

1Запас сменных элементов создавать не обязательно, однако это грозит, в случае аварийного выхода ТЭН из строя, снижением расчетной мощности оборудования, поэтому большинство эксплуатантов тэновых котлов создают запас ТЭН. И правильно делают!

2В России существуют разные климатические зоны, соответственно, и продолжительность отопительного периода различна – от 148 суток (в Майкопе) до 311 (в Анадыре). Мы используем среднюю цифру в 200 суток (примерно широта Липецка или Тамбова).

3Если нагреватель работает непрерывно в течение сезона, значит оборудование подобрано неправильно. Обычно оборудование подбирается таким образом, чтобы работать, в среднем, в течение 8-10 часов в сутки

4Аварией считается выход нагревательного элемента из строя, либо снижение его мощности более чем на 50%. Срок службы ТЭН составляет около 5 000 часов. Однако есть вероятность, что он прослужит меньше или дольше положенного срока. Вариант «меньше» мы рассматривать не будем: допустим, брака не допустили ни производитель ТЭНового котла, ни производитель индукционного. И в первый год (2 000 часов наработки) ни один ТЭН не перегорел.

5Совсем без трудозатрат не обойтись: специалист-энергетик так или иначе должен проводить профилактические работы и контролировать работу оборудования, однако, поскольку выходов из строя оборудования не было, будем считать, что расходы на эксплуатацию в первый год у двух видов электрокотлов примерно равны и не будем принимать их в расчет.

В результате, первый год эксплуатации завершился с убедительным превосходством тенового электрокота. Расходы на него, с учетом покупки оборудования, почти на четверть ниже. Можно праздновать победу? Рановато. Оборудование покупалось не на один сезон – посмотрим, что будет дальше.

Специалисты советуют

Приобретение отопительной техники вопрос достаточно сложный. Она должна соответствовать многим параметрам, но на какие из них обращать внимание в первую очередь? Специалисты рекомендуют в первую очередь рассчитывать мощность котла.

Тем более, что у электрических моделей от нее зависит и сеть, к которой он будет подключен. Большинство моделей имеющих модность до 12 кВт — однофазные, а превышающие данный порог – трехфазные. Обычно мощность котла рассчитывает по формуле или же в случае хорошего утепления здания принимается из расчета 1 кВт на 1 м².

Следующий параметр – экономность аппарата. Она зависит от его вида, а также от наличия у него нескольких ступеней регулировки мощности. Этот параметр дает возможность рационального использования энергии, особенно в осенний или весенний период.

Необходимо обратить внимание и на комплектацию, она может быть различной. Есть котлы электродно электрические, оснащенные расширительным баком и циркуляционным насосом, а также группой безопасности, то есть представляют собой миникотельную. Но есть и простейшие образцы, не имеющие никакого дополнительного оборудования, которые лучше использовать только в качестве резервных источников подогрева теплоносителя.

Только с учетом всех рассмотренных параметров можно подобрать наиболее оптимальный вариант котла, который будет экономного расходовать энергию и поддерживать комфортную температуру в помещении.

Эксплуатация элекрокотлов: второй год

Пока не очень явно, но начинают происходить изменения. Из-за высокой температуры поверхности нагревательных элементов ТЭНового котла происходит кипение воды в пограничном слое и неизбежно откладывается накипь. Микронной толщины она даже не видна невооруженному глазу, однако даже такая накипь существенно снижает теплопередачу, из-за чего падает теплосъем. ТЭН греется сильнее, а вода, наоборот, нагревается хуже. По разным оценкам, эффективность теплопередачи ТЭНового котла уже в первый год эксплуатации может упасть на 20%. Постараемся быть предельно объективными и посчитаем этот показатель равным 10%, причем только со второго года эксплуатации. В реальных условиях это будет означать, что нагреватель вынужден будет работать на 10% времени дольше, чем абсолютно новый, чтобы произвести необходимое количество тепловой энергии.

У индукционного нагревателя подобных проблем нет: развитая площадь теплообмена теплообменного устройства и небольшой перепад температур между теплоносителем и теплообменником (всего 10-20°С) не создают условий для отложения накипи. Кроме того, в индукционном нагревателе происходит естественное омагничивание воды, что также повышает его устойчивость к накипеобразованию. Падения мощности не происходит.

Помимо этого, ТЭНы уже отработали под 4000 часов и близки к истечению своего гарантийного срока эксплуатации. Вероятность того, что один из элементов потребует замены уже в течение второго сезона, невелика – примем ее равной 10%. То есть из десяти ТЭН один придется заменить. Цена ТЭНа кажется незначительной – около 2000 руб. Однако электрику придется поработать с установкой, и начинают свой отсчет трудозатраты.

*Время на замену ТЭН примем равными 1 час (хотя в реальности этот показатель может сильно отличаться в большую сторону). Мы предусмотрительно создали запас ТЭНов, поэтому время тратится только на замену. При з/п электрика 30000 руб./мес. расходы на замену одного ТЭН составят всего около 190 руб. Если работать будет сторонний специалист – то примерно в 10 раз дороже.

Как видим, по окончании второго года эксплуатации ТЭНовый котел оказывается выгоднее индукционного, хотя уже и не с таким убедительным отрывом: разница в расходах всего около 10%. При этом тэновый нагреватель начинает привлекать к себе лишнее внимание. Сколько потребуется этого внимания – зависит и от качества самого котла, и от условий эксплуатации, и от качества подготовки теплоносителя. Пока что мы рассматриваем довольно благоприятную ситуацию для ТЭНов, чтобы нас не обвинили в субъективности и желании очернить конкурентный продукт.

Индукционные котлы

Индукционные водонагревательные котлы начали применяться в промышленных целях ещё в 80-х годах прошлого века, а в середине 90-х появились первые модели бытового предназначения. Работа котла основана на применении принципа электромагнитной индукции. Основным элементом системы является индуктивная катушка, которая, используя ток частотой 50 Гц, создаёт переменное магнитное поле. Индуктивная катушка одновременно является генератором, что обусловлено размещением проводника в магнитном поле, таким образом снижается уровень потребления электроэнергии. За счёт перемагничивания происходит нагрев системы лабиринтов из ферромагнитного металла, и тепловая энергия практически без потерь передаётся теплоносителю.
Благодаря особенностям конструкции и способа нагрева применение индукционных котлов имеет ряд преимуществ:

— отсутствие нагревательного элемента, непосредственно контактирующего с теплоносителем, решает проблему образования накипи, что гарантирует постоянство коэффициента полезного действия и устраняет необходимость периодической замены этого элемента; — высокий КПД (производители декларируют до 99,5%, однако нужно учитывать желание продавца несколько преувеличивать достоинства своего товара); — стабильная работа оборудования практически не зависит от температуры окружающей среды, что снижает вероятность отказа котла практически до ноля; — в конструкции котла практически отсутствуют фланцевые и резьбовые соединения, что придаёт ему дополнительную надёжность и существенно снижает вероятность протечки; — благодаря применяемому способу нагрева, в роли теплоносителя может выступать практически любая жидкость (вода, масло, антифриз и другие), никаких особых требований к ней не предъявляется; — долговечность (не менее 30 лет) обусловлена отсутствием подвижных деталей; — простота и безопасность эксплуатации.

К недостаткам

можно отнести довольно высокую стоимость таких котлов, невозможность плавной регулировки нагрузки (только ступенчатая) и большой вес по сравнению с другими видами оборудования.

Эксплуатация элекрокотлов: третий год

Изменения, которые начались в конце первого года эксплуатации, начинают прогрессировать. Накипи все больше, хотя ее, по-прежнему, не видно невооруженным взглядом, да и противонакипным средством систему летом промыли. Однако конструкция ТЭН такова, что падение мощности происходит не только из-за отложения накипи, но и в течение всего срока его службы. Еще на 15% увеличилось время непрерывной работы. Преодолен рубеж гарантийных 5000 часов наработки. Конечно, все ТЭНы разом не перегорят, однако с этого момента начинается отсчет дней до аварии. Риск выхода из строя существенно повышается – до 30%.

В индукционном электрокотле изменений немного. Ему в летний период для профилактики также промыли теплообменник и его энергетические характеристики остались неизменными.

И вот к концу третьего отопительного сезона чаша весов качнулась в пользу индукционного котла. Мало того, что по затратам индуктивно-кондуктивный агрегат стал выгоднее, но и теновый начал постоянно отвлекать на себя внимание: забот с ним заметно прибавилось.

Назначение ТЭНов

По назначению различаются:

• ТЭНы с терморегулятором – используются для электрических котлов, они самые безопасные, поскольку защищены от перегрева;
• для водяного отопления – присутствуют в котлах с двумя контурами, нагревают воду, которая затем попадает в СО и в ГВС, к ним относится ТЭН Аристон, чьей отличительной чертой является латунное основание, реализуются в прямом для вертикальных, и изогнутом для горизонтальных бойлеров виде;
• для батареи – монтируются непосредственно в сам радиатор, изготовляются из нержавеющей стали, которая противостоит коррозии, монтаж осуществляется в вертикальном положении, бывают патронного, водяного и воздушного типа, последние используются для чугунных и стальных радиаторов;
• для котла отопления, которые служат для поддержания заданной температуры в промежутках между протапливанием помещений у газовых и твердотопливных котлов, такой тип комбинированных теплоносителей использует компания Zota.

Расположение ТЭНа в электрокотле

Эксплуатация элекрокотлов: четвертый год

В хозяйстве нашего предприятия – без особых изменений. Уже привыкли к тому, что в сезон надо регулярно отслеживать работу ТЭНового котла. Даже установили на него систему GSM-контроля. Но эти расходы мы не будем учитывать: договорились ведь, что оцениваем «чистый котелок» без обвязки.

Продолжает снижаться теплопроизводительность, причем сразу на 20%. Сказывается то, что работают старые ТЭНы. Их надежность обманчива: работать-то работают, но мощности не выдают. Как говорится, и выкинуть жалко, но и оставить – себе дороже.

К концу 4-го года эксплуатации пришлось поменять почти все ТЭНы, которые когда-то были новыми. Все-таки некоторые из них честно «отпахали» по 10 тыс. часов – великолепный показатель.

На индукционном нагревателе можно разве что пыль стереть – больше ровным счетом ничего.

К исходу четвертого года эксплуатации, индукционный нагреватель уже абсолютно уверенно лидирует в нашем соревновании, реально экономя средства предприятия, причем не только денежные, но и временные, и человеческие.

Про теновый котел можно сказать только одно: если так и дальше пойдет, то электрик будет заниматься только им и придется нанимать еще одного для работы с остальной техникой…

Особенности использования

Преимущества:

• ступенчатое или блочное соединение ТЭНов экономит электроэнергию до 30%;
• мощность достаточна для нагрева не только СО, но и ГВС, поэтому ТЭНы подходят и для установки в двухконтурных котлах;
• не образуют вредных соединений или продуктов горения;
• компактные, поэтому и сами электрические котлы обладают маленьким весом и скромными габаритами;
• способны менять форму под действием высоких температур не теряя технических характеристик, поэтому придавать им определенные очертания можно своими руками, стандартная же температура нагрева ТЭНа в котле – 80 °C.

Одноконцевой ТЭН

Подробная информация о характеристиках ТЭНов для отопления на видео ниже.

Расходы в пятый год эксплуатации

Кажется, наконец-то, вошли в рабочий режим с ТЭНовым котлом: все стало более ритмичным и обыденным. Да, приходится больше платить за электроэнергию, да, приходится покупать ТЭНы, да, начинают выходить из строя недавно замененные элементы (качество, что ли, падает?) да был неприятный случай, когда некачественный ТЭН пробило и напряжение «пошло» в систему. Хорошо, что в самом начале заземлили нагреватель, а то не миновать беды…

Вообще, хорошо, что у нас всего 50-киловаттный нагреватель. А если бы было 350? 7 раз по 50! Это ж сколько там ТЭНов, и на сколько бы увеличились все наши заботы и расходы?

Индукционный нагреватель гудит потихоньку. Все-таки, «родной брат» трансформатора. Кажется, что стал гудеть немного сильнее. Хотя, это, пожалуй, только кажется – просто придраться больше не к чему.

Сроки окупаемости индукционного нагревателя

Расписывать все последующие годы эксплуатации не имеет смысла: алгоритм уже понятен. Скажем так, примерно с середины 3-го года эксплуатации ТЭНовый котел уверенно отрывается от индукционного по стоимости владения. И с каждым годом эти расходы будут только расти.

Надо сказать, что мы рассмотрели один из самых пессимистичных прогнозов для индукционного нагревателя – мы максимально дипломатично обошлись с ТЭНовыми котлами, поскольку на самом деле:

• Редко бывает так, чтобы ТЭН служил дольше 7 000 часов в системе водяного отопления (мы посчитали работу некоторых ТЭН больше 10 тыс. часов!).
• Падение мощности поработавшего некоторое время ТЭНового котла может составить до 20% от номинального уже в первый год эксплуатации. Мы посчитали, что в первый год падения не было совсем, и только на следующий год это произошло. И то всего на 10%.
• Мы посчитали, что в нашем штате уже есть нужный специалист-энергетик, который обладает достаточной квалификацией, чтобы быстро заменить ТЭН, причем он не болеет, не ходит в отпуск и сидит можно сказать с ТЭНом и гаечным ключом в руках, готовый броситься по первому зову на ремонт… У вас так бывает? А если предприятие будет пользоваться услугами стороннего специалиста, расходы по статье «замена» вырастут минимум в 10 раз.
• Мы почти не затронули тему различий в электрической безопасности котлов, а они тоже имеют финансовое измерение. 2 класс электробезопасности у индукционного котла (т.е. риска поражения электрическим током фактически нет) и 1 класс электробезопасности у ТЭНов и риск утечки напряжения через воду в систему теплоснабжения (конечно, есть автоматическая защита и заземление, но факт остается фактом – риски выше).

Срок службы ТЭНового котла, несмотря на постоянную замену нагревательных элементов, едва ли перевалит за 10 лет. Индукционный котел может проработать до 100 000 часов, потому что по своей сути это – «сухой» трансформатор, срок эксплуатации которого закончится только тогда, когда пропитка обмоток его катушек окончательно постареет и рассыплется в труху. Но случится это как раз не раньше чем через 30 лет (подробнее об этом – в нашей статье Срок службы – 30 лет?!)!

Что представляет собой такое оборудование?

Сегодня производители выпускают много видов отопительного оборудования, работающего на различных видах топлива. Одними из самых простых и надежных считаются электрические модели.

Они бывают:

• Тэновые
• Электродные

Рассмотрим каждый из видов. Итак, первые – это отопительные аппараты, принцип работы которых знаком очень многим. Электрические тэны для котлов, погруженные в воду, нагревают ее до заданной температуры. Ионные модели отличается от них тем, что в них вода становится горячей за счет движения ионов между электродами.

Выводы

В самом худшем случае, когда все складывается не в пользу индукционного электронагревателя, его приобретение все равно станет более выгодным по истечении трех лет эксплуатации. На практике этот срок может наступить гораздо раньше. И чем выше будет потребность предприятия в электронагреве, и чем более мощными будут установки, тем более выгодным будет приобретение индукционных электрокотлов, потому что свои расчеты мы строили на сравнении 50-ти киловаттного оборудования и нетрудно представить, насколько велика будет разница для, скажем, 500-киловаттного электрокотла.

P.S. или ответ тем, кто любит считать NPV

Есть специалисты (как правило, с экономическим образованием) которые могли бы сказать: “Все это ерунда! Автор приводит цифры, которые далеки от реальной экономики – он приводит голые цифры, а в реальности надо считать как минимум еще NPV (чистую приведенную стоимость), и тогда вся картина может оказаться совсем не такой радужной!”

Такие аргументы выглядят железными. Но только до того момента, пока мы не возьмем и не посчитаем этот страшный NPV. Говоря по-простому, можно посчитать, сколько бы мы заработали, если бы у нас была сумма 145 000 руб. и мы могли бы купить индукционный электрокотел, но решили сэкономить и купили теновый за 40 000. А сэкономленные деньги (105 000 руб.) положили бы в банк под процент, да еще и заработали бы на этом. Каждый год мы бы «наваривали» около 10% (на самом деле, скорее всего даже еще меньше). К исходу 5-го года мы могли бы снять из банка 169 100 руб. Т.е. получили бы дополнительно больше 60 тыс. прибыли. Радости бы не было предела, пока мы не вернулись бы к расчетам по нашим нагревателям. За это же время мы потеряли 321 940 руб. – более чем в 5 раз больше, чем заработали. Как говорится, скупой платит дважды. А потом еще и приплачивает.