Бойлеры в электрическом отоплении частного дома

Обычная радиаторная батарея с тэном — это очень хорошая альтернатива не только заводским обогревателям, но и зачастую полноценному отоплению от электрического котла.

Достоинства и недостатки

По сравнению с классическими обогревательными приборами, работающими на тэнах, электродные по ряду параметров значительно их превосходят. Но они также имеют свои слабые стороны.

К положительным качествам ионных котлов можно отнести:

  1. 1. Высокий, до 98%, КПД — имея простой и эффективный принцип действия, подобные устройства способны практически всю энергию переводить в тепло.
  2. 2. Компактность габаритов — размеры средней модели составляют всего 50 см, что позволит размещать котёл даже в маленьких помещениях. Помимо этого, он монтируется прямо в систему отопления, что позволяет сэкономить ещё немало места.
  3. 3. Надёжность — благодаря устройству конструкции ионные котлы не запустятся без воды в системе, чего не скажешь об аналогах с тэнами, которые легко сгорают при «холостой» работе.
  4. 4. Бесшумность в процессе работы.
  5. 5. Стабильность работы — при падении напряжения электродные нагреватели не отключатся, а лишь станут чуть слабее нагревать теплоноситель.
  6. 6. Экономичность. По сравнению с тэновыми аналогами, они потребляют на 15−20% меньше электроэнергии.

Недостатки электродных котлов:

  1. 1. Особые требования к теплоносителю — чтобы котёл смог выйти на нужную рабочую мощность, необходима вода с определённой концентрацией солей, поскольку она должна иметь нужное сопротивление. Не получится использовать в качестве теплоносителя другие жидкости.
  2. 2. Потребность в заземлении — так как в процессе работы возникает вероятность появления статического электричества, как сам котёл, так и всю систему отопления обязательно нужно заземлять.
  3. 3. Приборы контроля — необходима установка приборов, контролирующих работу системы, что повышает стоимость оборудования.
  4. 4. Определнные радиаторы — для качественной и эффективной работы ионных котлов можно использовать не каждый радиатор.

Базовое устройство и принцип действия электродного котла

Некоторым читателям будет намного проще понять устройство и принцип работы электродного котла, если они вспомнят незамысловатый способ быстрого кипячения воды с помощью нехитрого приспособления. В студенческих общежитиях, где за соблюдением запретов иметь электрические нагреватели строго следили коменданты, такое устройство было спрятано, наверное, в каждой комнате. Это кабель, на одном конце  которого установлена вилка для подключения к сети. А на другом – два бритвенных лезвия, закрепленных тем или иным способом, но обязательно так, чтобы между ними оставался небольшой просвет. Вместо лезвий, применялись и другие металлические пластинки: в армейских казармах, например, в дело часто шли подковки для сапог. Суть от этого не менялась.

«Студенческий кипятильник» – это самая доходчивая демонстрация принципа действия электродного котла

После опускания такой «сборки» в воду и подключения к сети 220 вольт происходил очень быстрый нагрев воды. Ждать приходилось недолго – закипание стакана занимало меньше минуты. Этот же принцип используется и в электродных, или, как их еще часто называют, ионных котлах.

Предупреждение: подобные эксперименты – весьма опасны, и повторять их не следует. Велика вероятность получения электрической травмы или возникновения пожароопасной ситуации от короткого замыкания. В наше время – предостаточно миниатюрных кипятильников заводского производства.

В чем же здесь дело, за счет чего осуществляется столь быстрый нагрев? Чтобы понять принцип, необходимо вспомнить некоторые физические законы.

Даже обычная вода (если, конечно, не брать во внимание дистиллированную) обладает электролитическими качествами – растворенные в ней вещества приобретают ионную структуру, то есть совокупность положительно и отрицательно заряженных частиц. Если опустить в такую среду два электрода постоянного тока, то начнётся направленное движение ионов: отрицательно заряженных (анионов) – к положительному проводнику (катоду), и положительных (катионов) – к аноду. Этот процесс называется электролизом.

Но в нашем случае используется переменное напряжение с частотой 50 Гц. Это означает, что полярность погруженных в воду электродов меняется со скоростью 50 раз в течение секунды. Естественно, движение ионов в таких условиях не направленное, а превращается в колебательное, со сменой направления с такой же частотой. Так как подобные колебания происходят в достаточно плотной водяной среде, оказывающей существенное сопротивление движению, энергия перемещения превращается в тепловую. В пространстве между электродами происходит очень быстрый нагрев, который и приводит к закипанию воды.

Точно так же работает и электродный котел, только выработанная тепловая энергия уже передается потоком теплоносителя по точкам теплообмена – радиаторам. Во всех остальных типах электрических котлов в качестве «передаточного звена» выступают те или иные металлические детали.  Это может быть трубчатый корпус ТЭНа, лабиринт внутренних каналов или сам корпус – в приборах индукционного типа. В лбом случае,  теплоноситель прогревается только за счет прямой теплопередачи. А вот в электродной схеме такого «посредника» нет в принципе – нагревается сама жидкая среда, находящаяся в данный момент между погруженными в нее проводниками.

Читайте также:  Гидравлический расчёт системы отопления — описываем обстоятельно

Говорят, и это похоже на правду, что подобная технология была перенесена в быт человека из военной промышленности – именно так обеспечивается нагрев воды для отопления отсеков подводных лодок и надводных кораблей. В пользу этого говорит сочетание необходимых качеств – компактности, быстродействия, эффективности, пожаробезопасности.

Небольшое отступление, чтобы не возвращаться к проблемам терминологии. Электродные котлы иногда называют ионными – почему, наверное, понятно. Однако, иногда производители делают упор на именно такой формулировке, пытаясь провести некую границу между этими двумя понятиями. Мотивируют они тем, что в их приборах реализовано высокоточное управление на уровне «количества и качества ионов», участвующих в процессе нагрева. Это можно воспринимать в качестве рекламного хода или относится к этому всерьёз – в любом случае, такое управление возлагается на какой-либо блок электроники и требует применения точно выверенного состава электролита-теплоносителя. Но принцип действия самой схемы нагрева – от этого ничуть не меняется. Так что не будет большой ошибкой использовать любую из этих двух формулировок.

А вот название «катодный» или «анодный» котел – совершенно не корректное, так как в режиме постоянного напряжения подобная схема попросту неработоспособна.

Конструкция электрокотла

Нагрев теплоносителя в электрическом котле обеспечивается за счет работы теплонагревающих элементов (теплоэлектронагревателей – ТЭНов), конструкция которых и принцип действия напоминают нагревательное устройство обыкновенного чайника. Сегодня эти приборы, рассчитанные на работу в бытовой – 200,0 вольт или в трехфазной сети – 380,0 вольт, можно найти в магазинах электротоваров.

Кроме ТЭНов для изготовления простейшего электрокотла потребуется:

  • кусок стальной трубы подходящей длины или диаметра;
  • два куска листового металла толщиной 3,0…5,0 миллиметров;
  • датчик давления или манометр;
  • предохранительный клапан;
  • терморегулятор или термореле;
  • резьбовые патрубки (сгоны) необходимые для подключения котла к системе отопления.

Для подключения электрокотла к сети желательно установить отдельный распределительный щиток, с автоматическими выключателями.

Стальная труба диаметром 150,0…200,0 миллиметров является баком, в который устанавливается теплоэлектронагреватель и где происходит, нагрев теплоносителя. С обеих сторон к трубе привариваются заглушки с резьбовыми патрубками из листового металла. В нижнюю заглушку вмонтируется ТЭН.

Терморегулятор необходим для нагрева жидкости до определенной температуры. Выбирая конкретную модель, следует обратить внимание на его способность коммутировать определенную мощность. Можно приобрести любое устройство, а включение-отключение ТЭНов осуществлять через отдельный магнитный пускатель.

По манометру осуществляется контроль давления в котле. В случае потери воды или ее закипания возможно повышение давления в системе. Чтобы не произошло разрыва системы отопления, в котле установлен предохранительный клапан.

Если котел предполагается устанавливать в жилом помещении временного проживания и в систему будет заливаться антифриз, то для ускорения обогрева помещения за счет интенсификации циркуляции жидкости, на входе котла желательно смонтировать насос.

После окончания монтажных работ корпус котла желательно теплоизолировать. Особенно это важно, когда котел устанавливается в прихожей, на кухне и других помещениях постоянного пользования. Теплоизоляция необходима не столько для снижения тепловых потерь, сколько для предохранения обитателей жилища от случайных ожогов. Кроме того, перед вводом котла в эксплуатацию его необходимо заземлить в соответствии с нормативными требованиями.

Электрокотлы описанной конструкции не требуют специальных расчетов, а их чертежи можно найти в Интернете.

Такой котел можно установить в разрыв магистрали отопительной системы, однако для полноценного обогрева лучше использовать отдельно расположенный электроводонагреватель, соединяемый с магистралью аналогично котлам других типов. Промышленные образцы таких устройств имеют встроенную систему подогрева воды, идущей на бытовые цели.

Отдельный агрегат также модно изготовить из куста стальной (некоторые предпочитают чугунную) трубы. Следует учитывать, что меньшее объем котла тем больше его теплоэнергетическая эффективность.

Если использовать для нагревательного бака трубу диаметром от 100,0 миллиметров, то такое устройство вполне способно поддерживать необходимую для проживания температуру, даже комфортную, в домостроении, состоящем из двух-трех жилых помещений.

Котел трубчатой формы обычно размещают вертикально. Некоторые мастера не приваривают торцовые крышки, а используют фланцы с патрубками, крепящиеся к корпусу при помощи болтового соединения. Это позволяет производить ревизию ТЭНов и периодически очищать нагревательный бак от накипи и образовавшегося мусора.

Подсоединение электрокотла к отопительной магистрали необходимо выполнять через запорные краны. Это позволит избежать утечки теплоносителя при техническом облуживании или отключении котла.

Какой водонагреватель лучше: проточный или накопительный

Решить, какой водонагреватель покупать — бойлер (накопительный) или проточник — в принципе, несложно. В первую очередь ограничивающим фактором является потребляемая мощность: у накопительных максимально это 3-4 кВт, у проточных водонагревателей меньше 7-8 кВт брать бессмысленно — они могут обеспечить  нагрев лишь очень небольшого объема воды. Не у всех есть возможность установить такое мощное оборудование.

Во вторую очередь, надо смотреть, постоянно вы будете использовать электронагреватель воды или только периодически. При периодическом использовании, особенно в летний период удобны проточные водонагреватели, так причем открытого типа (индивидуальные, которые устанавливаются рядом с мойкой).  Например, это отличный способ подогреть воду в летнем душе на даче до комфортной температуры, если солнце с этой задачей не справилось. Также это — способ решения проблемы в квартирах при отключении горячего водоснабжения на ремонт.

Монтаж оборудования

Если раньше выбор устройств для организации отопления был не очень велик, то сейчас ассортимент предлагаемых приборов весьма разнообразен. Нагрузки на сеть бывают разные, и можно подобрать такой водонагревательный аппарат, чтобы он мог справиться с ними. Размер и объем баков бывает разным.

Схема отопительной системы с бойлером

Для входа и выхода воды используются различные комбинации. Лучше всего, если вывод теплоносителя будет сверху, а ввод – снизу. Вода нагреется, поступит в систему отопления, и с холодной не смешается. В бойлере расположены выводные патрубки. Их диаметр должен быть 2 дюйма, чтобы можно было подключать прибор к трубам системы отопления без использования переходников.

Стоит знать, что диаметры входов и выходов большинства из приборов, представленных на настоящий момент на рынке, составляют 3,54 дюйма. Поэтому радиаторы к ним присоединить сложно. А расчет мощности прост: на 10м2 — 1кВт.

Если у дома площадь невелика, то для системы отопления применяют водонагреватели бытового типа. Но при этом мощность ТЭНа не должна быть меньше 10 кВт. Маломощные приборы (от 5 до 7 кВт) используются для незначительных нужд — например, организации душа.

Следует обращать внимание на инструкции, в которых есть все необходимые советы по установке нагревателя. Нужно неукоснительно следовать им, чтобы монтаж был правильным, а в дальнейшей работе не возникали непредвиденные срывы.

Важно! Учитываются трубопроводы и радиаторы отопления, а точнее, сколько колен, ответвлений, где они располагаются.

От этого зависит производительность электрического отопления частного дома. Для оптимальной работы количество всех этих ответвлений и колен должно быть как можно меньше.

Понятно, что из помещения теплый воздух будет улетучиваться. Это может сказаться на нагрузке ТЭНов. Поэтому перед проектом системы и монтажом производят утепление дома. За всеми установками нужно ухаживать и не забывать о профилактических работах. Обязательно нужно позвать специалиста для техобслуживания отопительной системы перед наступлением холодов. Конечно, владелец может и сам осмотреть и обслужить все детали, но у него должны быть хотя бы минимальные знания о работе бойлеров и ТЭНов.

Пример обвязки бойлера

Водонагреватель или электрический котел?

Идея использовать проточные водонагреватели для отопления возникла еще при появлении на рынке первый электрических бойлеров. Но чаще всего устанавливают электрические котлы, которые спроектированы именно для отопления. Выяснить актуальность установки проточных водонагревателей от системы отопления можно после сравнительного анализа этих устройств с котлами.

Важным показателем является КПД системы – отношение полученной тепловой энергии к затраченной. В этом плане электрические котлы намного эффективнее – у них этот показатель достигает значения 90%. В то же время большинство водонагреватели проточные электрические для отопления КПД не превышает 70%. Это связано со спецификой конструкций и методом повышения температуры теплоносителя. Далее следует учесть определенные эксплуатационные качества.

Водонагреватель или электрический котел?

Использование проточного водонагревателя возможно только для закрытых систем с принудительной циркуляцией. Это объясняется спецификой работы устройства.

Масляные радиаторы – безопасность и мобильность

Масляные радиаторы давно и прочно вошли в быт наших соотечественников. Их обычно используют в качестве дополнительного отопления, но приборы вполне могут применяться в резервных системах обогрева. Современные масляные радиаторы отличаются высоким КПД, надежностью, долговечностью, безопасностью. Многие модели радиаторов снабжены роликами, позволяющими свободно перемещать их по дому. Приборы устанавливают в жилых, нежилых помещениях, на дачах, в магазинах и офисах – они универсальны, и все же постепенно масляные обогреватели «выходят из моды», уступая в популярности конвекторам.

Масляные радиаторы – безопасность и мобильность

Масляные радиаторы выбирают в зависимости от назначения и площади помещений, требующих обогрева

Преимущество и область применения электрокотлов

Чаще всего электрокотлы используют при монтаже отопления на даче и в частном доме. Это связано с тем, что данное оборудование имеет низкую стоимость и при этом установить его можно самостоятельно, без вызова мастера.

Преимущество и область применения электрокотлов

Среди основных преимуществ электрических котлов выделяют:

  • оборудование является безопасным (конструкция не включает в себя открытое пламя либо наличие легковоспламеняющихся источников топлива);
  • водонагреватели могут находиться в отключенном состоянии до полугода, при этом без вреда для своей работоспособности (актуально для дач и загородных домов, которые посещаются редко);
  • габариты относительно небольшие, поэтому разместить его можно в любом помещении;
  • на сегодняшний день существует огромная разновидность электрокотлов, различных по мощности, способу установки и принципу действия;
  • при нагревании воды не возникает копоть, опасная как для человека, так и для окружающей среды.
Читайте также:  Какой обогреватель лучше выбрать для дома советы экспертов

Расчет объема накопительного бака и мощности ТЭНа

Области применения теплового аккумулятора

На первом этапе необходим расчет мощности бойлера для отопления дома. Существует несколько способов решения этой задачи. Самый оптимальный из них – ознакомиться с рекомендациями от производителя конкретной модели бака.

Необходимо учитывать, что схема отопления от бойлера напрямую зависит от мощности всей системы. Поэтому за первоначальный параметр принимается эта величина. Предположим, что она составляет 1 кВ/ч. После установки бойлера в системе отопления частного дома он должен поддерживать оптимальный уровень нагрева воды еще 5 часов. При этом тепловой режим системы составляет 75/50 (низкотемпературный). В таком случае оптимальный объем бойлера на отопление и ГВС вычисляется по следующей формуле:

Получившийся объем можно уменьшить, если приобрести модель бойлера для отопления дачи с ТЭНом. Тогда при расчете нужно учитывать удельную мощность этого прибора. В среднем для обеспечения полноценной работы отопления при выключенном котле и средней норме расхода ГВС (10 л/час) необходимо приобрести модель объемом около 400-450 л.

Для полного расчета мощности бойлера для отопления дома необходимо учитывать все факторы – тепловые потери в здании, месторасположение емкости в системе и т.д.

Инструкция по использованию

Если ранее ваша система работала на воде, перейти на антифриз будет непросто. Теоретически радиаторы с котлом можно опорожнить и заполнить холодостойким теплоносителем, но на практике получится следующее:

  • из-за меньшей теплоемкости снизится отдача батарей и эффективность обогрева комнат;
  • из-за вязкости увеличится нагрузка на насос, расход теплоносителя упадет, к радиаторам придет меньше тепла;
  • антифриз расширяется сильнее воды, поэтому вместительности старого бачка не хватит, в сети поднимется давление;
  • для улучшения ситуации придется добавить температуру на котле, что приведет к перерасходу топлива и повышению давления.

Дополнение. После заливки жидкости гарантированно потекут старые соединения, уплотненные льном и краской.

Протекающие стыки нужно перепаковать, уплотняя резьбу сухим льном или нитью с герметиком

Чтобы отопление нормально функционировало на химическом теплоносителе, нужно заранее рассчитать либо переделать существующую систему согласно новым требованиям:

  1. Вместительность расширительного бака подобрать из расчета 15% от общего объема жидкости (на воде было 10%);
  2. Производительность насоса принимается на 10% больше, а создаваемое давление – на 50%. Поясним на примере: если раньше стоял агрегат с рабочим напором 0.4 Бар (4 метра водного столба), то под антифриз берете насос 0.6 Бар.
  3. Чтобы эксплуатировать котел в оптимальном режиме и не поднимать температуру теплоносителя, желательно добавить 1—3 (в зависимости от мощности) секции каждой батарее.
  4. Все стыки пакуйте сухим льном либо используйте качественные пасты – герметики типа LOCTITE, ABRO или «Гермесил».
  5. Покупая запорную и регулирующую арматуру, проконсультируйтесь с продавцом на предмет стойкости резиновых уплотнений к воздействию гликолевых смесей.
  6. Заново опрессуйте систему, наполнив трубы и отопительное оборудование водой.
  7. Запуская котельный агрегат при отрицательной температуре, настройте минимальную мощность. Холодный антифриз нужно отогревать медленно.

Совет. Общее количество теплоносителя рассчитать нетрудно — площадь проходного сечения трубы умножается на ее длину, вместительность котла и радиаторов указана в паспортах изделий. Как правильно разместить и подключить расширительный бачок, узнайте из нашей отдельной публикации.

Перед закачкой морозостойкой жидкости залейте воду и проведите испытания трубопроводов давлением, превышающим рабочее на 25%

Концентрированный теплоноситель подлежит обязательному разбавлению водой, в идеале – дистиллятом. Не замахивайтесь на чрезмерный запас морозостойкости – чем больше вы добавите воды, тем лучше станет работать отопление. Рекомендации по подготовке теплоносителя:

  1. Под ТЭНовые электрические и газовые двухконтурные теплогенераторы готовьте смесь на минус 20 градусов. Более концентрированный раствор от соприкосновения с нагревателем может вспениваться, на поверхности ТЭНа возникнет нагар.
  2. В остальных случаях смешивайте компоненты под температуру замерзания согласно приведенной ниже таблице. Пропорции указаны в расчете на 100 литров теплоносителя.
  3. При отсутствии дистиллята сначала проведите опыт – разбавьте концентрат в банке обычной водой. Если увидите осадок из белых хлопьев – продукт разложения ингибиторов и присадок, эту воду применять нельзя.
  4. Аналогичная проверка делается перед смешиванием антифризов двух разных производителей. Разбавлять этиленгликоль пропиленовым составом недопустимо.
  5. Теплоноситель готовьте непосредственно перед заливкой.

Соотношение концентрата и воды даны в расчете на 100 л. Чтобы выяснить количество ингредиентов для объема 150 литров, умножьте приведенные цифры на коэффициент 1.5

Максимальный срок эксплуатации любого незамерзающего вещества в трубах и радиаторах отопления – 5 лет. По окончании указанного периода жидкость сливается, производится двукратная промывка системы и заполнение свежим антифризом.