Устройство и принцип действия электрического котла для обогрева дома
Применение электричества для отопления является распространенным способом обогрева дома. Этот метод экологически безопасен (не воздействует на окружающую среду) и удобен.
Единственными факторами, ограничивающие распространение такого отопления, являются:
- Тарифы на электроэнергию и их рост в перспективе.
- Расходы потребителя на подвод и подключение к жилью электрической мощности, необходимой для обеспечения комфорта.
Когда пользователь определяется с топливом для котла, он бывает ограничен в выборе. Рядом с его домом отсутствуют сети природного газа и централизованного теплоснабжения, а рынка древесных или сельскохозяйственных отходов нет.
Тогда электрический котел становится единственной альтернативой и основным источником тепла. В бивалентных отопительных системах он становится резервным в комбинации с котлами на газе, твердом/жидком топливе или тепловыми насосами.
Достоинства и недостатки электрических котлов
Разбираясь с положительными и отрицательными сторонами электрического котла отопления, нужно рассматривать их в зависимости от вида нагревательного элемента.
К плюсам индукционного нагрева относят:
- Самая большая эффективность при нагреве (до 99,5 %) при небольших размерах агрегата.
- Длительный срок службы (до 30 лет) и надежность устройств, единичная мощность которых до 60 кВт.
- Теплоносителем может быть не только вода, но и незамерзающие жидкости или масло.
- Безопасная эксплуатация и небольшие затраты на сервис.
Недостатков немного – высокая стоимость, сложности в обвязке трубами и подсоединении электропитания.
Преимуществами электрокотла с трубчатыми электронагревателями являются его относительно небольшая цена; он быстро нагревает воду, а обслуживание и подключение к отоплению максимально упрощены.
Минусов же гораздо больше:
- Косвенный способ поднятия температуры жидкости уменьшает кпд до 97…98 %.
- Нужна водоподготовка, т.к. в противном случае во время нагрева на корпусе нагревательного элемента появляется накипь, ухудшающая теплообмен и разносимая по разводке и радиаторам.
- Не компактная конструкция.
- Большая нагрузка на электросеть при эксплуатации и броски тока при включении.
- Когда ТЭН работает, вольфрамовая проволока внутри него испаряется и выгорает, требуя замены всей детали.
- Возможно разрушение корпуса нагревателя и появления опасности удара электричеством.
- Агрегаты имеют упрощенную автоматику, требуя дополнительных вложений.
Достоинства электродного котла – он компактнее всех перечисленных выше агрегатов, при большей удельной мощности; отличается низким энергопотреблением, надежностью и простотой конструктивной схемы. Но его установка и подключения не простые.
Работает он только на максимуме мощности, поэтому управление ею идет в режиме «старт - стоп». Электроды подвержены эрозии, покрываются накипью и поэтому периодически заменяются. В качестве теплоносителя используется определенный состав воды. А изменение количества солей в ней влияет на теплоотдачу.
Устройство электрокотла
В самом общем случае устройство электрокотла выглядит так. Имеется стальная емкость с патрубками для подключения подающего и обратного трубопровода системы обогрева. В нее встроены разные по конструкции устройства для нагрева котловой воды – индукционные катушки, электроды или ТЭНы.
Они определяют стоимость котельного агрегата (в порядке убывания). В ряде случаев предусмотрены теплоизоляция частей оборудования, соприкасающихся с нагретой водой, встроенный циркуляционный насос для нее и другое. Обязательно есть элементы автоматики (отводчики воздуха, термисторы, манометры и т.д.), защит (от перегрева, утечки тока) и управления тепловой мощностью.
Принцип действия
Принцип работы электрического котла разных типов имеет главное сходство – он повышает температуру воды или другой жидкости. Различия в видах оборудования заключаются лишь в способе преобразования электроэнергии в теплоту.
Котел с ТЭНом
Для котельного оборудования с ТЭНами электрический ток проходит через проволоку с высоким сопротивлением (вольфрам), заставляя ее разогреваться.
Полученное тепло через засыпку из кварцевого песка и корпус нагревателя переходит к воде, движущейся внутри бака котла, далее попадая к радиаторам систем отопления либо к змеевику «теплого» пола.
Электродный котел
У электродных котлов все происходит немного иначе. К его цилиндрическому корпусу из стали подключают «нулевой» провод, внутрь по оси устанавливают металлический электрод с подсоединенной «фазой».
Внутри с помощью насоса заставляют двигаться недистиллированную воду из отопления, которая является проводником с определенным электрическим сопротивлением. Т.о. при пропускании через эту жидкость электричества она будет нагреваться. Степень роста температуры зависит лишь продолжительности воздействия электротока и его силы.
Индукционный
В индукционном котле нагрев воды идет из-за явления электромагнитной индукции. По катушке, обмотанной проводом, пропускают электричество. При этом одновременно внутрь нее помещается сердечник из металла. Вокруг катушки возникают т.н. вихревые токи, греющие массив сердечника, омываемый, в свою очередь, водой. Таким образом теплоту воспринимает теплоноситель.
Типы электрокотлов
Электрические котлы можно условно классифицировать следующим образом:
- по установке – настенные или напольные;
- назначение – только для обогрева (одноконтурные) либо для отопления совместно с горячим водоснабжением (двухконтурные);
- по питающему напряжению и тепловой мощности соответственно – одно- (до 6 кВт) и трехфазные (более 6 кВт).
В зависимости от области применения электрокотлы бывают бытовыми и промышленными.
Расчет мощности электрокотла для отопления дома
При выборе электрического котла нужно определить его мощность. Для этого вычисляют теплопотери через ограждения – наружные стены, потолки, полы и окна, зная их площади. Сначала определяют температуры внутри (в зависимости от их функций) и снаружи помещений), а затем рассчитывают суммарные утечки теплоты. Добавив 20 % запаса, получают требуемую тепловую мощность агрегата.
