Увы, но пока еще далеко не все населенные пункты или дачные поселки получили доступ к магистральному газоснабжению.
Электрокотлы для отопления частного дома от сети 220 вольт — фото
Как решить проблему обогрева жилища в таких условиях? Отапливать дом печами или котлами на твердом топливе не всем по нраву – это требует и постоянного контроля, и лишних хлопот по пополнению запасов энергоносителя.
К счастью, электроснабжение есть практически повсюду, на помощь приходят электрокотлы отопления от сети 220 вольт, но на сколько они безопасны и экономны?
Сложившийся стереотип – при упоминании электричества, как источника энергии для отопления дома, у большинства сразу же возникает представление о крайне неэкономичных системах и баснословных платежах за коммунальные услуги. Это будет справедливо, если иметь в виду старые модели котлов с ТЭНами. Однако, с этим можно поспорить, если применять современное оборудование, использующие совершенно иные способы преобразования электрической энергии в тепловую.
Итак, современный рынок отопительного оборудования представлен классическими ТЭН-приборами, электродными и индукционными котлами различных типов. Данная публикация делает акцент именно на новых технологиях отопительных установок, использующих сетевую электроэнергию.
ТЭН – просто, но весьма неэкономно, можно ли обогреть им дом?
Самыми простыми по устройству являются водонагревательные приборы, в которых используется резистивный принцип преобразования энергии. Проще говоря, это знакомые ТЭНы, и принцип их действия мало отличается от привычных лампочек накаливания, электроплиток, чайников или утюгов. В роли источника тепла выступает спираль (проводник), сделанная из металла, имеющего высокое удельное сопротивление.
Так выглядит ТЭН котла
Проходящий по спирали ток вызывает быстрый ее нагрев. Однако, в случае с водяным котлом, спираль необходимо «одеть» в диэлектрический изолятор и далее – в водонепроницаемый корпус (таково примерное устройство любого ТЭНа). Каждый слой – это потери тепла, и в итоге КПД в лучшем случае достигает 75—80%. Кроме того, нагревание теплоносителя происходит достаточно медленно, что еще значительнее снижает эффективность таких котлов. Подобная схема оправдывает себя в накопительных водонагревателях, но для целей отопления – выглядит крайне нерентабельна.
Современный ТЭН-котел имеет достаточно сложное устройство
Спору нет, современные котлы буквально напичканы электроникой, максимально повышающей производительность приборов. Так, реализована возможность ступенчатой работы нескольких ТЭНов, в зависимости от температуры теплоносителя, в случае, если автоматика «видит», что этого будет достаточно для поддержания установленного режима. Производители порой декларируют о 98% КПД их изделий, но судя по отзывам, платить за электроэнергию при использовании таких котлов в качестве основного источника обогрева придется немало.
Главное достоинство таких котлов – невысокая цена. Если его устанавливать в качестве «подмоги» или для эпизодического включения, например, при временных посещениях загородной дачи в холодное время года, то покупка будет оправдана.
Котел отопления с электродной схемой
В свое время электрические котлы подробного типа действия получили широкую рекламу, преподносились, как самый оптимальный способ применения электроэнергии для отопления жилья. Одновременно пошел поток не самых лучших отзывов об их работе. Где правда? Она, как это водится, где-то посередине.
Одна из моделей электродного котла
В основе принципа их работы лежит электрическая проводимость жидкости, обладающей определенными химико-физическими свойствами – электролита. Быстрая смена фаз ( 50 колебаний в секунду, т.е. 50 Гц) приводит к колебательным движениям ионов и быстрому разогреву теплоносителя.
Подобная схема работы придает таким котлам целый ряд преимуществ:
- высокая скорость набора температуры, т.е. прибор обладает очень малой инертностью.
- Безопасность — установка в принципе не сможет работать при отсутствии теплоносителя (например, при его утечке).
- Подобным котлам полностью «безразличны» перепады напряжения в сети.
- Себестоимость оборудования невысока.
Однако достоинства «смазываются» серьезными недостатками:
- Автономная система отопления потребует очень точно выверенного химического состава теплоносителя, иначе все заявленные преимущества просто потеряют смысл.
- Мощность обогрева крайне нестабильна – она напрямую зависит и от химического состава теплоносителя, и от его текущей температуры, значительно изменяющей проводимость электролита.
- В свете двух перечисленных причин — очень большие сложности в точной регулировке или автоматизации процесса отопления.
Помимо этого, отзывы о подобной системе единодушны в том, что она требует частого (не мене раза в год) вызова специалиста для прочистки пластин теплообменника и корректировки химического состава электролита. И сам котел, и отопительные коммуникации, и радиаторы автономной системы быстро зарастают солями и нуждаются в профилактических работах. И еще один важный момент – непременный правильно оборудованный контур заземления – без него котел просто не станет работать.
Индукционные котлы – современные подходы к проблеме электрического отопления
Пожалуй, самыми производительными среди всех электрических котлов отопления на 200 В являются установки, использующие принцип электромагнитной индукции.
Из курса физики известно, что если по одному проводнику (первичной обмотке) проходит переменный ток, то во вторичной обмотке, находящейся в создаваемом ЭМП, наводится разность потенциалов (напряжение). В случае замыкания вторичной цепи по ней начинает проходить ток, который и используют в качестве источника тепловой энергии. Попросту говоря, привычная схема электротрансформатора, которая адаптирована для нужд подогрева теплоносителя.
Каковы основные преимущества индукционных отопительных приборов?
- В них практически отсутствуют уязвимые детали или узлы, которые потребуют частой замены или ремонта. Так, в обычных котлах именно ТЭНы из-за постоянных циклов нагрева и остывания изнашиваются быстрее всего, и это сопряжено с необходимостью их периодической замены. В индукционных же котлах создающее электромагнитное поле катушка никаким образом не контактирует с нагреваемой средой, и может служить долгие годы без риска межвиткового замыкания.
- Котлы ТЭНовые или электродные имеют общую болезнь – зарастание рабочих элементов слоями накипи, резко снижающей КПД приборов. Работа же индукционных отопителей подобного недостатка не имеет –она сопровождается высокочастотными колебаниями, микровибрацией, которые не позволяют образовываться наслоениям окислов или солей.
- Системы отопления с котлами индукционного типа абсолютно не требовательны к химическому составу теплоносителя.
- Работа подобных котлов легко поддаётся регулировке и автоматизации – как правило, электронные блоки управления входят в комплект поставки изделия.
Шкаф управления индукционным котлом
- Разогрев теплоносителя до заданной температуры происходит очень быстро – спустя 5—7 минут.
- Произведенные расчеты показывают, что подобная схема дает до 30—40% экономии на энергоносителях, по сравнению с иными котлами равной мощности.
- Индукционные котлы отличаются повышенной электро— и пожаробезопасностью.
- Срок службы котла, в большинстве случаев, зависит только от качества сварных соединений. Подобные нагреватели могут безаварийно служить 30 и более лет.
Современные индукционные котлы в основном исполняются по одной из двух схем – SАV или BИН. Индукционный базовый принцип одинаков, но вот в вопросах организации теплообмена и конструктивного исполнения между ними достаточно существенная разница.
Электрокотлы типа SАV
Функцию вторичной обмотки в данном случае берет на себя короткозамкнутая система каналов и труб с теплоносителем. Сгенерированный в ней индукционный переменный ток влечет быстрый нагрев поверхностей теплообменника с циркулирующей по ним жидкостью, которая прокачивается в систему отопления. Внутренний контур имеет очень разветвленную лабиринтную структуру, поэтому и нагрев происходи в очень короткие сроки, что обуславливает высочайший КПД котла.
Но и это еще не все. Даже при невысоких значениях потребляемого от внешней сети тока вступает в силу закон самоиндукции. Короткозамкнутая «катушка» из труб теплообменника, находящаяся в переменном электромагнитном поле, сама по себе дополнительно индуцирует реактивную мощность, и величина этих самонаводящихся токов – весьма значительна. Это – еще один плюс к эффективности и экономичности котла.
Модельный ряд котлов типа SAV
Производители выпускают широкую линейку котлов SАV, от небольших, для обогрева помещений с малой площадью, до мощных установок, которые даже используются в технологических процессах для поддержания определенных температурных режимов. Для примера – один из самых компактных приборов, котел серии «Рrof» SAV-2,5:
Достаточно компактный — «SAV-2,5»
- Габариты изделия – металлический цилиндр диаметром 12 см, высотой 45 см.
- Масса прибора – 23 кг (плюс 4 кг – вес электронного блока управления).
- При таких «скромных» размерах котел обладает мощностью 2,5 кВт, что позволяет отапливать 25—30 квадратных метров при стандартной высоте потолков и хорошей термоизоляции помещений.
- Заявленный производителем КПД – 99%.
- Установка котла сложности не представляет – он оснащен всеми необходимыми резьбовыми патрубками и фланцами для врезки в систему отопления.
- Приобрести такой отопительный прибор, вместе с блоком управления, можно за 28—30 тысяч рублей.
Котлы типа BИН
Работа индукционного вихревого нагревателя (BИН) организована несколько иначе. Сетевое напряжение 220 V 50 Нz поступает в электронный преобразователь и трансформируется в высокочастотное. Это дает резкое возрастание напряженности ЭМП и, соответственно, усиление генерирующихся в магнитопроводах поверхностных высокочастотных токов Фуко.
В связи с тем, практически весь котел (корпус и внутренние емкости трубопроводы) изготовлены из специальных ферримагнитных сплавов, появляющийся эффект перемагничивания приводит к почти мгновенному разогреву всех деталей, контактирующих с теплоносителем, и в роли теплообменника выступает практически вся достаточно массивная конструкция котла – отсюда и его завидная эффективность.
Внешне котлы ВИН также представляют собой цилиндр, различного диаметра и высоты, в зависимости от мощности конкретной модели. Для примера можно взглянуть на один из самых небольших – котел «BИН – 3»:
Котел типа ВИН
- Масса и габариты изделия – 30 кг, цилиндр Ø 122 мм, высотой 620 мм.
- Мощность котла – 3кВт 9 с теплоотдачей 2520 кКaл/чaс. Этого достаточно для эффективного обогрева помещения площадью до 40 квадратных метров.
- КПД подобной установки – 99%.
Установка котла сложности не представляет, и легко выполняется соответствующими специалистами. В комплект поставки, как правило, входит сам котел, запорная арматура, шкаф автоматики, температурный датчик и контроллер потока, насос для обеспечения принудительной циркуляции теплоносителя. Такой комплект «BИН – 3» стоит порядка 35 – 38 тысяч рублей.
«Батарея» котлов ВИН
Нередко индукционные нагреватели объединяют в целые «батареи» последовательно подключенных котлов, что позволяет использовать их для отопления значительных площадей.
- Безусловно, есть у индукционных котлов и свои недостатки:
- Достаточно высокая цена, но она должна быстро окупиться экономией на оплате счетов за электричество.
- Подобные котлы устанавливают только в замкнутых системах отопления с принудительной циркуляцией, иначе весь эффект экономичности теряется. Есть еще один нюанс – открытый расширительный бачок также скажется на рентабельности системы, поэтому обычно используют мембранный ресивер.
Примерная установка индукционного котла
Видеодемонстрация безопасности электрокотлов отопления индукционного типа
Подводя краткий итог публикации, можно еще раз подчеркнуть, что с точки зрения экономичности эксплуатации первое место безоговорочно занимают котлы индукционного принципа действия. Цены на них – высоки, но с учетом длительности безаварийной работы, отсутствия необходимости ремонтных и профилактических работ, простоты установки и управления, низкого потребления электроэнергии – это пожалуй — самый оптимальный вариант.
