Почему электродные котлы быстро нагревают помещение

Знаете ли вы, что первые модели электродных котлов разрабатывались для военно-морского флота СССР? Благодаря чему они сейчас широко используются в быту? Как они работают и как их устанавливают? Ответы на эти вопросы вы найдете в данной статье.

Где используются электродные котлы

Какие вы знаете способы отопления дома с помощью электроэнергии? Первым делом, когда вы представляете монтаж систем отопления, перед глазами возникает такая картинка: котел с водяным ТЭНом. Нихромовая нить, обладая высоким сопротивлением, внутри такого ТЭНа нагревается, передает тепло наполнителю трубки, затем металлической оболочке и потом — воде.

Но ученые решили упростить задачу и нагревать теплоноситель, минуя посредника, с помощью электродов и проводов, подключенных к электропитанию. Напомним, что первые модели электродных (ионных) котлов первоначально разрабатывались для военно-морского флота СССР (это было в середине прошлого века). А для гражданских целей электронные котлы стали выпускать и применять всего пару десятков лет назад.

Итак, электродные (ионные) котлы — это разновидность электрических котлов. Они используются в автономных отопительных системах. Главная отличительная черта такого отопительного оборудования – блок электродов, который заменил в качестве нагревательного элемента традиционный ТЭН.

Ионными котлами можно обогревать частные дома, дачи, магазины, ларьки, мастерские.

Принцип работы электродного котла

В электродном котле вода нагревается за счет ионов, которые движутся между электродами. Когда он включается, происходит ионизация теплоносителя, при этом молекулы распадаются на положительные и отрицательные ионы. Вновь образовавшиеся ионы направляются к отрицательному и положительному электродам. При этом выделяется тепло, которое передается теплоносителю. Таким образом, жидкость нагревается напрямую, без участия «посредников», которыми в традиционных электрических котлах являются ТЭНы.

Вода в ионных котлах играет роль элемента электрической цепи. Она нуждается в специальной подготовке для получения электросопротивления нужной величины — в добавлении в нее поваренной соли, ведь первоначально такие котлы создавались с учетом использования морской воды. Если же вы возьмете дистиллированную воду и попытаетесь нагреть ее с помощью ионного котла, ничего из этого не получится.

Ионные агрегаты набирают мощность постепенно. Когда теплоноситель нагревается, его электрическое сопротивление снижается, величина тока возрастает, а количество тепла увеличивается.

Иногда электродный котел используют в сочетании с другими видами отопительного оборудования: твердотопливным или газовым. При необходимости для существующей отопительной системы может применяться схема параллельного подключения двух или более электродных агрегатов.

Преимущества электродных котлов:

• высокий КПД, почти 100%;
• очень компактный размер при высокой мощности;
• не нужен дымоход;
• электродный котел способен самостоятельно поднимать давление в контуре отопления;
• высокая степень безопасности. Если у котлов с ТЭНами при недостаточном уровне теплоносителя в емкости котла может произойти авария, то в электродном котле недостаток теплоносителя приведет только к остановке котла;
• очень малая инертность позволяет эффективно управлять температурным режимом при помощи автоматики, как результат — минимум затрат энергии, и температура в помещении будет всегда на том уровне, который вы задали автоматическому контроллеру;
• не страшны ионному котлу перепады напряжения в электросети, в таком случае его работа не прекращается, только меняется мощность;
• возможна установка нескольких ионных котлов одновременно;
• экологически чистый вид обогрева.

Как видим, у электродных котлов очень много плюсов. Однако когда вы выбираете монтаж системы отопления, то должны взвесить и минусы.Недостатки электродного котла:

• он потребляет только переменный ток, а при постоянном токе произойдет электролиз воды;
• необходимо контролировать электрическую проводимость теплоносителя. При изменении электролитических характеристик выработка тепла резко снижается;
• как любому нагревательному прибору с водяным ТЭНом, ему требуется заземление. При этом, если произойдет пробой изоляции, риск поражения электротоком выше, чем у ТЭНовых водонагревателей;
• есть ограничение по температуре нагрева теплоносителя — она не должна превышать 75 °С, в противном случае энергопотребление котла сильно возрастает;
• неизменное образование накипи на электродах понижает мощность котла, потому что это препятствует ионизации;
• предъявляются высокие требования к качеству отопительных приборов;
• отопительная система должна быть оснащена циркуляционным насосом;
• из-за переменного напряжения тока происходит износ электродов, как результат — их нужно периодически менять;
• коррозия в завоздушенном отопительном контуре, который содержит теплоноситель-электролит, происходит во много раз быстрее;
• в одноконтурной системе нельзя использовать нагретую воду для бытовых нужд;
• пусконаладочные работы самостоятельно произвести невозможно, нужно вызывать специалистов. Дело в том, что неспециалист не сможет понизить омическое сопротивление воды с повышением ее проводимости до нужного уровня;
• нужно иметь специальное оборудование, чтобы проверять электропроводность теплоносителя, которая в процессе эксплуатации изменяется.

Технические характеристики

При монтаже систем отопления нужно знать технические характеристики. Бытовой ионный котел имеет форму цилиндра, его диаметр обычно не больше 320 мм, длина — 600 мм, вес — 12 кг. Наименьшая мощность — 1-2 кВт, подходит для отопления помещения примерно 80 м2 (при этом достаточно 40 л воды в отопительной системе), максимальная — 50 кВт, для помещений около 1600 м2. Однофазные котлы имеют мощность 2-6 кВт, трехфазные — 9-50 кВт. Напомним, что температура в 75 °С является оптимальной для ионных котлов.

Если площадь 100 м2, нужно умножить показатели на 5 – котел должен быть 5 кВт, объем помещения — не более 300 м3, а в отопительной системе должно находиться до 240 л воды.

Количество потребляемой энергии зависит от коэффициента теплопотери здания.

При режиме «максимум», который подходит для температуры -23 °С, работа котла в сутки занимает 8 часов (имеется в виду нагрев и остывание). Чтобы рассчитать количество потребляемой энергии, предлагается такая схема: мощность котла умножается на количество часов его работы в сутки.

Как установить электродный котел

Электродный котел должен быть укомплектован автоматическим воздухоотводчиком, обратнопредохранительным клапаном, манометром. В системах открытого типа регулирующую или запорную арматуру нужно устанавливать только после расширительного бачка. Это значит, что участок трубопровода между выходом из котла и до расширительного бачка не должен содержать какой-либо запорной арматуры.

В системах закрытого типа запорную арматуру устанавливают на отрезке трубопровода после расширительного бачка и до ввода в котел. В том случае, если сразу после выхода из котла стоит группа безопасности, расширительный бачок нужно установить на обратке.

Ионные котлы, независимо от их модели, устанавливают в отопительную систему вертикально, с помощью крепления к стене. Первые 1200 мм обвязки на подаче теплоносителя в котел делают из металлической неоцинкованной трубы, а дальше можно использовать металлопластиковые трубы.

Очень важно надежное заземление ионного котла. Заземляющий медный провод должен иметь сечение 4-6 мм, его сопротивление — не более 4 Ом. Проводник подключается к нулевой клемме, которая расположена в нижней части котла.

Наилучший вариант — когда электродный котел устанавливают в новую отопительную систему, промытую до этого чистой водой. Когда котел врезают в уже существующий контур, нужно тщательно промыть его водой, причем добавив в нее спецсредства. Какие именно и в каких пропорциях — это указано в техническом паспорте на котел и зависит от производителя. Если это условие не соблюдать, то накипь помешает точной настройке омического сопротивления.

Когда вы выбираете радиаторы для системы с ионным котлом, обратите внимание на потребление ими теплоносителя. Нужно выяснить, сколько литров потребляет один радиатор, а затем вычислить общий литраж, исходя из нужного вам количества радиаторов. Слишком вместительные отопительные приборы не подойдут, ведь такая система будет потреблять более 10 л теплоносителя на киловатт установленной мощности котла. Для этого он должен работать безостановочно, а это повлечет очень большие затраты электроэнергии. Общий литраж отопительной системы должен быть примерно 8 л на киловатт мощности.

Для запуска ионного котла нужны амперметр или нагрузочные клещи.

После подключения котла к системе отопления и включения питания амперметром измеряется потребляемая мощность. Если сила тока больше, чем та, что указана в техпаспорте, нужно добавить в систему отопления дистиллированную воду. Если же сила тока меньше необходимой, добавляют пищевую соду из расчета 30 г на 100 л воды (соду размешивают в теплой воде).

Выбор радиаторов отопления

Для монтажа систем отопления с электродным котлом больше всего подходят биметаллические и алюминиевые радиаторы. Причем при выборе алюминиевых радиаторов поинтересуйтесь происхождением алюминия. Он может быть первичным, т. е. полученным из природных материалов — алунитов, бокситов, нефелинов и т. д., или вторичным, т. е. переплавленным из вторсырья. Более дешевые радиаторы из вторичного алюминия выполнены из сплава, в котором большое содержание примесей, повышающих сопротивление теплоносителя.

Материалы

В открытые системы отопления рекомендуют устанавливать отопительные приборы из алюминия с внутренним полимерным покрытием, которое снижает коррозию. А в закрытых системах такие радиаторы не нужны, поскольку коррозия активизируется при наличии воздуха в объеме теплоносителя, таким образом, содержание солей в нем не станет причиной коррозии.

А вот чугунные радиаторы для монтажа систем отопления с нагревом от электродного котла подходят меньше всего, потому что сильно загрязнены изнутри, а грязевые частицы влияют на проводимость теплоносителя. Также чугунные радиаторы потребляют большой объем теплоносителя, что может превысить установочную мощность конкретной модели ионного котла, понадобится более мощная модель. Если в Ваших радиаторах используются гидроцилиндры, то не забудьте штоки для гидроцилиндров купить в ООО ПТК «КРПМС».

Производители электродных котлов допускают использование чугунных радиаторов при таких условиях: они произведены по евростандарту (в Турции или Чехословакии) и перед вводом в котел, на обратке, в трубопроводе стоят уловители шлама и фильтры грубой очистки.

Бренды

В странах СНГ представлены электродные котлы таких производителей: российское ЗАО «Фирма «Галан», латвийское ООО «Stafor EKO» и украинский СПД-ФЛ Гончаренко О. А. У первых двух — одноименные бренды, у последнего бренд «ЭОУ» (энергосберегающая отопительная установка).

Стоимость электродного котла напрямую зависит от его мощности. При этом комплект автоматики продается, как правило, отдельно и стоит вдвое дороже котла.

Срок гарантии на электродный котел — от года до двух лет. В среднем они служат около десяти лет, при условии, что четко соблюдаются эксплуатационные требования к теплоносителю и своевременно, т. е. раз в два-четыре года меняются электроды.

Некоторые нюансы

Если вы делаете монтаж системы отопления, которая основана на нагреве теплоносителя от ионного котла, нужно учесть такие нюансы:

• лучше всего устанавливать ионный котел в контур, созданный специально под него;
• если вы используете в качестве теплоносителя антифриз, то особое внимание уделите разъемным соединениям — текучесть антифриза выше, чем у воды;
• трубы, которые образуют отопительный контур, оберните слоем теплоизоляции, чтобы котел смог выйти на оптимальный рабочий режим;
• если группы отопительных радиаторов расположены на разных этажах здания, то более эффективно установить независимые ионные котлы нужной мощности на каждую группу;
• ионные котлы не подходят для монтажа систем отопления «теплый пол», потому что температура циркулирующего теплоносителя там не должна превышать 45 °С, а значит, котел не сможет выйти на необходимую рабочую температуру.

Расчет мощности

В инструкциях по эксплуатации ионных котлов, как правило, приводится максимальная площадь помещения, которую можно обогреть, если у строения небольшие теплопотери.

Мощность котла нужно выбирать с небольшим запасом, учитывая при этом мощность электросети. Если отопление действует с такой электронагрузкой, которая близка к предельно допустимой, то делают трехфазную подводку с нулевым проводом и устанавливают трехфазный котел. Он обладает, по сравнению с другими агрегатами, большими возможностями для регулировки мощности. А трехфазное сетевое питание расширяет возможность использования разного электрооборудования.

Электропитание происходит за счет прокладки двухфазных линий и установки трехфазного счетчика. Это не дороже, чем провести мощную однофазную линию.

Таким образом, ионными котлами можно отапливать частные дома, дачи, магазины и т. д. Если нет централизованного газоснабжения, то такие котлы — выход из ситуации.

Как установить электрический котел, подключить к нему питание и спустить воздух и отрегулировать давление, узнаете из этого видеоролика: