Данная статья подойдет тем, кто по той или иной причине в качестве источника энергии для отопительного котла выбрал электричество. То есть в данной статье пойдет речь о выборе и подключении электрического котла для системы отопления частного дома.
Существует несколько типов котлов, использующих в качестве «топлива» электричество, рассмотрим вкратце каждый из них.
ТЭНовый электрический котел
Первый и наиболее распространенный тип – ТЭНовый электрический котел. Принцип работы ТЭНового электрического котла можно сравнить со всем известным электрическим чайником. В электрочайнике расположен нагревательный элемент (ТЭН), который преобразует электрическую энергию в тепловую.
В данном случае происходит процесс теплообмена: разогревающийся нагревательный элемент отдает тепло воде, находящейся в электрочайнике. ТЭНовый электрический котел имеет схожий принцип работы, за исключением того, что его нагревательный элемент осуществляет отдачу тепла большому количеству воды, которая проходит через него при естественной или принудительной циркуляции, если в систему отопления включен циркуляционный насос.
Как правило, ТЭНовый котел имеет терморегулирующую аппаратуру, которая позволяет регулировать как в ручном, так и в автоматическом режиме температуру в отопительной системе и соответственно в обогреваемых помещениях.
Среди достоинств данного типа электрокотла следует выделить его сравнительно невысокую стоимость, компактные габаритные размеры, а также удобство в эксплуатации. Возвращаясь к сравнению данного типа котла с электрочайником можно отметить, что тепловой нагревательный элемент через некоторое время эксплуатации покрывается слоем накипи, что в свою очередь приводит к ухудшению процесса теплообмена, снижения КПД и вместе с этим увеличения количества потребляемой им электрической энергии.
Данный недостаток устраняется путем борьбы с накипью различными способами, наиболее популярным из которых является применение различных систем смягчения воды в отопительной системе.
Электродный котел
Следующий тип котла – электродный котел. Принцип работы данного типа электрического котла часто сравнивают с явлением электролиза, но это не совсем так. Процесса электролиза, как такового не происходит, так как на электроды подается переменный ток. Переменный ток характеризуется изменением полярностью на каждом из полюсов 100 раз в секунду – что соответствует частоте бытовой электрической сети 50 Гц. При такой высокой частоте ионы солей, которые содержатся в теплоносителе (воде) колеблются, данный процесс сопровождается выделением тепла – в данном случае нагрева теплоносителя.
Если в случае применения ТЭНового электрокотла возможна работа отопительной системы без принудительной циркуляции теплоносителя, то при использовании электродного котла необходимо в обязательном порядке осуществлять принудительную циркуляцию воды в системе. В противном случае происходит закипание воды непосредственно возле электрода, и котел прекращает работу в результате действия защиты от повреждений.
Также недостатком котла электродного типа является то, что в качестве теплоносителя необходимо использовать исключительно воду и, более того, вода должна иметь определенное удельное сопротивление. То есть для нормальной и эффективной работы котла необходимо периодически контролировать характеристики теплоносителя.
Что касается безопасности эксплуатации электродного котла, то он является безопасным, так как в случае возникновения утечки воды в отопительной системе он прекращает свою работу после того, как один из электродов останется без воды, так как будет отсутствовать цепь для протекания тока. Чего не скажешь о ТЭНовом котле, нагревательный элемент которого выходит из строя практически сразу после утечки воды из котла.
Существенным преимуществом электродного котла является его высокий КПД. В электродном котле преобразование электрического тока происходит напрямую, как говорится «без посредников», в связи с этим котел является неинертным, так как сразу после подачи электричества на электроды происходит нагрев теплоносителя.
В ТЭНовом котле электрическая энергия преобразуется в тепловую непосредственно в самом нагревательном элементе, который, прежде чем отдавать тепло теплоносителю, должен нагреться сам. Данная особенность ТЭНовых котлов наиболее ярко выражена в котлах с нагревательными элементами сухого типа, которые имеют дополнительный кожух.
Индукционный электрический котел
Третий тип котлов – индукционный котел. Принцип работы данного котла основан на явлении магнитной индукции. Конструктивно данный агрегат имеет катушку индуктивности и нагревательный элемент, изготовленный из ферромагнитных сплавов. Нагревательный элемент нагревается магнитным полем, которое индуцируется при подаче электрического тока на катушку индуктивности.
Главной отличительной особенностью котлов данного типа является то, что катушка индуктивности и вся электрическая цепь надежно изолирована от нагревательного элемента и теплоносителя, так как находится в отдельной части корпуса котла. Следовательно, индукционный котел является наиболее безопасным из всех имеющихся электрических котлов. Также данный котел является более долговечным, так на его нагревательном элементе не образуется накипи, как в ТЭНовом котле, и его нагревательный элемент не подвержен износу, как в электродном котле.
Резистивный электрический котел
Существует еще один тип электрокотлов – резистивный. Нагрев теплоносителя в данном котле осуществляют толстостенные нагреватели пленочного типа. Данные котлы характеризуются высокой энергетической эффективностью, но в то же время они не пользуются большой популярностью, в связи с более высокой, по сравнению с другими типами электрических котлов, стоимостью.
Следует отметить, что электрические котлы конструктивно могут выполняться двухконтурными, что позволяет их использовать не только для обогрева, но и в качестве бойлера – для обеспечения горячего водоснабжения дома.
Несколько слов об экономичности электрических котлов
При выборе электрического котла одним из наиболее актуальных критериев выбора является его экономичность. По сути, электрические котлы, независимо от конструктивных особенностей и принципа работы, потребляют практически одинаковое количество электрической энергии. Нет никакой, как любят говорить производители, «уникальной технологии», которая позволит увеличить количество тепловой электроэнергии, преобразуемой из каждого киловатта электрической энергии. Экономичность электрического котла достигается косвенными способами.
Во-первых, это энергоэффективность – применение на практике простых способов снижения затрат энергии на обогрев дома. Во-вторых, проведение энергоаудита дома, который позволяет найти утечки тепла и определить эффективные способы снижения теплопотерь. Также энергоаудит позволяет грамотно построить отопительную систему, которая обеспечит наибольшую эффективность обогрева дома.
В вопросе энергоэффективности следует выделить такой способ снижения затрат, как переход на многотарифную систему учета электрической энергии. В данном случае снижение затрат на обогрев помещения обеспечивается путем включения электрического котла на полную мощность в то время, в течение которого действует наиболее дешевый тариф.
Например, при двух тарифной системе учета электрической энергии в ночное время, когда цена за 1 кВт*ч потребленной электроэнергии значительно ниже, чем в остальное время суток. Утром, при смене тарифной зоны, снижать температуру нагрева электрокотла, поддерживая на протяжении дня заданную температуру. Таким образом можно значительно снизить затраты за потребленную электрическую энергию, задавая пик потребляемой мощности в период действия наиболее дешевой тарифной зоны.
Выбор мощности электрического котла
Электрические котлы, независимо от принципа работы, могут иметь различную мощность. Выбор мощности котла производится с учетом нескольких факторов.
Прежде всего, это суммарная площадь обогреваемых помещений. Существует некая «усредненная» норма мощности котла на квадратный метр обогреваемой площади – 100 Вт на 1 кв.м. Но, по сути, данное значение нельзя рассматривать, как некий стандарт, так как требуемая мощность котла для отопительной системы зависит от множества факторов:
- климатические условия;
Если в зоне умеренного климата 100 Вт/м будет достаточной мощностью, то для более сурового климата для оптимального обогрева необходимо будет затратить больше мощности.
- показатели энергоэффективности дома – отсутствие утечек тепла, теплоемкость стен, качество стеклопакетов и т.д.;
В данном случае, чем выше энергоэффективность дома, тем меньше потребуется мощность электрического котла для обогрева помещения. В отдельных случаях повышение энергоэффективности дома позволяет снизить количество потребляемой электроэнергии на обогрев, а значит и требуемой мощности, более чем на 30%.
- высота потолков в комнатах;
Для обогрева двух помещений одинаковой площади, но с разной высотой потолков потребуется разное количество затрачиваемой энергии. То есть помимо площади необходимо учитывать объем обогреваемого помещения.
- личные предпочтения.
Если для кого-то оптимальной температурой будет 22 °C, то другой человек будет себя комфортно чувствовать при 25 °C. В данном случае, чем выше температура помещения, которую должна поддерживать отопительная система, тем выше должна быть мощность электрического котла.
Таким образом, можно сделать вывод, что выбор мощности электрического котла является примерной и не является результатом точных расчетов. Запас мощности лишним не будет. Например, в случае возникновения нетипичных для климата местности погодных условий, запас мощности электрического котла будет весьма кстати.
Также в случае перехода на многотарифную систему учета электрической энергии котел, имеющий запас по мощности, нагреет помещение до более высокой температуры за время действия дешевого тарифа, что позволит меньше затратить электрической энергии в течение дня, когда тариф за использование электрической энергии выше.
Также при выборе мощности электрического котла следует учитывать лимит мощности, определенный на дом. В данном случае мощность котла выбирается таким образом, чтобы была возможность одновременного включения в сеть электрокотла и других электроприборов, используемых в быту.
Особенности подключения электрического котла к домашней электропроводке
Электрический котел является одним из наиболее мощных электроприборов, используемых в быту. Поэтому очень важно осуществить его правильное подключение к электрической сети. Электрокотел, как и другие мощные электроприборы, необходимо подключать индивидуальной линией электропроводки, идущей напрямую от распределительного щитка. Следует свести к минимуму количество контактных соединений на пути от щитка к котлу – то есть не использовать промежуточных распределительных коробок.
Выбор кабеля для питания котла осуществляется исходя из характеристик электрического котла. Если котел однофазный, то выбирается трехжильный кабель (фазный, нулевой и защитный проводники). В случае необходимости подключения трехфазного котла выбирается пятижильный кабель (три фазы, нулевой и защитный проводники).
Что касается самого распределительного щитка, то в нем необходимо установить индивидуальные защитные аппараты для линии проводки, питающей котел. Следует выбрать и установить автоматический выключатель для защиты от повреждения, как самого котла, а также кабеля линии проводки, которая его питает, а также устройство защитного отключения, которое обеспечит защиту от поражения людей электрическим током, от пожара в случае возникновения утечки тока по причине повреждения котла или питающего кабеля электропроводки.
Как и упоминалось выше, для снижения затрат на обогрев дома можно перейти на многотарифный учет электрической энергии, то есть установить многотарифный прибор учета. В данном случае можно реализовать схему автоматического включения котла на полную мощность на время действия дешевого тарифа с учетом температуры, которую следует поддерживать в доме в течение суток.
Если в отопительной системе дома предусмотрен циркуляционный насос, то при подключении котла следует предусмотреть возможность его подключения к электрической сети.
