Как работает электрический котел для отопления частного дома

Применение электричества для отопления является распространенным способом обогрева дома. Этот метод экологически безопасен (не воздействует на окружающую среду) и удобен.

Преимущества отопления дома электрокотлом

Электрокотлы – простые и достаточно эффективные устройства. Преобразуя электроэнергию в тепловую, они разогревают теплоноситель, который направляется в радиаторы и обогревает помещение. Преимуществами таких систем считаются:

  • Простота конструкции, что существенно облегчает обслуживание.
  • Отсутствие необходимости делать запасы топлива.
  • Нет необходимости выделять специальное место для установки прибора.
  • Для работы устройства не требуется дымоход.
  • Экологическая безопасность. Токсичные вещества при функционировании котла не выделяются.
  • Отсутствие угрозы безопасности людей, проживающих в доме. Нет вероятности утечки газа или взрыва.
  • Выпускаются двухконтурные агрегаты, обеспечивающие жилье одновременно теплом и горячей водой.

Электрокотлы преобразуют электрическую энергию в тепловую и разогревают теплоноситель до нужной температуры

Однако отопление частного дома электрокотлом имеет и недостатки. Самый большой из них – недостаточная экономичность системы. Нужно понимать, что устройство обогревает помещение не «напрямую», как это делают, например, конвекторы, а опосредованно. Наличие промежуточного звена, теплоносителя, предполагает дополнительные энергопотери и, соответственно, затраты. Кроме того, устройство потребляет большое количество электроэнергии, стоимость которой постоянно растет.

Еще один недостаток электрических приборов – недостаточная устойчивость к скачкам напряжения, которые очень быстро выводят из строя автоматику. Для котлов большой мощности потребуется трехфазная сеть на 380 В.

Для работы электрокотла не требуется дымоход, и нет необходимости выделять специальное помещение для монтажа прибора

Правильный расчет мощности электрического котла

Прежде чем приобретать любое оборудование, необходимо уточнить его основные характеристики и то насколько они соответствую требованиям.

Это в первую очередь касается отопительных аппаратов. И главным показателем для них является мощность. Зная ее значение, можно определить, подойдет ли данная модель для вашего помещения или нет.

Чтобы найти правильный ответ на данный вопрос необходимо предварительно выполнить расчет мощности отопления электрического котла и только потом отправляться за покупкой.

Необходимость подбора оборудования

При приобретении электрического котла, в первую очередь, обращают внимание на мощность. Для них это связано с допустимым суммарным количеством, которое лимитируется районными электростанциями.

При превышении этого значения может сработать ограничительный автомат и отключить ваш дом от подачи электроэнергии.

Поэтому, выбирая оборудование данного вида, следует выбирать допустимую мощность, не стараясь ее превысить, а также правильно произвести расчет нужных показателей котла.

Сегодня выпускаются аппараты, как с фиксированной, так и модулируемой мощностью. Предпочтение стоит отдавать образцам, имеющим постоянное значение, это поможет избежать отключения электричества в случае превышения лимита, который может произойти при применении аппарата с модулируемым показателем.

Причем от выбора данного вида ни в коей мере не зависит экономический показатель потребления энергии. На данную характеристику оказывает влияние только количество энергии, полученной отопительной системой от котла.

Что скрывается за этим значением?

Внутри теплообменника электрического отопительного аппарата располагаются ТЭНы. Именно они и обеспечивают мощность аппарата.

При этом нагрев теплоносителя происходит во время работы ТЭНов и далее, при помощи циркуляционного насоса, поставляется в систему.

Мощность таких котлов рассчитывается в кВт, как и у других аналогичных агрегатов, при этом для них речь идет именно об параметре ТЭНов. Она может быть представлена в диапазоне от 2 до 60 кВт и зависит от количества нагревательных элементов.

Что влияет на мощность аппарата?

Электрические устройства имеют различные рабочие параметры, одним из важных среди них является тепловая характеристика, которая необходима для восполнения потерь тепла здания и обеспечения горячего водоснабжения. Вопрос как рассчитать мощность у электро котла интересует многих.

Она определяется индивидуально и зависит от:

  • Отапливаемой площади
  • Качества теплоизоляции здания
  • Материалов стен и перекрытий
  • Площади остекленных поверхностей

Все эти параметры должны учитываться в теплотехническом расчете выполняемом для каждого дома, а также при уточнении энергии, затрачиваемой на приготовление горячей воды.

Выполняя данные вычисления, учитывают общую площадь отапливаемых объектов, а также качество их теплоизоляции. Для того чтобы правильно рассчитать мощность электрического котла чаще всего пользуются формулой:

W=S x Wуд/10 м², где

W – мощность аппарата (кВт)

S – площадь помещений (м²)

Wуд – удельная мощность устройства, она устанавливается для региона

Например, для средней полосы это значение может приниматься равным 1 или 1,2. В данном случае расчет W электрического котла для конкретной климатической зоны по приведенной формуле получается значение равное 16 кВт.

Читайте также:  Какие виды систем отопления существуют и что лучше

Эти вычисления подходят для одноконтурных моделей. Для двухконтурных необходимо еще найти значение для контура ГВС. Затем, зная эти показатели, можно легко подобрать образец отопительного аппарата, который будет полностью соответствовать необходимым критериям.

Электрокотел только для маленьких помещений?

Многие считают, что аппараты данного типа способны обеспечить нормальную температуру для небольших домов и имеют только ограниченную мощность.

Однако данное утверждение ошибочно. Сегодня выпускаются котлы, способные отапливать дома с площадью до 1000 м², но вот резонно ли их использовать?

Чаще всего в таких коттеджах они устанавливаются в качестве резервных источников питания и работают только в случае выхода из строя основной системы.

Для небольших помещений можно выбрать электрические котлы, имеющие небольшую W-мощность.

Они предлагаются двух видов:

Также аппараты с мощностью более 6 кВт могут быть представлены как многоступенчатые. Они наиболее хорошо позволяют экономить на электроэнергии, так как не функционируют постоянно в осенне-весенний период.

Газовое отопление

Ненамного лучше обстоят дела с газовым отоплением. Затраты на его строительство сопоставимы с расходами на организацию электрического отопления (с электрическим котлом и жидким теплоносителем).

Но если вам «повезло» приобрести участок, который находится на территории со слабо развитой инженерной инфраструктурой, прибавьте к общим расходам издержки на подвод газопроводной магистрали к своему дому (стоимость газопроводных труб, стоимость разработки проектной документации и другие неизбежные расходы). Для Московской области это:

Газовое отопление
  • затраты на проектирование и согласование проектной документации с ее последующей регистрацией – 20 тысяч рублей;
  • монтаж газопроводной разводки – от 3-х до 50-ти тысяч рублей);
  • врезка в подводящую газопроводную магистраль – 30 тысяч рублей;
  • ввод газифицированного объекта в эксплуатацию при участии надзорных и контролирующих организаций – 50 тысяч рублей.

К этому следует добавить стоимость получения необходимых разрешений, согласований и технических условий (которые, кстати, также нужны при строительстве классического отопления с электрическим котлом). В конечном итоге – это плюс еще 50…100 тысяч рублей (по самым скромным подсчетам).

Особенности монтажа

Монтаж твердотопливного котла с насосом может быть проведен только в закрытой системе. Принудительная циркуляция имеет следующие плюсы:

  1. 1. Помещение будет прогреваться равномерно, теплоноситель двигается с высокой скоростью.
  2. 2. Нет необходимости применять большие трубы. Лучше всего использовать изделия из полипропилена, а не пластиковые.
  3. 3. Монтаж производится максимально просто, не нужно размещать трубы под уклоном.

Но при принудительном течении давление будет более высоким, поэтому к группе безопасности предъявляются повышенные требования.

Установка такого контура не исключает возможности перейти на самотекущий режим при неисправности насоса или сбое в энергосистеме. Подсоединение циркулирующего насоса происходит параллельно и с отсекающими вентилями на байпасе.

Особенности монтажа

Обычно насос монтируется в трубопровод в области обратной трубы около котла, так как в этом месте наименьшая температура. Такой подход позволяет сэкономить ресурсы прибора. Кроме того, это наиболее безопасно, поскольку при размещении на подающую трубу пары будут перекрывать циркуляцию, если произойдет закипание жидкости в котле. Перед насосом в области обратной магистрали ставится фильтр.

2.1 Коллекторная разводка

В разветвленном трубопроводе с большой длиной единственного насоса может быть недостаточно. В такой ситуации монтируют несколько устройств, иногда могут даже ставить по одному на каждый контур (отдельно на теплый пол, ГВС, радиаторы). Теплый пол имеет температуру около 50 градусов, поэтому насос можно установить на входе в контур.

Коллекторная разводка лучше всего подходит для большого частного дома. Энергоноситель перемещается в каждый контур от котла по предназначенной для него трубе. Вода не остывает, теплота будет распределяться равномерно.

Коллектор состоит как минимум из обратной и прямой гребенок. У их торцов размещены необходимые магистрали, к штуцерам параллельно подсоединяются обратные и прямые контурные трубы. На входе в коллектор размещаются предохранитель и манометр. На противоположной стороне на теплую гребенку устанавливают воздухоотвод, а на холодную — кран, предназначенный для слива энергоносителя из оборудования. Чтобы в контурах был различный температурный режим, в трубы ставят краны для регулировки.

Другой вариант, позволяющий настроить разные температурные режимы, — это гидрострелка. Для этого трубу с большим сечением размещают вертикально и соединяют ее с обраткой котла и прямой трубой. К корпусу в различных областях подсоединяют контуры. Чем выше подключение, тем более горячим будет энергоноситель.

В маленьких контурах температурный режим можно настроить другим способом. Нужно соединить торцы гребенок с байпасом. Если открыть вентиль, тогда жидкость из обратки смешается с горячей водой из подающей трубы.

Особенности монтажа

2.2 Группа безопасности

Приборы контроля уровня безопасности нужны для того, чтобы обеспечить защиту трубопровода от последствий проблем с давлением, предотвратить перегрев ТТА-устройства и нормализовать температуру. Также приспособления не позволяют образовываться конденсату. Чаще всего это происходит из-за чрезмерно высокой температурной вилки между обраткой и подачей. Нормальная дельта температур должна быть равна 20 градусам. К категории группы безопасности относятся следующие устройства:

  • воздухоотвод;
  • регулировочная арматура, включая клапаны термостатического назначения;
  • аварийный теплообменник;
  • предохранитель для сброса избытка давления;
  • контрольный манометр.

Как сделать своими руками ТЭНовый котел?

Данный тип является самым распространенным. Для нагрева теплоносителя используются ТЭНы. Они находятся в теплообменнике, который, по сути, является герметичной теплоизолированой емкостью, оборудованной патрубками для ввода и вывода теплоносителя.

Как сделать своими руками ТЭНовый котел?

ТЭН – представляет собой тонкостенную трубку из алюминия, стали или титана, внутри которой находится нихромовая спираль. Стенки трубки и спираль разделяет диэлектрический накопитель, обычно, его роль выполняет кварцевый песок.

Читайте также:  Как выявить и устранить основные ошибки в газовом котле Koreastar

Принцип работы такого оборудования следующий: спираль нагревается от того, что по ней проходит электрический ток, тепло от нее передается песку и трубке, а уже трубка нагревает теплоноситель. Нагревается вода приблизительно, спустя 15-20 минут после начала работы оборудования.

Как сделать своими руками ТЭНовый котел?

Чтобы сэкономить средства и свободное пространство можно самостоятельно сделать подобный электрокотел. Для этого необходимо иметь под рукой:

  • болгарку;
  • сварочное оборудование;
  • шлифовальный агрегат;
  • терморегулятор;
  • мультиметр;
  • лист стали;
  • переходники для подключения к трубопроводу;
  • трубу ø12 см, и 3-5 трубок меньшего диаметра;
  • 2 ТЭНа.
Как сделать своими руками ТЭНовый котел?

После того, как все необходимые инструменты и материалы подготовлены, можно начинать работу:

Последними штрихами является шлифовка и покраска котла.

Как сделать своими руками ТЭНовый котел?

Минусом подобного оборудования является вероятность осаждения накипи на нагревательных элементах. Что приводит к уменьшению эффективности работы либо поломки устройства. При использовании в качестве теплоносителя специальных жидкостей или дистиллированной воды данная проблема предотвращается.

Как сделать своими руками ТЭНовый котел?

Пошаговая инструкция по изготовлению

Инструменты, материалы должны находиться под рукой. Можно приступать к работе:

  1. Возьмите отрезанный кусок металлической трубы. С обеих сторон нарежьте резьбу. С одной — вставляется муфта с электродами, с другой — заглушка.
  2. Необходимо приварить патрубки с нарезанной резьбой. Будут крепежными элементами тепловой коммуникации системы.
  3. К трубе приваривают два болта. Первый для «нулевого провода», второй — для заземляющего контура.
  4. Для слаженной работы полученного изделия с общей отопительной системой к патрубкам подводятся трубы.
  5. Выполняется соединение электрода с клеммой фазного провода.
  6. К ранее приваренным болтовым соединениям подводятся клемма «нулевого провода», заземляющий провод.
  7. Можно приступать к монтажу манометра, системы предохранителей.
  8. После подсоединения системы автоматики, можно приступать к подключению к щитку.

Обустройство котла:

Можно самостоятельно изготовить электрокотел с ТЭНами. Для этого подбирают резервуар, в который устанавливают нагревательные элементы. Их покупают в магазине. Количество зависит от случая, площади обогрева. Чаще два, три. Изделия предусматривают наличие головки с резьбой.

Корпус котла — металлическая труба. Сбоку впаиваются патрубки для подачи, обратки. Устанавливать нагревательные элементы лучше сверху, для упрощения замены. Сливать воду не придется. Чтобы устранить проблему накопления воздуха предусматривается автоматический газоотводчик.

На установленные ТЭНы накручиваются гайки, привариваются. Внизу корпуса устанавливают патрубок для слива воды. На патрубках нарезается резьба. Позволит подвести к электрокотлу трубы отопительной системы.

Агрегат устанавливается на отопительный контур, подключается к электрической сети. Подключение устройства к щитку, автомату производится идентично. Выполняется расчет мощности устройства.

Рекомендации

При эксплуатации электрокотлов следует придерживаться определённых правил, например:

  • К мощному электрокотлу следует подвести отдельный контур электропроводки.
  • Тепловое оборудование обязательно должно быть заземлено.
  • Рекомендуется установить систему тёплый пол для экономии электричества и более комфортного прогрева помещения.
  • Для обеспечения бесперебойности работы электрокотла рекомендуется приобрести и подключить к домашней электросети мощный дизельный электрогенератор.

Обратите внимание! Также рекомендуется придерживаться основных правил эксплуатации электрокотлов, изложенных в инструкции к тепловому оборудованию.

Какой котёл выбрать, а также о расчёте потребления электроэнергии лучшим видами отопления, рассказано в этой статье. Если все правила подбора, установки и эксплуатации будут учтены, то даже очень холодной зимой в помещении будет комфортная температура воздуха и оборудование будет работать без сбоев.

Данная статья создана с целью информирования потребителей электроэнергии о том, каким образом проводится расчет затрат на отопление частного дома 100м2 , при помощи котельного оборудования.

Также, вы узнаете какой котел для установки в доме лучше выбрать, в чем их особенности.

Расскажем как минимизировать финансовые затраты на отопление приватного жилья.

Основные конструкционные элементы

В общем случае электрокотел состоит из таких компонентов:

  1. Теплообменник: это подключенный к системе отопления резервуар, в котором протекающая через него рабочая среда получает тепловую энергию.
  2. Нагреватель: имеющийся в теплообменнике элемент, в котором электрическая энергия за счет сопротивления превращается в тепловую.
  3. Электрическая схема: совокупность деталей, благодаря которым в нагревателе появляется электроток.
  4. Блок автоматики: отслеживает при помощи сенсоров температуру теплоносителя и при необходимости включает либо отключает электрокотел.

Все вышеперечисленное помещается в стальной короб с теплоизоляцией – корпус.

Устройство

  1. Котлы с ТЭНом в качестве нагревателя. Теплообменник, внутри которого находится ТЭН, при включении он начинает нагревать воду. По сути, используется принцип обычного кипятильника. Система простая и наиболее уязвимая, с точки зрения множества разрушающих и ослабляющих функциональность процессов. При высоком КПД ТЭНа, равном практически 100%, со временем на нем обязательно образуется накипь, существенно уменьшающая теплоотдачу. Срок службы ТЭНа, заявляемый производителями, составляет 10 тыс. часов, что само по себе не очень много, а на практике не каждый нагреватель дотягивает и до этого значения — перегорает спираль. Ремонту ТЭНы не подлежат.
  2. Электродный котел работает на принципе нагрева вода между двумя электродами под напряжением. Имеется емкость — теплообменник, внутри которой сквозь толщу воды пропускается электроток от одного контакта к другому. Происходит экономия порядка 40% энергии, так как нет нужды ничего нагревать — температура воды изменяется от течения физического процесса. Неудобство в том, что в качестве теплоносителя можно применять только специальные составы, что исключает возможность нагрева бытовой воды.
  3. Индукционный тип нагревателя наиболее совершенный и экономичный из всех ныне используемых типов электрических котлов. Имеется катушка индуктивности. Она играет роль первичной обмотки. Вторичная (как короткозамкнутый виток) — корпус теплообменника. При пропускании тока через первичную обмотку происходит индукция вторичной, отчего она нагревается и отдает тепло воде, находящейся внутри. Поскольку площадь нагрева максимальная, то эффективность работы котла весьма высока.
Устройство

Особенности использования

При использовании конвекционного отопления (обычных настенных радиаторов) наблюдается эффект нагревания, в первую очередь, пространства под потолком. Менее плотные нагретые потоки воздуха в таком случае перемещаются вверх. Получается так, что температура воздуха +20 градусов на уровне пола может быть достигнута в тех случаях, когда участок над головой будет прогрет до +26-30 градусов. Теплые полы действуют иначе: в этом случае больше всего нагревается участок над полом. По мере того, как теплый воздух поднимается вверх, его температура снижается.

Читайте также:  Инфракрасные обогреватели промышленные потолочные

Достоинства эл отопление в частном доме с помощью теплых полов:

Особенности использования
  1. Комфорт в помещении. Иметь тепло на уровне ног всегда намного приятнее.
  2. Над полом нет сквозняков. Это позволяет не опасаться за здоровье маленьких детей, которые любят играться на полу в комнате.
  3. Уменьшается средний уровень температуры в жилище. Благодаря этому достигается заметный экономический эффект, т.к. тепловые потери в обогреваемом помещении напрямую связаны с разницей температур на улице.

К недостаткам пленочных полов обычно относят их дороговизну. Даже если проводить укладку самостоятельно, выбрав самый недорогой вариант системы с механическим терморегулятором, все равно финансовые затраты будут значительными. В тех случаях, когда монтажные работы выполняется наемными рабочими, расходы возрастут примерно в 1,5-2 раза.

Как рассчитать требуемую мощность котла отопления

Если дом построен с соблюдением современных требований по энергосбережению, то есть утеплены стены, потолки и кровля, установлены металлопластиковые окна и высота потолков не превышает 3 метров, то можно предварительно определить требуемую мощность котла отопления и, соответственно, его стоимостью. Для этого обогреваемую площадь (в квадратных метрах) следует разделить на 10 и полученный результат увеличить на 20%.

Сделав расчет требуемой мощности с учетом фактического состояния вашего строения, возможно, построенного во времена, когда энергоносители стоили копейки, и сравнив такой же расчет потерь, но для дома, построенного с учетом современных требований, можно убедиться в целесообразности утепления вашего строения. Тем более, что выполнить это нетрудно, а понесенные затраты окупятся через два-три отопительных сезона.

Расчет потерь тепла Q, уходящего через стены, окна, потолок и пол, имеющих площадь S, можно выполнить по формуле:

Q=k∙S∙(tвн -tнар ), (1) где k – коэффициент теплопередачи материала, из которого состоит часть здания, tвн и tнар – соответственно температура внутри помещения и температура наружного воздуха.

Примечание: делая расчет, не допускайте элементарной ошибки. Значение температуры наружного воздуха в градусах Цельсия подставляйте в формулу со знаком “минус”. Например, tвн -= 18°С, tнар =минус 20°С (tвн -tнар )=(18+20)=38°С.

Формула (1) проста, но несколько труднее рассчитать коэффициент теплопередачи, через который можно определить эффект от утепления дома.

Значения коэффициентов теплопередачи соответствующих материалов обычно указывает поставщик, иначе их нужно находить в соответствующей справочной литературе.

Выбор электрокотла

В домовладениях и многоквартирных зданиях, где обустраивается автономная система теплоснабжения, для функционирования «теплого пола» потребуется электрический котел.

Определяясь с его покупкой, нужно обратить внимание на ряд параметров:

  1. Функциональность. Это важная характеристика, поскольку подключение теплого пола к электрическому котлу не всегда возможно. Есть приборы, которые не предназначаются для систем подогрева напольного покрытия. Их приходится модифицировать, что потребует финансовых затрат.
  2. Мощность. До того, как подбирать агрегат, нужно вычислить площадь комнат и сопоставить ее с производительностью электрокотла. Маломощные приборы не смогут справиться с обогревом большого объекта недвижимости.
  3. Компания – производитель. Хорошо себя зарекомендовала немецкая, чешская и российская продукция. Кроме этого, популярностью пользуются итальянские агрегаты, но они стоят довольно дорого.

Когда обустраивается теплый пол от электрокотла своими руками, владельцу недвижимости при покупке нагревательного прибора желательно обратиться за помощью к консультанту или знакомому специалисту. Продавец отопительного оборудования может рассчитать мощность агрегата и выберет модель, которая подойдет для конкретной отопительной системы.