Обзор электрических котлов для отопления дома, правила их подключения и параметры выбора

Как изготовить электродный котел?

Данный тип электрокотлов в конструкции теплообменника располагает двумя электродами, на которые подается электричество, из-за чего создается разность потенциалов. Соли, которые содержаться в теплоносителе, делают его электрическим проводником. Электричество проходит через электролит с высоким сопротивлением из-за чего он нагревается. Номинальная мощность достигается буквально за пару минут.

Роль теплоносителя (электролита) в электродных котлах может выполнять свода, подготовленная особым способом, либо жидкость на основе этиленгликоля.

Достаточно просто самостоятельно собрать и нагреватель данного типа. Для этого под рукой необходимо иметь:

• железную трубу, диаметром от 57 мм с толстыми стенками;
• лист железа, толщиной больше 2 мм;
• внутренний электрод диаметром 25 мм;
• прокладки из паронита или резины и присоединительные клеммы.

Этапы сборки электродного котла:

1. Перед началом работ необходимо получить соответствующее разрешение от организации, занимающейся поставкой электроэнергии. Данное разрешение требуется для того, чтобы выяснить, что после установки оборудования, ему будет достаточно поставляемой электроэнергии без ущемления поставок для соседей.
2. Необходимо определить место установки. Тут довольно просто: при естественной циркуляции устройство необходимо установить в самой низкой точке системы, при принудительной – в любом другом месте.
3. Как и во время сборки вышеописанного оборудования, необходимо подключить к будущему корпусу патрубки для труб. Один конец патрубков приваривается к агрегату, а на другом нарезают резьбу.
4. При самостоятельном изготовлении электродного котла, в корпусе просверливается отверстие для заглушки. К ней же прикрепляется электрод, который устанавливается внутри котла.
5. В конце самодельный корпус заваривают, установив дно и крышку, вырезанные из железного листа.
6. После того как сварные швы очищены, необходимо проверить их на проницаемость. Это делается следующим способом: сварочные швы покрываются мыльной пеной, а внутрь корпуса нагнетается давление. В случае если где-либо появляются пузырьки, нужно знать что в данных местах котел даст течь.
7. Подводится проводка. Котел должен быть подключен к отдельной линии. Кабель подключения должен соответствовать мощности контура, т.к. при малейшем сопротивлении КПД падает, и есть вероятность выхода всей системы из строя.
8. Установка заземления. Для того чтобы это осуществить, отопительную систему необходимо подключить к какому-либо заземленному элементу дом (например, к арматуре).

После того как все неисправности найдены и ликвидированны, корпус необходимо покрыть эмалированной краской.

Исправная работа котла зависит от присутствия в воде, играющей роль теплоносителя, соды. Она добавляется для того чтобы повысить силу тока:  данный показатель расчитывается делением мощности устройства на 220.

Как работает электрокотел для отопления частного дома

Электрический котел представляет собой большой резервуар для воды с входом и выходом. В этом баке находится электрические нагревательные элементы.

Электричество поступает от основного источника питания вашего дома и проходит через эти нагревательные элементы, нагревая их до очень высоких температур. Электрические элементы нагреваются. Вода проходит над ними, и нагревается благодаря физическому процессу передачи тепловой энергии от более горячего тела к менее горячему.

Когда вода достигает достаточно высокой температуры, электрический насос перемещает воду из бойлера через выпускное отверстие в систему отопления, чтобы прогнать теплоноситель через радиаторы. На вход в электрокотел поступает холодная вода, отдавшая тепло, и подогревается котлом перед повторной отправкой на новый круг.

Устройство и принцип работы электродного котла

Поскольку принцип работы установки не отличается особой сложностью, конструкция агрегатов предельно проста.

Электродный котел включает в себя:

1. Корпус;
2. Клемму для подключения нулевого провода;
3. Основание;
4. Электрод;
5. Клемму для подключения фазового провода;
6. Входной патрубок;
7. Выходной патрубок;
8. Кожух;
9. Клемму для подключения заземления или зануления.

В большинстве конструкций роль второго электрода играет корпус прибора1

, подключенный к нулевому проводу через клемму2 .

Емкость с одной стороны герметично закрыта основанием 3

, в котором закреплен центральный электрод4 . Подача напряжения на стержень осуществляется фазовым проводом через клемму5 .

Подача теплоносителя осуществляется через входной патрубок 6

, расположенный в нижней части агрегата. Нагретый теплоноситель поступает в отопительную магистраль через выходной патрубок7 , обычно, расположенный в верхней крышке изделия. Для установки арматуры оба патрубка имеют резьбовые наконечники.

Внешний кожух 8

, имеет специальную клемму9 для подключения провода заземления и служит дополнительной защитой от поражения электрическим током. Кроме этого, форма и полиамидное покрытие кожуха могут обеспечить привлекательный внешний вид всей установки.

Для повышения эффективности работы отопительной системы, перед входным патрубком устанавливается циркуляционный насос, обеспечивающий интенсивное прохождение жидкости через рабочую полость устройства.

Если для достижения требуемого результата требуется мощность более 10 кВт, целесообразно использовать электродный котел подключаемый к трехфазной электросети.

Принцип работы трех электродного агрегата не отличается от принципа работы обычного котла, отличие заключается в числе стержней и их размещении. Каждый электрод соединяется с отдельной фазой через специальные клеммы в нижней части установки. Располагаются стержни в вершинах правильного равностороннего треугольника, вписанного в окружность рабочего цилиндра. Для заземления прибора используется клемма на корпусе.

Поскольку в процессе эксплуатации электроды могут разрушаться, конструкция установки предусматривает их оперативную замену. Для этого необходимо:

1. Слить теплоноситель из отопительной системы;
2. Отсоединить нижнюю крышку;
3. Заменить разрушенные электроды;
4. Установить нижнюю крышку на место и проверить герметичность крепления;
5. Заполнить магистраль жидким электролитом;
6. Возобновить подачу электроэнергии.

Преимуществом электродных установок является то, что при отсутствии в системе теплоносителя не происходит разрушения деталей котла.

Системы управления

Поскольку конструкция самого котла не предусматривает никаких контролирующих элементов, регулировка осуществляются с помощью внешних управляющих систем.

Простейший блок состоит из одного термодатчика, устанавливаемого перед входным патрубком и отключающим подачу электроэнергии по достижению заданной температуры. Более точная регулировка осуществляется с помощью двух термодатчиков, расположенных на входе и выходе.

Стоимость автоматической системы регулирования является наиболее весомой составляющей цены электродного котла, которая может изменяться в довольно широком диапазоне.

Можно ли сделать котел своими руками

Устройство можно сделать самостоятельно, используя чертеж. Сварочных работ потребуется немного.

Основные компоненты:

1. Бесшовная труба из металла диаметром 57 мм с внутренней резьбой.
2. Термостойкое покрытие.
3. Патрубки для входа и выхода теплоносителя диаметром 32 мм с наружной резьбой.
4. Боковые заглушки из металла.
5. Внутренний электрод диаметром 25 мм.
6. Присоединительные клеммы (резьба М6), с помощью которых подключается нулевой провод и заземление.
7. Резиновые или паронитовые прокладки.

Резьбовые заглушки можно заменить металлическими кругами, но для этого понадобятся навыки сварщика и специальное оборудование. Кто-то вместо заглушки ставит патрубок, что позволяет сделать выход теплоносителя вверх. Электрод, расположенный внутри, следует изолировать от корпуса. Для этого используется фторопластовая втулка.

Котел может быть улучшен и модернизирован с помощью подручных материалов. Нежелательно в ходе сборки использовать разные металлы, иначе образуется гальваническая пара, то есть на одном электроде появится накипь.

Сборка выполняется по следующей инструкции:

1. Размечаются и отрезаются трубы для корпуса и патрубков. Они должны иметь выборки сферической формы. Это позволит обеспечить плотное прилегание к корпусу цилиндрического вида. В теле просверливаются отверстия, где будут привариваться патрубки.
2. Нарезается резьба. Для этого используются специальные метчики и плашки. Если под рукой материалов и инструментов нет, придется обращаться в токарную мастерскую. Там же вытачиваются заглушки, фторопластовые втулки и внутренние электроды.
3. К поверхности корпуса привариваются патрубки и клеммы, к ним будут подсоединяться провода.
4. Электрод закрепляется в заглушке и вставляется в котел.
5. Для окраски готового изделия подойдет эмаль, выдерживающая температуру до +120 градусов по Цельсию.

Еще один способ сборки недорогого котла.

С одной стороны в муфту вставляется электрод, а с другой ставится заглушка.

Для корпуса котла понадобятся тройник и металлический бочонок с внешней резьбой.

Сверху осталось закрепить диэлектрическую вставку.

После завершения работы проверяется проницаемость сварных швов. Простого заполнения системы водой будет недостаточно, ведь уровень рабочего давления достигает 2 бара. Швы очищаются от шлаков и покрываются мыльной пеной. Далее при помощи компрессора внутри котла создается давление, и если сварной шов некачественный, то на его поверхности образуются пузырьки.

Схема последовательности подключения элементов выглядит следующим образом:

1. Электроустановка.
2. Предохранительный клапан, манометр и воздухосбрасыватель.
3. Шаровой кран.
4. Отопительные приборы.
5. Расширительный бачок.
6. Кран для опорожнения.
7. Фильтр сетчатого типа.
8. Насос.

На последнем этапе подключают провода электропитания и заземления, систему заполняют водой и производят настройку оборудования. Корректируя состав теплоносителя, котел выводят на необходимую мощность. Можно использовать обычную водопроводную воду, но в ней содержатся вредные включения, вызывающие накипь на электродах. Оптимальный вариант — сначала заполнить систему дистиллированной водой.

Для осуществления настройки понадобиться воспользоваться токовыми клещами или амперметром, а также содой, шприцем и емкостью для размешивания. Ориентировочная мощность котла, сделанного своими руками, 4 кВт, поэтому сила тока в цепи должна быть 4000 Вт / 220 В = 18 А. Амперметр подсоединяют к проводам, после чего котел включается и производится нагрев воды. В то же время подготавливается содовый раствор в пропорции 1 к 10 и добавляется в систему при помощи шприца.

После включения котла показания сначала будут меньше 18 А. Далее в теплоноситель потихоньку нужно добавить раствор соды

Важно, чтобы система заранее была прогрета. Если в качестве теплоносителя используется дистиллированная вода, процесс может занять немало времени

При показаниях на приборе 16–17 А доливка прекращается. Рейтинг настенных газовых котлов двухконтурных по надежности читайте у нас на сайте.

Сборка нагревателя с ТЭН

Чтобы изготовить самодельный электрический котел отопления с трубчатым электронагревателем понадобится следующий комплект материалов:

• стальной лист толщиной больше 2 мм;
• отрезок стальной трубы (длина и диаметр зависят от производительности агрегата);
• трехфазные ТЭНы (не рекомендуется применять нагреватели со встроенным реле, поскольку они быстро изнашиваются).

Сначала из стального листа необходимо вырезать будущее дно котла. Размеры дна должны соответствовать диаметру трубы. Затем из того же металла требуется сделать фланец – кольцо, чей внутренний диаметр равен наружному или внутреннему диаметру трубы, в зависимости от того, каким способом деталь планируется закрепить на корпусе. Ширина кольца обычно составляет 30 мм.

Далее из стального листа изготавливают крышку с диаметром, соответствующим внешнему диаметру фланца. Крышка и фланец соединяются при помощи 6 болтов, в местах монтажа креплений заранее проделываются отверстия. Еще несколько отверстий просверливается в крышке — их размер должен соответствовать размерам запланированных к установке ТЭНов.

Приваривание элементов

Первым к корпусу котла нужно приварить дно, следующим – фланец. Крышку монтируют только после того, как на ней будут прочно зафиксированы трубчатые нагреватели. Между ТЭНами и крышкой вставляется уплотняющая прокладка из материала, устойчивого к воздействию воды.

Между крышкой и фланцем располагается еще одна прокладка, выполненная из автомобильной камеры. Эта прокладка должна быть точной копией фланца, в том числе в ней надо сделать отверстия под болты.

Монтаж патрубков

До того, как закрыть котел крышкой, в его корпус монтируют патрубки для подключения труб системы отопления, предварительно вырезав подходящие отверстия

Важно, чтобы на концах патрубков имелась резьба: это требуется для установки входных кранов, которые позволят перекрывать циркуляцию теплоносителя в контуре, если электрический котел потребуется отремонтировать. Труба для отвода горячей жидкости располагается в верхней части агрегата, желательно встроить ее прямо в крышку

Охлажденный теплоноситель подается по трубе снизу.

Когда патрубки монтированы, котел полностью собирают и подключают к сети. Иногда его конструкция может меняться: например, на фланец монтируют не только крышку, но и дно. Устройство является универсальным, и его получится легко приспособить к техническим параметрам системы отопления дома.

Электромонтажные работы

Во время электромонтажных работ контакты всех ТЭНов котла соединяются с колодкой, к ней же подключается нулевой провод. Иногда нагревательные элементы сразу же замыкают на этот провод без использования колодки.

К контакту каждого нагревателя подключают фазный провод, пропущенный через автомат защиты. Сечение кабеля выбирают на основе нагрузки, создаваемой всеми включенными ТЭНами одновременно.

Все провода должны быть изолированы, особое внимание нужно уделить тому, чтобы их оголенные части не соприкасались с металлической крышкой котла

Действительно ли электрокотел будет полезен

В условиях современности газ является доступным далеко не для всех. Отдельные населенные пункты находятся в отдалении от основной магистрали. А временами приобретение и монтаж газового котла совершенно не имеют смысла.

К примеру, для загородного дачного домика, который и используется не так уж часто, не целесообразно использовать дорогое газовое оборудование. А котлы, для которых используется твердое топливо, обладают множеством недостатков. Так, например:

• Большая часть таких агрегатов не может работать на одной загрузке дольше пяти часов;
• Нет возможности контролировать температуру нагрева;
• Топливо надо заготовить загодя и в большом количестве.

Если учесть все это, то электрокотел для частного дома действительно станет хорошим и более надежным вариантом.

Основные преимущества электрического котла:

Электрические котлы занимают меньше места. Электрические котлы можно устанавливать в любом месте, где вам нравится, потому что у них нет дымохода, который нужно подвести через ваш дом. Отсутствует обязательное условие устанавливать электрокотел для отопления частного дома возле внешней стены.

Электрокотел для отопления частного дома может быть расположен в центре коттеджа или в любом другом месте, которое вам действительно нравится. Электрокотел не нуждается в топливном баке, как масляные или пропановые агрегаты. Это означает, что вы сэкономите место, которое обычно отводится топливу.

Плюсы электрокотла:

• Высокая степень автоматизации;
• Для него не нужно отдельное помещение;
• Есть возможность контролировать температуру нагрева;
• Легкий и достаточно быстрый монтаж, несложное подключение и обслуживание;
• Можно закрепить даже на стене, без посторонней помощи;
• Не шумит;
• Нет необходимости подключать его к дымоходу.

Электрокотлы безопаснее, чем газовые котлы. Вам не придется беспокоиться об утечке газа в вашем доме, когда вы полагаетесь на электрический котел. По этой причине эти устройства абсолютно безопасны и могут быть размещены вне вашего дома. Они не так сложны в установке. Вы будете чувствовать себя в безопасности, так как отопительная система будет обеспечивать необходимым количеством тепла, не доставляя никаких проблем.

Минусы электрических котлов

В то время, как электрические котлы имеют довольно много преимуществ, есть некоторые недостатки в использовании этих систем водяного отопления в вашем доме. Электрокотлы потенциально могут стоить дороже, чем газовые котлы. Также электрокотел ограничивает объем горячей воды, которую может производить. И самое главное – электрические котлы ставят вас в зависимость от энергетических компаний при сбое питания.

• Если мощь котла свыше девяти киловатт, учтите, что производятся они лишь с расчетом на трехфазное напряжение в 380 Ватт;
• Необходим отдельный кабель для подсоединения к счетчику;
• Приходится платить больше обычного из-за немаленькой тарификации на свет.

Электричество просто дороже газа в большинстве районов России. Это означает, что, полагаясь на электричество для нагрева воды и отопления дома, вы будете тратить больше денег. Даже если ваше устройство потребляет электроэнергию более эффективно, чем газовый котел. В большинстве случаев финансовые затраты выше, для генерации такого же количество тепла.

Автоматическое отключение

При любом отклонении от штатного режима защитные устройства в цепи питания котла должны максимально быстро отключить его. Схема автоматики электрокотла должна включать два защитных устройства:

УЗО (устройство защитного отключения, или, что правильнее, устройство дифференциального тока). Оно сравнивает токи на входе и выходе котла, регистрируя утечки свыше 30 миллиампер.

УЗО срабатывает, в частности, при прикосновении домашнего животного или человека к клеммам оборудования и при прибое изоляции с утечкой тока на заземленные конструкции здания (например, на арматурную сетку фундамента).

УЗО срабатывает практически мгновенно: отключение питания занимает доли секунды.

Защитный автомат. Его задача — отключить питание при превышении уровня номинального тока. Это может произойти при коротком замыкании в проводке, при разрушении оболочки ТЭНа коррозией или при избыточном содержании солей в теплоносителе, с которым работает электродный котел.

Скорость срабатывания зависит от отклонения тока от номинального значения и может варьироваться от 1-2 секунд до нескольких минут. Ток срабатывания автомата должен как можно меньше отличаться от максимального тока при штатной работе котла.

Например, автомат на 25А при однофазном питании (220 вольт) обеспечивает безопасную работу прибора мощностью 25х220=5500 Вт.

Схема подключения однофазного котла через автомат и УЗО.

Электрический щиток в моем доме. Слева направо: трехфазный автомат и УЗО в цепи питания котла.

Так называемый дифференциальный автомат выполняет функции обоих защитных устройств: он обеспечивает защиту и по дифференциальным токам, и по сверхтоку.

Подключение трехфазного прибора с защитой цепей питания дифференциальным автоматом.

Источниками нагрева проводки могут стать:

• Провод с заниженным сечением;
• Разъемные соединения (розетки, клеммы и т.д.).

Полностью исключить нагрев провода поможет простая инструкция: сечение каждой жилы медного провода должно быть не менее 1 квадратного миллиметра на 10 ампер пикового тока. Подчеркиваю: пикового, то есть соответствующего максимальной мощности котла. Для напряжения питания 220 вольт 10 ампер соответствуют мощности 2,2 кВт (220х10/1000), для напряжения 380 вольт — 3,8 кВт (380х10/1000).

Таблица соответствия сечения проводки мощности трехфазного котла.

Подключение котла через обычную розетку допустимо лишь при его мощности до 3,5 кВт. Котел отопления мощностью до 8 киловатт может подключаться к одной фазе питания выделенным кабелем до щитка; прибор большей мощности нужно запитывать от сети напряжением 380 вольт. Чем выше напряжение питания при неизменной потребляемой мощности, тем ниже токи в проводке и тем меньше нагрев проводов и клеммных соединений.

В частном доме с деревянными стенами проводка прокладывается только в металлической трубе (стальной, медной или гофрированной нержавеющей). Требование связано с пожарной безопасностью: металлическая оболочка не даст дереву загореться при коротком замыкании.

Прокладка проводки в деревянном доме. Провода разводятся в гофрированных металлорукавах.

Сборка котла отопления на электродах

Устройства данного типа стали активно использоваться лишь в последние 10-15 лет. Это более технологичные приспособления, по сравнению с ТЭНовыми.

Конструкция

В электронных электрических котлах жидкость играет роль нагревательного элемента. Собранный своими руками электрический котел данного типа представляет собой корпус из металла, внутри которого расположен изолированный стальной электрод.

На корпус подается 0, а на электрод – фаза. Во время подачи напряжения начинается колебание ионов воды с частотой в 50 герц. При этом жидкость постепенно нагревается. Благодаря такому свойству подобные котлы еще называют ионными.

• небольшие размеры, благодаря которым ионный котел можно разместить даже в небольшой квартире;
• отсутствие, так называемого, «сухого хода», что гарантирует исправность котла, поскольку без жидкости внутри он не будет работать;
• устойчивость к перепадам напряжения;
• высокая скорость нагрева и остывания, что означает легкость регулировки;
• экономичность в потреблении электроэнергии по сравнению с приборами на ТЭНах.

Среди недостатков таких котлов можно назвать следующие моменты:

важным условием эффективного функционирования электродного котла является уровень теплопроводности и качество теплоносителя;
прибор необходимо надежно заземлить, поскольку велик риск поражения электрическим током;
важно исключить возможность попадания внутрь системы воздуха, иначе, электроды придут в негодность из-за коррозии.

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:

• ваысокая скорость набора температуры, т.е. прибор обладает очень малой инертностью.
• Безопасность – установка в принципе не сможет работать при отсуствии 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.

Принципы построения системы отопления при помощи конвекторов и электрических котлов

С конвекторами сложностей нет. Их навешивают на стены, подключают к розетке и все. Прибор настраивают на определенную температуру, включают и получают необходимое количество тепловой энергии.

С электрокотлами все сложнее. Это не только монтаж, но и установка всей отопительной системы, в которую входят радиаторы, трубы, запорная арматура, система контроля и управления. Мероприятие затратное, но оно того стоит. Почему:

• отопительная радиаторная система равномерно прогревает помещения;
• можно снижать работу электрокотла в то время, когда в доме никого нет;
• воздух не пересушивается;
• система отопления работает десятилетиями, если вовремя проводить профилактику.