Зміст:
- Загальні відомості про електричних опалювальних установках
- Види електричних нагрівачів
- Електрокотли з Тенами
- Котли електродного типу
- Індукційні електричні нагрівачі
- Рекомендації по вибору електричного джерела тепла
- Висновок
Зазвичай для обігріву свого житла домовласники використовують опалювальне обладнання, спалюють різні види твердого, рідкого або газоподібного палива. Альтернативою процесу нагріву з допомогою горіння може служити електрика. Якщо енергетична компанія виділила достатньо великий ліміт споживаної потужності, а господар оселі перейнявся установкою багатотарифного лічильника, то електрику можна використовувати з метою обігріву. Потрібно тільки знати, як підібрати електричний котел для опалення приватного будинку і правильно змонтувати його в приміщенні котельні.
Загальні відомості про електричних опалювальних установках
Електронагрівачі з’явилися тоді, коли люди почали користуватися електрикою. Будь-який з них працює згідно із законом фізики: щоб забезпечити тепловий потік потужністю 1 кВт потрібно затратити 1 кВт електроенергії. Тобто, в таких нагрівачах 100% енергії переходить з електричної в теплову. Питання тільки в тому, скільки тепла котел передасть теплоносію, а якась його частина розсіється в якості втрат. Але і тут є свій плюс: ці втрати в розмірі приблизно 1-3% все одно залишаються в будинку, оскільки виникають при непрямому нагріванні провідників і різних елементів електронних схем.
Насправді ККД теплової установки, що працює від електрики, складає 97-99%, а так звані електричні економні котли опалення – просто міф чи рекламний хід. Будь-електроустановка, яка виробляє тепло, працює дуже ефективно, а питання економії енергії цілком лягає на домовласника. Ось перелік заходів, що дозволяють менше платити за опалення приватного будинку електрикою:
Встановлення багатотарифного лічильника енергії. Завдяки цьому вночі можна використовувати електрику для обігріву в 2 рази дешевше звичайного.Види електричних нагрівачів
Оскільки всі нагрівачі є, по суті, перетворювачами електричної енергії в теплову, то відмінності між ними полягають лише в способі цього перетворення. На сучасному ринку пропонуються наступні види електричних котлів опалення:
- класичні котли, нагрівають теплоносій з допомогою Тенів;
- електродні водонагрівачі;
- індукційні електрокотли.
У цьому переліку опалювальні установки представлені в порядку зростання вартості.
Електрокотли з Тенами
Тепловий електричний нагрівач (ТЕН) являє собою металеву трубку, заповнену кварцовим піском або іншим керамічним ізоляційним матеріалом. Усередині проходить спіраль з вольфраму або ніхрому, кінці якої приварені до металевих контактів для підключення проводів. Класичний ТЕН виконаний у формі латинської U, проводи приєднуються до двох контактів на кінцях пристрою. Більш сучасні вироби виготовляються у вигляді стрижня з одним контактом, матеріал трубки – нержавіюча сталь. Другим контактом служить корпус самого Тена.
Робоча частина котла являє собою бак для теплоносія, в який занурені кілька Тенів, їх кількість залежить від розрахункової потужності установки. Бак може розташовуватися в горизонтальному або вертикальному положенні, принцип роботи електричного котла опалення від цього не змінюється. Головне, щоб Тени були повністю покриті водою, інакше вони швидко перегріються і вийдуть з ладу. Як правило, сучасні котли укомплектовані блоком управління, який стежить за температурою і тиском води в баку за допомогою датчиків. Додатково установка може бути оснащена власним циркуляційним насосом. Все це обладнання знаходиться у металевому ящику, має привабливий естетичний вигляд.
При запуску і прогріві системи контролер включає всі Тени одночасно, споживання енергії в цей час найвище. При досягненні температури, виставленої термостатом або на дисплеї, нагрівання припиняється і далі температура води може підтримуватися включенням одного або двох Тенів. Щоб продовжити їх ресурс, в системі опалення краще використовувати обессоленную або дистильовану воду. Тоді на робочій поверхні трубок буде менше відкладень.
Побутовий електричний опалювальний котел для будинку з Тенами має такі недоліки:
Переваги опалювального агрегату полягають в доступній вартості і високій ремонтопридатності. З цієї причини його часто використовують як електричний котел для опалення дачі. Якщо в конструкції застосовані нагрівачі стрижневого типу, то вони прослужать довше звичайних, а замінити згорілий ТЕН не представляє великої складності.
Котли електродного типу
Кожна людина хоч раз у житті бачив саморобний кип’ятильник, зроблений з двох лез. Принцип дії заснований на провідності звичайної води завдяки присутності в ній солей різних металів. Такий же спосіб нагріву теплоносія використовується в електродних установках. З-за цього в системах опалення, нагріваються такими котлами, не можна використовувати дистильовану або обессоленную воду, вона володіє низькою провідністю.
Установка складається з резервуара у вигляді металевої труби, покритої ізоляційним шаром. Всередині знаходиться сталевий електрод, до якого приєднується фазний провід електромережі. Нульовий провід підключається до корпусу, він служить другим електродом. При включенні вода між корпусом і головним електродом інтенсивно нагрівається. Такий пристрій електричного котла опалення обумовлює його малі розміри.
Існують і трифазні електричні котли для дому, їх корпус вводиться не один електрод, а три. Вода надходить всередину через бічний патрубок, а виходить через верхній. Швидкість нагріву залежить від хімічного складу води, з цієї причини багато виробників в інструкції з експлуатації виробу вказують необхідні параметри теплоносія. Деякі з них навіть дають рекомендації по насиченню теплоносія сольовими розчинами, якщо їх концентрація у вихідній воді низька. Щоб визначити цю концентрацію, потрібно зробити хімічний аналіз води.
Якщо за допомогою одного котла не вдається досягти необхідної температури теплоносія, то ставиться другий і третій, включаючи їх послідовно один за іншим. У будь-якому випадку доведеться придбати комплект автоматики для контролю і підтримки температури. Тут і криється головний недолік: котельні установки потужністю керувати неможливо, вона весь час працює на максимумі. Температура води регулюється включенням / виключенням котла, а цю операцію по команді блоку управління виконують електротехнічні пристрої.
Коли опалювальна площа невелика і застосовуються електричні котли малої потужності, їх коммутіруют безшумні тиристорні пускачі. У разі якщо потужність більша, пристрій включається і вимикається магнітним пускачем, він при спрацьовуванні видає гучний клацання, тому в приміщенні топкової потрібно буде зробити звукоізоляцію. Крім цього недоліку існують і інші:
Індукційні електричні нагрівачі
Даний джерело тепла декларується торговими представниками як найекономічніший електричний котел опалення. В дійсності в ньому реалізований тільки новий метод нагріву води електрикою, використовуючи давно відкритий фізичний закон, економії тут немає ніякої. Як можна судити з назви, для цього використовується принцип електромагнітної індукції. В котушку з певною кількістю витків вводиться металевий сердечник, який нагрівається від виникають у ній вихрових струмів. Далі, тепло від сердечника передається теплоносію, що циркулює навколо нього.
Конструкція дещо нагадує електродного «побратима», тільки корпус котла має більший діаметр, оскільки в нього по всій висоті вбудована котушка. Потужність регулюється тиристорними пускачами, автоматику потрібно буде встановлювати окремо.
Порівняно з попередніми типами нагрівачів індукційний котел має найбільший термін служби і вимагає мінімального обслуговування. Якщо в системі застосовувати обессоленную воду, то про накипу на поверхнях нагріву можна забути. На практиці агрегат працює з ККД 99%, швидкість прогрівання всієї системи трохи нижче, ніж у електродного апарату. Також невеликі і його габаритні розміри, що дозволяють встановити котел прямо на стіні будь топкової. Індукційний метод нагріву дозволяє виготовляти електричні котли великої потужності, лінійка деяких виробників досягає значення 60 кВт. З недоліків варто виділити найвищу ціну виробу відносно інших і виконання окремої схеми автоматики та обв’язки.
Хороша стаття в тему: Як зробити індукційний нагрівач
Рекомендації по вибору електричного джерела тепла
Перше, що потрібно зробити, щоб здійснити підбір електричного котла опалення – визначити кількість тепла, що йде через зовнішні стіни, покрівлю та підлогу при заданій різниці температур в приміщенні і на вулиці. Зазвичай температуру зовнішнього повітря приймають як мінімальну в саму холодну п’ятиденку, всередині приміщень – залежно від їх призначення. Вираховують площа кожної стіни, окремо площа вікон і дверей і знаходять втрати тепла за формулою:
Q = 1/R х (tв – tн) х А, де:
- Q – кількість тепла, що йде через стіну або стелю, Вт;
- R – значення опору теплопередачі матеріалу стіни, м2 ?С / Вт;
- А – площа, м2;
- tв – температура всередині будинку;
- tн – температура зовнішнього повітря.
Значення R потрібно розрахувати в залежності від матеріалу, з якого зроблена стіна:
R = ? / k
Тут ? (м) – товщина стінової або покрівельної огороджувальної конструкції, k – коефіцієнт теплопровідності матеріалу, Вт/(м · С). Значення k – довідкова величина, її можна знайти у відповідній літературі. Якщо огороджувальні конструкції складаються з декількох матеріалів, то опір теплопередачі R потрібно буде знайти для кожного з них. Отримані значення Q для кожної стіни, покрівлі та підлоги підсумовують, це і буде шукана кількість теплових втрат, які повинна компенсувати система опалення. Для підбору електрокотла по потужності потрібно отримане кількість тепла помножити на коефіцієнт запасу 1.2, це і буде необхідна потужність опалювальної установки.
Щоб організувати опалення заміського будинку електричним котлом певного типу, слід звернути увагу на особливості кожного з них і прийняти до встановлення найбільш прийнятний варіант. Наприклад, електродні агрегати будуть викликати перепади напруги в мережі під час спрацьовування пускачів. Це може виявитися незручним для вас чи ваших сусідів. Цілком можливо, що вас влаштує класичний котел з Тенами, який і по вартості доступніше, і вимагає менше втручання при експлуатації. Варто врахувати, що несправний ТЕН стрижневого типу можна легко замінити на новий, деякі конструкції бака дозволяють це зробити без спорожнення системи.
Електричний нагрівач часто використовується як доповнення до основного, твердопаливному агрегату. Це робиться з метою обігріву будівлі в нічний час, коли вставати і завантажувати дрова незручно, а тариф на електроенергію найнижчий. Установка буде працювати періодично, кілька годин на добу. Відповідно, ви розберетеся, який електричний котел краще підійде для опалення приватного будинку в ваших умовах, — купувати недорогий апарат з Тенами або все робити грунтовно і встановлювати індукційний котел.
Висновок
Кожен з перерахованих вище видів електричних опалювальних установок володіє своїми достоїнствами і недоліками і кожен з них може використовуватися в певних умовах. Наприклад, прийнявши електрика як основний енергоносій для обігріву житла, є сенс придбати надійний і довговічний котел, нехай і дещо дорожче. Для періодичного протоплювання може бути достатньо і дешевого агрегату, особливо якщо в обв’язці існуючого котла на твердому паливі задіяна автоматика, яку можна пов’язати з управлінням нового електронагрівача.