Выбор электрического котла отопления

Уже давно стерлись четкие границы в разделении по эффективности и целесообразности электрических, газовых и твердотопливных котлов. Остановив свой выбор на электричестве, возникает еще ряд вопросов, ведь есть тэновые, электродные, индукционные вариации и сложно сказать без подробного разбора, какие электрические котлы для отопления частного дома лучше.

Как выбрать электрический котел отопления для частного дома

ТЭНовые

В качестве нагревательного элемента используются ТЭНы, способные преобразовать практически без потерь электричество в тепло. Представляют собой тугоплавкий проводник с низким омическим сопротивлением. Он способен выдержать большой ток и при этом не расплавиться. Для защиты проводника используется изолятор, чаще керамический, и металлическая оболочка, чаще медная, для защиты всего устройства от воздействия воды или другого теплоносителя.

Нагревательные элементы закрепляются внутри накопительного резервуара. Контакты для питания выводятся наружу, а места стыков корпуса резервуара и ТЭНов герметично запаиваются, исключая вытекание теплоносителя.

Основной процесс в котле – это непосредственный теплоперенос от нагревательного элемента к воде. Используется от одного до трех, иногда четырех, ТЭНов, способных обеспечить должную мощность.

Схема устройства тэнового электрического котла

Схема устройства тэнового электрического котла

Характеристики ТЭНовых котлов отопления для частного дома:

  • КПД – 96-99%;
  • Мощность от 1.5 кВт до 60;
  • Питание однофазное(220), трехфазное (380), 50-60 Гц;
  • Источник тепла – ТЭН с тугоплавким проводником, изолированным керамическим диэлектриком и медной оболочкой;
  • Вариант исполнения теплообменника – с накопительной емкостью, проточный.

Особенности

Ступенчатая регулировка мощности 1/2, 1/3, 2/3 и полная мощность при задействовании различного числа ТЭНов.

Пожарная и электрическая безопасность. Полное изолирование электрической части от теплоносителя и окружающей среды.

Котел мощностью 10 кВт произведет 1 Гкал тепла за 116 часов, потратив на это в целом 1163 кВт/ч электроэнергии, при практически 100% КПД.

Доступная цена.

Исходя из стоимости одного киловатта энергии, можно подсчитать затраты на производство одной гигакалории тепла. Это важный показатель, который позволит в итоге сравнить эффективность электрических котлов   различной конструкции и работающих на других типах топлива.

Недостатки

Часто озвучивается проблема с накипью на ТЭНах. Однако сама по себе накипь даже не снижает КПД, только повышает риск выхода нагревательного элемента из строя. Снижает срок его службы. Тепло все равно будет поступать в теплоноситель, просто потому, что ему больше некуда деваться. В условиях автономного отопления частного дома эту проблему легко решает подготовка теплоносителя. Использование деминерализованной воды и специальных наполнителей для увеличения теплоотдачи защитит более чем полностью ТЭНЫ от появления накипи.

Электродные

Появились электродные котлы сравнительно недавно. В них используется новый способ непосредственного нагрева теплоносителя. Электрический ток пропускается через теплоноситель с выделением тепла. Такой подход призван решить две проблемы:

  • Снизить инертность системы, повысить скорость нагрева теплоносителя.
  • Устранить проблему накипи и отложений. Электроды не покрываются накипью, металлами или солями даже в ходе предполагаемого электролиза, он попросту невозможен за счет постоянной смены полярности на частоте питающей сети – 50 Гц.

С поставленными задачами конструкция справляется, однако появляется целый ряд нюансов и особенностей, без которых ожидать хорошую отдачу не стоит.

Схема устройства электродного электрического котла отопления

Схема устройства электродного котла

Электродные котлы всецело зависят от состава теплоносителя, он должен обладать хорошей проводимостью и при этом не вызывать образование агрессивных соединений под воздействием электрического тока. Потребляемая мощность зависит от удельного сопротивления теплоносителя (состава), его температуры, расстояния между электродами и их диаметром.

Все это приводит к нелинейной зависимости потребляемой мощности от температуры жидкости. При низких температурах потребляемая мощность и количество выделяемой теплоты ниже, при повышении температуры в системе отопления повышается потребление электричества и скорость дальнейшего нарастания температуры.

На номинальную мощность электродный котел выходит только при температуре теплоносителя в 75-90 оС.

Электродные котлы по определению только проточного типа. Нужно поддерживать постоянное движение теплоносителя, чтобы предупредить перегрев и закипание воды. Электродные котлы имеют самое компактное исполнение в сравнении с ТЭНовыми или индукционными конструкциями.

Характеристики:

  • КПД – до 99%;
  • Номинальная мощность – от 2 кВт до 36 кВт;
  • Питание – однофазное (220В), трехфазное (380В), частота 50-60 Гц;
  • Источник тепла – ток, пропускаемый через теплоноситель;
  • Вариант исполнения теплообменника – проточный.

Особенности

Обязательная подготовка теплоносителя. Удельная теплоемкость при +15оС должна составлять не менее 1000-1200 Ом*см.

Обязательное наличие мощного заземления. Категорически запрещено использовать электродный котел без заземления.

При использовании УЗО (Устройство Защитного отключения) котел подключают строго перед ним. Работа в одной сети невозможна из-за наличия больших точек утечки.

При использовании алюминиевых радиаторов или любых других элементов с этим металлом требуется дополнительное повышение проводимости теплоносителя специальными составами.

При соблюдении всех прочих требований можно использовать параллельно с другими типами котлов в качестве резерва.

Недостатки

Собственно огромное количество обязательных эксплуатационных требований является основным недостатком электродных котлов отопления.

Далеко не всеми котлами можно управлять при помощи программатора, и устанавливать режимы работы отличные от поддерживания заданной температуры теплоносителя.

Добиться положенного КПД в 99% на практике очень сложно. Наличие токов утечки способно снизить эффективность до 10-15%, и к этому еще и создать проблемы с наличием существенных токов на металлических поверхностях системы отопления и заземлении.

Высокая стоимость.

Индукционные

Для нагрева воды используются электромагнитные волны и индукционные токи, наводимые ими на внутренней металлической поверхности теплообменника. В основе устройства индукционная катушка, которая является первичной обмоткой трансформатора, второй «обмоткой» является корпус теплообменника и трубчатый лабиринт, по которому течет теплоноситель. Вся мощность, приложенная к вторичной обмотке, переходит в тепловую энергию, ведь она является короткозамкнутой.

Питание катушки может выполняться на частоте от 50 Гц и до нескольких сот килогерц. С повышением частоты увеличивается и эффективность нагрева, однако требуются более дорогие схемы управления.

Схема устройства индукционного электрического котла

Схема устройства индукционного котла

Характеристики:

  • КПД – до 90-98%;
  • Номинальная мощность – от 3 кВт до 40 кВт;
  • Питание – однофазное (220В), трехфазное (380В), частота 50-60 Гц;
  • Источник тепла – индукционный нагрев;
  • Вариант исполнения теплообменника – проточный.

Особенности

Нагревается вся внутренняя поверхность теплообменника, жидкость быстрее прогревается, при этом с меньшим перепадом температур.

Нет прямого контакта индукционной катушки с теплоносителем, залог долговечности системы и практически полная независимость от состава жидкости.

Возможна плавная регулировка мощности и запрограммированная работа котла.

Недостатки

Заявленный КПД можно ожидать только от качественных индукционных котлов известных производителей. Часть энергии попросту рассеивается в виде электромагнитных волн.

Размеры котла малой мощности на 3-5 кВт больше по габаритам ТЭНовых.

Высокая стоимость.

Сравнение с другими типами

Для наглядности важно сравнить параметры электрических котлов с газовыми, твердотопливными и работающими на жидком топливе.

Вид топлива Низшая теплота
сгорания
КПД
котла, %
Количество топлива для выработки 1 Гкал системой отопления с учетом КПД
Каменный уголь 5 200 ккал/кг 85 164,05 кг
Природный газ (метан) 8 600 ккал/м3 93 107,88 м3
Пеллеты из дерева 3 800 ккал/кг 90 236,7 кг
Электрический котел 100 1163 кВт/ч
Сжиженный газ 10 700 ккал/кг 93 86,49 кг
Дизельное топливо 10 200
(8 568)
ккал/кг
(ккал/л)
93 107,88 л

Зная стоимость конкретного типа топлива в своем регионе, можно определить затраты на выработку 1 Гкал тепла. Стоимость тепла, вырабатываемого электрическим котлом, существенно выше, чем у аналогов, работающих на газу или твердом топливе, практически для всех регионов страны. Однако следует учитывать, что стоимость самого котла и его установки наоборот существенно ниже.

Разница в комфорте эксплуатации, возможности автоматизировать процесс работы котла колоссальна. Электрический котел настраивают на работу по расписанию с выбором мощности, температуры теплоносителя и других важных параметров, что в сумме дает реальную экономию до нескольких раз. Для этого нужен весьма недорогой программатор, который подойдет для большинства моделей.

Газовые и твердотопливные котлы можно лишь вручную контролировать по мощности, что зачастую игнорируется, выставляя усредненное постоянное значение температуры воды. Аналогичная же система автоматизации для этих типов топлива обойдется в несколько раз дороже, чем сами котлы.

Как выбрать

Основной вопрос, на какой конструкции котла остановить свой выбор?

Два основных критерия, которые приводят к выбору электрического котла:

  • Низкая стоимость оборудования и установки;
  • Сложность или невозможность наладить поставку и хранение другого типа топлива.

Если ориентироваться только на эти два критерия и вспомнить о высокой стоимости электроэнергии, то оптимальным выбором будет простой ТЭНовый котел с программатором. Он долговечен и обладает наименьшим числом эксплуатационных особенностей. Как и с любым другим типом котла нужна подготовка теплоносителя, что в условиях частного дома легко решается, притом подготовка для ТЭНового отопления самая простая. Достаточно использовать деминерализованную воду.

Программатор позволит задать оптимальный режим работы. Учитывается даже разница в стоимости электроэнергии в дневное и ночное время, а также время нахождения людей в доме, когда требуется максимальный прогрев. Все это приводит к оптимизации трат электроэнергии и экономии.

Сравнив реальные затраты на установку и обслуживание ТЭНового котла за пять лет эксплуатации можно вовсе не увидеть разницу с газовым оборудованием и тем более с твердотопливным. В дополнение неизмеримо повышается комфорт.

У электродного котла есть одно неоспоримое преимущество – высокая скорость нагрева теплоносителя. К этому добавляется одно следствие: он отлично подходит для установки в систему отопления естественной циркуляции, ведь создает мощный поток на выходе за счет большого перепада температур.

Однако наличие огромного числа требований к качеству теплоносителя, способу подключения и т.п. в дополнение к высокой стоимости усложняют выбор именно электродной конструкции.

Индукционный котел отопления для частного дома можно назвать самым оптимальным вариантом, если есть возможность выложить сразу крупную сумму на приобретение оборудования. Естественно смысл в приобретении столь дорогого оборудования будет только при комплектации его нормальным программатором и выбором оптимального режима работы.

Сколько потребляет в месяц электричества

Расчет актуально проводить для котлов различной мощности, чтобы определить порядок чисел, которые предстоит увидеть в квитанции по оплате электричества, а возможно задуматься об утеплении дома. В утепленном доме потребуется оборудование меньшей мощности при том же конечном результате.

Мощность , кВт 3 4,5 6 8 12 15
Отапливаемая площадь, м2 < 25 26-35 40-50 51-75 90-110 111-140
Число часов работы котла при максимальной нагрузке и запасе мощности 20%  

570*

Затраты электроэнергии при максимальной нагрузке, кВт/ч 1710 2565 3420 4560 6840 8550
Число часов работы в оптимальном режиме с программатором  

290**

Затраты электроэнергии оптимального режима, кВт/ч 870 1305 1740 2320 3480 4350

* В максимальном режиме учитывается запас мощности, при котором нагревательный элемент работает периодически (число часов в месяц 720 * 20%).

** В оптимальном режиме учитывается время в будние дни, когда никого нет дома, и требуется только поддержать температуру, время активной работы утром и вечером, а также поддержка температуры в ночное время.

Данные в таблице рассчитаны и представлены, не отталкиваясь от поддержания конкретной температуры в помещении, и с оговоркой, что выбрано оптимальное по мощности оборудование. Это позволяет сравнить примерный порядок чисел при использовании электрического котла отопления для частного дома.

Учитывая цену на электричество, возможность разделения ночного и дневного потребления с различными тарифами, а также особенности теплоснабжения дома, в частном случае потребление может оказаться еще на 10-25% ниже.

Основное преимущество электрических котлов как раз и заключается в возможности максимальной оптимизации работы системы отопления с получением экономической выгоды и для повышения комфорта.

Статьи по теме
Это интересно
Алюминиевые батареи В погоне за характеристиками и практичностью появились на полках стропильных... 
Пластиковая крышка для колодца Колодец на придомовом участке, скважина, кессон под нее или септик, канализационная... 
Водяные конвекторы отопления От правильности организации воздухообмена во многом зависит микроклимат... 
Плитка для каминов и печей Печь или камин легко могут превратиться в настоящий арт-объект и стать центральным...