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.

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.

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.

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.

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.

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.

* 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.