Электродный котел представляет собой один из вариантов организации электрического отопления. Обычно его применяют для обогрева частных, дачных строений.
Главная особенность такого агрегата – замена нагревательного элемента в виде ТЭНа на блок электродов, которые непосредственно нагревают теплоноситель. Это дает положительный эффект для увеличения таких основных показателей теплогенераторов на электричестве, как максимальный срок эксплуатации и производительность.
Электродный котел в отличие от обычных электрических или газовых теплогенераторов, является агрегатом непосредственного действия. То есть, для нагрева теплоносителя в нем используется специальный нагревательный блок из электродов.
Причем нагрев происходит не по причине протекания воды возле «горячих» стержней, а потому, что посредством их, электрических ток проходит непосредственно через теплоноситель, вызывая тем самым в нем беспорядочное движение ионов с частотой 50 герц.
В процессе их движения, они массово сталкиваются, и как следствие, вода становится горячей. Степень ее нагрева по отношению к затраченной на это энергии в значительной степени определяется особенностями состава жидкости. Но в любом случае, такой агрегат на 40% экономичнее по сравнению с аналогичными устройствами, работающими от электросети.
Такие агрегаты классифицируются по нескольким параметрам:
- Мощность.
- Схема размещения теплоносителя.
- Ток питания – одно- или трехфазный.
- Одно- или двухконтурная схема отопительной системы.
По мощности, такие устройства могут варьироваться от 2 до 50 кВт, с учетом того, что агрегаты до 6 кВт применяются только в частных строениях объемом не более 80 кубических метров, и работают от обычной однофазной сети. Агрегаты повышенной мощности, потребляющие более 9 кВт и способные обогреть задания объемом до 1600 кубических метров, запитывают только от трехфазных сетей.
Теплоноситель в электродных контурах можно разогревать только до 75 градусов по Цельсию, иначе оборудование начинает потреблять повышенную мощность, снижая свою эффективность.
По способу размещения теплоносителя, котлы подразделяются на закрытые и открытые. Первые нуждаются в монтаже на контуре расширительного бака и циркуляционного насоса, который обеспечит движение воды в системе. Вторые, подразумевают естественное течение теплоносителя без дополнительного оборудования.
Противоположная сторона баллона при этом просто наглухо запаяна.
Принцип работы
Принцип действия таких систем предусматривает использование в качестве проводника тока обычной воды, прошедшей предварительную подготовку, которая заключается в насыщении ее солью. Требуемая ее концентрация определена в паспорте каждого конкретного агрегата.
Так как ток протекает и по электродам, и по воде, в которой они находятся, такую установку нельзя подключать через УЗО, что существенно снижает электростабильность всей системы. Течение тока через воду создает электролиз, способствующий накоплению в теплоносителе соответствующего газа, который осложняет работу системе и требует периодического выпуска из отопительного контура.
В случае утечки теплоносителя из контура, замыкание не произойдет, так как цепь из жидкости оборвется. В процессе пуска котла, возникает скачек напряжения, что требует автономного подведения питания к нему.
В процессе нагрева воды, ее электролитическое сопротивление уменьшается, поэтому перед работой требуется правильная ее подготовка и проверка содержания соли. Если же возникнет существенное уменьшение сопротивления теплоносителя в контуре, может случиться электродуговой пробой, последствия которого сравнимы с коротким замыканием.
Преимущества и недостатки
Плюсы:
- КПД благодаря принципу работы и минимуму деталей, приближается к 95-98%.
- Высокая экономичность, благодаря малым затратам энергии на прогрев и поддержание температуры теплоносителя до 75 градусов.
- Крайне низкий шанс возникновения аварийной ситуации, которую бы не могла предупредить автоматика, вода является продолжением электроцепи, поэтому даже при прорыве трубы и утечке теплоносителя, контур сам разомкнется и сразу прекратит нагрев.
- Малое время реакция теплового контура на изменение настроек, очень быстрый прогрев до необходимой температуры.
- Устойчивость к внезапным перепадам напряжения в электросети, которые могут привести лишь к временному падению мощности устройства, но не выключат его совсем.
- Простота установки.
- Минимальные размеры и масса в сравнении с аналогичными устройствами других типов, позволяют использовать их в условиях ограниченного пространства частного дома или дачи.
- Простота эксплуатации.
- Экологичность.
Минусы:
- Повышенные требования к качеству воды в контуре, так как образование накипи или недостаточное количество в ней соли могут существенно снизить ее проводимость, а значит и мощность всей отопительной системы.
- В качестве питания использует только переменный ток электросети, так как постоянный ток вызывает электролиз воды, а значит, при перебоях с электроснабжением – не будет работать, так как не может быть запитан от аккумуляторной батареи.
- Нормы электробезопасности в обязательном порядке требуют заземления, так как при пробое изоляции, шанс получить удар током значительно выше, чем у тэновых устройств.
- Подогрев теплоносителя до температуры больше 75 градусов негативно сказывается на его эффективности, и в этом случае, он начинает чрезмерно потреблять электроэнергию.
- Воздух, попавший в камеру с электродами, может послужить катализатором коррозийных процессов в ней, в разы сократив сроки эксплуатации оборудования.
- Вода из одноконтурной системы непригодна для домашнего пользования, так как насыщена свободными ионами.
- Для технически правильной эксплуатации требуются некоторые знания по электротехнике, которые помогут определять и контролировать оптимальное значение электропроводности воды в контуре в процессе его эксплуатации.
Стоимость и отзывы
Сегодня большинство ионных агрегатов продаются по цене, напрямую зависящей от объема, мощности и экономичности устройства. Цена на наиболее доступные и популярные модели колеблется в районе 40000-10000 рублей.
Отзывы владельцев:
Валерий, г. Владимир: «Используем электроотопление дома в течение 3 лет. Сначала сомневались, боялись и не хотели ставить, ток ведь идет прямо через воду, что казалось крайне небезопасным. Но почитав отзывы и, проконсультировавшись с электриком, поняли, что беспокоится не о чем, все предусмотрено самой конструкцией агрегата.
Вторым вопросом была необходимость использования специального теплоносителя с определенны сопротивлением, но оказалось, что это просто очищенная вода с определенным сочетанием соли и если нет возможности ее сделать самому, ее всегда можно купить в специализированном магазине по доступной цене.
Теперь конкретно. Во-первых, энергопотребление по сравнению с тэновым агрегатом сократилось на четверть, при том, что тепла стало больше. Во-вторых, в старых устройствах нужно было ежегодно менять тэн, так как вода у нас с большим содержанием взвесей, которые оседали на нем, выводя его из строя.
В-третьих, на прогрев всех помещений в доме до приемлемой температуры с момента запуска устройства нужно ждать не целый день или ночь, а всего несколько часов. В общем, устройство надежное, экономичное и эффективное, но, к сожалению, для его работы нельзя использовать воду из-под крана».
Виктор, г. Новгород: «Я построил небольшой дачный домик и в качестве эксперимента для отопления выбрал ионный вариант отопления. Устройствами типа бойлеров и тэнов я уже пользовался, на их нагревательном элементе постоянно оседает накипь, и они выходят из строя чуть ли не ежегодно.
Новым агрегатом пользуюсь уже пару лет и вроде все в порядке. В монтажной компании мне сказали, что там и ломаться-то нечему, электроды находятся в замкнутом контуре без доступа воздуха, а теплоноситель заливается только специальный, так что накипи неоткуда и взяться.
Крайне полезной особенностью этого раствора является то, что он не замерзает в трубах даже в заморозки при выключенном отоплении, когда я в городе. Поэтому я экономлю и на самой системе, она компактная и экономичная, и еще и включаю ее только несколько раз в месяц в основном в выходные, когда приезжаю на дачу.
Павел, г. Кострома: «Долго думал, смотрел описания, отзывы и, наконец, купил электрический блок с электродами. Модель подбирал для обогрева дома площадью 40 метров квадратных и мне посоветовали агрегат на 3 кВт. С монтажом и подключением не было никаких проблем.
В комплекте к устройству шел автоматический регулятор климат контроля, так что раз настроив его на комфортную температуру в доме, я и забыл о его существовании. По счетчику, за месяц у меня тратится примерно 450-500 кВт электроэнергии, но это с учетом водонагревателя на 1,5 кВт, электрической плиты и прочих приборов. Меня все пока что устраивает, и если верить гарантии на агрегат, будет устраивать еще очень долго».
При условии изначально правильного расчета схемы ионного отопления, ее качественной установке и эксплуатации строго по инструкции, такая система превосходит аналогичные по экономичности, удобству, эффективности, безопасности и надежности, которые остаются на очень высоком уровне и полностью удовлетворяют запросы пользователей.
Требования к установке и эксплуатации
- Установка такой системы требует монтажа вместе с ней автоматических воздухоотводных каналов, предохранительного клапана и манометра. За расширительной емкостью фиксируют запорную арматуру.
- Котел, из-за особенностей своей работы, фиксируется только вертикально на собственное крепление.
- При конструировании и монтаже такого агрегата, для его заземления применяется провод из меди толщиной от 4 мм и сопротивлением до 4 Ом. Его соединяют с нулевым клеймом, которое чаще всего находится на дне котла.
- До монтажа самого теплогенератора, необходимо обязательно промыть отопительный трубопроводный контур, используя воду с добавлением особых средств. Если же этого не сделать или залить в нее сразу теплоноситель плохого качества, содержащий примеси, взвеси и прочие посторонние элементы, эффективность ее нагрева котлом значительно снизится, а расходы на электроэнергию вырастут.
- Выбирая радиаторы для системы отопления, необходимо соотносить их с общим ее объемом, включающим весь литраж не только радиаторов, но и труб. Оптимальным соотношением является 8 л объема на 1 кВт мощности теплогенератора. При превышении этого порога, агрегату для нагрева теплоносителя придется дольше работать в активном режиме, а это увеличивает его энергозатраты.
- Обустраивая отопление на электродах необходимо применять алюминиевые или биметаллические сплавы, так как в других материала больше примесей, снижающих электропроводность теплоносителя. В схеме системы открытого типа, необходимо монтировать радиаторы с полимерным внутренним покрытием, препятствующим попаданию воздуха и замедляющим их коррозию. Это не относится к контурам закрытого типа.
- Применяя электродный теплогенератор, следует отказаться от монтажа чугунных радиаторов, содержащих разные примеси, что сказывается на его эффективности. Кроме того, чугунные элементы больше по объему, а значит, потребление электричества при их нагреве будет больше.
На практике, каждый кВт мощности такого теплогенератора способен дать тепло в помещение площадью не больше 20 квадратных метров и объемом до 60 метров кубических при 40 литрах теплоносителя в отопительном контуре. В случае выбора двухконтурной системы отопления, мощность возрастает на четверть.
Как сделать своими руками?
Перед тем, как приступить к непосредственной сборке ионного теплогенератора своими руками, необходимо взять в расчет несколько важных нюансов этого процесса:
- Котел, прежде всего, должен быть надежно заземлен, так как такая установка обладает повышенной вероятностью поражения током человека при ее эксплуатации.
- Провод на ноль из розетки питания такого агрегата замыкается только на внешнюю трубу.
- Фаза питания подключается только к самим электродам.
Материалы, которые понадобятся:
- аппарат для сварки;
- труба из стали соответствующей длины и сечения;
- один или набор электродов;
- замыкающие клейма для проводов на ноль и заземления;
- изолирующие клейма и электроды материалы;
- муфта и металлический тройник;
Монтаж:
- Технология собственноручного монтажа этого агрегата достаточно проста. В трубу из стали длиною примерно 250 мм и диаметром от 50 до 100 мм, который зависит от мощности блока с электродами, с одной из ее сторон при помощи тройника монтируются электроды. Также, через тройник будет происходить и движение теплоносителя. Противоположный же конец трубы оборудуется муфтой для соединения с разводящими трубами и радиаторами.
- Электрод устанавливается в один из патрубков тройника на изолятор, который в то же время герметизирует конструкцию котла. В качестве него выбирается один из вариантов термостойкого пластика. Для обеспечения герметичности и разъемности за счет резьбовых соединений тройника и электрода, изолирующий элемент лучше всего заказать в токарной мастерской по соответствующим размерам.
- На корпус теплогенератора, выполненный из стальной трубы, приваривается болт для закрепления на нем клейм нулевого провода и заземления. Для надежности, конструкцию иногда дублируют еще одним болтом. Все элементы теплогенератора собранного своими руками, можно закрыть декоративным коробом, который еще и защитит людей от поражения током в случае пробоя внутренней изоляции. Такое ограничение прямого соприкосновения с металлическими деталями корпуса котла крайне важно для обеспечения безопасности.
Блиц-советы
- Организуя отопление помещения при помощи агрегата на электродах, можно сэкономить трижды: во-первых, на эксплуатации самого устройства благодаря его экономичности; во-вторых, на его установке, выполнив ее самостоятельно, следуя простым инструкциям и, в-третьих, соорудив его из собственных деталей. Второй и третий варианты позволяют сэкономить до половины затрат на сооружение отопительной системы, но не предусматривают гарантий на работоспособность и эффективность оборудования.
- Для отопления больших по площади зданий, имеющих несколько этажей, рекомендуется использовать не 1 сверхмощный дорогой теплогенератор, а 2 или 3 устройства, соединенных между собой в 1 систему отопления.