Хотя эффективность преобразования энергии в электрических котлах принимает один из самых высоких показателей, устройства могут отличаться по типу и удобству использования. Мы подготовили обзор основных разновидностей электрической отопительной техники для систем на жидком теплоносителе.
Градации мощности
Необходимо понимать разницу между электрическими котлами бытового и промышленного назначения. Если для примера взять одного из лидирующих рынке производителей — «ЭВАН» — в его модельном ряду можно найти отопительные установки мощностью до 1,6 МВт, в то время как для гражданского жилья «потолок» нагрузки электрической сети обычно составляет 20–25 кВт.
Настенный электрокотёл «ЭВАН»
Эргономика работы электрического котла гораздо важнее его пиковой мощности. Высокая экономичность работы достигается в том случае, если устройство имеет несколько нагревательных элементов, которые при включении в разных комбинациях способны вырабатывать ровно то количество тепловой энергии, которое необходимо при текущем температурном режиме.
Электрический котел Protherm
Наиболее выгодными в этом плане можно назвать котлы производства Protherm или «Зота» — количество ступеней достигает 4–5, к тому же нагреватели имеют разные номиналы мощности. В технике от Ferroli, например, реализована цифровая схема управления мощностью с автоматической подстройкой, а в модельном ряду WARMOS уже упомянутого производителя «ЭВАН» нагреватели не отключаются, а управляются методом ШИМ с пропорциональным повышением интенсивности нагрева. Отсутствие постоянных переключений коммутационного блока благоприятно сказывается на долговечности контактных групп, расходе электроэнергии, также в меньшей мере выражены перепады напряжения и нагрузка на электросеть.
Электрические котлы ZOTA
При том, что общим показателем при выборе мощности считается 1 кВт на каждые 10 м2 отапливаемой площади, основной точкой отсчёта должны быть реальные теплопотери здания. Также необходимо обеспечивать запас мощности порядка 15–20%, чтобы оборудование не работало на износ и на случай аномально низких уличных температур.
Для отечественного производителя ценник на 1 кВт мощности составляет порядка 2–2,5 тыс. рублей, для импортной техники — до 3–3,5 тыс. рублей. Котлы, предназначенные для установки в технических помещениях всегда дешевле тех, что имеют эстетичный внешний кожух.
Разновидности электрических схем
Большинство бытовых котлов с трёхфазным и однофазным подключением имеют универсальную схему соединения нагревательных элементов и могут быть легко приспособлены для работы под определённый тип питающей сети. Такая тенденция сохраняется при максимальной мощности до 12–16 кВт, выше уже используются ТЭН'ы без нейтральной точки подключения. Естественно, при наличии трёхфазного ввода в дом следует выбирать технику соответствующего класса, чтобы обеспечить симметричность нагрузки. Однако многофазные котлы могут использоваться и при подключении к сети 220 В: три разных ТЭН'а дают больше свободы в регулировке мощности.
Электрокотёл «ЭВАН» WARMOS «Комфорт» 7,5 кВт (220В/380В) с трёхступенчатой регулировкой мощности: 1 — выходной патрубок; 2 — клеммный блок; 3 — колодка для подключения циркуляционного насоса; 4 — индикация ступеней мощности; 5 — индикация отсутствия теплоносителя; 6 — индикация включения ТЭНов; 7 — контакторы; 8 — ручка терморегулятора; 9 — нагревательный узел в теплоизоляции; 10 — защитный кожух; 11 — входной патрубок
Питание нагревательных элементов — лишь одна сторона медали. Не менее важен способ управления ими. Так, в дешёвой технике отечественного и китайского производства повсеместно применяют магнитные контакторы, работающие от сетевого напряжения. При полной нагрузке котла сетевое напряжение падает настолько, что катушки не обеспечивают достаточно сильного прижатия контактной группы, из-за чего она быстро выходит из строя. В качественной технике коммутирующий аппарат работает на низком напряжении, которое легко стабилизируется встроенным блоком питания, а в наиболее технически продвинутых моделях управление мощностью происходит при помощи бесконтактной коммутации.
Схема подключения и внутренних соединений котла имеет определяющее значение для удобства его эксплуатации. Производители котловой техники это понимают и дополняют свою продукцию всевозможными устройствами для расширения режимов работы. Так, котлы шведского производителя СТС могут без особых доработок комплектоваться реле разгрузки (ограничения мощности), а в некоторых котлах AEG оно устанавливается по умолчанию. Реле подключаются к токовым трансформаторам на вводном кабеле и ограничивают мощность, ставя в приоритет питание бытовых приборов.
Отличия по типу нагревательного элемента
В электрических котлах могут применяться три типа нагревателей. Начнём с наиболее нестандартных — индукционных и электродных. Вопреки стараниям маркетологов, прироста мощности такие устройства не обеспечивают, но обладают одним важным преимуществом — отсутствием образования накипи на поверхностях нагревательных элементов. За счёт этого исчезает снижение КПД со временем и продлевается срок эксплуатации.
Электродный котёл
В свою очередь электродные котлы имеют достаточно сложный состав пуско-наладочных мероприятий и весьма чувствительны к качеству подготовки теплоносителя. В эксплуатации индукционные и электродные котлы мало чем уступают технике на ТЭН'ах, даже наоборот: при таком типе нагрева проще реализовать ШИМ-управление, за счёт чего техника может поддерживать температуру с очень высокой точностью, обеспечивая экономию энергоресурсов.
а — электродный котёл; в — ТЭНовый котёл; 1 — клеммы подключения к сети; 2 — уплотнение и электрическая изоляция; 3 — корпус; 4 — блок электродов; 5 — ТЭН; 6 — внешняя изоляция
Котлы на спиральных нагревателях — нестареющая классика. В зависимости от качества исполнения ТЭН'а, срок их реальной службы может составлять от 7–10 до 20 лет. К применению рекомендуются нагреватели в корпусе из полированной нержавеющей стали, сухие и керамические ТЭН'ы.
Особенности конструкции
Беспроблемность и надёжность электрических котлов обусловлены простотой их устройства. Практически вся отопительная техника, питающаяся электроэнергией, представляет по сути своей небольшую колбу с нагревательным элементом, заполненную водой. Однако в плане совершенствования базовой конструкции имеются положительные сдвиги.
Так, для установки в технических неотапливаемых помещениях котлы могут снабжаться корпусной термоизоляцией для снижения утечек тепла. Для индукционных котлов практикуется изготовление нагревательной камеры по типу лабиринта, за счёт чего даже при малой степени нагрева стенок в режиме ограниченной мощности вода полностью поглотит вырабатываемое тепло.
Конструкция индукционного котла: 1 — электрический ввод; 2 — ручной сброс воздуха; 3 — индукционная катушка; 4 — сердечник; 5 — корпус котла
Особенно высокой степенью разнообразия проявляется комплектация котла всевозможным навесным оборудованием. Если для примера взять котлы серии ЭПО и отопительную технику Vaillant, различия будут на лицо. В последнем случае есть и второй контур ГВС, и встроенный насос с расширительным баком и группой безопасности, а также очень эргономичная автоматика управления. И, что самое главное, всё укомплектовано в одном компактном корпусе. Практическое отличие в том, что с применением «голой» колбы стены котельной заполняются элементами гидравлической обвязки, в то время как моноблочное оборудование малогабаритно и может быть смонтировано в обитаемой зоне дома, не нарушая интерьер помещения.
Схемы автоматики и безопасности
Наиболее обширная тема для обсуждения — то, как электрические котлы регулируют режим своей работы. В простейшем варианте применяются термостаты такого же типа, которые устанавливают в накопительных водонагревателях. Если температура поднялась выше заданной отметки — термопластина приводит в движение контактный механизм и размыкает цепь. К сожалению, такой способ управления плохо соотносится с гибкостью выбора мощности при наличии нескольких ТЭН'ов, поэтому механическим термостатом комплектуют котлы небольшой мощности — до 3–4 кВт.
Чуть более продвинутой считается схема управления, в которой механический термостат размыкает цепь питания контактора. Здесь есть возможность установить несколько термостатов (условно), контролирующих разные нагревательные элементы с соответствующей подстройкой температуры отсечки к рабочей мощности. Термостат может быть и один, в таком случае включение и выключение отдельных ТЭН'ов выполняется вручную. Среди описанных схем управления нельзя выделить лучшую, все они могут с успехом применяться в различных условиях эксплуатации.
Вершиной технического совершенства можно назвать отопительную технику с интеллектуальным цифровым управлением. Помимо контроля за нагревом, уровнем и скоростью протока теплоносителя такие котлы также учитывают температуру воздуха внутри помещений, давление в системе, токи утечки, рабочее напряжение и нагрузку в сети. Наиболее продвинутые котлы могут учитывать также и состояние уличной атмосферы, заблаговременно повышая или снижая мощность. Стоит обратить внимание, что шкаф управления может стоять отдельно от нагревательной колбы. Также почти для всех котлов существует возможность доукомплектования устройствами автоматики сторонних производителей, например, модулем удалённого управления или реле разгрузки.
Присоединяйтесь к нам на канале Яндекс.Дзен
