Как устроен электрический электродный котел, принцип работы, правила установки и подключения

Характеристики

Чтобы разобраться с характеристиками электродного котла, необходимо рассмотреть отечественные модели прибора «Галан». Компания сегодня предлагает четыре модификации:

• «Очаг»;
• «Стандарт»;
• «Гейзер»;
• «Вулкан».

Для частных домов

Модели «Очаг» и «Стандарт» — это для частных домов. Их мощность 2, 3, 5, 6 кВт. Соответственно с их помощью можно обогревать дома объемом: 80, 120, 180, 200 м³.

Работают эти приборы от сети переменного тока напряжением 220 вольт. Для подключения рекомендуется использовать кабель сечением 4-6 мм².

Для больших строений

«Гейзер» и «Вулкан» можно использовать для отопления больших зданий: жилых и нежилых. Мощность этих приборов: Гейзер – 9, 15 кВт, Вулкан – 25, 36, 50 кВт. Обе модели являются трехфазными аналогами.

Теплоноситель

Производитель категорически настаивает на том, чтобы в отоплении, где устанавливались эти модели, присутствовал антифриз «Аргус-Галан».

Незамерзающие жидкости типа «Тосол», «Арктика» для электродных котлов не предназначаются.

Контроль и управление

Все модели оснащены температурными датчиками и устройствами настройки температурного режима. Электронный блок управления устанавливается рядом с котлом, чаще на стене.

ТЭНОВЫЕ ЭЛЕКТРОКОТЛЫ

Их конструкция практически тождественна стандартным газовым отопителям. Они имеют теплообменную камеру, внутри которой расположены несколько нагревательных элементов ТЭНов. Блок автоматики осуществляет регулировку в широком диапазоне величин по нескольким параметрам – давление внутри системы, температура теплоносителя, температура окружающей среды и т.п.

Имеется группа безопасности, куда входит предохранительный срывной клапан, манометр, автоматический воздухоотводчик, расширительная емкость и циркуляционный насос. В зависимости от мощности ТЭНовые котлы бывают однофазными (220В) или трехфазными (380В). Однофазные – имеют небольшую мощность (до 6кВт). Они используются как дополнительный источник обогрева.

При установке электрокотлов мощностью более 3 кВт существенно перегружается электрическая сеть. Для их монтажа необходима специальная техническая документация, разрешения и согласования энергоснабжающей организации. Нужно иметь заземление, соответствующее ПУЭ.

Достоинства :

1. Невысокая стоимость.
2. Простота монтажа и подключения, особенно однофазных моделей.
3. В качестве теплоносителя может применяться как обычная вода так и любой тип незамерзающей жидкости.
4. Регулировка мощности возможна с высокой точностью вручную или в автоматическом режиме по всему рабочему диапазону.

Недостатки:

На ТЭНах может образоваться накипь, они выходят из строя. Поэтому лучше выбирать модели, где замену нагревательного элемента можно выполнить самостоятельно.

Достоинства и недостатки

Главными преимуществами ЭОУ электродного типа являются:

• высокая надежность оборудования – агрегаты без ремонта служат нередко более 10-12 лет;
• безопасность приборов – при разгерметизации и вытекании теплоносителя или отключении электроэнергии котел прекращает работу;
• небольшие размеры, позволяющие установить агрегат в удобном месте;
• бесшумная и безвибрационная работа;
• нет необходимости в наличии вытяжки и дымохода;
• экологичность ­­- отсутствуют образующиеся продукты сгорания, характерные для газовых и твердотопливных генераторов;
• невысокая цена – установка дешевле, чем у ТЭНовых котлов, но дополнительно потребуется покупка насоса и расширительного бака.

Недостатки агрегатов:

• большой расход электроэнергии;
• высокие требования к характеристикам теплоносителя;
• возможность использования приборов только в замкнутых контурах;
• зависимость отопления частного дома или дачи от бесперебойности электроснабжения;
• обязательное наличие заземления.

Характеристики электродных котлов отопления

Электрические электродные котлы отопления обладают некоторыми положительными свойствами:

• Прежде всего, это высокий КПД, стремящийся к 100%.
• Довольно маленькие размеры при высокой мощности, если сравнивать с другими видами котлов.
• Не требуется наличие такого элемента, как дымоход.
• Котел может сам поднять давление в системе отопления.

Электродный котел занимает очень мало места

• Нет опасности аварии, когда недостаточно теплоносителя в котле. Он просто остановит свою работу, так как не будет электроцепи между электродами.
• Благодаря малой инертности есть возможность эффективно управлять температурными режимами в то время, как котел работает с автоматикой. В результате – работа котла становится менее затратной, так как температура в помещениях всегда будет на том уровне, который задан контроллеру.
• Перепады в напряжении не страшны ионному котлу – просто изменится его мощность.
• Это еще и выгодно, и практично – ионные котлы отопления, технические характеристики их позволяют устанавливать их как дополнительный источник тепловой энергии, а также есть возможность ставить несколько таких котлов одновременно.
• Такие котлы являются безопасными для экологии.

Но стоит выделить несколько недостатков электродных котлов:

• Электродный котел отопления потребляет только переменный ток, а при постоянном будет электролиз воды.
• Нужно соблюдать высокие требования к электролитическим характеристикам носителя тепла. Если они изменятся – качество работы котла, то есть, выработка тепла, будет снижено.
• Такой котел требует обязательного заземления, собственно, как и любой котел с ТЭНом.
• Температура нагревания носителя тепла не должна быть более 75 градусов, так как энергопотребление котла значительно повысится.
• На электродах может появиться накипь, вследствие чего мощность котла может стать ниже.

Накипь приводит к разрушению ТЕНов

• Необходимо оснащать отопительную систему насосом циркуляции.
• Из-за переменного тока электроды изнашиваются, поэтому придется их менять.
• Если отопительный контур завоздушиться, процесс коррозии только ускорится.
• Если ваша система одноконтурная, то нагретую воду нельзя будет использовать для бытовых целей.
• Работы по устройству и наладке таких котлов требуют привлечения специалистов.
• Теплоноситель для электродных котлов отопления в процессе работы будет иметь разную электропроводность, которую нужно будет контролировать. Для этого потребуются знания и оборудование.

Самодельные электрические котлы отопления

Обладая навыками работы с металлом, имея необходимый материал и инструмент легче всего изготовить самодельные электрокотлы – электродные или ТЭНовые. Если в качестве преобразователя электроэнергии применен ТЭН, то нужно изготовить или подобрать корпус из стали, в которые он будет установлен. Все остальные комплектующие – регуляторы, датчики, термостат, насос и расширительный бак приобретаются отдельно в специализированных магазинах. Электрические котлы можно использовать в закрытых или открытых системах отопления.

Что нужно и как сделать электрокотел отопления своими руками 220в эффективным и надежным?

Нужна емкость из стали, в которую помещаются один или несколько ТЭНов в соответствии с чертежами или эскизами на создаваемое изделие. Еще на этапе проекта на котлы отопления своими руками чертежи должны предусматривать возможность оперативной и легкой замены сгоревшего ТЭНа. Например, корпус можно изготовить из стальной трубы диаметром 220 мм с длиной корпуса около 0,5 м. К торцам трубы привариваются фланцы с патрубками подачи и «обратки» и посадочными местами, в которые устанавливаются ТЭНы. Циркуляционный насос, расширительный бак и датчик давления присоединяются к обратке.

Особенности электропитания электрических котлов

ТЭНы потребляют значительную мощность, обычно более 3 кВт. Поэтому для электрических котлов нужно создать отдельную линию электропитания. Для агрегатов мощностью до 6 кВт применяется однофазная сеть, а при больших значениях мощности необходима трехфазная сеть. Если снабдить самодельный котел отопления ТЭНом с терморегулятором и подключить его через защиту УЗО, то это идеальный вариант. При установке обычных ТЭНов термостат приобретается и устанавливается отдельно.

Электродные котлы отопления

Котлы этого типа подкупают чрезвычайной простотой. Он представляет собой емкость, в которой установлен электрод, вторым электродом служит корпус котла. В емкость вварены два патрубка – подачи и обратки, через которые электродный котел присоединяется к отопительной системе. КПД электродных котлов близок, как и у других типов электрокотлов, к 100% и его реальная величина – 98%. Известный электродный котел «Скорпион» объект жарких дискуссий. Мнения чрезвычайно разнообразные, от чрезмерного восхищения до полного отрицания применения для контуров отопления.

Считается, что электродные котлы были спроектированы для отопления подводных лодок. И действительно, изготовление котлов отопления требует минимума материалов, морская вода с растворенными солями – отличный теплоноситель, а корпус подводной лодки, с которым соединена система отопления, является идеальным заземлением. На первый взгляд – это отличный контур отопления, но можно ли его применить для отопления жилищ и как сделать электрокотел отопления своими руками, повторив устройство котла «Скорпион»?

Электродный котел Скорпион

В электродных котлах теплоноситель нагревает ток, проходящий между двумя электродами котла. Если в систему залить дистиллированную воду, то электродный котел работать не будет. В продаже имеется специальный солевой раствор для электродных котлов с удельной проводимостью порядка 150 ом/см. Конструкция агрегата настолько проста, что сделать электрокотел Скорпион своими руками, при наличии необходимых навыков, довольно просто.

К этой трубе привариваются два патрубка для подключения к системе отопления. Внутри прибора находится изолированный от корпуса электрод. Корпус котла играет роль второго электрода, к нему подключается нулевой провод и защитное заземление.

Недостатки электродных котлов

Основной недостаток электродных котлов – необходимость применения солевых растворов, которые неблагоприятно сказываются на батареях и трубопроводах отопления. Система отопления в течение нескольких лет может потребовать полной замены радиаторов, особенно алюминиевых (более подробную информацию о которых вы прочитаете здесь), и трубопроводов. Циркуляционные насосы, которые рассчитаны на работу с антифризом или чистой водой подвергаются большой опасности. Второй огромный недостаток – электродные котлы требуют идеального защитного заземления корпуса, иначе они представляют огромную опасность поражения электротоком. В зарубежных странах продавать и устанавливать подобное оборудование запрещено!

Конструктивные особенности

Используемый тепловой носитель нагревается в процессе движения разнонаправленно заряженных ионов между электродными контактами. Конструкция подобного нагревателя достаточно простая. В её состав входят: металлический стержень и полая стальная труба.

С двух сторон устройство герметично закрывается. К её бокам привариваются специальные патрубки. С помощью них обогреватель соединяется с отопительной системой.

На внутренний стержень крепится фазовый провод, а к поверхности корпуса – нулевой. Для питания мощных тепловых генераторов применяется трёхфазная сеть.

Котел Галан электродного (ионного) типа

Под воздействием переменного тока ионы, содержащиеся в составе теплового носителя, постоянно изменяют направление своего перемещения. Электролиз не осуществляется в полной мере. В процессе нагревания не происходит перенос вещества между двумя электродами.

Обогревательный прибор обладает следующими характерными особенностями:

• небольшим габаритным размером;
• простой конструкцией;
• лёгкостью установки;
• высоким уровнем КПД;
• продолжительным сроком эксплуатации;
• надёжностью работы – отсутствуют соприкасающиеся детали;
• невысокой стоимостью.

Достоинства

Электродные котлы отопления дают возможность регулировать микроклимат в помещении и экономить электрическую энергию. Если сравнивать их эффективность с эффективностью работы индукционных аппаратов и обогревателей, в состав которых входят ТЭНы, следует отметить преимущества электродной конструкции:

• нагревание воды, поступающей в котёл, осуществляется очень быстро;
• уровень КПД приближается к 100 %;
• длительный срок эксплуатации. Конструктивные особенности прибора являются причиной быстро меняющейся полярности. Ионы постоянно изменяют направление своего движения. Поэтому, несмотря на наличие постоянного контакта поверхности электродов с жидкостью, на них не происходит образование накипи;
• котел электрический электродный имеет небольшие габариты;
• его легко установить в любом помещении;
• присутствует автоматическое управление работой отопительного прибора;
• обогреватель обладает высоким уровнем пожарной безопасности. Если произойдёт разгерметизация системы, исключается риск поражения электрическим током. Устройство просто перестанет работать;
• отсутствуют посторонние шумы при работе отопительной системы;
• электродные электрокотлы для отопления частного дома не оказывают вредного воздействия на экологическую обстановку;
• при их работе не используются дымоходы;
• аппараты не боятся перепадов напряжения

Недостатки

Несмотря на высокие качественные показатели работы электродных отопительных систем, следует учитывать определённые недостатки:

Мифы о выдающемся КПД

При изучении рекламных материалов электродных котлов складывается впечатление, что потребителей считают глухими невеждами. Якобы «ионные» котлы извлекают тепло буквально из ниоткуда, выдавая тепловую энергию в размере 120–150% от приложенной электрической мощности. При этом законы физики и, в частности, теплотехники всячески игнорируются.

Заявления о том, что электродный котёл способен мифическим образом приумножать вложенную в него энергию абсолютно беспочвенны. К счастью, сегодня подобная тенденция в рекламных компаниях пошла на спад, первоначальное же её развитие можно связать с активным распространением тепловой техники, работающей за счёт тепловых насосов с положительным коэффициентом СОР.

Даже заявления о том, что все 100% электроэнергии преобразуются в тепло — откровенный обман. Потерь при образовании всё равно не избежать, даже при нагреве теплоносителя за счёт собственного электрического сопротивления, ибо как минимум 2–3% будет расходоваться на нагрев питающей проводки, ещё столько же стечёт в систему заземления из-за снижения энергии носителей заряда вследствие недостаточной химической чистоты жидкости в системе или из-за образования налёта на электродах. Вывод: электродные котлы способны демонстрировать близкий к 100% коэффициент преобразования только в условиях демонстрационного стенда, которые, как известно, далеки от реальных.

Модели электродных котлов Галан

Однофазные модели «Очаг»

• Галан ОЧАГ 3. Эта модель однофазного котла ионного типа. Подойдет для помещений до 40 метров или 120 кубов. Есть несколько комплектаций.
• ОЧАГ 5. Это однофазная модель для до 70 метров или 230 кубов.
• ОЧАГ 6, Тоже однофазная модель для помещений до 90 метров или 280 кубов.

Модели «Гейзер» трехфазные

• Гейзер 6 (380 В) для помещений до 100 метров или 250 кубов.
• Гейзер 9 для помещений до 125 метров или 340 кубов. Может подключаться к 220 или 380 В.
• Гейзер 15 обогреет 203 метра площади или 550 кубов пространства.

Мощные электродные котлы не применяемые для отопления дома

• Вулкан 25 обогреют любое помещение, шаг мощности 25 кВт.
• Вулкан-36 обогреют любое помещение, шаг мощности 36кВт.
• Галан Вулкан 50 обогреют любое помещение, шаг мощности 50кВт.

На этом про электродные электрические котлы всё!

Obotoplenii.ru

Собираем электрокотел своими руками

Если вы собираетесь сделать электрокотел своими руками, чертежи и принципы работы вы найдете в нашем обзоре. Перед сборкой следует удостовериться в наличии необходимых инструментов и оборудования. Для начала разберемся в принципах работы электродных котлов – ничего сложного в них нет, технология простая и проверенная.

Принцип работы ТЭНового котла довольно прост, ТЭН нагревает воду которая соприкасается с ним напрямую.

В классических электрических котлах нагрев теплоносителя осуществляется с помощью ТЭНов с терморегулятором или без. Нагревательные элементы обладают некоторой медлительностью – от включения до выхода на рабочий режим проходит много времени. К тому же, они небезопасны, так как по их вине нередко происходят пожары. В стандартных котлах ТЭНы располагаются внутри трубы небольшого диаметра, по которой проходит теплоноситель – он разогревается и нагревает отопительную систему.

Также в конструкции ТЭНовых котлов присутствуют температурные датчики, определяющие степень нагрева теплоносителя – по ним выполняется регулировки. Возможен и другой способ контроля, по воздушному температурному датчику. Подсоединяются оба вида датчиков к внешним системам автоматики, отвечающим за пуск и остановку оборудования.

Описание принципа работы

Принцип работы электродных котлов другой:

Электродные котлы нагревают воду за счет ионов, образовавшихся в воде в результате подачи на электроды переменного тока.

• Вместо ТЭНов в трубе располагаются один или три электрода (для однофазных или трехфазных котлов);
• При подаче электроэнергии в трубе начинается ионный обмен;
• Теплоноситель разогревается и передает тепло в трубы и радиаторы.

Многим из читателей знаком армейский кипятильник, состоящий из двух лезвий для бритья и двух проводов. Он быстро согревает воду, после чего она используется для заварки чая и прочих пищевых нужд. Но этот кипятильник потребляет огромное количество электроэнергии – его эксплуатация часто приводит к срабатыванию УЗО в щитке. Аналогичный принцип используется в электродных котлах.

Для того чтобы электродный котел работал более эффективно, в теплоноситель добавляют соль, соду или специальные присадки. Они увеличивают электропроводность воды и улучшают прогрев системы.

Сборка электродного котла

Схема простого электродного котла для систем отопления.

Теперь мы попробуем собрать электрокотел для отопления дома своими руками. При указанных размерах используемой трубы мы получим устройство, мощность которого составит около 4-5 кВт – этого хватит для обогрева помещений площадью до 40-50 кв. м. Берем трубу и приступаем к ее осмотру – она должна быть целой, без трещин и следов ржавчины. При наличии ржавчины ее следует удалить мелкой наждачной бумагой.

Привариваем к трубе два болта – к ним будут подключаться ноль и заземление. Таким образом, корпус трубы станет у нас наружным электродом. Далее ввариваем входные и выходные патрубки – они послужат для подключения к отопительной системе. Входной патрубок располагается снизу, а выходной патрубок выводим сверху. Верхнюю крышку можно приварить, а можно выполнить в трубе внутреннюю резьбу и сделать крышку съемной.

Съемная верхняя крышка обеспечит удобство проведения технического обслуживания котла – вполне вероятно, что в будущем его придется прочищать от накопившихся солей и шлаков. Если неохота связываться со съемными крышками, то вы можете их приварить.

При сборке электродного котла будьте внимательны, не допустите соприкосновения электродов между собой.

Самое сложное – сделать нижнюю крышку и вставить в нее электрод. Мы рекомендуем делать крышку съемной, чтобы электрод можно было легко вытащить и поменять. Внутренний электрод не должен соприкасаться с внутренними стенами и самой крышкой. Для создания изоляции следует воспользоваться готовыми изоляторами из стеклотекстолита или фторопласта. Процедура может показаться трудоемкой, но если у сборщика есть «прямые руки», то он справится с данной задачей.

Обе крышки, верхнюю и нижнюю, следует герметизировать резиновыми прокладками. Длина внутреннего электрода должна быть такой, чтобы он не касался противоположной стенки (она же верхняя крышка).

Минусы электродных котлов

Говоря о минусах электродных агрегатов, следует, прежде всего, отметить, что они работают исключительно при стабильном функционировании сети и при наличии в доме надежной электропроводки. Если в вашей местности наблюдаются регулярные отключения электроэнергии и сильные перепады напряжения, придется потратиться на источник бесперебойного питания – он будет аккумулировать электроэнергию, поэтому, в случае непредвиденной ситуации, вы сможете несколько часов поддерживать работу электродного котла в нормальном режиме.

Совет. Лучше всего использовать аккумулирующее оборудование со встроенным стабилизатором – он защитит электродный котел от резких скачков напряжения.

Среди других неприятных моментов эксплуатации электродных котлов:

Высокая цена электроэнергии – далеко не везде электроэнергия является финансово доступным благом, поэтому обогрев большого дома может потребовать серьезных затрат.
Необходимость постоянного сопротивления – для обеспечения эффективной работы котла важно поддерживать сопротивление на заданном уровне с помощью разного рода специальных добавок.
Избирательная совместимость – электродные агрегаты не работают в системах с металлопластиковыми трубами и чугунными батареями.

Обзор видов электрических котлов

Подключенный к сети отопления электрический котёл

По форме, размерам, конструкции и мощности электрокотлы неодинаковы. Поэтому каждый производитель приборов для отопления устанавливает на них свою цену. Во многом на стоимость и качественные характеристики электрического котла влияет и его вид по способу нагрева теплоносителя. Так, приборы отопления бывают ТЭНовыми, электродными и индукционными.

«За» и «против» ТЭНового электрокотла

В ТЭНовых электрических котлах за подачу тепла отвечают металлические трубки. Такие приборы можно повесить на стену или ставить на пол. Преимуществ у них немало:

• Стоят сравнительно недорого;
• Устанавливаются просто;
• Вместо воды, в них можно заливать другой теплоноситель — антифриз;
• Оснащены системой ступенчатой регулировки мощности.

Но у ТЭНовых электрокотлов обнаруживаются и некоторые недостатки:

• Из-за жёсткой воды металлические трубки прибора покрываются накипью, что со временем отражается на его работе;
• Случается, что ТЭНы выходят из строя, и встаёт вопрос об их срочной замене.

Оценка электродного

Электродный или, по-другому, ионный электрический прибор отопления функционирует за счёт прохождения через теплоноситель переменного тока. Он схож с ТЭНовым электрокотлом тем, что может быть однофазным и трёхфазным. Но у него есть немало особых преимуществ:

• Температура теплоносителя увеличивается без использования ТЭНов;
• Приемлемая цена, несмотря на большую эффективность прибора в преобразовании энергии;
• Небольшие габариты;
• Прибор застрахован от поломки в случае, если из системы отопления вытечет вода;
• Отложения солей на электродах хоть и ухудшают работу котла, но не приводят его в негодность;
• Быстрый нагрев воды в системе отопления с возможностью автоматического регулирования этого процесса;
• На работу прибора не влияют скачки напряжения электричества.

Но стоит принять во внимание, что электродный прибор отопления не лишён недостатков:

• В такой котёл нельзя заливать никакой другой теплоноситель, кроме специального, стоимость которого велика;
• Его нужно оснащать надёжным заземляющим устройством, отчего к нему нельзя применять защитное отключение;
• Электролиз постепенно ухудшается, в результате чего происходят изменения в теплоносителе и изнашиваются сами электроды;
• В месте установки котла требуется ставить вентиляционные решётки, так как в процессе электролиза образуется газ;
• Мощность этого котла сложно плавно регулировать.

Плюсы и минусы индукционного

Индукционный прибор отопления использует свойство ферромагнетика — увеличивает температуру теплоносителя благодаря индукционному току. Этот электрокотёл нагревает воздух быстро, а выглядеть может по-разному, и поэтому имеет неодинаковые качественные характеристики. В числе преимуществ индукционного электрического котла нужно отметить следующие:

• Внутри котла почти не оседает накипь, так как при его работе осуществляются особые микровибрации;
• Прибор может бесперебойно функционировать много лет, причём его КПД не снизится;
• Нагревательный элемент электрокотла не портится и не нуждается в замене.

К недостаткам индукционных электрических котлов относят:

• Высокую стоимость по сравнению с ТЭНовыми и электродными котлами;
• Большой вес (более 30 кг);
• Недостаточную апробацию, так как их стали производить недавно.