Электродный электрический котел для отопления дома

В отопительных системах жилых домов и квартир распространены системы на электродных котлах. По характеристикам это оборудование эффективнее стандартных ТЭНовых и быстрее прогревает теплоноситель, при этом стоимость его невелика. А энтузиасты могут собрать недорогой электродный котел своими руками.

Электродный электрический котел отопления

Устройство

Конструктивно электродный котел является цельнометаллической трубой с полиамидным изолирующим напылением. На корпусе находятся клеммы питания и ввод-вывод теплоносителя (воды или иной жидкости). С одного конца цилиндра в котел вставляются электроды, а другая имеет вывод в систему отопления.

Конструкция электродного котела

На картинке:

  • 1 — труба подачи горячего теплоносителя во внешнюю систему;
  • 2 — корпус из стали;
  • 3 — слой электроизолирующего материала;
  • 4 — нагревающийся под действием тока теплоноситель;
  • 5 — электродный блок;
  • 6 — труба ввода холодной жидкости для последующего нагрева;
  • 7 — изоляция и уплотнитель;
  • 8 — вход питания.

В состав также обычно входит электронный блок управления. На рынке представлены образцы готовых блоков автоматики для заводских котлов, можно их адаптировать и к самодельному «водогрею».

Галан

Название «электродные» эти котлы получили именно благодаря двум расположенным внутри электродам — аноду и катоду. «Минус» заводится на катод, а «плюс» — на анод. Когда на электроды подается ток, теплонесущая среда нагревается и поступает во внешние системы. Электрический заряд проходит непосредственно через жидкость, благодаря чему она быстро становится горячей.

В промышленных котлах обычно используют следующую схему устройства:

  • цилиндрический корпус с круглым электродом внутри;
  • на этот электрод подключается «ноль»;
  • вторым контактом служит сам корпус — на него заводится фаза.

Корпус при такой схеме непременно заземляют, для чего размещают на нем контакт «земли». В самодельных образцах тоже придерживаются такой методики изготовления электродных котлов.

цилиндрический корпус

Средние параметры заводских изделий:

  • длина трубы — до 60 сантиметров, диаметр — до 32 сантиметров;
  • мощность — от 2 до 50 кВт. Самые мощные отапливают помещения до 1500 кв. м.;
  • используемый ток — трех- или однофазный. На последнем работают сравнительно маломощные приборы домашнего назначения, а трехфазный ток питает производительные высокомощные котлы в коммерческих зданиях, цехах и промышленных объектах;
  • идеальная температура рабочей жидкости — 75 градусов. На этом уровне устанавливается оптимальное энергопотребление. При более высокой температуре котел потребляет слишком много тока, а при низкой — падает, поскольку по мере охлаждения снижается и теплопроводность носителя.

В комплекте

Котлы разделяются по способу подачи воды или иной жидкости:

  • открытые — движение рабочего тела осуществляется естественным путем: она выходит из теплогенератора, передает тепло среде и возвращается обратно;
  • закрытые — снабжены расширительным насосом и баком. Насос обеспечивает циркуляцию, а бак служит для начального прогрева теплоносителя.

Интересно: современные промышленные котлы не просто имеют продвинутую контрольную автоматику, но и нередко снабжаются системами удаленного управления и модулями связи GSM. Такой прибор можно контролировать через приложение, находясь в любой точке мира с доступом в интернет.

Принцип работы

Многим знакома схема простейшего кипятильника — два присоединенных к проводам лезвия безопасной бритвы. Такой сооруженный из подручных материалов «нагреватель» опасен, но все же способен быстро вскипятить, например, кружку воды. Он использует явление электролиза: вода содержит различные вещества и соли металлов, и, если на погруженные в воду контакты подать ток, заряженные частицы начнут движение от одного контакта к другому. В домовых электросетях РФ частота тока 50 Герц, следовательно, ионы станут менять направление 50 раз в секунду. Это и вызывает нагрев. Этот же принцип эксплуатирует и электродный котел для отопления.

Принцип работы

На скорость достижения рабочей температуры влияет состав воды: чем больше в ней солей, тем ниже сопротивление и быстрее движение заряженных частиц. А закон Ома гласит, что при постоянном напряжении снижение сопротивления вызывает рост силы тока. Проводящие свойства воды хуже таковых у используемых в электротехнике металлов (алюминий, медь), поэтому с увеличением силы тока она активно нагревается. Благодаря этому КПД электродных котлов весьма велик: они преобразовывают в тепло значительную часть подаваемой на них энергии.

Мощность котла вычисляется по формуле P=UI, где P — мощность в ваттах, U — сетевое напряжение (220 В в однофазных сетях и 380 — в трехфазных), I — сила тока в амперах.

Плюсы и минусы ионных котлов

Важное преимущество электродного обогревателя — устойчивость к падениям напряжения. Ионизация будет выполняться даже при просадке до 180 В. Это весьма важно в местах с нестабильным электроснабжением.

Еще один плюс — компактность. Электродные котлы могут быть очень маленькими, пригодными даже для небольших жилищ.

компактность электродного котла

Третье достоинство — безопасность. Она исходит из принципа работы: если вдруг вода/другой теплоноситель внезапно пропадут из системы, электродный электрический котел отопления просто перестанет работать, чего нельзя сказать о твердотопливных или газовых вариантах. Аварийные ситуации исключены — что исключает и внедрение в схему дорогостоящей контрольно-измерительной автоматики.

Кроме того, электродное оборудование лишено стандартной проблемы устройств на основе ТЭН — накипи. Благодаря этому у них большие сроки эксплуатации. И работает оно практически бесшумно, чего нельзя сказать, например, об индукционных вариантах.

Среди прочих преимуществ:

  • возможность удаленного управления устройством, если такой функционал предусмотрен и поддерживается;
  • скорость работы. Благодаря минимальной тепловой инерции вода очень быстро нагревается;
  • простота монтажа;
  • ионный котел не нуждается в отдельном помещении;
  • на его основе можно сделать полноценную эффективную систему горячего водоснабжения в доме или квартире;водоснабжение
  • экологическая чистота — комплекс не производит выхлопов, не выделяет продуктов сгорания и не сжигает какое-либо топливо;
  • на установку не нужны специальные допуски или разрешения;
  • высокий КПД — до 98 %.

Но есть и некоторые минусы. Среди них:

  • специфические требования к качеству рабочего тела. В чистой воде без примесей ионизация невозможна. Поэтому в систему заливается разбавленная солью или содой дистиллированная вода, которую приходится покупать или готовить самостоятельно. Добавку примешивают к воде в количестве примерно 6–8 мг на 100 литров;
  • не исключены утечки тока на металлические части системы отопления – например, радиаторы. Это обусловлено принципом работы, ведь ток протекает непосредственно по теплоносителю. При неграмотном монтаже прибор представляет большую опасность, поэтому устанавливающий такое оборудование обязан неукоснительно соблюдать правила заземления и обеспечивать защиту от возникновения опасных дифференциальных токов утечки. Устройство защитного отключения в цепи само по себе не обеспечит достаточную надежность и безопасность из-за большой протяженности отопительной трассы;Устройство защитного отключения
  • хотя на электродах не образуется накипь, со временем они уменьшаются в размерах, поскольку происходит постоянное «выбивание» из них частиц. Поэтому элементы нуждаются в периодической замене. Сервисный промежуток свой у каждого котла, но в среднем он составляет около пяти лет;
  • необходимость постоянного электропитания. В регионах с дорогим электричеством это может стать неудобным или неприемлемым;
  • при незамкнутом контуре необходимо использовать емкости и трубы со специальным антикоррозионным покрытием для защиты от кислорода воздуха.

Экономичность

Ионный котел имеет малую инерционность и во время запуска, и при поддержании заданной температуры. Нет промежуточных носителей — поступающее электричество сразу передается на жидкость. Процесс начинается мгновенно, в то время как классическому ТЭНу требуется до нескольких минут на достижение рабочей температуры. То же самое и с выключением: после прерывания подачи тока нагревание прекращается, энергия не расходуется вхолостую. Благодаря этому устройство значительно менее энергозатратно в сравнении с ТЭНовым котлом: отзывы приводят цифру до 30 % меньше потребления электроэнергии.

электродный котел в сравнении с ТЭНовым котлом

Важно: для достижения такого результата нужна специализированная контрольная автоматика.

Но со временем мощность способна снижаться. Это происходит по причинам:

  • износа электродов;
  • неправильного состава приготовленной смеси для заливки в контур;
  • деградацией компонентов контролирующего электронного блока, и так далее.

Практика показывает, что примерно через 2.5–3 года работы эффективность обогревательной системы начинает падать. Обычно это связано с износом электродов или сбоями в управляющей автоматике, но иногда скорректировать мощность удается изменением состава теплонесущей смеси.

Котел своими руками

Если есть желание собрать обогревательный контур самостоятельно, можно сделать электродный котел из доступных в рознице компонентов, не покупая готовый. Ниже представлена простая схема такого устройства:

схема устройства:

Здесь:

  • 1 — бесшовная труба из железа диаметром 57 мм, снабженная резьбой изнутри;
  • 2 — слой термостойкой краски;
  • 3 — подающие и выводящие теплоноситель 32-мм патрубки со внешней резьбой;
  • 4 — металлические заглушки;
  • 5 — внутренний электрод, диаметр — 25 мм;
  • 6 — клеммы с резьбой типа М6 для «нуля» и «земли»;
  • 8 — резиновые заглушки.

Мощность собранного по данному чертежу котла составит около 4 кВт.

Эта схема не требует серьезных сварочных работ. Но при наличии оборудования и навыков вместо резьбовых заглушек можно приварить металлические круги. Более сложные чертежи предлагают вывести теплоноситель вверх заменой заглушки на патрубок.

электродный котел из доступных в рознице компонентов

Внутренний электрод должен быть изолирован от корпуса. Это делается, например, готовыми фторопластовыми или самодельными стеклотекстолитовыми втулками.

Важно: нельзя делать котел из разных металлов. Это приведет к созданию гальванической пары, и один из электродов станет интенсивно покрываться накипью, что быстро снизит эффективность устройства.

Перед началом сборки следует спроектировать, какой станет будущая система — одноконтурной или двухконтурной. Последняя обеспечит не только теплом, но и горячей водой.

Как собрать

Когда подобраны необходимые инструменты и материалы, можно приступать к сборке. Общая инструкция:

  • разметить и сделать отрезы труб для патрубков и корпуса. В трубах болгаркой делаются сферические выемки под цилиндрический корпус;
  • в самом корпусе в точках прилегания патрубков следует просверлить отверстия;
  • нарезать необходимые резьбы с помощью специальных плашек и метчиков. При их отсутствии работы выполнит любая токарная мастерская;
  • выточить/купить втулку, заглушки и внутренний электрод. В этом также могут помочь профессиональные токари;
  • приварить к корпусу патрубки и клеммы;
  • смонтировать электрод, закрепив его в заглушке и установив в котел. Затянуть заглушки;
  • окрасить готовый прибор термостойкой эмалью (при желании). Краска должна выдерживать до 120 градусов.

Как собрать

Важно: пайка бытовым паяльником или паяльной лампой не подходит! Она не даст необходимой прочности, и собранный таким способом котел будет крайне ненадежен. Соединение металлических частей выполняется исключительно сваркой.

Когда сборка завершена, сварные швы проверяют на проницаемость. Сделать это простым наполнением емкости водой не получится, поскольку в работающем котле жидкость находится под давлением до 2–3 бар. Для проверки:

  • швы очищаются от шлаков;
  • на них наносится мыльная пена;
  • внутри корпуса с помощью компрессора создается высокое давление.

Если есть непроваренные места, на них появятся мыльные пузырьки. Такие швы повторно провариваются.

При прохождении теста котел можно размещать на месте и подключать к системе отопления. Примерная схема подсоединения:

Примерная схема подсоединения

Здесь:

  • 1 — сама установка;
  • 2 — группа безопасности с предохранительным клапаном, манометром и воздухосбросом;
  • 3 — кран;
  • 4 — отопительные приборы;
  • 5 — бачок расширения;
  • 6 — кран слива;
  • 7 — фильтр;
  • 8 — циркуляционный насос.

Электродное отопление

Данная схема — не единственная. Можно внедрять электродный котел:

  • параллельно прочим обогревательным приборам;
  • вместе с модулями автоматической регулировки и контроля;
  • в одно- и трехфазные сети.

Запуск нагревателя

Когда сборка и монтаж завершены, самодельный электродный котел следует включить и вывести на рабочий режим. Для этого подсоединяются все патрубки, подключаются провода, и система заполняется водой. После этого она готова к настройке.

самодельный электродный котел

Вывод на заданную мощность обеспечивается корректировкой состава жидкости. Часто в качестве таковой берут обычную водопроводную воду, но это нежелательно: в ней содержатся приводящие к накипи на электродах вредные примеси. Поэтому лучше заполнять емкость дистиллированной водой.

Кроме нее понадобятся:

  • амперметр или токовые клещи;
  • пачка соды;
  • емкость для размешивания;
  • шприц.

Мультиметр

Электродный котел на 4 кВт требует силу тока 18 ампер. Следует:

  • подсоединить к проводам питания амперметр;
  • включить аппарат и дать ему нагреть воду;
  • сделать в заготовленной емкости раствор соды в соотношении 1:10.

После включения амперметр станет показывать меньше целевых 18 А. Чтобы добиться нужных характеристик, в теплоноситель полностью прогретого котла следует небольшими порциями заливать содовый раствор. При достижении 16–17 А доливку прекращают, чтобы не создать избыточную концентрацию.

Внимание: избыток соды/соли приведет к разрыву пластиковых труб или выбросу пара!

выброс пара

Правила установки электродных котлов

В монтаже следует придерживаться некоторых важных правил:

  • если используется фабричный образец, строго соблюдайте инструкцию производителя по созданию теплоносителя;
  • перед заливкой промойте систему. Это уберет снижающие мощность загрязнения;
  • не используйте котел без заземления. Для него берется 4-мм медный кабель сопротивлением до 4 Ом. Провод соединяется с «нулевой» клеммой;
  • каждый киловатт мощности требует 8 литров теплоносителя, исходя из чего подбирается и объем цилиндра;
  • в верхней точке отопительной системы разместите клапан (а также обратный предохранительный) для выпуска избыточного давления и манометр;
  • обязательно установите расширительный бачок. Он должен стоять перед запирающими вентилями котла;
  • оборудование размещается только вертикально;
  • радиаторы желательно использовать алюминиевые или биметаллические, чугун не рекомендуется;
  • допускается последовательная установка нескольких электродных котлов;последовательная установка нескольких электродных котлов
  • если система открытая, батареи должны иметь полимерный слой на внутренней поверхности. Это защитит их от атмосферного воздуха и неизбежной коррозии. Закрытые такого недостатка лишены.

Индукционные котлы

Существует еще одна разновидность подогревателей — индукционные. В них также отсутствуют ТЭНы, но вместо погруженных в воду электродов нагрев выполняют образующиеся при подаче тока на катушку с медным сердечником вихревые токи. Но такие приборы дороги, сложны в обслуживании и эксплуатации. И ремонт вышедшей из строя катушки потребует серьезных затрат.

Заключение

Электродный котел — очень простое устройство, которое легко собрать даже в домашних условиях из подручных материалов и доступных в рознице компонентов. Из специальных навыков для этого нужна лишь сварка (и сварочный аппарат), но эти работы можно доверить специалистам. В остальном создание отопительной системы своими руками не должно составить никаких сложностей, главное — соблюдать инструкцию, следовать технологии и технике безопасности.

Электродный котел

В продаже также присутствует множество образцов электродных котлов от разных производителей, способных удовлетворить любым нуждам и обогреть помещения от комнаты до крупного цеха. Они подойдут и небольшой квартире, и загородному дому, и крупному предприятию — главное, подобрать оптимальный по мощности котел. Считается, что на помещение в 20 кв. м и высотой потолков до 3 м достаточно сорокалитрового комплекса мощностью на 1 кВт. Зимой на его работу в комнате указанных размеров при среднем уйдет 8 кВт при среднем времени активности 8 часов в сутки.

Видео по теме

Хорошая реклама