Выбор и установка электрокотла для отопления частного дома: тип, обвязка, правила монтажа

Приветствую, камрады! Вокруг электрических отопительных установок ходит много мифов, созданных недобросовестной рекламой. Сегодня я развею некоторые из них и расскажу, чем различаются между собой разные электрокотлы и как правильно подключить такой прибор.

Правильно подобранный и установленный электрокотел в системе отопления коттеджа.

Какими они бывают

В продаже можно встретить котлы трех типов:

1. ТЭНовые (на трубчатых электрических нагревателях). За нагрев отвечает батарея ТЭНов, помещенных в бак теплообменника;
2. Электродные. Вода греется текущим через нее током;

Благодаря растворенным в ней солям вода является электролитом — жидким проводником с высоким сопротивлением. При подаче на погруженные в нее электроды напряжения между ними возникает ток. Движущиеся в электромагнитном поле ионы при соударении с молекулами воды заставляют их двигаться быстрее, то есть вызывают нагрев среды.

На фото — «армейский кипятильник», действующая модель электродного котла из подручных средств.

3. Индукционные. Теплообменник — закрепленный в диэлектрической трубе ферромагнитный стержень. При протекании тока через намотанную на трубу катушку индуктивности в теле теплообменника наводятся разогревающие его вихревые токи.

Кроме собственно котлов, нынешние магазины отопительного оборудования предлагают электрические радиаторы — алюминиевые секционные батареи с собственными ТЭНами. Несколько таких радиаторов позволяют организовать отопление дома с распределенной нагрузкой на проводку: вместо одного прибора мощностью 6-24 кВт устанавливается несколько по 1-2 кВт.

Несколько электрических радиаторов могут успешно заменить котел и систему водяного отопления.

Мифы

Реклама позиционирует как экономичные решения электродные, индукционные котлы водяного отопления и электрорадиаторы. Предпочтения по экономичности, разумеется, определяются тем, что именно продает рекламодатель. Типичный размер экономии 30-40%, что за сезон выливается в довольно значительную сумму.

В частности, мощность нагревательного элемента котла реклама предлагает рассчитывать как 50–60 ватт на квадратный метр отапливаемой площади. Для сравнения: нормой в средней полосе России считаются 100 ватт на м2.

Норма мощности отопления — 100 ватт на квадратный метр. Она может быть уменьшена только для зданий с качественной внешней теплоизоляцией.

Факты

Уважаемый читатель, если вы ищете экономичный электрокотел — это означает лишь то, что школьный курс физики забыт вами полностью. Реклама лжет.

Ни один прибор прямого нагрева не может быть более экономичным по сравнению с другими.

Почему? Это прямо вытекает из закона сохранения энергии. Если электроэнергия не преобразуется в механическую (то есть ваш котел или другие предметы вокруг него не подпрыгивают и не летают), у нее один выход — полностью превратиться в тепловую энергию. В нагрев.

Электрическая энергия в отопительном приборе прямого нагрева может превращаться только в тепловую.

Да, часть тепла не перейдет к теплоносителю, а рассеется в воздухе. Однако:

• Количество потерь определяется качеством теплоизоляции корпуса, а не типом нагревательного элемента;

Теплоизоляция теплообменника призвана уменьшить рассеивание тепла в воздухе.

• Оно послужит обогреву помещения, в котором установлен котел.

На КПД электрокотла может повлиять лишь его установка в неотапливаемом помещении без теплоизоляции. Тогда нагрев окружающего воздуха будет бесполезным.

Я все еще не убедил вас? Хорошо, посмотрим на проблему с другой стороны.

Функция системы отопления — компенсировать утечки тепловой энергии через стены, вентиляцию, окна, пол и т.д. Количество утечек определяется:

1. Теплоизоляцией ограждающих конструкций. Тип котла, понятно, никак на нее не влияет;
2. Разницей температур по обе стороны наружных стен. Чем холоднее на улице и чем теплее в доме, тем больше тепла будет теряться. Опять-таки независимо от типа котла.

Подчеркиваю: тип источника тепла никак не влияет на требуемую мощность котла отопления .

Означает ли это, что между разными электрокотлами и электрическими нагревателями нет никакой разницы в плане эксплуатационных качеств?

Есть, и еще какая. Но к экономичности она не имеет отношения.

	Электрорадиатор: создает распределенную нагрузку на проводку и благодаря этому нетребователен к ее сечению.
	Индукционный котел: имеет небольшие габаритные размеры. Исключительно отказоустойчив, поскольку теплообменник лишен собственного нагревательного элемента, а расположенные вне рабочей среды катушка индуктивности и контроллер питания не подвержены деструктивным воздействиям воды и растворенных в ней солей. Работает с любыми теплоносителями.
	Электродный котел: требует периодической замены постепенно растворяющихся в воде электродов. Очень компактен. В качестве теплоносителя может использоваться только вода со строго определенным количеством солей (читай — питьевая вода ГОСТ Р 51232-98).
	ТЭНовый котел: страдает от отложений накипи на ТЭНах. Отличается от конкурирующих решений большими габаритными размерами: объем емкости бака-теплообменника ограничена снизу размерами ТЭНов.

В закрытой системе отопления накипи на ТЭНах электрического котла можно не опасаться. В объеме контура содержится ограниченное количество солей, и после их выпадения в осадок образование накипи прекратится.

Обвязка

Что должна включать схема обвязки электрокотла?

	Циркуляционный насос. Он заставляет теплоноситель двигаться по контуру, обеспечивая равномерный нагрев радиаторов.
	Расширительный бак. Его функция — вместить избыток расширяющегося при нагреве теплоносителя. Без бачка избыточное давление в контуре вполне может порвать трубы или теплообменник котла.
	Предохранительный клапан. Его задача — сбросить избыток теплоносителя в дренаж в аварийной ситуации (при закипании воды вследствие остановки насоса или в том случае, если вместимость расширительного бачка окажется недостаточной).
	Автоматический воздушник. Он отводит воздух, препятствующий циркуляции и создающий гидравлические шумы.
	Манометр. Нужен для визуального контроля давления.

Как правильно подобрать эти приборы в систему отопления с электрическим котлом? Инструкция — к вашим услугам.

Насос

Он подбирается по двум параметрам — напору и производительности.

Напор — параметр, которым в абсолютном большинстве случаев можно смело пренебречь. Его минимальное значение у младших моделей — 2 метра, и этого вполне достаточно для работы контура отопления частного дома любых разумных размеров.

Справка: напор в те же два метра заставляет работать системы отопления многоквартирных домов с десятками квартир и сотнями отопительных приборов.

Элеваторный (тепловой) узел многоквартирного дома. Перепад давлений между началом и концом отопительного контура — 0,2 кгс/см2, что соответствует напору в 2 метра.

Как подобрать производительность насоса?

Ее минимальное значение вычисляется по формуле Q=0,86R/Dt. Переменные в ней (слева направо):

• Производительность (м3/час);
• Тепловая мощность контура (суммарная мощность батарей или мощность котла) в киловаттах;
• Перепад температур между подающим и обратным трубопроводом (градусы).

В автономном контуре типичное значение Dt — 20 С.

Давайте, в качестве примера, вычислим производительность для мощности котла в 12 кВт при 70 градусах на подаче и 50 на обратке.

Q=0,86*12/20=0,516 м3/час.

У многих циркуляционных насосов производительность можно регулировать.

Расширительный бачок

В закрытых (не сообщающихся с атмосферой) системах используется мембранный бак, часть объема которого заполнена воздухом или азотом. Воздушная камера отделена от камеры с теплоносителем упругой мембраной. При нагреве практически несжимаемая жидкость вытесняется в бачок и сжимает газ в воздушной камере.

Простейший способ подбора объема бачка — взять 10% от объема отопительного контура. Последний можно вычислить, слив заполненную систему отопления в мерную емкость.

В закрытом контуре может стоять несколько расширительных баков в разных точках розлива. Их объем суммируется.

Стандартное давление зарядки (давление азота или воздуха в воздушной камере) — 1,5 кгс/см2. Оно может быть увеличено простой подкачкой велосипедным насосом через золотник.

Золотник (вверху) позволяет накачать воздух в расширительный бачок велосипедным насосом.

Клапан

Давление срабатывания предохранительного клапана равно верхнему порогу допустимого давления в системе (обычно 2,5 кгс/см2).

Воздушник и манометр

Единственное требование к ним — диапазон шкалы манометра. Он должен показывать давление как минимум до 4 бар (4 кгс/см2).

Клапан, воздушник и бачок часто объединяются в один узел — группу безопасности котла.

Клапан, воздушник и манометр образуют группу безопасности.

Расположение

Где располагаются элементы обвязки?

• Насос — перед котлом, на участке с наиболее низкой температурой;
• Группа безопасности — на выходе из котла, там, где при остановке циркуляции в контуре начнет расти давление;
• Расширительный бак — в любой точке контура, но не ближе чем в 2 диаметрах розлива от крыльчатки насоса при монтаже перед ним и в 8 диаметрах розлива — после него. Цена нарушения этого требования — ускоренный износ мембраны, вызванный постоянными колебаниями давления в баке из-за турбулентностей (завихрений) потока.

Обвязка электродного котла Галан: насос стоит непосредственно перед котлом, группа безопасности — после него, расширительный бачок — после группы безопасности.

Особый случай

Во многих ТЭНовых котлах группа безопасности, насос и расширительный бак расположены прямо в корпусе прибора, что превращает его в полноценную мини-котельную.

Такой котел подключается в разрыв отопительного контура. В качестве дополнительной обвязки нужна только пара шаровых кранов на входе и выходе: они позволяют снять котел без сброса всего объема теплоносителя.

Обвязка электрической мини-котельной — шаровые краны на входе и на выходе.

Показания манометра и термометра в этом случае выводятся на индикатор на лицевой поверхности прибора.

При включении котла индикатор на лицевой панели показывает параметры теплоносителя.

Питание

Как установить электрокотел в частном доме и подключить его к питанию?

Запитать его можно своими руками, не прибегая к услугам электрика. Правила подключения вполне обычны:

• Через розетку можно подключать маломощные котлы и электрорадиаторы до 3,5 кВт включительно;
• Отдельным проводом от щитка можно запитать прибор мощностью до 7 кВт. При этом сечение медного провода подбирается из расчета 10 ампер максимального тока (при 220 вольтах — 2,2 кВт мощности) на 1 мм2;
• К питанию напряжением 380 вольт рекомендуется подключать котлы мощностью 8 кВт и выше;
• Котел подключается через свой автомат. Ток срабатывания автомата должен лишь незначительно превышать максимальный рабочий ток.

Автомат в цепи питания котла.

Напомню: ток рассчитывается как частное при делении потребляемой мощности на напряжение питания.

Трубы

Какими трубами можно выполнять монтаж розлива и подводок к котлу и отопительным приборам?

Невысокие эксплуатационные температуры и умеренное рабочее давление допускают использование всех видов металлических, высокотемпературных пластиковых и металлопластиковых труб. Отдельно оговорить нужно лишь применение полипропилена:

• Трубы должны быть армированы алюминиевой фольгой. Она уменьшит удлинение трубопровода при нагреве воды в контуре;

Труба из полипропилена без армирования при нагреве с 20 до 70 градусов удлиняется на 6,5 мм. Алюминиевая фольга сокращает удлинение до 1,5 мм.

Применение полипропиленовых труб без армирования для нужд отопления. Нагревшиеся розливы удлинились и пошли волной.

• На длинных прямых участках труб нужны компенсаторы — П-образные, кольцевые или сильфонные. Они не позволят розливу или стояку выгнуться при нагреве воды в трубах;

Кольцевой и сильфонные компенсаторы удлинения для полипропиленовых трубопроводов.

• Прямые участки крепятся подвижно, скользящими хомутами;
• В концах штроб при скрытой прокладке труб остаются зазоры. Они позволят трубе удлиняться, не разрушая заделку штробы.

Отопительные приборы

Выше я писал, что тип котла не влияет на экономичность системы отопления. А вот выбор отопительных приборов очень даже влияет.

Наибольшую экономию в связке с электрокотлом обеспечивает водяной теплый пол — помещенный в стяжку или под чистовое напольное покрытие трубчатый теплообменник. Он превращает в источник тепла всю поверхность пола.

Что это дает?

• Субъективный комфорт. Температуры распределяются в полном соответствии с известной пословицей: «Держи ноги в тепле, а голову в холоде»;

Теплый пол — это комфортно.

• Снижение средней температуры в помещении. При конвекционном отоплении для того, чтобы нагреть воздух над полом до минимально комфортных +20, нужно поднять температуру под потолком до 28 — 30С; средняя температура составит 24 — 25С . В нашем случае при +22 на полу под потолком будет +18, что в среднем даст +20С. Снижение средней температуры в доме уменьшит дельту с улицей, а вслед за ней и теплопотери.

Температура воздуха при внутрипольном отоплении.

Можно обойтись и без посредничества теплоносителя, смонтировав кабельный или пленочный теплый пол. Такие системы обогрева подключаются к питанию через терморегуляторы и поддерживают постоянную температуру пола или воздуха вне зависимости от тепловой нагрузки на отопительную систему.

Нагревательный элемент пленочного теплого пола.

Выводы

Надеюсь, что мои рекомендации помогут читателю самостоятельно смонтировать электрическое отопление, сделать его безопасным и экономичным. Как всегда, дополнительные материалы вы найдете в видео в этой статье. Жду ваших дополнений. Успехов, камрады!