Электрические котлы
Нагрев теплоносителя в электрических котлах отопления происходит за счет преобразования электроэнергии в тепловую. При этом потерь энергии практически нет, и в некоторых моделях отопительного оборудования КПД достигает 99%. Для нагрева теплоносителя используются различные физические принципы. Этот признак является определяющим для классификации агрегатов.
ТЭНовые котлы
Нагрев теплоносителя в теплообменной камере ТЭНовых электрических котлов происходит трубчатыми электронагревателями. Агрегат работает под управлением автоматики и может быть укомплектован циркуляционным насосом, расширительным насосом и воздушным клапаном.
В качестве теплоносителя в отопительных системах может использоваться вода или незамерзающие жидкости, нагрев которых осуществляется ТЭНом в проточном режиме. За счет включения или выключения определенного числа нагревательных элементов происходит регулирование производительности агрегата.
Электрические отопительные котлы рассчитаны на работу в одно- и трехфазных сетях в зависимости от мощности оборудования. Агрегаты мощностью в пределах от 1 до 6 кВт работают от напряжения 220 В. В больших домах они самостоятельно не способны обеспечить эффективное отопление, поэтому не рассматриваются как основной источник тепла. Однако для обеспечения комфорта в домах площадью до 60 м² они вполне пригодны
Аппараты с мощностью 6-30 кВт работают в трехфазных сетях и служат основным отопительным оборудованием. Например, серия настенных электрических котлов Protherm Скат, мощность которых в зависимости от модификации составляет от 6 до 28 кВт.
При установке мощных электрических котлов следует учитывать параметры электрической проводки и особенности работы 3-фазных агрегатов. Для ввода в эксплуатацию подобного оборудования требуется выполнение требований норм электробезопасности и получение разрешения.
Преимущества:
-
Простота монтажа.
-
Могут быть использованы различные виды теплоносителя.
-
Возможность организации ГВС.
-
Несложное регулирование мощности.
-
Безопасная эксплуатация.
Недостатки:
-
Образование накипи на ТЭНах приводит к потере мощности в системах, в которых используется жесткая вода.
-
Замена неисправного нагревательного элемента требует демонтажа агрегата.
ТЭНовые электрические котлы — наиболее распространенный тип отопительного оборудования. Модельный ряд теплогенераторов мировых брендов Navien, Протерм, Сангай, Эван, Stout, Лемакс позволяет подобрать устройство для отопления частного дома, коммерческих и производственных помещений.
Электродные котлы
По сравнению с ТЭНовыми моделями, электродные котлы имеют более простую и компактную конструкцию. Для нагрева воды, циркулирующей по отопительной системе, предназначены электроды. Питание агрегата осуществляется от однофазной (для менее мощных моделей) и трехфазной сети. В последнем случае максимальная мощность достигает значения 16 кВт.
В данной случае теплоноситель играет роль электролита, через который проходит заряд между электродами и происходит нагрев жидкости. Это обстоятельство обуславливает повышенные требования к качеству теплоносителя, в частности степени минерализации. Иногда целесообразнее вместо воды использовать специальные жидкости.
Преимущества:
-
Компактные размеры.
-
Простота конструкции обеспечивает надежную работу агрегата.
-
Высокий уровень безопасности. Отсутствие теплоносителя в системе не может причинить вреда оборудованию.
-
Образующаяся накипь на электродах несколько снижает мощность, но не приводит к поломке.
-
Быстрый нагрев воды и плавная регулировка ее температуры.
-
При перепадах напряжения колеблется величина мощности, но прибор остается в рабочем состоянии.
Недостатки:
-
Высокая вероятность утечки токов требует заземления оборудования.
-
Необходимо обязательно обеспечить непрерывную циркуляцию теплоносителя.
-
Повышенная требовательность к качеству теплоносителя.
-
Со временем изменяются характеристики теплоносителя и электродов.
-
Температура теплоносителя оказывает влияние на мощность прибора.
-
Невозможно обеспечить ГВС.
Индукционные котлы
Отопительные котлы индукционного типа представлены на рынке относительно недавно. Конструктивно аппарат представляет собой трансформатор, в котором индукционная катушка является генератором, а сердечник — теплообменником. Магнитное поле, образующееся при подаче электричества на первичную обмотку, направляется на вторичную обмотку. Электромагнитное взаимодействие между ними приводит к нагреву сердечника, а он в свою очередь нагревает теплоноситель. Теплообменник принимает форму лабиринта, что позволяет увеличить площадь контакта и тем самым повысить эффективность прибора.
Преимущества:
-
Высокая скорость нагрева теплоносителя.
-
Нетребовательность к качеству теплоносителя.
-
В процессе эксплуатации не образуется накипь, поэтому не происходит падение мощности и снижение КПД.
-
Отсутствуют нагревательные элементы, поэтому отпадает необходимость в их замене.
-
Высокая электробезопасность работы агрегата.
-
Технические характеристики не зависят от внешних факторов.
Недостатки:
-
Высокая стоимость по сравнению с другими типами котлов.
-
Могут использоваться только в закрытых отопительных системах с принудительной циркуляцией и избыточным давлением.
-
Массивная конструкция.
Твердотопливные котлы
Твердотопливные отопительные котлы имеют принцип действия, который не изменился с момента их изобретения человеком. Единственное отличие от древних технологий заключается в использовании современных материалов и автоматики. Принципиально конструкция осталась неизменной — она только совершенствуется и модернизируется.
Особенности конструкции
Камера сгорания в твердотопливных котлах — это топка, в которой топливо сгорает. В большинстве моделей она к тому же играет роль теплообменника. Конструкция топки состоит из портала для загрузки топлива и зоны выведения продуктов горения, а также колосников и зольника. Для поддержания процесса горения камера сгорания предусматривает специальное отверстие.
Камера сгорания имеет двойные стенки, между которыми находится вода. Это так называемая водяная рубашка. С ее помощью происходит передача энергии, получаемой при сгорании топлива, теплоносителю. При нагревании жидкость поднимается вверх и поступает в теплопровод. Пройдя по системе, теплоноситель охлаждается и через нижний патрубок возвращается в котел, где нагревается,— и цикл повторяется.
Горение твердого топлива сопровождается выделением дыма, поэтому для работы котла требуется предусмотреть систему удаления продуктов сгорания. Выведение дыма из топки в уличную атмосферу осуществляется с помощью теплоизолированного трубопровода.
Температурный режим зависит от интенсивности горения топлива, поэтому он регулируется путем изменения объема приточного воздуха. Это достигается с помощью системы заслонок и шиберов, которая не требует питания электросети, и работает за счет расширения или сужения материала регулятора.
Типы котлов на твердом топливе
Твердотопливные котлы отопления классифицируются в зависимости от материала:
-
Чугунные котлы. Надежные и долговечные агрегаты. Их установка целесообразна, если работа устройства носит непрерывный характер.
- Стальные котлы. Стоимость ниже, чем у чугунных аналогов. При этом они не менее надежны в эксплуатации и просты в обслуживании. Отличаются большей чувствительностью к температуре теплоносителя в обратке, поэтому в конструкции используются система клапанов для подмешивания нагретой воды.
Принцип работы
В качестве энергоносителя используют горючие полезные ископаемые (уголь, торф), дрова и производные древесины (опилки, пеллеты. древесные брикеты). Некоторые модели могут работать на различных видах твердого топлива.
В зависимости от используемого принципа сжигания топлива котлы бывают следующих типов:
-
Традиционные. При сгорании топлива выделяется тепло, которое идет на нагрев теплоносителя.
-
Длительного горения. Вытянутая топочная камера окружена водяной рубашкой. Распространение пламени происходит сверху вниз, что обеспечивает сгорание топлива практически полностью. Такая конструкция продлевает время между закладками, способствует поддержанию постоянной температуры теплоносителя и приводит к увеличению КПД агрегата. Кроме этого, становится возможной автоматизация работы котла для его автономной работы.
-
Пеллетные. В качестве топлива используются пеллеты — прессованный продукт из торфа, и отходов деревообрабатывающей и сельскохозяйственной промышленности. Пеллеты хранятся в специальном бункере и подаются в камеру сгорания автоматически. Агрегат управляется электроникой, поэтому требует питания от электросети.
-
Пиролизные. Принцип действия основан на пиролизе, что позволяет получать дополнительную энергию от продуктов сгорания. Характеризуются высоким КПД.
Твердотопливные котлы проверенных брендов таких, как Лемакс, луч, Эван, Куппер производятся в широком диапазоне мощностей, поэтому можно подобрать надежный теплогенератор с оптимальной ценой для любых условий эксплуатации.
Комбинация твердотопливного и электрического отопительного котла
Сочетание в отопительной системе двух теплогенераторов разного типа позволяет нивелировать их недостатки и максимально полно проявить достоинства. Электричество можно использовать во время льготного периода времени суток при условии установки двухтарифного счетчика, а твердое топливо — в остальное время суток, когда имеется возможность выполнять закладку и удалять золу.
Таким образом, твердотопливный котел служит основным источником тепла, а электрический — дополнительным. В результате можно сбалансировать расходы на отопление, если дом находится вдалеке от газовой магистрали. Для достижения определенной температуры на первоначальном этапе используются дрова, а для ее поддержания — электричество.
Для взаимной увязки котлов применяют параллельную или последовательную схему. В некоторых случаях целесообразно предусмотреть между ними тепловой аккумулятор.
Как показывает опыт, добиться эффективной совместной работы электрического и твердотопливного котла можно при соблюдении следующих условий:
-
Необходимо подобрать правильное соотношение мощностей агрегатов. Мощность твердотопливного должна превышать мощность электрокотла, так как первый — основной, а второй — дополнительный.
-
Для обеспечения независимой работы каждого из котлов нужно выполнить параллельное подключение.
-
Твердотопливный котел подключают к большому контуру, а электрический — к малому.
-
Котел на твердом топливе (как основной) оснащается трехходовым клапаном.
-
Установка теплового аккумулятора позволит рационально использовать генерируемую энергию и обеспечит безопасную эксплуатацию системы.
-
Каждый из теплогенераторов настраивается на определенный температурный режим: твердотопливный — 60-70℃, электрический — 40-50℃.
Решение в пользу того или иного типа котла для автономного отопления дома принимается на основании совокупности факторов, причем доступность энергоносителя играет решающее значение. Твердотопливные — энергонезависимые агрегаты, которые требуют внимания со стороны человека. Электрические — высокоэффективные устройства, использующие дорогостоящую электроэнергию. Сочетание двух видов энергоносителей — проверенное практикой техническое решение, которое обеспечивает экономный расход ресурсов и надежное обеспечение теплом.
