Принцип работы и устройство электродного котла отопления

1 Общая информация

Что касается отопления твердым топливом, то оно актуально лишь в той местности, где такой источник тепла является доступным и дешевым. Дизельные котлы — вообще отдельная тема, ведь они очень дорогие, и при этом недостаточно безопасные. Да и хранить внушительный объем солярки в домашних условиях очень проблематично.

Другое дело — электрическая энергия. В настоящее время она доступна даже в самых отдаленных регионах. Конечно же, многие боятся высоких тарифов на электричество, но порой ему нет замены, поэтому выбор очевиден.

И хозяева загородных домов по-особому заинтересованы в покупке высокоэффективных обогревательных установок с низким уровнем энергопотребления и лучшим КПД. В связи с этим большим спросом стала пользоваться уникальная разработка — электродный электрокотел для отопления.

https://youtube.com/watch?v=_TE8DeMo1eM

Преимущества ионного котла

Как установить ионный котел

Чаще всего для отопления частного дома используется газовый либо твердотопливный котёл. Если ни один из вариантов не походит, выбирайте ионные котлы отопления. Технические характеристики данного вида котлов вас приятно удивят, ведь это устройство работает благодаря специальному методу подогрева воды в отопительной системе.

Технические характеристики ионного котла

Во время работы ионы воды двигаются в хаосе между анодом и катодом, размещённым внутри котла. Ток, образующийся между ними, помогает ускорить ионы и таким образом подогревает теплоноситель. Катоды и аноды производятся из специального прочного материала, который не подвергается ржавчине.

Корпус делается герметичным во избежание прорыва при неправильном соединении системы. Комплектация отопительного прибора состоит из отопительного элемента, защищающего котёл реле и специального термостата, который позволяет регулировать температуру.

Ионный котёл позволяет установить нескольких замкнутых отопительных систем в одном помещении. Данный нагревательный прибор отличается компактностью и может монтироваться в любом более подходящем для этого месте. КПД у такого котла составляет почти 100 процентов.

Установка катода и анода в системе, позволяют свести потери энергии к нулю. На 20 квадратных метров в час уходит около одного киловатта. Вода в системе при работе котла нагревается значительно быстрее в сравнении с другими видами котлов. Невысокая инертность запуска позволяет прогревать теплоноситель в радиаторах до необходимой отметки за небольшой промежуток времени. К тому же котёл имеет повышенную защиту от скачков электроэнергии. При отсутствии теплоносителя в отопительной системе котёл не выходит из строя.

Монтаж ионного котла отопления

Перед покупкой котла нужно высчитать обогреваемую площадь в помещении. Например, можно взять площадь 48 квадратных метров с потолками 2,6 метров и с качественной теплоизоляцией.

Площадь, то есть 48 умножается на высоту от пола до потолка, то есть на 2,6. Из этого делается расчёт, что для прогрева одного метра составит 0,025 киловатт. Для обогрева всего помещения хватит котла с мощностью в 3 киловатта.

  1. Для перекрытия теплоносителя на случай выхода из строя системы либо замены теплоносителя монтируется шаровой вентиль.
  2. Для равномерного прогона и распределения воды по батареям монтируется циркулирующий насос.
  3. Фильтр очищает поступающий теплоноситель в котёл от накипи и ржавчины.
  4. На обратной трубе в нижней части монтируется сливной кран для удаления воды из системы.
  5. Расширительный бак требуется для забора образующейся лишней воды при её нагреве в системе.
  6. Автоматический модуль для включения котла запускает котёл с заданными параметрами.
  7. Устанавливается после этого воздухозаборник.

Для работы ионного котла в правильном режиме, вода должна иметь определённую плотность. При замене любого котла на ионный, сперва нужно слить с системы старую воду и залить новую. К тому же в неё добавляется ингибитор. Вода для отопительной системы берётся дистиллированная.

Для подсоединения котла с отопительной системой применяются трубы из стали без обработки оцинковки. После 120 сантиметров от котла трубопровод может вестись из другого материала.

Ионный котёл позволяет быстро и качественно прогревать помещение, поэтому читайте внимательно технические характеристики. Ионный котел вы сможете установить своими руками, если правильно проведете расчеты и будете следовать пошаговым инструкциям.

Недостатки электродных котлов


Электрическое отопление частного дома

К недостаткам подобного устройства можно отнести слишком высокую стоимость электроэнергии. Но если дом используется время от времени и находится далеко от населенного центра, то электродный котел станет неплохим решением для обогрева дома.

Кроме того, электродные устройства плохо совмещаются с некоторыми видами труб и батарей. Например, при использовании в системе отопления чугунных радиаторов проблемы возникают из-за их неровной внутренней поверхности и большого объема теплоносителя. Как правило, одна секция чугунной батареи вмещает в себя до 2.5 литров воды.

Также проблемы могут возникнуть из-за применения металлопластиковых труб. В этом случае при выборе электродного котла лучше воспользоваться полипропиленовыми изделиями.

Еще один нюанс, который можно отнести к недостатку — это необходимость поддерживать постоянное сопротивление теплоносителя. Его можно регулировать путем добавления специальных добавок, которые исключают образование накипи. Сода в этом случае, как советуют некоторые умельцы, напротив, поспособствует этому процессу.

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.

Плюсы и минусы

Перейдем к одному из самых интересных этапов и узнаем про достоинства и недостатки данных отопительных систем

Важно заметить, что плюсы для одних, для других могут быть минусами, и наоборот. Но проанализировав множество мнений можно создать общую картину. Плюсы:

Плюсы:

  • Автономное отопление. Человек сам включает и выключает обогрев, когда ему это необходимо.
  • Возможность поддержания определенной температуры. Наверняка многие сталкивались с различными котлами, когда на одном уровне обогрева холодно, а на другом жарко. Здесь подобного нет, ведь все параметры можно задавать самостоятельно.
  • Высокая производительность и минимальные потери энергии. Нужно сказать, что электродные котлы обладают очень высоким уровнем производительности, относительно своих конкурентов.
  • Возможно просчета стоимости отопления. Зная, сколько потребляет котел, а также знает стоимость одного киловатта, можно точно высчитать стоимость обогрева.
  • Возможность устанавливать оборудование без согласования со специальными государственными органами. Безусловно, многие могут сказать, что если разрешения не дают, то это опасно, а тогда, зачем это нужно? Здесь мнения разделяются, но в холоде жить или работать не хочется, а значит это определенно плюс.
  • Высокая надежность и долговечность оборудования.
  • Доступная цена.

Минусы:

  • Для поддержания высокой температуры в помещении, котел должен постоянно работать.
  • Не всегда рентабельно ставить электрическое оборудование для ежедневного обогрева, так как в разных местах стоимость одного киловатта различна, а значит иногда это не выгодно. При ежедневном использовании может «нагореть» достаточно большое количество электроэнергии, и её стоимость будет считать уже по другому тарифу, а значит, такое отопление может выйти дороже.
  • Трубы быстро греются, но в то же время и остывают достаточно быстро, а значит постоянно включать-выключать обогрев для экономии не выйдет.
  • Нестабильность электроснабжения.
  • Необходима достаточно большая мощность электричества для подключения.

Принцип работы электродного котла

Как видно на рисунке, при изменении полярности тока меняется и направление движения ионов солей в воде. В этом случае в качестве контактов используется электрод и корпус устройства.

Принцип действия такого устройства основывается на процессе электролиза, то есть роль нагревательного элемента играет сама вода. Однако есть одно условие: чтобы вода начала проводить через себя ток, обязательно наличие солей. Чем больше примесей в жидкости, тем лучше она будет проводить ток. Заряженные частички примесей или ионы под действием электричества начинают двигаться от контакта к контакту (электроды). Так как ток в обычной электрической сети переменный, а его частота составляет 50 Гц, то ионы меняют свое направление от электрода к электроду 50 раз за секунду.

Домашняя сеть имеет постоянное напряжение в 220 В, отсюда, исходя из закона Ома, при снижении сопротивления сила тока увеличивается. Но вода все же не является хорошим проводником в отличие от таких металлов, как алюминий или медь, поэтому из-за повышения силы тока она начинает нагреваться. Благодаря этому КПД электродных котлов приближено к отметке в 100%.

ВАЖНО! Мощность водонагревателя напрямую зависит от количества примесей в воде. Чем больше солей, тем мощнее котел.

Эта простая схема наглядно показывает простоту устройства электродного котла

Эта простая схема наглядно показывает простоту устройства электродного котла.

Как правило, стандартный котел имеет форму цилиндра. Внутри последнего устанавливается электрод тоже цилиндрической формы. При этом первый контакт в устройстве – это электрод, а второй – сам корпус. Исходя из этого, появляется необходимость в заземлении водонагревателя, так как ток может пробивать на его корпус.

Если вы решили купить электродный котел отопления, проблема заземления отпадает. Большинство заводских моделей имеют корпус, покрытый полиамидом. Последний играет роль изолятора

Также обращайте внимание на размер водонагревателя. Обычно это небольшой цилиндр высотой до 600 мм и диаметром до 300-400 мм. Такие котлы могут развивать мощность до 6 кВт, чего вполне достаточно для обеспечения среднестатистического дома или квартиры

Такие котлы могут развивать мощность до 6 кВт, чего вполне достаточно для обеспечения среднестатистического дома или квартиры.

Экономичность электродного котла

Иногда к агрегату подключают старые батареи, что снижает эффективность. Биметаллические и стальные радиаторы подходят для передачи тепла от электродных агрегатов. Эффективность системы снижается при использовании чугунных или алюминиевых батарей.

Неправильный диаметр соединительных элементов и труб становится причиной перерасхода энергии. Помпа поддерживает определенное давление, ошибочный выбор насоса по мощности приведет к снижению производительности. Котлы относятся к электрооборудованию и требуют соответствующих технических характеристик питающей проводки.

Поэтапное изготовление твердотопливного котла своими руками

Конечно, сделать промышленный водяной котел своими руками со 100% КПД не получится, но и простое оборудование самостоятельного производства будет отвечать требованиям теплосистемы, если соблюсти все правила и тонкости сборки, монтажа.

Инструменты и материалы

Для работы мастеру пригодится следующий набор:

  • сварочный аппарат;
  • болгарка с отрезным, шлифовальным диском;
  • электродрель и сверла по металлу;
  • газовый ключ (№ 1-2);
  • молоток;
  • накидные или рожковые ключи, отвертки;
  • пассатижи;
  • угольник на 90 градусов;
  • листы стали толщиной от 5 мм для котла и от 7 мм для колосников;
  • стальные уголки 50х50 для каркаса котла;
  • листы стали для накопительного бака (лучше брать нержавейку);
  • толстостенная стальная труба или набор труб диаметром 32-50 мм для теплообменника.

Особенности изготовления корпуса и теплообменника

Корпус стального агрегата будет выполнять роль топочной камеры, поэтому для уменьшения риска деформации стенок при нагревании, конструкции нужно делать двухслойными. Между листами засыпается чистый сухой песок, который будет поддерживать стабильность формы и нивелировать возможные риски деформации.

Оболочки корпуса изнутри и снаружи должны быть каркасными, чтобы повысить жесткость изделия, а для увеличения прочности стенок камеры сгорания, их снаружи обшивают стальным уголком или профильной трубой, выставляя элементы как ребра жесткости. Переднюю стенку нужно оснастить двумя проемами – один для зольника, второй для дверцы закладочного бункера.

Как только все заготовки для корпуса сделаны, можно изготавливать теплообменник. Для него потребуются нарезанные водопроводные трубы, соединять сваркой так, чтобы получился герметичный контур. Главное требование, изготовить контур так, чтобы проточный отрезок змеевика был максимально возможной длины – это увеличит площадь нагрева трубы, а значит, повысит КПД агрегата.

Сборка котла отопления

Как только все конструктивные элементы готовы, можно собирать оборудование. Делать это лучше в точке установки, чтобы потом не перетаскивать тяжелый агрегат. Зона монтажа должна быть укреплена бетонной подложкой, к которой котел прикрепляется сваркой к анкерам.

Сначала собирается каркас, потом схема дополняется комплектующими, листами обшивки. Сварные швы нужно тщательно обработать – зачистить от шлака, отшлифовать. После выполнения работ осмотреть конструкцию на герметичность. Потом в корпус устанавливаются колосники, теплообменник.

Накопительный бак из нержавеющей стали можно сделать самому, но вот врезка в контур для новичка может быть сложной, поэтому работы лучше предоставить специалистам. Следует помнить, что в самотечных системах отопления накопительный бак устанавливается в верхнюю точку системы.

Зная, как сделать котел с водяным контуром, не составит сложности изготовить оборудование своими руками. Финишная обработка агрегата заключается в покраске специальным составом для защиты от коррозии. Для этого подойдет жаропрочная смесь типа специальной краски для печей и каминов. Корпус предварительно зачищается, обезжиривается, грунтуется и затем покрывается 2-3 слоями краски с просушкой каждого слоя по отдельности.

После сборки и установки твердотопливный котел требует опрессовки водой под давлением. Процедура выполняется для обнаружения и устранения дефектов всей системы отопления и ее основных, вспомогательных узлов. Также нельзя забывать о пусконаладочных работах, монтаже регулятора тяги, который гарантирует нормальную работу котла при любой погоде.

Если под рукой нет листовой стали, можно соорудить агрегат из старого газового баллона, а как изготовить котел из трубы своими руками подскажет видео от профессионалов.

Монтаж и особенности эксплуатации прибора

Для того чтобы установить в доме ионный котел, он (то есть, ваш дом) должен соответствовать некоторым важным требованиям:

  • в нем должны быть предусмотрены автоматические отводчики воздуха;
  • установлен предохранительный клапан;
  • манометр.

Более того, после расширительного бака в обязательном порядке должна располагаться так называемая запорная арматура.

Электродный котел своими руками должен устанавливаться исключительно в вертикальном положении. Это правило диктуется особенностями работы этого устройства. Более того, у котла должно быть автономное крепление к поверхности стены. Крайние 120 сантиметров трубопровода, подсоединенного к котлу, должны быть строго металлическими, притом никакой оцинковки в этом случае не должно быть. Весь е остальной водопровод может быть каким угодно – или тоже металлическим, или пластиковым.

Теперь несколько слов о заземлении. Для этого нужно использовать медный провод с диаметром 0,4 миллиметра и сопротивляемостью максимум в 4 Ома. Он подключается к клемме нулевого напряжения, которая зачастую размещается снизу отопительного котла.

Обратите внимание! Ионный котел, изготовление которого мы только что рассмотрели, сможет прогревать до 120 (!) градусов. Никакой коррозии возникать не должно, поскольку система замкнутая

К слову, за качеством воды здесь тоже можно особо не следить.

До того как приступить к установке, необходимо предварительно промыть всю отопительную систему, используя для того специальные средства (о них тоже должно говориться в техническом паспорте). Если сделать некачественную очистку, более того, и использовать низкокачественный теплоноситель, то все это существенно снизит эффективность работы прибора.

Схема и система отопления с электрокотлом

Поскольку речь идет о замкнутом круге, по трубам циркулирует постоянный объем воды. При подключении электродных и индукционных электрических котлов необходим монтаж наружной обвязки. Установка электрокотла разрешена на стену из негорючего материала. Особого упоминания при исследовании, какую схему отопления выбрать для частного дома, заслуживают теплые полы. Как показывает практика, рекомендуется производить подключение газовых котлов с электроникой через стабилизаторы напряжения. При выборе подобной системы следует иметь в виду, что в самой дальней комнате батарея будет практически холодной. Если их будет слишком много, то последние по ходу движения теплоносителя практически не будут излучать тепло. По сути, чтобы превратить открытый контур в герметичный достаточно установить мембранный расширительный бак вместо обычного. Отсутствие кранов и фитингов делает такую систему также самой практичной по причине минимизации риска возникновения протечек или прорывов воды. Если все-таки ее приходится делать самостоятельно, то нужны уже собранные распределительные узлы. Мощность такого оборудования составляет ,2 кВт в час. Именно поэтому котлы на угле и дровах пользуются такой высокой популярностью. В итоге для строительства системы нам потребуется один котел, несколько радиаторов обычно их количество равно числу окон и арматура для трубопровода с сопутствующими фитингами. Обвязка отопительного котла — процесс подключения нужного оборудования. ОТОПЛЕНИЕ дома за 1 ДЕНЬ Твердотопливный КОТЕЛ

6 Производство своими руками

Перед тем как начать самостоятельный монтаж обогревательного оборудования, нужно определиться со способом подключения котла к источнику энергии. Зачастую специалисты используют такие варианты:

  1. 1. 1-фазное подключение.
  2. 2. 3-фазное подключение.
  3. 3. Параллельная связка.
  4. 4. Интегрирование блоков с поддержкой автоматизации.

При выполнении монтажных работ нужно подготовить трубу из нержавейки, длина которой составляет 250 мм, а диаметр 8−10 сантиметров, сварочную установку, электроды, клеммы, изоляторы и металлический тройник, и муфту.

На подготовительном этапе нужно учесть несколько рабочих моментов, а именно:

  1. 1. Заземлен ли корпус установки.
  2. 2. Выходит ли на наружную трубу только нулевой провод.
  3. 3. Подается ли фаза на электрод.

Что касается вариантов планировки работы отопительной системы, то их есть два:

  1. 1. Одноконтурный — такое оборудование может выполнять только обогревательную роль.
  2. 2. Двухконтурный — выполненные по двухконтурной схеме котлы предназначаются и для отопления, и для подогрева воды.

Как сделать своими руками?

Инструкция по монтажу электродного котла своими руками достаточно проста и включает в себя детали, исключающие возможность поломки, отсюда и длительность в эксплуатации. Самодельное устройство будет значительно ниже в цене, чем его заводские аналоги и, по отзывам пользователей, ничем не хуже справляться со своей основной задачей.

Схема действий по сборке электродного котла состоит из следующих этапов:

1. Создание чертежей будущей системы с указанием всех деталей, а также количества контуров. В электродном оборудовании допускаются как двухконтурные, так и одноконтурные вариации.

2. Установка и надежное заземление котла согласно произведенному на свет чертежу. Сборка включает в себя минимальные сварочные работы и широкий простор для модификации с помощью подручных средств. Обязательным условием является изоляция электрода от внутренних стенок устройства. Не стоит также собирать оборудование из разных материалов для предупреждения образования «гальванической пары» и последующего роста накипи. Корпус готового изделия допускается покрыть термостойкой эмалью.

3. Подвод и настройка циркуляции воды в силу повышения ее температуры.

4. Подбор и применение подходящих материалов и радиаторов, положительно взаимодействующих с теплоносителем. Хорошо, если приборы состоят из биметаллов или первичного алюминия – наиболее безвредные, с меньшим количеством примесей, не оказывающие негативного влияния на электрокотел.

5. По необходимости установка автоматического оборудования для управления системой.

При сборке особое внимание стоит уделить герметичности сварных швов. Для тестирования нужно провести очистку от шлаков, натереть мыльной пеной, набрать в аппарат воды и в рабочем состоянии нагнетать избыточное давление при помощи компрессора

При некачественном соединении на линии сварки будут появляться пузырьки.

Особенности эксплуатации

Инструкция по подключению электродного котла достаточно строго определяет правила безопасности, обязательные для исполнения. В противном случае существует риск поражения электрическим током, вывода из строя всей установки. Поэтому заводские устройства рекомендуется монтировать под руководством профессионалов.

Схемы подсоединения электродного котла разнятся для проточного нагрева воды или же для отопительной конструкции. Существует несколько способов подключения электродов в действующую систему:

  • наравне с другими отопительными котлами;
  • однофазно;
  • для трехфазного котла;
  • подключение блоков регулировки и автоматического контроля.

Основной нюанс подсоединения заключается в следующем: выход у электродного котла и труба стояка должны быть одного и того же диаметра, без каких-либо сужающих переходников. Так же, как и в случае без принудительной циркуляции, но дополнительно строго соблюдаются углы наклона водопровода в 5-8°. Самодельные котлы, как правило, имеют ориентировочную мощность не выше 4 кВт, что соответствует силе тока в цепи в 18 А. Для настройки оборудования используют бытовой амперметр. Систему подключают к питанию для предварительного прогрева воды. Параллельно готовится рабочий раствор соды пропорцией 1:10.

Контролируя показания амперметра, в теплоноситель постепенно вводится содовый раствор шприцем или через расширительный бак. Манипуляции прекращаются, когда значение прибора окажется на уровне 16-17 А. В противном случае, при превышении допустимой концентрации может произойти выброс пара с разрывом трубопровода.

Допустимый расход теплоносителя – 8 л на 1 кВт мощности. При несоблюдении этого параметра значительно возрастает потребление электроэнергии. Для увеличения КПД системы отопления рекомендуется проводить подготовку жидкости либо покупать специальный состав у производителя. Иногда вполне пригодна дистиллированная вода или с добавлением обычной поваренной соли. Дело в том, что электроды подвержены наслоению накипи при использовании обычной жесткой воды из-под крана. Отсюда существует риск снижения номинальной мощности.

Потребность в дополнительной установке блока управления объясняется повышением эффективности работы прибора, особенно в случае, когда нужно объединить сразу несколько устройств в одну цепь. Необходимо помнить, что при нагревании воды электродами, происходит химическая реакция с выделением некоторого количества газа в процессе. Поэтому периодически следует спускать воздух, чтобы избежать завоздушивания системы с ее последующей поломкой. Для этого в верхней точке электродного оборудования монтируется клапан-воздушник и манометр.

Дата: 17 мая 2016

Спорные вопросы

Существует ошибочное мнение, что отопительные приборы электродного типа делятся на катодные и анодные. Все дело в том, что катод и анод могут присутствовать только при воздействии постоянного тока. В электродных котлах используется переменный ток.

Можно было бы назвать электродные агрегаты для отопления, работающие по однофазной схеме, катодными, потому что внутрь котла устанавливаются два трубчатых стержня. На один подается электрический ток, второй является нулевой фазой. При этом движение электрического тока (отрицательно заряженных частиц, то есть электродов) происходит от первого стержня ко второму.

Но более правильным было бы назвать котлы ионными. Все дело в принципе получения тепловой энергии. Об этом выше уже говорилось.

Особенности выбора

Если вы хотите иметь в своем жилище стабильную температуру, рассчитывайте требуемую мощность по формуле: 1 кВт на 20 кв. м. Учтите, что формула актуальна для утепленных помещений с высотой потолка до 3,5 м.

Первый – соотношение мощности агрегата и отапливаемой площади дома. Если вы хотите иметь в своем жилище стабильную температуру, рассчитывайте требуемую мощность по формуле: 1 кВт на 20 кв. м. Учтите, что формула актуальна для утепленных помещений с высотой потолка до 3,5 м.

Мощность устройства выбирайте в зависимости от площади дома

Второй – комплектация оборудования. Желательно, чтобы помимо основных рабочих элементов, в комплектацию агрегата входили дополнительные системы обслуживания и защиты: очистной фильтр для теплоносителя, устройства для переключения котла в летний и зимний режимы функционирования, прибор против замерзания.

Третий – вариант управления уровнем температуры. Для регулировки может использоваться как традиционный термостат, так и микропроцессорный блок. Первый вариант дешевле, но второй гарантирует более точное управление температурным режимом.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookXВКонтакте
Напишите комментарий