Схема и система отопления с электрокотлом

Как правильно подобрать мощность

Выбор мощности отопительного котла является важным моментом. Правильный выбор позволит обеспечить сбалансированную температуру в помещении в различных условиях извне. При правильном расчёте гарантируется равномерный обогрев комнат, быстрый прогрев воздуха в остывшем помещении.

Две методики расчёта мощности:

1. Исходя из площади отапливаемых помещений;
2. Исходя из объёма отапливаемого помещения.

Расчёт по площади

Для расчёта мощности применяют базовое значение, применимое для обогрева помещения площадью в 10м2. В расчёт не принимается климатическая зона и другие факторы, так что данный вариант достаточно субъективный. Условно считается, что для обогрева помещения данной площади требуется 1 кВт.

То есть, условно, если дом площадью 50 м2, потребуется оборудование мощностью от 3,5 до 7 кВт.

Если принимать во внимание теплоизоляцию стен, высоту потолков, принимаются дополнительные расчёты с поправкой на данные моменты. Зачастую такие поправки выводятся опытным путём в каждой климатической зоне

Способов расчёта масса. Один из них основан на применении формулы S*K*100. Где:

• S — площадь отапливаемого помещения;
• K – коэффициент тепловых потерь, который меняется в зависимости от минимальных показателей температуры воздуха. За базовый показатель берётся К=0,7, применяемое для климатической зоны, где минимальный порог температуры не ниже -100С.
• Если минимальный порог ниже, то коэффициент повышается на 0,2 при каждом пороге в 50С.

Такая формула применяется к стандартным помещениям. Если установлены окна со стеклопакетами, в помещение используется дополнительная теплоизоляция слоем свыше 150 мм, в наличии не отапливаемое чердачное помещение без теплоизоляции кровли, а высота жилых помещений увеличена до 2,7 м и выше, такой расчёт не подходит.

Расчёт по объёму помещения

Данный метод позволяет определиться с мощностью отопительного оборудования исходя из объёма отапливаемого помещения, при учёте коэффициента теплопотерь. Коэффициент зависит от следующих базовых факторов:

Кирпичные стены с улучшенной теплоизоляцией, используются 2‐х камерные стеклопакеты в окнах, крыша смонтирована из теплоизолирующих материалов. Коэффициент от 0,6 до 0,9.

Кирпичные стены двойной кладки. Кровля и окна стандартные. От 1 до 1,9.

Пониженная теплоизоляция стены. От 2 до 2,9.

Деревянные стены или стены типа сэндвич – панелей.  От 3 до 4.

Учитывая эти показатели можно применить формулу V*K*T/860, где:

1. V – объём отапливаемого помещения;
2. К – коэффициент;
3. Т – температурная разница помещения и улицы.

Рассмотрим пример:

Помещение 50м2, стены с пониженной теплоизоляцией. Нижний порог температуры -100С, предпочитаемая жильцами температура воздуха в помещение +250С. То есть, температурная разница составляет 350С.

50*2*35/860 = 4кВт (с округлением в меньшую сторону).

Данное значение избыточное, однако, идеальное на случай затяжных морозов, так как позволит удержать температуру в доме на комфортном уровне. В расчёт не принимаются дополнительные источники тепла. Если агрегат предназначен ещё и для нагрева воды для бытового пользования (душ, мытьё посуды), этот момент в расчёте не учитывается.

Полезные функции и недостатки

Также стоит подумать об установке универсального твердотопливного котла со встроенными электрическими тэнами. У некоторых моделей имеется даже варочная поверхность, что не потребует дополнительной внешней отделки.

Электрокотлы с легкостью переносят отключение электричества до 6 месяцев. Это делает их хорошим вариантом в случае нерегулярного использования системы или при перебоях с поступлением электроэнергии, необходимой для отопления частного дома.

Недостатком использования электрического котла является необходимость мощных подводящих кабелей с большим сечением.

Где поставить котел?

Выделять специальное помещение для установки котла не требуется. Установить его возможно на кухне или в другом нежилом помещении. Основное требование: наличие удобного доступа для подключения труб. Сегодня можно приобрести два варианта исполнения котлов:

• настенные, мощностью от 5 до 60 кВт, они могут быть использованы для помещений, площадь которых менее 600 квадратных метров;
• напольные, мощностью от 60 кВт, их используют для просторных домов.

При установке настенного агрегата нужно выполнять следующие требования:

стена должна быть выполнена из негорючего материала;

• аппарат устанавливают на монтажную планку, входящую в комплект поставки;
• при правильном расположении по бокам котла должно быть оставлено свободное пространство шириной не мене 5 см, вверху и внизу – 80 и 50 см соответственно. Перед наружной стенкой котла должно быть оставлено свободное пространство шириной 70 см.

Если вы еще не выбрали электрический котел

Выбор отопителя, действующего совместно с водяной системой обогрева, выполняется по мощности и принципу работы (от последнего зависит стоимость оборудования). С функциональностью у электрокотлов проблем нет – любая модель комплектуется блоком автоматики. К нему при желании подключаются различные периферийные устройства – погодные датчики, комнатные либо накладные термостаты и модули GSM для управления с мобильного телефона или через интернет.

После окончания работ мастера делают пометку в техническом паспорте изделия

Перед выбором и покупкой обогревательного прибора уточните, сколько электрической мощности выделено вашему жилищу управляющей компанией. Может статься, ее не хватит для индивидуального электрообогрева. Момент второй: однофазная сеть напряжением 220 вольт способна питать котлы, потребляющие до 12 кВт/ч включительно. Более мощные водонагревательные аппараты подключаются к трехфазной электросети 380 В.

Определение тепловой мощности

Данный показатель рассчитывается по стандартной формуле: вычислите отапливаемую площадь загородного дома или дачи, затем умножьте квадратуру на 0.1 кВт. Получите потребность в тепловой энергии, которую должен перекрыть электрокотел.

Учтите ряд нюансов:

• высота потолков комнат – до 3 м, иначе расчет ведется по объему помещений: кубатура умножается на 40 Вт;
• теплогенератор нужно подбирать с минимальным запасом 20%;
• если отопительный агрегат планируется использовать для обеспечения ГВС, запас должен составлять не менее 50%;Поделить квадратуру на 10 все равно что умножить на 0.1, результат одинаков
• в северных регионах квадратура здания умножается на 0.2 кВт, в южных – 0.08 кВт;
• мощность котла, работающего только ночью и заряжающего теплоаккумулятор, принимается с двукратным запасом.

Пример. Небольшой домик 100 м² в среднем требует 100 х 0.1 = 10 кВт теплоты. Мощность электроотопительной установки – 10 х 1.2 (20%) = 12 кВт. Необходим нагрев воды на хозяйственные нужды – умножаем на коэффициент 1.5 и получаем 15 кВт.

Какой тип нагревателя лучше

Дальше нужно выбрать водогрейный аппарат по принципу работы. Какие виды бытовых электрокотлов можно купить:

1. Традиционные, оснащенные трубчатыми электронагревателями (ТЭНами).
2. Электродные, где подсоленный теплоноситель прогревается за счет прохождения тока через воду.
3. Индукционные аппараты греют жидкость вихревыми токами Фуко, возникающими в металлическом сердечнике многовитковой катушки.

Электрическая мини-котельная с трубчатыми нагревателями (ТЭН), полностью укомплектованная оборудованием

Первое место в рейтинге пользователей занимают ТЭНовые отопители. Единственное слабое место – сам нагревательный элемент – давно защищают керамикой, вдобавок его легко заменить. Современные модели теплогенераторов представляют собой настенные мини-котельные со встроенным расширительным баком и циркуляционным насосом. Есть более простые версии, включающие только нагреватели и блок автоматики.

Самый дешевый и надежный вариант – электродный котел со шкафом управления, изображенный на фото. Его недостатки:

• громкие звуки включения от срабатывания контактора или магнитного пускателя;
• постепенное вырождение солей в теплоносителе, снижающее эффективность нагрева, из-за чего воду в системе отопления придется подсаливать 1—2 раза в месяц;
• электроаппарат стабильно работает с радиаторами, но плохо совместим с теплыми полами, где надо поддерживать невысокую температуру теплоносителя 35—50 °С.

Индукционные электрокотлы для отопления частного дома довольно дороги, причем к надежности аппаратов есть вопросы. Известны случаи перегорания фазы внутри катушки, мощность теплогенератора падала на треть. Устранить поломку весьма проблематично.

Индукционный отопитель греет воду металлическим сердечником, находящимся в вихревом поле катушки

Комнатный термостат и экономия электроэнергии

Чтобы получить более функциональный вариант, добавим сюда прибор для отслеживания температуры воздуха в помещении – комнатный термостат.

Ему не важно какая будет температура котловой воды, он реагирует именно на комфортную температуру воздуха в вашем доме. По аналогии с предыдущими элементами монтируете его в разрыв, перед рабочим термостатом

Вторая простейшая схема готова

По аналогии с предыдущими элементами монтируете его в разрыв, перед рабочим термостатом. Вторая простейшая схема готова.

Но человек всегда стремится к большему и помимо комфорта при электрическом отоплении, всегда хочется еще и сэкономить. Все таки электроотопление за редким исключением, в наших реалиях не совсем дешевая штука.

Как это сделать, усовершенствовав вышеприведённую схему подключения? Для этого дела существует ночной тариф.

Чтобы им воспользоваться в полной мере, нам потребуется реле времени.

Оно будет запускать электроотопление только в заданный промежуток суток. Размещайте его в схеме перед комнатным термостатом.

Однако при этом обратите внимание на один нюанс. При наличии в схеме такого устройства, обязательно параллельно ему монтируется термостат минимальной температуры воздуха

Днем в ваше отсутствие, температура на улице может резко упасть. Уезжали при -5С, приехали вечером — за окном минус 25С. Соответственно и дома существенно похолодает.

Она запустит отопление, как только температура в доме упадет ниже минимального порога. В итоге не даст дому остыть, а системе разморозиться.

Чтобы визуально наблюдать включены датчики или выключены в данный момент, можно подключить в общую точку перед микровыключателями сигнальную лампочку и вывести ее на видное место.

Особенно это полезно при нахождении щитка управления и самого котла в подвале дома или в соседней пристройке.

Большинство заводских электрокотлов отопления построено именно на таких принципиальных схемах управления. Есть одна питающая линия (фаза), подающая сигнал на катушку прибора с силовыми элементами, а все дополнительное оборудование, датчики и релюшки, как раз-таки и “навешиваются” на эту самую линию, выполняя защитную и контролирующую функции.

Как видите, ничего сложного и замысловатого здесь нет.

https://youtube.com/watch?v=fw9BUOGXT4Y%3F

Подключение к электросети

При подключении электрокотла своими руками руководствуются рядом правил:

• к розетке подключают приборы мощностью до 3,5 кВт;
• силовые приборы мощностью до 7 кВт подключают к распределительному щитку;
• котельное оборудование мощностью до 12 кВт подключается к однофазной сети 220 В, для агрегатов мощностью более 12 кВт применяется трехфазная сеть 380 В.

Материалы, необходимые для монтажа:

1. Силовой кабель марки ВВГ с медными жилами. Количество жил зависит от числа фаз – 3 или 5, сечение должно соответствовать мощности котельного агрегата, этот параметр указывают в техпаспорте изделия.
2. Связка УЗО в комплекте с автоматическим выключателем или дифференциальный автомат защиты. Номинал последнего зависит от мощности отопительного котла. Напряжение срабатывания дифавтомата – 30 мА.
3. Заземляющий контур. Чтобы заложить заземляющий контур возле частного дома, можно использовать полосу сечением 40х5 мм + 3 стальных стержня d16 мм длиной 2 м с острым концом.

Для того чтобы самостоятельно подключить электрический котел, следует снять лицевую панель корпуса, соединить жилы силового кабеля соответствующих цветов с контактами клеммника. При установке электрического котла отопления своими руками стоит помнить, что такое напряжение является источником повышенной опасности.

• https://gradusplus.com/kotly/elektricheskie/ustanovka-i-podkljuchenie-elektrokotla-dlya-otopleniya-chastnogo-doma/
• https://cotlix.com/kak-ustanovit-elektrokotel-v-chastnom-dome
• https://pechiexpert.ru/ustanovka-elektricheskogo-kotla-01/

Особенности электрического отопительного оборудования

Бытует распространенное мнение о том, что все виды электрических нагревателей обеспечивают экономию около 30-40%, и монтаж электрического котла отопления будет максимально выгодным. Описанные значения велики, и в теории они позволяют сэкономить на отоплении солидную сумму.

Как правило, за причину такой экономичности выдается уменьшенная мощность – т. е. при расчете отопительной системы нужно принимать, что для обогрева одного квадратного метра помещения требуется около 60 Вт энергии вместо положенных 100 Вт.

Все сказанное в предыдущем абзаце – это ошибочное мнение большинства пользователей. Сравнивать устройства прямого нагрева по параметру экономичности нецелесообразно, поскольку они все будут равны. В основе этого утверждения лежит закон сохранения энергии, согласно которому энергия не может возникать на ровном месте и исчезать в никуда.

Применительно к электрическим нагревательным устройствам это означает, что вся выработанная энергия будет переработана в тепло.

Конечно, это явление будет сопровождаться определенными потерями – все же часть тепла обязательно рассеется в воздухе, а не передастся теплоносителю. Вот только объем потерь напрямую зависит от утепления корпуса устройства, а не от вида отопительного оборудования. Кроме того, вышедшее наружу тепло напрямую будет прогревать помещение, где установлен котел.

Если рассматривать проблему с другой стороны, то отопление предназначено для компенсации тепловых потерь, количество которых определяется:

Резюмируя, можно определенно сказать, что тип источника тепла не имеет никакой взаимосвязи с требуемой для отопления здания тепловой мощностью – а это значит, что хваленая экономичность электрических устройств попросту отсутствует.

Впрочем, это касается только эффективности – каждому электрическому устройству свойственны особые эксплуатационные качества:

Электрические радиаторы.

Такие устройства нагружают электросеть равномерно, поэтому никаких требований к проводке не предъявляется.

Индукционные котлы. Подобное отопительное оборудование отличается компактностью и надежностью. Последнее качество обуславливается тем, что в теплообменнике нет нагревательного элемента, а контроллер питания и катушка располагаются снаружи, поэтому вода не оказывает на них никакого влияния.

Кроме того, индукционные котлы могут работать с любым теплоносителем.

Электродные котлы. Отличаются наименьшими размерами. Таким котлам требуется постоянная замена электродов, поскольку они со временем растворяются в воде.

В качестве теплоносителя может использоваться только вода, содержащая определенное количество солей.

ТЭНовые котлы. Основной проблемой котлов с ТЭНами является постоянное отложение накипи на нагревательных элементах (данный фактор неактуален для закрытых отопительных контуров, в которых количество солей изначально ограничено). Кроме того, эти устройства имеют довольно крупные размеры.

Котлы на ТЭНах

Данное оборудование устроено следующим образом. Внутри емкости, наполненной проточной водой, находится несколько простых трубчатых нагревателей. Циркуляция обеспечивается благодаря насосу. В состав устройства входит и расширительный бак.

Регулируется мощность ступенчато, включением одного или сразу нескольких 1,5 кВт или 2 кВт нагревателей. Можно установить максимальную мощность электрокотла, при этом во время работы он сможет менять уровень электропотребления в допустимых пределах.

У котлов этого типа много недостатков. Среди них:

1. При утечке воды ТЭНы перегреваются и, как следствие, сгорают. По идее, они должны автоматически отключаться, но это происходит далеко не всегда.
2. Со временем на трубчатых нагревателях возникает накипь, из-за чего мощность оборудования уменьшается, а вероятность перегрева ТЭНов увеличивается. Но в то же время, поскольку вода циркулирует в замкнутом контуре, в ней содержится не так много извести, чтобы накипь стала серьезной проблемой.
3. Котлы с ТЭНами не подходят для небольших помещений, поскольку они имеют значительные габариты.

Установка и подключение оборудования

Перед началом монтажных работ, необходимо промыть систему специальным составом, предлагающимся производителем электродных котлов. Порядок установки агрегата такой:

• Особенности работы электродного котла требуют строго вертикальной его установки, при этом крепление должно производиться на отдельные кронштейны.
• Также крепление должно быть выполнено с применением прокладок изоляционного материала.

Закрепив котел, можно начинать его подключение к системе отопления и электросети. Все электродные котлы подключаются по такой схеме:

• Для системы отопления следует взять пластиковые трубы или выполнить подключение через пластмассовые вставки.
• Схема подключения предусматривает наличие группы безопасности, которая включает в себя манометр, автоматический воздухоотводчик и предохранительный клапан.
• Также необходимо наличие расширительного бака, установленного до запорной арматуры.
• Если оборудуется малый защитный контур, то группа безопасности и расширительный бак устанавливаются до него, а вся запорная арматура – за ним.

Теперь рассмотрим некоторые нюансы электрического подключения:

В качестве заземляющей жилы используется медный провод сечением не менее 4 мм. При этом сопротивление такой жилы не должно превышать 4 Ом. Подключается заземляющая жила к корпусу котла.
Для подключения питания также используется медный провод соответствующего потребляемой мощности сечения

При этом важно соблюдать полярность: фаза подсоединяется к электроду, ноль – к корпусу.

Обслуживание электродных систем отопления

В процессе эксплуатации электродные котлы требуют обращать внимание на некоторые параметры:

Прежде всего, это исправность заземляющего контура

Также следует обращать внимание на исправность всех электрических соединений, в том числе и электронных подключений.
Вторым важным аспектом является качество теплоносителя. Необходимо поддерживать его определенную плотность и контролировать содержание солей.

Пошаговая инструкция позволит собрать электродный электрокотел своими руками, что позволит сэкономить некоторые средства. Но если вы цените комфорт и безопасность, лучше отдать предпочтение заводским моделям, снабженным современными системами контроля и автоматической защиты.

Выбор вводного автомата и пускателей

Принципиальная схема автоматики электрокотла всегда начинается с подачи напряжения через вводной автомат.

Электрическое отопление подразумевает, как правило, наличие трехфазного ввода 380В. Значит и автомат должен быть трехполюсным.

Обратите особое внимание, это должен быть именно один трехполюсный выключатель, а не три отдельных однополюсных. При КЗ и повреждении греющего элемента любой фазы, защита должна прекращать подачу напряжения по всем фазам

При КЗ и повреждении греющего элемента любой фазы, защита должна прекращать подачу напряжения по всем фазам.

После вводного автомата фазные проводники нужно разделить.

Делается это на электромагнитных пускателях.

Именно на них и ложится основная работа по автоматической коммутации эл.сети. Автомат то вы включаете и выключаете ручками, а пускатель будет это делать без вашего участия, на основе подачи управляющего напряжения от соответствующих датчиков.

При этом в отличие от автомата, покупайте три отдельных однофазных модульных пускателя. Старые модели типа ПМЛ, ПМА, КМИ здесь не подойдут. И дело вовсе не в их шумной работе и громких щелчках.

Модульный трехфазный экземпляр в едином корпусе, тоже будет не пригоден для нашей схемы.

Самое главное преимущество однофазных – возможность ручной и очень простой регулировки мощности электрокотла. Подробнее об этом будет сказано ниже.

К силовым клеммам каждого контактора, как раз-таки и подключаются нагревательные элементы (ТЭН, электроды) котла отопления.

Выбор места и рекомендации по монтажу

В нормативных документах не предусмотрены ограничения по месту установки электрического котла отопления. При этом необходимо руководствоваться правилами пользования электроустановками, в которых указаны ограничения на размещение силового оборудования большой мощности.

Рекомендации поустановке электрического котла отопления в частном доме:

1. Чтобы ограничить доступ к силовому оборудованию в целях безопасности жильцов, стоит устанавливать агрегат в изолированном пространстве, к примеру, в гараже или другом техническом помещении. Особенно это касается комбинированных моделей отопительных систем напольного исполнения большой мощности.
2. ТЭНовые модели котельного оборудования компактных конфигураций допускается размещать в кухне или входной группе. Здесь сложность заключается в том, что придется подводить к месту монтажа электрического котла мощный силовой кабель и магистраль отопительной системы. Это сопровождается дополнительными расходами на коммуникации, также требуется организовать работы по декорированию, чтобы скрыть инженерные структуры.
3. При установке электрического котла отопления на деревянную стену или другую горючую поверхность следует подложить базальтовую панель или лист кровельной стали под прилегающую часть корпуса силового оборудования.
4. Кабель следует прокладывать выше систем трубопровода, чтобы не залило в случае аварийных ситуаций.
5. Необходимо размещать конструкцию на выделенном месте так, чтобы обеспечить комфортный доступ к силовому агрегату для удобства обслуживания.

Устанавливать электрический котел лучше всего в изолированном пространстве

Также следует обратить внимание на то, чтобы трубы не нагружали своим весом присоединительные штуцеры электрического котла

Достоинства и недостатки электрических котлов

Разбираясь с положительными и отрицательными сторонами электрического котла отопления, нужно рассматривать их в зависимости от вида нагревательного элемента.

К плюсам индукционного нагрева относят:

1. Самая большая эффективность при нагреве (до 99,5 %) при небольших размерах агрегата.
2. Длительный срок службы (до 30 лет) и надежность устройств, единичная мощность которых до 60 кВт.
3. Теплоносителем может быть не только вода, но и незамерзающие жидкости или масло.
4. Безопасная эксплуатация и небольшие затраты на сервис.

Недостатков немного – высокая стоимость, сложности в обвязке трубами и подсоединении электропитания. Преимуществами электрокотла с трубчатыми электронагревателями являются его относительно небольшая цена; он быстро нагревает воду, а обслуживание и подключение к отоплению максимально упрощены.

Минусов же гораздо больше:

1. Косвенный способ поднятия температуры жидкости уменьшает кпд до 97…98 %.
2. Нужна водоподготовка, т.к. в противном случае во время нагрева на корпусе нагревательного элемента появляется накипь, ухудшающая теплообмен и разносимая по разводке и радиаторам.
3. Не компактная конструкция.
4. Большая нагрузка на электросеть при эксплуатации и броски тока при включении.
5. Когда ТЭН работает, вольфрамовая проволока внутри него испаряется и выгорает, требуя замены всей детали.
6. Возможно разрушение корпуса нагревателя и появления опасности удара электричеством.
7. Агрегаты имеют упрощенную автоматику, требуя дополнительных вложений.

Достоинства электродного котла – он компактнее всех перечисленных выше агрегатов, при большей удельной мощности; отличается низким энергопотреблением, надежностью и простотой конструктивной схемы. Но его установка и подключения не простые.

Работает он только на максимуме мощности, поэтому управление ею идет в режиме «старт – стоп». Электроды подвержены эрозии, покрываются накипью и поэтому периодически заменяются. В качестве теплоносителя используется определенный состав воды. А изменение количества солей в ней влияет на теплоотдачу.