Как выбрать электрический котел с насосом и расширительным баком – выбор и установка

Как устроен котел с насосом

В конструкции электрических помповых котлов нет ничего сложного. Главным их отличием от других подобных приборов является наличие насосного оборудования.

Основные блоки котла:

• Теплообменник
  . Выступает в качестве сердцевины конструкции электрического отопительного котла. В его состав входит емкость и внутренний нагревательный элемент.
• ТЭН
  . Обычно речь идет о нагревательных элементах трубчатого типа, хотя последние модели котлов с принудительной циркуляцией иногда оснащаются электродными нагревателями.
• Расширительный бак отопления
  . Внутри него хранится теплоноситель перед подачей в систему трубопроводов.
• Клапан
  . Следит за тем, чтобы вода не пошла по трубам в обратном направлении.
• Фильтр
  . Способствует извлечению из воды различных примесей.
• Электронный блок
  . Выполняет функцию управления, регулируя температурный режим работы котла, включая и выключая оборудование в нужное время.
• Циркуляционный насос
  . Обязательный элемент всей системы, поддерживающий стабильную скорость движения теплоносителя в контуре. Этим самым обеспечивается максимально эффективный теплообмен и прогрев жилища.

Для защиты всех конструкционных узлов электрического котла с насосом и расширительным баком применяется корпус с теплоизоляционной защитой, предотвращающий возникновение в работе оборудования излишних теплопотерь. Это позволяет заметно увеличить энергоэффективность системы отопления, сведя до минимума расход энергоносителей.

Плюсы и минусы

Направление электроотопления относится к энергосберегающим технологиям, поскольку может быть интегрировано в схемы зеленой энергетики — ветровых и солнечных генераторов электрической энергии. Эффективность схемы электроотопления полностью зависит от профессионального подбора оснащения и схем обвязки котла.

Базируясь на практическом опыте применения различных вариантов отопительных котлов в системах индивидуального теплоснабжения, профессионалы, объективно считают, что наиболее комфортным в управлении режимами является котел с электрическими нагревательными элементами и принудительной циркуляцией теплоносителя электронасосом.

Преимущества схем электрических котлов с принудительной циркуляцией:

1. Абсолютная функциональность котла с компонентами схемы теплоснабжения.
2. Невысокие удельные характеристики по энергопотреблению на собственные нужды котла, при осуществлении установленных задач. Они по существу не влияют на общий расход электричества на выработку тепловой энергии.
3. Чрезвычайно большой КПД в числе остальных источников обогрева, во многих современных аппаратах КПД приближается до 99%.
4. 100 % уровень автоматизации тепловых процессов.
5. Экологическая безопасность и защита окружающей среды, поскольку отсутствуют вредные выбросы в атмосферу с дымовыми газами, как например у газовых или твердотопливных котлов.
6. Низкая удельная материалоемкость, поскольку не требуется устанавливать дорогое оснащение дымоотводящих систем, для создания тяги в котлоагрегате и обеспечивать подачу первичного воздуха в топочную камеру.

Для достоверности, нужно заметить, что электронагрев имеет один очень существенный изъян, который фактически препятствует его широкому применению — высокая цена электричества в системе генерации тепловой энергии.

Пользователи, которые выбрали в качестве автономного отопления такой источник тепла, должны продумать варианты снижения себестоимости выработки тепловой энергии и приобретать электрокотлы от проверенных производителей.

Хорошей популярностью пользуется двухконтурный котел Protherm Savitr Stout Vaillant Wattek ZOTA по цене 49700 руб., мощностью 9 кВт, способный обогреть дом, площадью 95 м 2.

В современных схемах электроотопления присутствуют возможности для снижения расхода на электроэнергию:

1. Эффективная термоизоляция отапливаемого объекта.
2. Грамотное применение схем комбинированной выработки тепловой энергии с использованием вторичных источников энергии: солнца, ветроэнергетики и водяных тепловых насосов.
3. Устройство на вводе объекта многотарифного учета электричества.
4. Подключение бака-аккумулятора греющего теплоносителя для нагрева его в промежутке действия ночного дешевого тарифа.

Как выбрать подходящую модель с расширительным баком

Выбирая электрический отопительный котел с насосом для своего дома, рекомендуется обращать внимание на следующие критерии:

• Мощность. Влияет на производительность работы ТЭНов в теплообменнике (ее указывают в кВт). Мощность котла характеризует именно нагревательные элементы. В большинстве случаев модели на современном рынке обладают мощностью от 2-3 до 60-70 кВт на ТЕН. Приборами с небольшой мощностью обычно отапливаются небольшие частные дома и дачи. Котлы с показателями более 50 КВт используются в промышленной сфере.
• Вместительность теплового аккумулятора. Благодаря этой емкости достигается существенное повышение экономичности работы котла, потому ее нужно обязательно установить. Величина объема теплового аккумулятора напрямую влияет на эффективность распределения теплоносителя в трубопроводе. Как советуют специалисты, при выборе бака нужно ориентироваться на соотношение 20 л/1 кВт мощности котла.
• Напряжение. В домах с однофазными сетями напряжением 220 В можно использовать котлы до 12 кВт. Если необходим монтаж более мощного прибора, то в таком случае придется прокладывать трехфазную сеть (380 В).
• Сечение коммутационных проводов. По мере возрастания мощности нагревательного оборудования нужно использовать более толстую кабельную проводку, подводящую к системе электричество. Приборы мощностью до 4 кВт можно оснащать кабелями сечением 4 мм2, а котлы в 12 кВт однофазного типа подключаются кабелями 16 мм2.

Кроме ТЭНовых приборов, к электрическим котлам относятся также электродные и индукционные. В последнем случае речь идет о небольшой диэлектрической трубке и ферромагнитном стержне. Теплоноситель двигается внутри трубки, нагреваясь за счет проходящего электротока. Достоинством данных моделей является долговечность, компактность и экономичность (функция «плавный старт» позволяет экономить почти 50% электроэнергии). Недостаток индукционных приборов заключается в наличии сложного блока управления.

Что касается электродных агрегатов, то они еще называются приборами «прямого действия» (из-за отсутствия нагревательного элемента). Обогрев теплоносителя происходит во время движения через него переменного электротока частотой 50 Гц. Подобное оборудование отличается безопасностью, т. к. оснащено автоматической системой безопасности. К недостаткам электродных котлов относят необходимость усиленной подготовки теплоносителя, который должен обладать нужным сопротивлением. Также потребуется регулярная замена электродов, из-за их постепенного растворения.

Циркуляция в двухконтурных водогрейных котлах

Работа двухконтурных электрических котлов с насосом усложняется необходимостью периодического снабжения теплоносителем теплообменника, подогревающего воду для ГВС. Здесь нагнетатель поочередно действует в контуре отопления и горячего водоснабжения, переключение осуществляет двухходовой клапан с электроприводом по команде контроллера. Это происходит в момент открывания крана горячей воды в доме, данный факт фиксирует датчик протока и передает сигнал контроллеру. После переключения потоков циркуляционный насос перекачивает теплоноситель в проточный теплообменник до тех пор, пока кран в доме не закроют и двухходовой клапан не направит поток в подающий трубопровод отопления. Устройство двухконтурного котла с циркуляционным насосом показано на рисунке.

Схема монтажа

1 – колба с ТЭНами и автоматическим воздухоотводчиком; 2 – корпус агрегата с крепежными отверстиями; 3 – контроллер; 4 – мембранный расширительный бак; 5 – насосная группа с двухходовым клапаном и проточным теплообменником.

Проточный нагреватель имеет достаточно узкие каналы, соответственно, нагнетатель подобран таким образом, чтобы преодолевать гидравлическое сопротивление теплообменника с учетом его увеличения по мере возникновения накипи.

Для справки: автоматика большинства электроустановок запрограммирована на периодическое включение циркуляционного насоса в летнее время, чтобы его ротор не прикипел во время простоя.

Как рассчитать мощность электрического котла

Выбирая подходящий вариант электрокотла с насосом и расширительным баком, прежде всего, ориентируются на его мощность. Она должна быть такой, чтобы были полностью компенсированы все теплопотери системы отопления. Кроме того, в обязанность котла входит бесперебойная подача горячей воды.

Прежде, чем выбрать подходящую модель обогревающего прибора, необходимо произвести подробный теплотехнический расчет. Во внимание там берется не только общая площадь обогреваемых помещений, но и состояние стен, пола и потолка, качество утепления, наличие современных окон и дверей. Для расчета котла для отопления частного коттеджа разрешается применять упрощенную схему. Используя нижеприведенную инструкцию, можно самостоятельно определиться с нужными параметрами устройства.

Для этого понадобится следующая формула:

W = S x Wуд /10м2, где:

• W – нужная мощность отопления (кВт).
• S – суммарная площадь всех отапливаемых помещений (м2).
• Wуд – удельная мощность на 10 м2.

Wуд в разных регионах имеет разную величину. В областях с суровым климатом данный параметр колеблется в пределах 1,2-2. В центральной полосе России Wуд соответствует 1; в южных районах применяются величины 0,7 – 0,8.

Процедура установки

Чаще всего монтажные мероприятия осуществляются профессиональными установщиками, т.к. для этого требуется специальное разрешение. Однако знание последовательность операций не помешает: как минимум, это позволит осуществлять контроль проводимых работ, следя за правильностью реализации каждого этапа.

Последовательность установки:

1. Сложнее всего при подключении электрической отопительной установки обеспечить ее необходимым питанием. Если имеющаяся проводка в состоянии поддержать мощность прибора, тогда никакое переустройство не потребуется. В противном случае приходится прокладывать дополнительную линию.
2. После решения вопроса с питанием проводится монтаж счетчика, электрощитка и УЗО (минимум на 25 А).
3. Котлы бывают настенными и напольными. Обычно все необходимые крепежи входят в комплект системы. После того, как установка электрокотла завершена, он присоединяется к счетчику кабелем оптимального сечения.
4. Датчики температуры коммутируются отдельной проводкой. В их задачу входит автоматическое регулирование включения и выключения нагревательных элементов.
5. Для установки теплового аккумулятора используется отдельный сантехнический шкафчик.
6. Некоторые модели не имеют встроенного циркуляционного насоса: в таком случае его нужно установить отдельно. Для этого потребуется наличие дополнительного провода для подачи питания на двигатель насоса.

Для соединения всех элементов в единую систему понадобятся трубы (металлические или металлопластиковые). Производя пробный запуск контура, нужно внимательно следить, чтобы нигде не было протечек теплоносителя. Как видно из описания, установочные работы достаточно сложны, поэтому предварительное изучение этого процесса не будет лишним.

Виды циркуляционных насосов

Правильная работа циркуляционного насоса обеспечивается специальным элементом – ротором, на концах которого размещены специальные лопасти, при помощи которых и усиливается перемещение теплоносителя в трубах.

В большинстве современных моделей циркуляционных насосов установлен один ротор, однако в некоторых приборах можно встретить и два таких элемента.

Вне зависимости от количества роторов, насосы для котлов отопления эффективно будут работать только в том случае, если в системе нет воздуха.

Существует два основных типа насосов – с мокрым ротором и с сухим.

Преимущества

Популярность электрокотлов с насосом для отопления объясняется следующими положительными характеристиками:

• Богатство ассортимента
  . В продаже представлены модели различной мощности, что дает возможность обзавестись именно той маркой, которая более всего соответствует условиям эксплуатации. Таким образом можно подобрать обогревающий прибор как для дачного дома, так и для промышленного помещения: в наличии всегда есть варианты с подходящими параметрами.
• Экономичность
  . Благодаря высокой энергетической эффективности современных отопительных котлов электрического типа (их КПД приближается к 99%) их использование позволяет сэкономить значительные финансы. Дополнительному экономическому эффекту способствует применение циркуляционной помпы, являющейся частью самой конструкции. Имея небольшое потребление энергии, она, тем не менее, заметно увеличивает скорость прохождения теплоносителя по всем трубам. Как результат, помещения прогреваются в разы быстрее.
• Экологичность
  . Подобная отопительная система во время своей работы не выделяет продукты сгорания. Поэтому нет необходимости тратить деньги на организацию дымохода и обеспечение дополнительного притока воздуха. По этой причине электрические котлы нашли широкое применение в городских квартирах и офисных помещениях. Важно помнить, что отсутствие дыма не означает, что вентиляция в доме может быть плохой.
• Удобство управления
  . Этому способствует максимальная оптимизация контролирующих и управляющих приборов. Как результат, следить за работой отопительного оборудования может даже дилетант. Большая часть представленных на рынке моделей оснащаются автоматическими управляющими блоками: это позволяет прибегать к настройке работы системы в очень редких случаях.

Оборудование данного типа в состоянии не только отапливать помещения, но также покрывать нужду в горячей воде. Чтобы оптимизировать систему водоснабжения, потребуется монтаж расширительного бойлера и бака объемом от 80 литров.

Недостатки

Наряду с множеством положительных характеристик, имеются у электрических котлов отопления с циркуляционным насосом и отдельные слабые стороны:

• Затраты на эксплуатацию подобного оборудования находятся в прямой зависимости от цен на электроэнергию. Это объясняет тот факт, что большинство стран признали электрические отопительные установки не такими эффективными, как газовые и твердотопливные аналоги. Для снижения затрат на эксплуатацию рекомендуется использование теплоаккумулирующего бака. Это позволят существенно снизить теплопотери и расход электроэнергии на подготовку теплой воды.
• Зависимость от исправной подачи электрической энергии. Двухконтурный электрический котел и циркуляционная помпа относятся к энергозависимым приборам. Поэтому, если в регионе случаются перебои с электроэнергией, то желательно выбрать другую разновидность обогрева для своего дома. Один из вариантов – установить резервный источник тепла, на случай «аварийной» ситуации. Чаще всего речь идет о твердотопливной печи или камине. До полноценных обогревателей им далеко, но подстраховать во время кратковременного выключения основного котла они, безусловно, смогут.
• Необходимость в качественной электропроводке. Это является обязательным условием для того, чтобы электрический котел в комбинации с циркуляционным насосом работал без всяких перебоев. Часто бывает так, что проводка в доме не соответствует предъявляемым требованием, и ее приходится полностью менять. Это в любом случае влечет за собой дополнительные расходы.

Естественно, что людей волнует также вопрос о стоимости эл котла с насосом. На ее размер во многом влияет то, какая именно модель была выбрана: чем мощнее прибор, тем дороже он стоит. Также следует обращать внимание на производителей, среди которых есть несколько проверенных отечественных компаний. В любом случае, не стоит обольщаться на дешевые образцы сомнительного качества.

Для чего нужен встроенный насос?

Устройство электрического отопительного котла с циркуляционным насосом

В электрических котлах отсутствуют габаритные или массивные элементы, являющиеся неотъемлемой частью конструкции других источников тепла. Поэтому отопительные электроустановки изготавливают, как правило, в настенном исполнении. При этом они максимально комплектуются дополнительными элементами с целью упрощения монтажа и обвязки котла на месте. Один из важнейших элементов обвязки, встраиваемый в конструкцию отопителя – циркуляционный насос. Его присутствие в электрическом котле более чем уместно, в особенности если в последнем предусмотрен вторичный контур для ГВС. Циркуляционные насосы для котлов решают две задачи:

1. Принуждают теплоноситель протекать по трубопроводам системы отопления с определенной скоростью.
2. В двухконтурных электроустановках они прогоняют теплоноситель через проточный теплообменник для приготовления воды на ГВС.

В одноконтурных котлах насос решает только задачу принудительной циркуляции воды по всей системе отопления. Тут возникает один нюанс: завод – изготовитель снабжает свое изделие насосом, параметры которого приблизительно соответствуют мощности электроустановки – принимается усредненное значение гидравлического сопротивления, которым должна обладать система данной тепловой мощности.

Циркуляционный насос Wilo для отопительных систем

Но существует бесконечное множество вариантов схем отопления, некоторые из них имеют большее гидравлическое сопротивление, нежели может преодолеть стандартный перекачивающий аппарат теплогенератора. Тогда электрический котел с насосом не сможет обеспечить подачу теплоносителя во все ветви системы.

Простой пример: стандартный перекачивающий агрегат WILO-STAR-RS способен обеспечить производительность 6 м3/ч теплоносителя, развивая давление 0.8 Бар или 8 м водного столба. Если источник тепла находится в цокольном помещении трехэтажного коттеджа, то только на преодоление высоты подъема понадобится давление порядка 0.6 Бар. А еще нужно доставить теплоноситель по горизонтальным ветвям, сопротивление которых укрупненно принимается по такому соотношению: 10 м длины горизонтальной трубы считается как 1 м стояка. И в результате подсчета получится, что электрокотел с встроенным циркуляционным насосом не справится со своей задачей, схема не будет функционировать.

Совет. Если речь идет об обогреве зданий с разветвленной системой, длинными ветвями или большими перепадами высот, то лучше выполнить укрупненный расчет и сверить его результат с параметрами перекачивающего устройства, проконсультировавшись с торговым представителем производителя теплогенераторов. Это убережет вас от покупки лишнего оборудования впоследствии.

Возможна ситуация, когда электрокотел с циркуляционным насосом уже приобретен, смонтирован, а после этого выяснилось, что давления штатного нагнетателя недостаточно. В этом случае дополнительные затраты неизбежны, а проблему решить можно так:

1. Произвести укрупненный расчет гидравлического сопротивления системы самостоятельно либо с привлечением специалиста.
2. По результатам расчета приобрести отдельный циркуляционный насос.
3. Ввести в схему гидравлический разделитель (гидрострелку), тогда нагнетатель отопителя будет работать в малом контуре.
4. Отдельный насос установить на большой контур системы отопления, как показано на схеме:

Система отопления с гидравлическим разделителем