Виды ТЭНовых котлов и принцип их работы: фото моделей

Устройство тэновых электрокотлов, принцип работы

Электрокотел, оборудованный тэнами – устройство, имеющее теплообменники. В конструкцию входят элементы:

• В зависимости от модели, содержание нагревателей может быть от одного до нескольких.
• Блок с автоматикой. Функция блока — регулировка, нагрев теплового носителя.
• Может быть вмонтирован циркуляционный насос.
• Воздушный клапан.
• Встроенная расширительная емкость.

Нагревательный элемент (ТЭН) — загнутая трубка. Внутренняя часть нагревателя содержит стержень, спираль накаливания.

Спираль, трубка — металлические, пространство между ними необходимо изолировать. Внутрь трубки, между спиралью и стенкой трубки, засыпается кварцевый песок. Обеспечивает хорошую изоляцию, теплопроводность. Концы трубок надежно герметизированы, исключает случайное попадание внутрь стержня воды.

Часто в качестве теплоносителя используют дистиллированную воду. Препятствует образованию накипи на нагревателях.

Можно применять водопроводную воду, но образование отложений неизбежно. Снижает коэффициент полезного действия прибора. Могут появиться поломки.

Выбирая котел для обогрева дачи, учитывайте устройство. Конструкция прибора должна быть простой, чтобы при неисправности, можно было добраться до любого элемента, заменить.

Какой котел лучше – тэновый или электродный?

Выбирая между котлами, основанными на разных принципах действия, стоит обратить внимание на следующие характеристики:

Нельзя не отметить, что КПД при использовании ТЭНа, зачастую достигает 95-98%. То есть, электроэнергия, используемая для нагрева воздуха в помещении, используется почти без потерь.

Долговечность же, выражается в том, что на ТЭНах и стенках бака со временем образуется слой накипи, который может привести к поломке прибора. В качестве профилактики нужно регулярно очищать его.

Нагревание воды тоже происходит по-разному. ТЭНовые греют воду скачкообразно, поэтому требуемое значение достигается за 10-15 минут. Электродные же справляются с этой задачей быстрее, около одной минуты.

При этом, ТЭНовые, потребляют в два раза больше электричества, чем электродные. Таким образом, выбирая, какой котел лучше, следует отметить преимущества каждого. Электродные работаю долго, имеют небольшие размеры, более экономичны, отличаются повышенной пожарной безопасностью.

Ответ на вопрос о том, сколько стоит ТЭНовый котел, однозначный — намного дешевле, остальных, Они работают с различными теплоносителями, но в них образуется накипь, что приводит к повышению потребления электроэнергии и в итоге, к поломке.

Если стоит вопрос как выбрать ТЭНовый котел, то решающее значение имеет цена и эффективность. Поскольку электроэнергия довольно дорога, то в качестве аварийного нагревателя вполне можно приобрести электродный, если позволяют средства.

В качестве постоянного нагревателя, выгодней купить ТЭНовый, который обойдется гораздо дешевле, а ремонт и замена его все-таки не так ударит по бюджету, как покупка нового электродного. К тому же, его под силу сделать самостоятельно, что не повлечет значительных финансовых затрат.

Циркуляция теплового носителя

Котел прост по конструкции, можно использовать различные типы циркуляции — с естественным движением теплоносителя, циркуляционным насосом.

На некоторых моделях обогревателей установлены циркуляционные насосы. Помогают разгонять теплоноситель по отопительной системе. Циркуляционный насос, применяемый в системе отопления, снижает нагрузку на котельное обрудование, энергопотребление оборудования снижается в несколько раз.

Универсальность ТЭН котлов

Можно использовать разные виды теплоносителя:

• Водопроводная вода, но повышается незащищенность прибора от образования накипи. Простая, неочищенная вода несет мусор, вызывающий поломки.
• Дистиллированная вода. Образование накипи исключено, жидкость не содержит соли тяжелых металлов, не способствует образованию наслоений. Исключено попадание мусора. Теплоноситель, способствует более длительной работе.
• Антифриз. Подходит для дач, частных домов. Используется в помещениях, где хозяева не живут постоянно. При отсутствии владельцев, в целях предотвращения замерзания системы, наполняют антифризом.

Монтаж

Установить ТЭНовый котел отопления своими руками не сложно, для этого не нужно иметь специальное разрешение, как, например, в случае с газовым оборудованием.

Ставить электрические ТЭНовые котлы можно как в отдельном помещении, так и на кухне. Они не шумят, поэтому никакого дискомфорта вы испытывать не будете.

Тэновый электрокотёл Kospel Ekco

Подобная отопительная система подразумевает установку следующих элементов:

1. Непосредственно сам котел отопления, который осуществляет нагрев теплоносителя. В дополнение он может быть оборудован электронным блоком управления, блокираторами и другими приборами, которые обеспечивают надежное и безопасное функционирование.
2. Система трубопроводов и радиаторов, которая проходит по всем комнатам. В ее конструкцию входят: подающая и обратная трубы, по первой теплоноситель двигается по направлению от котла к радиаторам, по другой — возвращается обратно и снова начинает прогреваться.
3. Циркуляционный насос — прибор, благодаря которому обеспечивается постоянная циркуляция теплоносителя и на обогрев тратится минимальное количество энергии. Работа насоса содействует тому, что теплоноситель не успевает охладиться в радиаторах и для его вторичного нагрева расходуется намного меньше энергии. За счет этого достигается большая эффективность работы всей системы, а в доме всегда будет тепло.
4. Расширительный бак — устройство, которое компенсирует температурное расширение воды и не допускает появления избыточного давления в системе.

Монтаж своими руками можно осуществлять только при строгом соблюдении правил и только если имеются навыки работы с электричеством.

Помимо вышеуказанных деталей монтируются такие вспомогательные детали как: предохранительный клапан и запорная арматура, которые позволяют устранять скопившийся воздух из трубопровода и не позволяют образовываться пробкам. Все детали собираются в целостную систему, котел подключается к электрической и трубопроводной сети дома.

Достоинства, недостатки ТЭН котлов

Преимущества:

• Компактность. Аппарат можно разместить, не беспокоясь о месте установки.
• Доступность.
• Легкость монтажа. Установка занимает несколько часов.
• Приборы могут регулироваться. Возможна установка подходящей температуры.

Недостатки:

• Оборудование подвержено частым поломкам. Нагревательный элемент — ТЭН (тепловой электрический нагреватель). Основная часть — трубка. Под воздействием нагрева может сломаться.

• Электрический прибор не устойчив к образованию накипи. Если в качестве теплоносителя используется жесткая вода, то прибор покрывается налетом. Пропускная способность тепла снижается, показатели температуры, установленные на датчике, будут отличаться от настоящих.

Оборудование имеет не много недостатков, в основном, они связаны с особенностями работы. Если следить за состоянием, применять только мягкую отстоянную воду, погрешности можно нивелировать.

В остальном — приличный вариант для обогрева дома. Отапливать можно небольшие помещения, объемные комнаты.

Отзывы о бытовых экономичных электрокотлах: преимущества и недостатки

Типы ТЭН нагревателей

По конструкции, ТЭНы распределяются на две категории:

1. Одноконцевые.
2. Двухконцевые.

Одноконцевые нагреватели внешне напоминают электрические кипятильники. Распределение ТЭНов проводится на один бок.

Кроме обычных трубчатых ТЭНов, есть более дорогие устройства, отличающиеся более прочными материалами. Приборы работают дольше. Типы электрических ТЭНов:

• Из сплава мельхиора и нихрома.
• Керамические.
• Из композитного материала.

Самый долговечный — нагреватель из керамики.

Производители

• Популярны котлы «Галан». Оборудование российского производства. Применяются комплектующие, которые поставляются из-за рубежа. Приборы обладают автоматическим управлением, доступные.
• «Невский». Применяют в закрытых отопительных системах. Автоматикой задаются необходимые температурные параметры, устройство обеспечивает комфортные условия. Когда установленная температура будет достигнута, прибор отключается до небольшого остывания. Котел от имеет надежную сборку, комплектующие.
• Импортный производитель Dakon (Чехия). Агрегатов с нагревателями от компании Dakon, насчитывается около 30 моделей. Возможны модели с дополнительным оборудованием – циркуляционный насос, расширительный бачок.
• Котел Kospel (Польша). Применяется в одноконтурных системах отопления.

Сравнение индукционного и ТЭН котла с одинаковой мощностью

Для сравнения будут взяты две модели одинаковой мощности – 25 кВт.

• Цена индукционного – 85 тыс. Цена тэнового – 46 тыс. Цены указаны на период 2021 года.

Чтобы индукционный прибор можно было ввести в эксплуатацию, комплектуют следующими элементами:

• Насос.
• Проточный датчик.
• Спиротоп, манометр, предохранительный клапан.
• Электрощиток.
• Температурный датчик.
• Запорные шаровые краны.
• Вес полной конструкции — 80 кг.

Если сравнивать с тэновым котлом:

• Весит на 40 кг меньше.
• Электроника расположена внутри. Преимущество исключает необходимость дополнительного электрического щитка.
• Возможен автоматический выбор мощности, поддержание температуры. Индукционный прибор, не способен на это. Настройка производится вручную. Сказывается на максимальном потреблении мощности тэнового котла.

Недостаток, при переключениях котельного оборудования, будет вызывать моргание света.

• Контакторы, вмонтированные в индукционные приборы — мощные, при переключении, будут слышны громкие хлопки.

Проводя сравнение с тэновым аппаратом, имеет небольшой контактор, работа которого не вызовет раздражения, почти не слышна.

• Агрегат снабжен термозащитой. Следит, чтобы система не перегревалась, не охлаждалась.
• Можно увидеть датчик, определяющий низкое давление воды. Необходим для обнаружения утечек. У индукционных приборов наблюдается нагрев сердечника нагревателя, приведет к полной поломке устройства.

Виды электрокотлов для отопления дома

Есть несколько видов электрокотлов по принципу использования электричества и функционирования. Традиционные и всем привычные — ТЭНовые. Более инновационные и энергосберегающие — индукционные (вихревые) и ионные (электродные), они дороже, но стоимость окупается чрезвычайной экономичностью и КПД, который слабо или совсем не понижается со временем.

КПД всех электрокотлов одинаковое — 94–99 %, но некоторые типы более эффективные из-за организации конструкции и способа функционирования. А также со временем из-за накипи данная характеристика понижается на 10–20 % у ТЭНовых котлов, но это не характерно для индукционных и ионных изделий.

Виды электрокотлов:

• с ТЭНами;
• ионные (нагрев электродами);
• индукционные (вихревые).

ТЭНовые электрокотлы

Котлы для отопления с ТЭНами отнести к экономным можно только условно: разные модели могут иметь более эффективные нагревательные элементы, возможности программирования, настройки мощности.

Внутри прибора находится трубчатый электронагреватель — медная или из нержавейки трубка (внутри может быть песок или масло) с нитью накаливания (нихромовой). Принцип работы как у обычного кипятильника или калорифера: спираль внутри оболочки накаляется и передает тепло через трубку, в которой она заключена, воде, поступающей в камеру (колбу) с ТЭНом.

При выборе электроотопления для дома с особым акцентом на экономности агрегаты с ТЭНами не стоит серьезно рассматривать. Можно выбрать качественный аппарат с большим или меньшим объемом потребления энергии, но все равно он будет прожорливее индукционных и ионных котлов. С другой стороны, снижение затрат может в некоторой мере сравниваться, так как котел с ТЭНом дешевый в обслуживании.

Преимущества и недостатки ТЭНовых электрокотлов

Достоинства нагревателей для отопления с ТЭНами:

• дешевый и удобный ремонт (корпус легко разбирается, детали заменяемые);
• расширенный функционал: настройка мощности, программируемость, возможность подключения термостата;
• обычно производится в моноблочном компактном корпусе (есть удобные настенные типоразмеры) готовым к работе, включающим группу безопасности, расширительную емкость, насос. Нет потребности отдельно покупать и монтировать указанные элементы, требуется только подключить аппарат к вводу и выводу системы отопления.

Минусы:

• самый неэкономный тип электрокотлов, особенно, если используются два ТЭНа;
• на ТЭНе образовывается накипь и налет, что требует периодической его чистки и замены. Твердая корка понижает КПД на 10–20 %. Данное утверждение спорное, так как вода системы отопления не склонная к интенсивному образованию накипи, но игнорировать его не стоит.

Индукционные котлы

Типы индукционных котлов для отопления дома (иногда их воспринимают как названия брендов):

• ВИН — «вихревые индукционные нагреватели», более инновационные с ферромагнитным корпусом. Меньшего размера и дороже в 1.5–2 раза, чем SAV, но более эффективные;
• SAV — принцип тот же, но позиционируются как менее продвинутые.

Второе отопления с вихревыми котлами — «инверторное». В состав изделия входит преобразователь тока из постоянного в переменный — «инвертор» (как у сварочных аппаратов).

Сразу после появления на рынке индукционные нагреватели для отопления позиционировались как самые продвинутые и эффективные, но опыт применения показал больше недостатков, чем ожидалось.

Принцип работы вихревых SAV и ВИН электрокотлов

Как работает индукционный SAV котел:

1. На металлическую катушку (индуктор) — стержень (его роль может выполнять сама труба с теплоносителем) с витками проволоки — подается переменный ток высокой частоты (от 50 Гц). Генерируется магнитное поле.
2. Полярность и вектор магнитного поля меняются с высокой частотой.
3. Предмет, расположенный близко к описанному явлению, пронизывается постоянно изменчивыми потоками магнитной индукции. Возникают вихревые токи Фуко, превращающие электрику в тепло, которое и нагревает воду.

Принцип передачи тепла у индукционных котлов бесконтактный — нагрев объекта осуществляется электромагнитными полями, причем моментально. Нет потребности в физическом контакте с индуктором, что повышает КПД.

Электромагнитный принцип используется в промышленности для плавления металлов. Даже небольшой индукционный самодельный прибор с катушкой с десятком витков и размерами в несколько см² способен раскалить за несколько секунд металл до красного, что иллюстрирует мощность и эффективность вихревого котла для отопления.

Преимущества индукционных котлов для отопления

Преимущества SAV котлов:

• нагрев мощный, почти моментальный;
• микровибрации отталкивают грязь, поэтому накипи и налета на контактирующих с водой частях нет, чистка не потребуется;
• экономность, самое высокое КПД среди электрокотлов.

Индукционные котлы наилучшие для подготовки воды в процессе ее течения через аппарат, поскольку обеспечивают чрезвычайно быстрый нагрев. При этом теплопотери нулевые, что выгодно отличает ВИН от ТЭНовых агрегатов. Несмотря на недостатки, если рассматривать сугубо эффективность использования электричества, индукционные котлы это самый экономный тип электронагревателей.

Недостатки вихревых котлов для отопления, целесообразность использования

Во многих источниках перечисляют множество достоинств ВИН и SAV, но в реальности картина несколько иная, обнаружилось много недостатков:

• большинство типоразмеров имеют значительные габариты;
• дороже ТЭНовых и электродных агрегатов;
• нагрев чрезвычайно мощный, поэтому при поломке системы автоотключения возникает повышенный риск взрыва;
• электромагнитное поле вредное, электрохимические процессы провоцируют коррозию;
• сложный ремонт. Казалось бы, аппарат предельно простой — катушка и корпус, — но обычно цилиндр SAV котлов надежно запаян, разобрать его чрезвычайно сложно. В составе есть электронные схемы блока управления, что усложняет ремонт. Катушка может перегореть, а стоимость новой выше, чем, например, нового ТЭНа;
• если SAV не в компактном корпусе, а таких большинство, то потребуется большой блок управления, отдельный расширительный бак, насос, группа безопасности;
• в большинстве случаев не оснащаются плавным пуском — при включении и даже при простом переключении режимов происходит резкое повышение нагрузки на сеть, что чревато перепадами напряжения (мигание лампочек и подобные эффекты).

Все-таки, несмотря на перечисленные минусы, вихревой энергосберегающий электрический котел отопления стоит рассматривать в роли нагревателя для отопления дома из-за высокого уровня экономности (эффективнее ТЭНовых на 30 %). Некоторые из перечисленных минусов относительные, например, есть небольшие и компактные типоразмеры наподобие как у изделий с ТЭНами. Это единственный тип нагревателей, КПД у которых со временем не понижается.

Ионные (электродные) котлы

Ионные (электродные) энергосберегающие котлы для отопления надо отличать от индукционных агрегатов, несмотря на то, что и они используют свойства переменного тока. Иная сама организация применения энергии. Корпус прибора содержит герметичную камеру с теплоносителем и расположенными в ней с определенным зазором электроды.

При постоянном токе катод притягивает ионы воды с положительным зарядом, а анод — отрицательные, но если сменить характеристику на переменную (начиная от 50 Гц), то возникнет постоянное движение указанных частичек. Среда имеет сопротивление, поэтому кинетическая энергия движущихся ионов (катионов и анионов) трансформируется в тепловую, происходит нагрев электролита.

В ионном котле нагревается специальный, циркулирующий в трубах системы отопления, раствор электролита, в определенных случаях им может быть вода. Фактически, такой котел — это простой теплообменнник.

Достоинства ионных (электродных) котлов для систем отопления

Преимущества и особенности ионных котлов для отопления:

• чрезвычайно компактные: маломощные модели лишь немного превышают диаметр труб. Это небольшой цилиндр, врезаемый в разводку. Не требуют пространства вокруг, поэтому могут устанавливаться буквально в любом месте;
• самые дешевые — 4–9 тыс. руб. (ТЭНовый стоит около 15–30 тыс.), но если придется докупать расширительный, бак, терморегулятор, клапаны безопасности, насос, то это еще 10–12 тыс.;
• не образовывается накипь — этому препятствуют электромагнитные процессы;
• срок эксплуатации до первой поломки — 12–15 лет. По этой характеристике электродные нагреватели сравнимы с индукционными приборами;
• ремонтопригодность. Конструкция простая и разбирается без особых затруднений. Детали заменяемые и дешевые;
• самые безопасные: если индукционные или ТЭНовые котлы при поломке автовыключения (защиты от перегрева и сухой работы) продолжат нагревать до взрыва или пожара, то ионные при утечке теплоносителя просто перестанут работать сами без какого-либо вмешательства;
• нет электромагнитного поля.

Недостатки элеткродных нагревателей

Установка самого электродного аппарата простая, но она несколько усложняется необходимостью в монтаже насоса, группы безопасности, расширителя. Есть также изделия с последними двумя элементами на корпусе или в виде моноблока готового к работе, но такая компоновка встречается реже. В этом аспекте ТЭНовые котлы имеют преимущество, так как чаще выпускаются в типоразмерах со всем необходимым в одном корпусе.

Минусы:

• есть приборы с теплообменником и расширительной емкостью на корпусе, но в большинстве случаев требуется дополнительная покупка этих элементов, а также насоса, группы безопасности;
• накипь и налет не образовываются, но электрические процессы усиливают коррозию металла контура отопительной системы. В этом аспекте есть схожесть с SAV котлами;
• в роли электролита может выступать трубопроводная вода, но обычно всегда используют специальные растворы от производителей таких котлов. Смесь должна быть недистиллированной, нефильтрованной. Специальные вещества наиболее эффективные. Применяют пропиленгликоль, этиленгликоль. Использовать антифриз, масло, дистиллированную воду нельзя;
• требует замены теплоносителя раз в 3–4 года.

Электродные котлы потребляют на 20–30 % меньше электричества, чем ТЭНовые агрегаты, но они немного меньше эффективные по потреблению энергии, чем индукционные модели. То есть, в рейтинге экономности, если учесть удобство, дешевизну изделия и обслуживания, находятся посередине.

Какой лучше для дома?

Электрокотлы могут иметь встроенную панель управления, выносную.

• Панель встроенного характера включает термостат, выключатель питания. Располагаются на корпусе. Цена оборудования приемлема для покупателей со средним достатком.

Например, устройство Электромаш ЭВПМ-3 мощностью 3 кВт, обогревающее жилую площадь на 35 м2, стоит около 3000 рублей.

Имеет ограниченный функционал. Основано на возможности изменения температуры теплового носителя, запуске тэнового обогревателя.

• Аппараты, имеющие выносную панель управления, обладают большими возможностями. Минус — устройство, панель управления необходимо приобретать отдельно. Потребуется покупка установочного блока. Встречается, что оборудование полностью укомплектовывается, но чаще, приходится докупать дополнительные элементы.

Например, устройство ZOTA 12 Econom, обогревющее 120 м2, стоит в пределах 10 тысяч рублей, за дополнительную комплектацию в виде блока, панели управления, придется доплатить 5 тысяч рублей.

Как выбрать экономичный электрический котел

Определившись с типом электрокотла, стоит рассмотреть все модели исходя из других критериев, влияющих на экономичность.

Однофазный или трехфазный тип питания

Маломощные модели до 5-6 кВт включительно могут работать от однофазной сети (220-230 В). Для моделей большей мощности однофазной сети будет попросту недостаточно. Это значит, что теплоноситель будет дольше нагреваться до рабочей температуры, нагревательные элементы будут активны на протяжении гораздо большего времени, нарушится экономичный режим работы автоматики.

И наоборот, для маломощных отопительных электрокотлов вполне достаточно однофазной сети, специально переоборудовать проводку ради обеспечения трехфазного питания не стоит.

Также стоит помнить, что установка моделей мощностью свыше 10 кВт требует согласования со службами Энергонадзора.

Функциональность автоматики

В более простых и недорогих моделях обязательно должен быть как минимум трехступенчатый переключатель мощности. Соответственно, более дорогие модели должны иметь плавно модулируемую по датчику температуры мощность. В некоторых моделях имеются заводские экономичные режимы и возможность программирования работы котла по дням и по часам, что позволяет сделать акцент на максимальный нагрев теплоносителя в ночное время по сниженным тарифам на электроэнергию.

К слову, особо эффективной при использовании ночных тарифов будет буферная емкость , которая позволит использовать накопленное за ночь тепло днем, вовсе не включая котел в пиковый и полупиковый тарифные периоды.

Наиболее экономичным и комфортным является режим работы с использованием комнатного термостата. Даже самые простые модели комнатных термостатов имеют множество тонких настроек, а автоматика котла ориентируется не на температуру теплоносителя, а на температуру воздуха в помещении, что более правильно.

Расчет минимально необходимой мощности

Для использования энергосберегающего электрического котла в качестве вспомогательного источника тепла в домах до 120-150 м 2 достаточно моделей мощностью 3-6 кВт. Для постоянного использования электрокотла, минимально необходимую мощность необходимо рассчитывать исходя из теплопотерь дома.

Упрощенно, для среднестатистического дома с кладкой в 2 кирпича и высотой потолков до 2,7 м в климатической зоне Подмосковья теплопотери составляют 1 кВт в час. Также желательно закладывать запас мощности в 10-15%, а для электрокотлов с ТЭНами – 20-30% в виду образования накипи и снижения КПД.

Итого, например, для частного дома площадью 80 м2 минимально необходимая мощность электрокотла: 8 кВт + 20% = 9,6 или 10 кВт.