Электронагреватели для отопления с минимальным энергопотреблением

Самый экономичный электрокотел – это миф

Электричество гораздо проще преобразовать в тепло, чем другие энергоносители – природный газ, твердое топливо, солярку. Приведем 3 простых примера побочного выделения теплоты при использовании электроэнергии:

• обмотки любого работающего электродвигателя всегда нагреваются;
• лампочка (даже светодиодная) вместе со светом выделяет тепло;
• греются даже провода, по которым течет ток.

Заметьте, перечисленное оборудование призвано выполнять свои функции, а не отапливать дом. Двигатель вращает что-либо, лампа светит, проводка снабжает их энергией. Образование излишков теплоты – побочный эффект, возникающий из-за сопротивления указанных элементов.

Спиральный и индукционный нагреватель, преобразовывающий электроэнергию в теплоту с эффективностью 99%

Чтобы преобразовать всю электрическую энергию в тепловую, достаточно создать в цепи участок высокого сопротивления, который сам не разрушится от нагрева. Такой элемент называется электронагревателем. Второй (более сложный) способ получить тепло – создать индукционные вихревые токи Фуко, нагревающие металлический предмет в зоне действия катушки-индуктора.

Важный момент. Независимо от способа преобразования, 98–99% электричества превратится в теплоту. То есть, любой электроотопительный прибор работает с КПД 98–99%, не меньше. Это значит, что самый экономичный электрический котел не существует, все агрегаты одинаково эффективны. Что бы ни утверждали продавцы бытовой техники.

Особенности устройства электрокотла

Основные элементы конструкции электрического котла отопления – бак и нагревательный элемент. Приборы оборудованы системами контроля и автоматического управления.

Также в комплектацию различных моделей могут входить расширительные баки и циркуляционные насосы.

При покупке котла следует обращать внимание на тип электронагревательного элемента. С течением времени на ТЭНах оседают известковые частицы, что сказывается на мощности прибора

Электрокотлы имеют несколько достоинств:

1. Пожаробезопасность. Благодаря системам автоматического контроля и отсутствию открытого огня приборы безопасны. Они не выделяют токсичных веществ и продуктов сгорания, не способны взорваться.
2. Удобство монтажа. Для электрического оборудования не требуется ни дымохода, ни вентиляции, что облегчает монтаж.
3. Высокий КПД. Независимо от типа нагревательного устройства все электрокотлы отличаются высокой эффективностью.
4. Компактность. Электроприборы, особенно навесные, занимают мало места.
5. Приятный дизайн. Большинство современных моделей стилистически универсальны и хорошо смотрятся в интерьере.

Электрокотлы почти идеальны – просты в эксплуатации, безопасны. Их единственный серьезный недостаток – высокая стоимость электроэнергии. Еще один нюанс: жителям регионов, где бывают частые перебои в работе энергосети, лучше выбрать котлы, работающие от других источников энергии, или позаботиться о покупке дополнительных приборов отопления.

Преимущества и недостатки отопления с электробойлером

Главное преимущество схемы — простота. Собрать такую конструкцию способен практически любой мастер, поскольку для этой цели не потребуются ни особая квалификация, ни сложные инструменты. Еще одно преимущество — невысокая цена. Чаще всего, водонагреватели электрические для отопления продаются по более низким ценам чем электрокотлы. Благодаря этому, при создании системы теплоснабжения небольших объектов, можно существенно сэкономить. При этом можно получить очень надежную высокофункциональную систему, способную управляться через современные линии связи, например, вай фай. Именно поэтому она хорошо интегрируется в программу “Умный дом”.

К недостаткам использования водонагревателей можно отнести:

1. Невысокая мощность.
2. ТЭН постоянно находится в рабочем состоянии, что приводит его к быстрому износу. Для гарантии нужно выбирать устройства имеющие 2 и более ТЭНов.

Как работает электрический водонагреватель для отопления

Как правило, такие устройства применяют исключительно для ГВС. Но современные технологии позволяют использовать его в качестве дополнительного теплового контура для нагрева воды системы отопления. Прежде чем применять водоподогреватель для подготовки теплоносителя приборов отопления необходимо произвести модернизацию его схемы подпитки:

Создать принудительный контур циркуляции теплоносителя.

Выполнить обвязку отопительной схемы с установкой обязательны устройств защиты и регулирования: расширительный бак, циркуляционный электронасос и запорно-регулирующая арматура, блок управления и защиты с первичными датчиками по температуре и давлению среды.

Оригинальность идеи, и ее практическая реализация, состоит в синхронной эксплуатации одного и того же источника: для ГВС и отопления. По этой причине предварительно рекомендуется подобрать электронасос требуемой электромощности. Он должен быть способен обеспечить покрытие всех гидравлических потерь в системе и равномерно распределить тепло по отопительным приборам. Специалисты рекомендуют в системах одновременного нагрева ГВС, и отопления предусмотреть установку фильтров очистки воды на входе перед бойлером.

Методика нагрева воды водонагревателем

Современные электрические водонагреватели для отопления работают по тому же принципу что и бойлеры. Большая герметичная емкость заполняется водой, нагрев которой происходит с помощью электрических ТЭНов. При этом возникают теплопотери через корпус.

В котлах теплоноситель повышает температуру при прохождении через теплообменник со встроенным ТЭНом. Так как объем этой камеры относительно небольшой – нагрев происходит быстро. При этом тепловые потери минимальны. Также следует отметить, что в конструкции в большинстве случаев уже есть циркуляционный насос, расширительный бак и удобная система управления. Кроме последнего водонагреватели электрические для отопления типа ВЭО не имеют этих элементов.

Бак-аккумулятор и бойлер для отопления

Накопительный бак, в конечном счете, целиком и полностью идентичен классическому водонагревателю. Различие состоит во внутреннем змеевике, который присоединяется к отопительной системе.

Профессионально организованное система теплоснабжения через теплообменник подразумевает, что данный компонент станет осуществлять функцию термического аккумулятора. Жидкая среда, находящаяся в баке, принимает тепло через змеевиковый теплообменник, подсоединенный к внутридомовой отопительной трубной системе.

Бойлер косвенного нагрева

Оптимальной альтернативой варианта отопления небольших помещений, является включение в схему теплоснабжения бойлера косвенного нагрева. Они могут быть универсальными, способными работать на разных видах энергоносителей: газ, дымовые газы от сгорания твердого топлива и электричество.

Обычно такие устройства устанавливают в схемах теплоснабжения для повышения общего КПД в виде дополнительного источника нагрева. Основным считается традиционный отопительный котел. Для результативной работы водонагревателя непрямого нагрева требуется его установка перед вводом обратной сетевой воды в котлоагрегат. Таким способом, возможно, выполнить оптимальную систему отопления.

Инертность нагрева

Скорость повышения температуры воды в трубах для электрических котлов достаточно высокая. Среднее время нагрева с 25 град до 60 составляет 15-20 мин в зависимости от объема системы. В этом плане отопление с помощью водонагревателя значительно уступает традиционному. Для того чтобы объем воды в бойлере емкостью 150 литров достиг нужного значения температуры необходимо ждать около часа. Основными критериями, влияющими на этот показатель, являются мощность ТЭНов, объем бака и всей системы в целом.

Однако когда электрический котел перестает работать – вода в трубах быстро остывает. В то же время в системе водонагревателя большой объем горячей жидкости находится в баке и потребуется несколько циклов циркуляции, чтобы она остыла. Т.е. в случае непредвиденного отключения электричества теплоноситель в бойлерной системе будет еще некоторое время горячим.

Резюмируя эти факторы можно определить основные условия использования электрического водонагревателя для отопления:

• Площадь отапливаемого помещения должна быть относительно небольшой. Это обусловлено соотношением 1 кВт тепловой энергии на 10 м.кв;
• Хорошее качество проточной воды для сохранения всех элементов отопления;
• Для наполнения бака необходимо создать такой же напор, как и в водопроводе – 4 атм. Это касается только тех случаев, когда устанавливается обычный бойлер не предназначенный для отопления из водонагревателя. В специализированных моделях значение минимального давления значительно ниже – от 1,5 атм.

Можно использовать электрический водонагреватель для отопления дома с небольшой площадью до 80 м.кв. Прежде всего это относится к дачным постройкам.

Вторым способом использования проточного водонагревателя для отопления является обустройство системы теплый пол. Но даже в этом случае необходимо внимательно ознакомиться со схемой подключения прибора к трубопроводу.

Подбор теплогенератора по мощности

Чтобы подобрать мощность электрокотла, первым делом посчитайте тепловые потери своего дома. Приближенный способ расчета вы наверняка знаете: для обогрева 100 квадратных метров площади здания берется отопительный агрегат производительностью 10 кВт, на 200 м² – 20 кВт и так далее. Если хотите получить более вменяемый результат, воспользуйтесь нашими расчетными методиками.

Очень приближенный метод расчета – площадь всех помещений делим на 10, получаем теплопотери в киловаттах

Теперь определим задачи, которые должен решать электрический котел (выбираем нужный пункт списка):

• круглосуточное отопление квартиры, дачи, загородного дома;
• то же, с подогревом воды для хозяйственно-бытовых нужд;
• работа в ночное время по дешевому тарифу;
• дежурный обогрев – поддержание температуры воздуха +5…10 °C.

Примечание. Ночное отопление дома электрическим котлом можно совместить с нагревом теплоаккумулятора. В 7.00 агрегат отключается, дальше водяная система получает тепло, накопленное в буферной емкости. 2 условия: выделенный лимит расхода электроэнергии должен составлять 15…20 кВт + мощный электрокотел.

Полноценное отопление электричеством обходится недешево и применяется по необходимости. Более выгодный вариант – ночной обогрев с 23.00 вечера до 7.00 утра, когда стоимость энергии вдвое меньше. Дежурный режим используется на строящихся объектах или дачах, где хозяева проводят 2–3 дня еженедельно.

Выбираем мощность электроотопительного котла в зависимости от поставленных задач:

1. Для круглосуточной работы агрегат подбирается с запасом 10…20%. То есть, цифра теплопотерь умножается на коэффициент 1.1–1.2. Например, дом площадью 60 квадратов теряет 4 кВт, производительность электрокотла составит 4 х 1.2 = 4.8 кВт.
2. Под горячее водоснабжение (ГВС) мощность агрегата следует увеличить на 50%. То есть, цифру 4 кВт из примера умножать на коэффициент 1.5 (получим 6 Квт).
   Для получения горячей воды одноконтурный электрокотел принято подключать к бойлеру косвенного нагрева через трехходовой клапан. Последний переключает теплоноситель между баком и системой отопления
3. Электронагревательный аппарат для ночного отопления можно брать без запаса мощности, если утром его заменяет газовый либо твердотопливный котел. Снижение температуры до 18–19 °C во время сна не доставит особого дискомфорта, зато сэкономит деньги.
4. Мощность электрокотла, поддерживающего плюсовую температуру в здании, берем с понижающим коэффициентом 0.6–0.7 (минус 30–40%) от количества теплопотерь.

Совет. Для организации ГВС не нужно искать двухконтурный котел. Обычно реализуется 2 варианта: устанавливается отдельный электрический водонагреватель или мощный теплогенератор плюс бойлер косвенного нагрева.

Производительность отопителя для ночной «зарядки» теплоаккумулятора зависит от объема бака и считается индивидуально. Подбор электрокотла в стандартных условиях описывается в видеоролике:

Разновидности аппаратов

При выборе котла для отопления многие интересуются двумя его параметрами. Первый — объем бака, второй — потребляемая электрическая энергия.

Проточный водонагреватель

Проточный бойлер отопления воды нет емкости, предназначенной для большого ее объема. Он устроен так, что потребляемая вода нагревается моментально. В быту применяют два вида:

• Электрический — производство происходит в компактном корпусе, крепление настенное. Нагрев воды происходит во время ее прохождения через электрический нагреватель.
• Газовый — внутри теплообменника происходит протекание воды. Под ним горит газовая горелка, которая нагревает жидкость.

Проточный электрический водонагреватель, предназначенный для отопления, обладает таким устройством:

• Корпус — материалом служит металл или пластик, снаружи покрыт специальным покрытием для защиты и декора.
• Трубка для теплообмена — расположена внутри корпуса, чаще всего обладает спиралевидной формой.
• Нагревательная деталь — находится в теплообменной трубке или же в металлическом отдельном стакане.
• Измеритель протока — происходит реакция на закрытие/открытие на смесителе крана.
• Электромагнитный пускатель — выполняет управление магнитного пускателя, представляет собой мощный электронагреватель.
• Термостат — включает/выключает агрегат, регулирует подачу горячей воды исходя из мощности напора.
• Тепловой предохранитель — необходим для аварийного отключения прибора.

Плюсы	Минусы
Небольшой вес, компактные параметры	Из-за сложного изготовления цена на них довольно-таки высокая
Возможно эксплуатировать сразу, как только включился, так как вода нагревается быстро	Высокое потребление электричества
Подключение и монтаж можно выполнить самостоятельно за полтора часа	Для подключения возникает необходимость прокладывать отдельно еще один сетевой кабель
Все детали, находящиеся внутри, изготовлены из металла, не подвластного коррозии

Накопительный котел электрического типа

В быту чаще всего используют накопительные котлы электрического типа. Внешне они имеют отличия, но само устройство одинаковое:

• Корпус — изготовлен из стали, имеющей толщину 0,8 миллиметров. Сверху наносится покрытие из полиэфирной эмали, служащее не только декором, но и защитой.
• Бак — находиться внутри корпуса, производится из стали толщиной 1,2 миллиметра, снаружи покрыт защитой от коррозии. Он имеет три вида. Первый — термоупрочненное покрытие, используется в недорогих моделях. Считается не особо прочным: эмаль может потрескаться и рассыпаться от резкого перепада температурного режима. Второй — стеклокерамика, наносится при высокой температуре, очень прочная. Третий — титановое напыление, самое долговечное и прочное, применяется на дорогих моделях.
• Теплоизоляция — минимальная толщина 20 миллиметров, максимальная — 40. Имеет вид прослойки между баком и наружным корпусом.
• Магниевый анод — предназначен для защиты от ржавчины. Монтаж происходит возле ТЭНа, предохраняет бак и нагревательную деталь от электромеханической коррозии.
• ТЭН — находиться в нижней части бака.
• Термометр — цифровой или механический. Находиться снаружи корпуса, предназначен для контроля воды.
• Термостат — автоматически включает/отключает нагревательный элемент. Регулировка ручная или электронная.
• Индикаторный светодиод — подключен к термостату, дает знать, когда ТЭН включен или выключен.
• Водяные патрубки — изготовлены из металла, снаружи заканчиваются резьбой, подключаются к водопроводу.
• Установочный кронштейн — используется для крепления агрегата на стену.

Плюсы	Минусы
Большой ассортимент	Установка выполняется только на прочную стену из-за большого веса аппаратов
Монтаж простой, легкий, выполняется за пару часов	Максимальный срок эксплуатации девять лет, так как устойчивость к коррозии понижена
Замена детали происходит максимум за полтора часа	За счет утеплителя параметры довольно габаритные
Низкое потребление электричества	Долго нагревается (от получаса до девяти часов)
Появляется толстый слой накипи

Классификация

Котлы электрические делятся на три основных типа:

Кроме того, между ними есть ряд других различий. Так, например, существуют напольные или настенные модели. Они могут подключаться к 380В или 220В – в зависимости от размеров помещения (используются для частного дома или небольшой квартиры). Также основным показателем является количество контуров, в которых находится горячая вода – один или два.

ТЭНовые

Электрокотел работает, основываясь на процессе превращения тока в тепловую энергию за счет использования трубчатых нагревателей, установленных непосредственно в емкости. ТЭН поднимает температуру жидкости внутри трубы. Она, попадая в отопительную систему, прогревает помещение.

Чтобы устройство всегда работало так, как необходимо, предусмотрен блок управления. За отоплением следит комнатный регулятор температуры. Именно он воспринимает понижение этого показателя и сообщает о необходимости увеличения подогрева. Нужное давление появляется в результате подключения насоса. За счет использования современных технологий, после того, как температура в помещении поднимается до установленной отметки, режим отключается. Спустя некоторое время перестает работать и насос, который обеспечивает перемещение теплоносителя.

Основное достоинство такого вида котлов – отсутствие контакта между жидкостью и теплообменником. Это позволяет использовать защитные устройства для автоматического отключения.

Оборудование дает возможность просто реализовать плавное или ступенчатое регулирование.

Как и любые другие устройства, эти обладают своими недостатками. ТЭНовые по сравнению с остальными котлами имеют ограниченный срок службы. Не исключается и преждевременное перегорание из-за неправильного использования. Перед приобретением обязательно нужно обратить внимание на возможность ремонта или замены.

Также на самом трубчатом нагревателе быстро образовывается накипь. Это значительно снижает срок службы устройства. Обязательно нужно искусственно снижать жесткость жидкости.

Такие водонагревательные котлы представляют собой одно- и двухконтурные агрегаты. Последние обеспечивают горячее водоснабжение и отопление.

В большинстве случаев установки вешаются на стену, хотя есть и такие, которые располагаются на ровной твердой поверхности.

Этот вид считается самым популярным среди электрических котлов.

Электродные

Нагрев теплоносителя осуществляется путем прямого прохождения через него тока. При этом нет «посредников» в виде ТЭНа. Электролиз не происходит, так как анод и катод постоянно меняются местами.

Важно отметить, что в случае работы без жидкости, электрический котел отопления или горячего водоснабжения не выйдет из строя. Кроме того, накипь не разрушает электроды – иногда наблюдается небольшое снижение мощности.

Температура теплоносителя возрастает быстро. При этом увеличивается давление, с помощью которого вода и перемещается по сети – нет необходимости в установке насоса. Прекрасно подходит для ванной, так как не занимает много места.

Такой водяной агрегат имеет КПД порядка 96%. При этом он долговечен и надежен в использовании.

Такое устройство невозможно подсоединить через элемент защиты. В качестве теплоносителя используются только специальные антифризы.

Индукционные

Подобные установки имеют конструкцию, схожую с трансформатором, состоящим из двух контуров. Первичным выступает магнитная система, а вторичным – устройство теплообмена. Посредством переменного поля в нем электроэнергия позволяет нагреть теплоноситель.

Главными достоинствами можно назвать безопасность, а также взаимодействие с различными жидкостями для обогрева. Как и прошлый вариант, хорошо подходит для ванной.

Но тут есть и недостатки. Главными считаются первичная цена, а также стоимость последующей эксплуатации.

Бойлеры

Отдельно стоит вспомнить электрические накопительные установки. По факту они представляют собой ТЭНовое оборудование, устанавливаемое параллельно. При этом могут предназначаться как отдельно для ГВС или отопления, так и для обоих направлений. Для последнего применяются системы косвенного нагрева. Такие накопительные электрические установки позволяют поднимать температуру воды для хозяйственных нужд теплоносителем, предназначенным для отопления.

Такой бойлер идеально подходит для использования в загородных домах. Он в основном устанавливается вместе с котлами, использующими любой энергоноситель. При этом снаружи он еле теплый, так как обычно подобные установки имеют качественную защиту, позволяющую сохранять энергию внутри долгое время.

Общие положительные стороны

Если рассматривать в общем, то все электрические котлы, независимо от вида, обладают рядом достоинств:

• простота исполнения;
• нет необходимости отдельно создавать место для установки оборудования;
• не нужно думать о покупке, доставке и хранении энергоносителя;
• нет необходимости выводить дымоход;
• безопасность, ведь нет возможности утечки ядовитых веществ;
• экологичность – нет вредных выбросов.

Если устанавливать электрические водогрейные двухконтурные агрегаты, подключая все его функции, потребитель не будет испытывать каких-либо проблем с отоплением помещения или подачей воды нужной температуры для хозяйственных нужд.

Нюансы выбора правильной модели

Электричество – дорогостоящий энергоресурс. Если котел будет подобран неправильно, придется оплачивать огромные счета за электроэнергию.

Поэтому имеет смысл обратить внимание на некоторые нюансы:

• Функции прибора. Необходимо определиться, какие функции должен выполнять котел – только отапливать дом или дополнительно снабжать его горячей водой.
• Технические показатели котла. Обязательно учитывают не только обогреваемую площадь, но и степень ее теплоизоляции.
• Цена. Во многом стоимость отопительных приборов зависит от мощности, но это не все. Дополнительные функции могут привести к значительному удорожанию модели. Поэтому нужно четко понимать, позволяет ли бюджет переплачивать за удобство.

Еще до начала поисков котла следует выяснить, насколько мощным он должен быть.

Можно рассчитать мощность, ориентируясь на усредненные показатели: 1 кВт электроэнергии достаточно для отопления помещения 10 м.кв. с высотой потолков до 3 м. Получается, для обогрева маленького дома площадью 60 м подойдет прибор мощностью от 6 кВт.

При покупке электрического котла принципиальное значение имеет расход энергии. Лучше переплатить за более дорогую модель, зато сэкономить на ее эксплуатации

Желательно учитывать степень теплоизоляции и покупать котел с небольшим запасом мощности (20%). Если дом плохо утеплен, лучше выбрать газовую или твердотопливную модель, поскольку отопление с помощью электроэнергии обойдется слишком дорого.

Что поможет сэкономить на отоплении?

Существует несколько устройств, которые помогают снизить расход электроэнергии и удешевить отопление дома:

• Термостаты. Отопительные котлы, оборудованные термостатами, не перегревают помещения, но при этом поддерживают заданный температурный режим.
• Программаторы. «Умные» котлы регулируют температуру в помещении по определенному графику. Хотя сам котел работает постоянно, нагревательный элемент потребляет электроэнергию лишь 34% этого времени. Подробнее о обустройстве системы отопления в умном доме читайте здесь.
• Многоступенчатые регуляторы мощности. Благодаря автоматическим регуляторам можно предельно рационально использовать энергоресурсы.
• Микропроцессоры. Устройства плавно регулируют мощность котлов, а некоторыми приборами можно управлять даже дистанционно – со смартфонов или других гаджетов. Такие модели дороги, зато стоят затраченных средств.

На энергопотреблении электрокотла заметно сказывается наличие или отсутствие циркуляционного насоса.

Если он не входит в комплектацию модели, желательно докупить его отдельно и подключить к системе отопления.

Если есть вероятность, что в холодное время года дом будет оставлен на некоторое время, лучше выбрать модель с системой защиты от замерзания теплоносителя

При покупке котла для загородного дома или дачи стоит обратить внимание на системы защиты от замерзания теплоносителя.

Монтаж и выбору теплоносителя для водонагревателя

Установленный водонагреватель в котельной

До того как сделать из водонагревателя отопление, необходимо рассчитать оптимальную мощность. В этом случае нельзя руководствоваться номинальной мощностью установки. Главным показателем является время нагрева воды до нужного температурного режима. В некоторых моделях он ограничивается 20-30 минутами, но для большинства составляет более часа.

При использовании обычного электрического водонагревателя для отопления дома рекомендуется воспользоваться следующими советами.

• Монтаж установки следует выполнять в теплом и сухом помещении. Таким образом можно минимизировать тепловые потери;
• Электропроводка должна быть рассчитана на максимальную нагрузку водонагревателя от системы отопления дома;
• В качестве теплоносителя рекомендуется использовать простую дистиллированную воду. По сравнению с антифризом обладает лучший теплоемкостью;
• Лучше всего приобретать модели с закрытым ТЭНом. Это предотвратит появление накипи на элементах нагрева.

По мнению большинства специалистов, оптимальным выбором являются водонагреватели электрического типа для отопления типа ВЭО. Важно правильно подобрать модель определенной мощности. При этом необходимо учитывать параметры основного котла отопления. В сумме они должны формировать оптимальную систему нагрева воздуха в доме.

В видеоматериале показан пример самостоятельной установки обычного бойлера в качестве основного отопительного прибора.