Электродные котлы отопления

Описание работы

Задача всех систем отопления — нагреть теплоноситель с минимальными затратами и поддерживать его температуру на протяжении долгого времени. Электродный котёл, его ещё называют ионным, хорошо с этим справляется. Но он не получил должного распространения в быту.

Схема электродного котла напоминает устройство электролиза. Корпус из стали — это один электрод. А внутри него находится второй — металлический стержень. На нём возникает положительный заряд при подаче электротока, а на корпусе — отрицательный. Ионы начинают движение к корпусу. Но для этого нужен хороший проводник в качестве теплоносителя. Солёная вода идеально справляется с этой ролью. Она не успевает провести весь ток и нагревается. Нагрев зависит от концентрации солей в жидкости и силы тока.

Как изготовить электродиодный котел своими руками, посмотрите в данном видео:

Достоинства ионного котла:

• высокая эффективность — КПД 98%;
• компактность — в длину устройство не превышает 50 см, а монтаж проводят в магистраль отопления;
• надёжность — при отсутствии теплоносителя в системе не произойдёт перегрева;
• низкое напряжение в электросети лишь замедлит нагрев.

Небольшой размер позволяет смонтировать устройство в ограниченное пространство. Надёжность достигается благодаря невозможности нагрева жидкости при её отсутствии в системе. Электроцепь разомкнётся — это безопасно.

Отрицательные стороны:

• нужен теплоноситель высокого качества с определённым значением сопротивления;
• устройство обязательно следует заземлить;
• значительный расход электричества;
• обязательный монтаж приборов для контроля за работой системы;
• не все типы радиаторов совместимы с системой.

Прожорливость и требование к установке контролирующих устройств — главные минусы. Они формируют половину стоимости системы. А также сложно подобрать теплоноситель, который даст требуемый уровень сопротивления. В ином случае работа ионного котла не будет эффективной.

Технология изготовления. Инструкция

После ознакомления с устройством котла можно попытаться сделать аналогичный прибор в домашних условиях

Этот процесс не настолько труден, как может показаться, но требует предельной осторожности и внимательности. В противном случае готовое изделие может быть небезопасным

Этап 1. Подготовка всего необходимого

Для работы потребуется такое оборудование:

• сварочный аппарат;
• электроды;
• железный тройник;
• электродная изоляция (из полиамида);
• нулевой провод;
• муфта;
• клеммы заземления;
• труба соответствующих размеров из стали;
• изоляция для клемм.

Этап 2. Сборка ионного котла

Собираем котел

Вначале уясним несколько важных аспектов. Так, ионному котлу необходимо заземление, о чем упоминалось выше, а еще нулевой кабель должен подаваться исключительно на наружную трубу. Также стоит помнить о том, что фаза должна подаваться лишь на электроды.

Собираем котел

При соответствующей подготовке процедура сборки не должна вызывать никаких затруднений.

Собираем котел

Шаг 1. Вначале берется заранее приготовленная труба (оптимальные размеры – длина 25 см, диаметр 8-10 см). С одной стороны в трубу помещается набор электродов, с другой же устанавливается муфта для подключения к отопительной магистрали.

Чертеж ионного котла

Шаг 2. Возле электрода устанавливается изолятор, который помимо своей прямой функции послужит одновременно для дополнительной герметичности котла.

Шаг 3. Для изготовления изолятора используется термоустойчивый пластик высокого качества. Но для прибора важна не только герметичность, но еще и возможность резьбового соединения электрода с тройником. Именно поэтому рекомендуется поручить изготовление изолятора опытному специалисту, который сделает деталь в соответствии с необходимыми размерами.

Детали для сборки котла

Шаг 4. К корпусу приваривается большой болт. Далее к болту крепится нулевой кабель и заземляющие клеммы.

Шаг 5. После подключения к отопительной системе (это выполняется с помощью муфты) остается лишь скрыть готовый котел посредством декоративного покрытия. Такое покрытие необходимо не столько в целях эстетики, сколько для безопасности, защиты от поражений током. Не стоит пренебрегать этим, т. к. необходимо максимально ограничить доступ к теплогенератору.

Этап 3. Монтажные работы

Схема подключения котлаСхема подключения котла

• воздухоотводчики;
• манометр;
• предохранитель.

При этом запорная арматура устанавливается уже после расширительного бака. Более детально с особенностями подключения поможет ознакомиться приведенная выше схема.

Монтаж котла электродногоМонтаж котла электродногоСхема подключенияСборка системы отопленияСборка системы отопленияСборка системы отопленияПолифосфатный фильтрНастройка электродного котла

Видео – Ионный котел своими руками

Другие важные моменты установки.

1. Котел устанавливается исключительно вертикально, что объясняется только особенностями функционирования. Крепежные элементы должны быть отдельными.

2. Перед монтажом прибора вся отопительная система тщательно промывается. Для этого берется чистая вода, разбавленная соответствующим средством (таким, к примеру, как Rothenberger). Если используется загрязненный теплоноситель либо магистраль была некачественно промыта, то производительность ионного котла существенно снизится.

3. Для заземления можно использовать лишь медный кабель ø4 мм (или больше) с сопротивлением не выше четырех Ом. Кабель подключается к клемме-нулю, которая, соответственно, расположена в нижней части корпуса агрегата.
4. Отопительные приборы (батареи) подбираются в соответствии с объемом системы. Оптимальный вариант – киловатт мощности прибора соответствует 8 литрам суммарного объема. Если превысить этот показатель, то котел будет функционировать дольше, чем требуется, вследствие чего возрастут затраты на электроэнергию.
5. Помимо того, при обустройстве отопительной системы предпочтение следует отдать биметаллическим сплавам или алюминию. Неприемлемо использование других сплавов, поскольку в них имеется много различных примесей, которые воздействуют на электропроводность рабочей жидкости.
6. Если устанавливается открытая система, то используемые батареи в любом случае должны иметь полимерное напыление на внутренней поверхности, что воспрепятствует доступу воздуха и, как следствие, предотвратит коррозию. У систем закрытого типа подобного недостатка нет.

7. От чугунных изделий следует отказаться вовсе, ведь примеси, содержащиеся в них в большом количестве, снизят производительность ионного котла. Также у таких батарей слишком большой объем, что повысит потребление электроэнергии.

Как сделать своими руками?

Перед тем, как приступить к непосредственной сборке ионного теплогенератора своими руками, необходимо взять в расчет несколько важных нюансов этого процесса:

1. Котел, прежде всего, должен быть надежно заземлен, так как такая установка обладает повышенной вероятностью поражения током человека при ее эксплуатации.
2. Провод на ноль из розетки питания такого агрегата замыкается только на внешнюю трубу.
3. Фаза питания подключается только к самим электродам.

Материалы, которые понадобятся:

• аппарат для сварки;
• труба из стали соответствующей длины и сечения;
• один или набор электродов;
• замыкающие клейма для проводов на ноль и заземления;
• изолирующие клейма и электроды материалы;
• муфта и металлический тройник;

Монтаж:

Технология собственноручного монтажа этого агрегата достаточно проста. В трубу из стали длиною примерно 250 мм и диаметром от 50 до 100 мм, который зависит от мощности блока с электродами, с одной из ее сторон при помощи тройника монтируются электроды. Также, через тройник будет происходить и движение теплоносителя. Противоположный же конец трубы оборудуется муфтой для соединения с разводящими трубами и радиаторами.

Электрод устанавливается в один из патрубков тройника на изолятор, который в то же время герметизирует конструкцию котла. В качестве него выбирается один из вариантов термостойкого пластика. Для обеспечения герметичности и разъемности за счет резьбовых соединений тройника и электрода, изолирующий элемент лучше всего заказать в токарной мастерской по соответствующим размерам.

На корпус теплогенератора, выполненный из стальной трубы, приваривается болт для закрепления на нем клейм нулевого провода и заземления. Для надежности, конструкцию иногда дублируют еще одним болтом. Все элементы теплогенератора собранного своими руками, можно закрыть декоративным коробом, который еще и защитит людей от поражения током в случае пробоя внутренней изоляции

Такое ограничение прямого соприкосновения с металлическими деталями корпуса котла крайне важно для обеспечения безопасности.

После установки устройства, его изоляции, подключения к разводным трубам с радиаторами и установки заглушек на патрубках, производят заполнение системы чистой водой с приблизительным содержанием соли и подключают агрегат к сети для тестового пуска. Содержание соли в воде регулируют таким образом, чтобы добиться оптимального ее сопротивления току измеряемое в Омах.

Устройство и принцип работы электродного котла

Поскольку принцип работы установки не отличается особой сложностью, конструкция агрегатов предельно проста.

Электродный котел включает в себя:

1. Корпус;
2. Клемму для подключения нулевого провода;
3. Основание;
4. Электрод;
5. Клемму для подключения фазового провода;
6. Входной патрубок;
7. Выходной патрубок;
8. Кожух;
9. Клемму для подключения заземления или зануления.

В большинстве конструкций роль второго электрода играет корпус прибора1, подключенный к нулевому проводу через клемму 2.

Емкость с одной стороны герметично закрыта основанием 3, в котором закреплен центральный электрод 4. Подача напряжения на стержень осуществляется фазовым проводом через клемму 5.

Подача теплоносителя осуществляется через входной патрубок 6, расположенный в нижней части агрегата. Нагретый теплоноситель поступает в отопительную магистраль через выходной патрубок 7, обычно, расположенный в верхней крышке изделия. Для установки арматуры оба патрубка имеют резьбовые наконечники.

Внешний кожух 8, имеет специальную клемму 9 для подключения провода заземления и служит дополнительной защитой от поражения электрическим током. Кроме этого, форма и полиамидное покрытие кожуха могут обеспечить привлекательный внешний вид всей установки.

Для повышения эффективности работы отопительной системы, перед входным патрубком устанавливается циркуляционный насос, обеспечивающий интенсивное прохождение жидкости через рабочую полость устройства.

Если для достижения требуемого результата требуется мощность более 10 кВт, целесообразно использовать электродный котел подключаемый к трехфазной электросети.

Принцип работы трех электродного агрегата не отличается от принципа работы обычного котла, отличие заключается в числе стержней и их размещении. Каждый электрод соединяется с отдельной фазой через специальные клеммы в нижней части установки. Располагаются стержни в вершинах правильного равностороннего треугольника, вписанного в окружность рабочего цилиндра. Для заземления прибора используется клемма на корпусе.

Поскольку в процессе эксплуатации электроды могут разрушаться, конструкция установки предусматривает их оперативную замену. Для этого необходимо:

1. Слить теплоноситель из отопительной системы;
2. Отсоединить нижнюю крышку;
3. Заменить разрушенные электроды;
4. Установить нижнюю крышку на место и проверить герметичность крепления;
5. Заполнить магистраль жидким электролитом;
6. Возобновить подачу электроэнергии.

Преимуществом электродных установок является то, что при отсутствии в системе теплоносителя не происходит разрушения деталей котла.

Системы управления

Поскольку конструкция самого котла не предусматривает никаких контролирующих элементов, регулировка осуществляются с помощью внешних управляющих систем.

Простейший блок состоит из одного термодатчика, устанавливаемого перед входным патрубком и отключающим подачу электроэнергии по достижению заданной температуры. Более точная регулировка осуществляется с помощью двух термодатчиков, расположенных на входе и выходе.

Стоимость автоматической системы регулирования является наиболее весомой составляющей цены электродного котла, которая может изменяться в довольно широком диапазоне.

Сравнение КПД

КПД электродного котла и устройств с нагревателем ТЭН одинаков, параметр находится в пределах 95-98%. Но для нагрева жидкости в оборудовании с электродами до необходимой температуры требуется 1-2 минуты, что в 3-5 раз быстрее, чем в стандартных установках.

Ускоренный прогрев обеспечивается тепловым воздействием на весь объем рабочей жидкости, помещенной в камеру котла. В изделиях с ТЭН повышается температура части жидкости, контактирующей с поверхностью металлического нагревательного элемента (до 10% от объема жидкости в рабочей камере).

Вода циркулирует по контуру отопления, обогревая помещение. Температура жидкости снижается, поэтому котлу с ТЭН для прогрева до заданной температуры необходимо прокачать воду в 5-6 раз больше, чем установке с электродами.

При одинаковой мощности затраты электроэнергии у установок отличаются в несколько раз. При этом изделие с ТЭН работает с момента запуска на номинальном режиме, а оборудование с электродами набирает мощность по мере прогрева жидкости в контуре отопления.

Как будет работать котел

Сначала полученный «стакан» наполняется жидкостью, скорее всего, вы будете использовать обычную воду. По прошествии некоторого времени вода начнет кипеть. При этом будет образовываться пар, он поднимется вверх по трубопроводу, отдаст свое тепло отопительным приборам и снова превратится в обычную жидкость. Вода, в свою очередь, будет стекать по специально установленной трубе под уклоном, после чего обратно переместится в «стакан». Цикл будет повторяться вновь и вновь, не прекращаясь.

Невзирая на то, какие объемы необходимо обогреть, электродный котел своими руками все равно будет экономически выгодным достоянием. Все это позволяет изготавливать котел незначительных габаритов, что можно назвать еще одним достоинством подобной конструкции.

Если ваша цель – обогревать помещение большого объема, то таких котлов вы можете сделать сразу несколько, разместить их в удобных вам местах в произвольном порядке, благодаря чему получается необходимая температура теплоносителя на выходе. Еще одним достоинством можно считать то, что на изготовление ионных котлов, равно как и на их монтаж и эксплуатацию, не нужно получать никаких разрешений.

Итак, что мы в итоге получаем – максимально экономичное оборудование, имеющее высокую эффективность при создании тепловой энергии. Разве это не то, что нам всем нужно для качественного обогрева дома в зимнее время года? Но проблема обогрева имеет и обратную свою сторону – мы говорим о достижении максимально комфортного микроклимата в доме с минимальными на то затратами энергии. Именно поэтому вам дополнительно следует позаботиться о термоизоляции вашего жилья, сделать так, чтобы при строительстве/обустройстве соблюдались все технологии энергосбережения.

В качестве заключения

Вот теперь вы смогли лично убедиться в том, что собрать электродный котел своими руками достаточно легко и по силам практически каждому из нас. Наиболее важным при этом является то, что нужно, во-первых, ознакомиться с принципом работы устройства, а во-вторых, соблюдать все приведенные здесь инструкции. Лишь в таком случае все пройдет максимально успешно. Теплых вам зим, господа!

Принцип работы самодельного электродного котла

Жидкость, налитая в «стакан», в нашем случае это вода, начинает через время кипеть. Пар, который постепенно образуется, начнет подниматься по трубе и отдавать тепло, превращаясь в воду. Вода же будет стекать вниз по наклоненной трубе и медленно оказываться в «стакане». Потом цикл будет начинаться снова.

Высокий уровень экономичности такого отопления при больших объемах обогрева позволяет делать их небольшого размера, что является еще одним преимуществом.

Если нужно обогреть большой объем помещений, то можно создать несколько электродных котлов в различном порядке для получения нужных характеристик на выходе. Дополнительный плюс в том, что такие котлы можно монтировать и устанавливать без получения на это специального разрешения.

Получение оборудования высокой экономичности в процессе производства тепла — это только одна из целей обогрева помещений в зимнее время года. Другая сторона проблемы — это небольшой расход тепла на получение комфортного микроклимата в помещениях разного типа и назначения

Важно также позаботиться о теплоизоляции дома или квартиры, и о соблюдении энергосберегающих технологий конструкций при строительстве дома в целом

Принцип работы

В нагревательном оборудовании, работающем на электричестве, тепло выделяется в результате нагрева проводника, по которому течет большой эклектический ток. Исключения составляют тепловые насосы, кондиционеры, однако, в них рабочим телом не является электричество как таковое.

Если в ТЭНовых или индукционных котлах проводником и нагревателем является тугоплавкая металлическая проволока или корпус устройства, то в электродных котлах ток пропускают непосредственно через теплоноситель.

Вода с включением солей и других примесей – хороший проводник, а при пропускании тока через нее, как и в случае с любой проводящей средой, происходит выделение тепла пропорционально силе тока.

Электродный котел – всегда конструкция проточного типа. Электроды закрепляются внутри котла таким образом, чтобы между ними оставался небольшой зазор. Электрический ток проходит только в том случае, если пространство заполнено токопроводящей жидкостью.

При включении питания, между электродами возникает разница потенциалов. Отрицательные и положительные ионы солей, находящиеся в теплоносителе, устремляются к соответствующе заряженным электродам. Столкновения молекул во время движения сопровождаются выделением тепла, отчего нагревается раствор.

Питается электродный котел переменным напряжением. Знак заряда на электродах меняется с частотой, как у питающей линии – 50 Гц. Смена полярности предохраняет систему от образования электролизных газов, устойчивого расщепления воды на водород и кислород и оседания компонентов солей на всех проводящих поверхностях.

Схема работы котла

В сухом остатке получается:

Нагрев теплоносителя без использования посредников.

Важен правильный выбор теплоносителя с проводимостью не менее 1 кОм/см.

Котел и отопление требует основательного заземления, иначе возможно поражение пользователей током при контакте с металлическими элементами системы и статическим разрядом в случае с полимерными поверхностями.

Из особенностей электродных котлов следует отметить:

• Электрод со временем разрушается и требует регулярной замены, если этого не делать эффективность котла падает, повышается риск образования дугового пробоя. Что опасно для всей системы электроснабжения дома.
• Требует наличие мощного электрического ввода в дом, отдельной ветки питания и обязательно до УЗО (Устройства защитного отключения).

Производителем котла регламентируется максимальный допустимый объем теплоносителя в системе. Примерное соотношение – 10 литров на каждый кВт мощности. Этого легко добиться, если отопление проектируется с нуля. Однако включение котла в существующую конструкцию, например, с чугунными радиаторами имеющих большой объем секций, приведет к существенному снижению эффективности котла или его некорректной работе.

Проводимость раствора повышается вместе с его температурой, потому указываемая номинальная мощность достигается только при 70°С или 90°С.

Области применения видов электрических котлов

Зная, как выбрать электрический котел, хозяину не придется думать над типом агрегата для домашней отопительной сети.

Несколько правил помогут точнее определиться с видом устройства:

• котлы с ТЭНами применяются для прогрева небольших одноэтажных строений;
• чтобы снизить затраты на энергоноситель, водяные котлы отопления электрические врезаются в сеть с твердотопливными или жидкотопливными агрегатами, в этом случае поддерживается бесперебойный нагрев теплоносителя;
• для домов с перебоями подачи электричества необходимо установить накопительный резервный источник энергии – генератор, бесперебойник.

Можно ли сэкономить с электродным котлом

Для определения экономичности установки электродного котла необходимо учесть ряд факторов:

• общую степень электрификации здания;
• уровень теплоизоляции обогреваемых помещений.

Решая вопрос о целесообразности использования электродного котла для отопления дома, рассмотрим преимущества и недостатки этого вида нагревательного аппарата.

Монтаж котла на основании

В пользу электродного аппарата служит то, что в качестве носителя энергии используется электричество, присутствующее практически везде. Нет необходимости прокладывать газопровод или заботиться о закупке топлива. Включать и выключать его можно дистанционно, что дает возможность заранее прогреть помещение в зимнее время.

Использование в качестве теплоносителя специальной жидкости с низкой температурой замерзания позволяет оставлять отопительную систему заполненной даже в морозы, не боясь повреждения труб и батарей.

При отоплении помещений электрическими нагревательными приборами отсутствует выделение вредных веществ, поэтому не требуется устройство дополнительной вентиляции. Замкнутый контур отопительной системы защищает теплоноситель от испарения.

Решение перейти на электрический электродный котел легко претворить в жизнь, так как он компактен, и его установка не представляет труда. При этом нет необходимости отказываться и от ранее установленной системы теплоснабжения, используя комбинированный вариант.

В случае если требуется обеспечить теплом большое количество помещений, возможна параллельная установка нескольких аппаратов. Это даст возможность менять степень нагрева за счет их включения и отключения.

Аппараты, выполненные в двухконтурном варианте, позволяют обеспечивать горячее водоснабжение. Исходя из площади отопления и степени теплозащиты можно подобрать аппарат необходимой мощности от 2 кВт до 50 кВт.

Подбор аппарата производится в зависимости от объема теплоносителя, циркулирующего по системе. Поэтому перед покупкой следует произвести расчет батарей исходя из соотношения 10 л жидкости на 1 кВт мощности.

Для удобства установки предусмотрены напольные и настенные варианты.

Небольшой котел в квартире с насосом. Источник фото: js.donetsk.ua

Высокий коэффициент полезного действия и относительно низкая цена также являются преимуществом электродного котла.

Недостатками данного вида отопления могут выступить повышенные требования к качеству теплоносителя.

Для качественной и долговечной работы требуется специальная подготовка воды и ежегодный ее замер по окончанию отопительного сезона.

Но есть возможность использования специальной низкозамерзающей жидкости, что предотвращает размораживание системы в зимнее время. В этом случае профилактику и ремонт оборудования производят в межсезонье через каждые 3 г. При этом не требуется регулярное проведение промывки.

Электроды, входящие в состав ионного котла, являются расходным материалом и требуют замены через 3-5 лет. Но при соблюдении требований, что изложены в паспорте на аппарат, срок службы достигает 10 лет.

Электрокотлы нуждаются в заземлении, но такие же требования приводятся и к другим электроприборам высокой мощности. Создание единой системы заземления позволяет избежать множества проблем, особенно если в доме есть маленькие дети.

Особенности установки индукционных обогревателей

Индукционные электрические системы отопления должны устанавливаться только с закрытым контуром с мембранным расширительным баком и циркуляционным насосом. Вынужденная циркуляция требуется в первую очередь из-за того, что интенсивный нагрев и малый объем сердечника не дают получить естественный воздухообмен, вода начинает кипеть сразу после создания условий для гравитационной циркуляции.

Если индукционный отопительный электрокотел применяется в качестве теплогенератора, тогда нужно применять в контуре пластиковые трубопроводы или отделить металлические трубы от котла установкой пластиковых фитингов. Котел нужно качественно заземлить. Требования по монтажу такие же, как и для всех электрических котлов: от расстояния пола или потолка – 80 см, от стены – 30 см. Установка блока безопасности с манометром, воздушным и предохранительным клапаном считается обязательным, как и для всех крытых отопительных систем. В коттеджах обычно применяется типовая система подсоединения.

Индукционный нагреватель

Монтаж индукционных систем отопления должен выполняться в соответствии с правилами, указанными в техническом паспорте. Устройство должно находиться в вертикальном состоянии, нижний патрубок ввода подсоединяется к обкатке, верхний – к подаче. Для этого должны применяться только металлические или металлопластиковые трубы. Если вы решаете самостоятельно монтировать котел, не забывайте про заземление. Рядом нужно установить группу безопасности ящик управления, на вводе – фильтры и механизм потока.

На момент покупки системы проверьте мощность работы, которая не должна снижаться на момент эксплуатации. Идеальным вариантом будет 60 Вт на 1 метр квадратный

Важно учесть размеры всех помещений. Если у вас слабая теплоизоляция, то необходимо использовать мощный котел отопления. Последние модели систем могут поддерживать маленькую температуру в не часто применяемых комнатах

Они экономичны благодаря минимальной инерции системы, надежности, стабильности, хорошей автоматике. Такое оборудование устанавливается в качестве дополнительного в коттеджах и для прогрева офисов и торговых площадок

Последние модели систем могут поддерживать маленькую температуру в не часто применяемых комнатах. Они экономичны благодаря минимальной инерции системы, надежности, стабильности, хорошей автоматике. Такое оборудование устанавливается в качестве дополнительного в коттеджах и для прогрева офисов и торговых площадок.