Сборник статей - Бытовые отопительные котлы

– вакуумные котлы имеют естественную циркуляцию, что позволяет экономить электроэнергию;

– безопасность в эксплуатации – при соблюдении правил монтажа благодаря вакууму в котле исключена возможность взрыва.

Один из вариантов решения проблем автономного теплоснабжения и горячего водоснабжения – применение электрических котлов. У них масса преимуществ по сравнению с любыми котлами на органическом топливе. Электрические котлы характеризуют сравнительная простота конструкции и компактность. Они не требуют специально оборудованного места для их установки. В отличие от любых котлов на газообразном, жидком или твердом топливе электрокотлы не нуждаются в дымоходах и подводе воздуха, их работа не сопровождается вредными выбросами в атмосферу.

Всему этому противостоит только один недостаток – высокая стоимость электроэнергии как основного ресурса. Впрочем, имеются большие регионы (например, вблизи крупных гидроэлектростанций и при значительном удалении от газовых магистралей), в которых электрокотлы оказываются вполне конкурентоспособными. А при двухтарифной системе оплаты электроэнергии можно сравнительно дешево решить проблемы отопления и ГВС, используя различные способы аккумулирования тепла.

Что касается принципиального устройства, то большинство моделей электрокотлов можно разделить на две группы: ТЭНовые и электродные. Последние обеспечивают нагрев воды за счет пропуска через нее электрического тока. Напряжение, прилагаемое к помещенным в воду электродам, ионизирует ее, однако явление электролиза не наблюдается, так как катод и анод постоянно меняются местами в зависимости от частоты электрической сети. Количество выделяющегося при этом тепла пропорционально силе тока и сопротивлению котловой воды.

Вода в электродных котлах – одновременно и теплоноситель, и элемент электрической сети. Поэтому дистиллированную воду вследствие ее малой проводимости в электродных котлах использовать нельзя. Некоторые компании-производители предлагают для электродных котлов специальные составы.

Значительно чаще в системах автономного теплоснабжения встречаются ТЭНовые электрокотлы. Для нагрева теплоносителя в них используются трубчатые электронагреватели (ТЭНы), конструктивно представляющие собой прочную металлическую оболочку из стали, алюминия или титана с размещенной внутри нихромовой спиралью и контактными стержнями. От оболочки спираль отделена спрессованным диэлектрическим наполнителем: периклазом – оксидом магния (MgО) или кварцевым песком, обладающим хорошей теплопроводностью. Для предохранения от попадания внутрь ТЭНов влаги их концы герметизируются.

В электрических котлах, как правило, используют патронные ТЭНы, т. е. одноконцевые, с контактными выводами, расположенными по одну сторону нагревателя. Реже встречаются двухконцевые ТЭНы, у которых контактные выводы расположены с двух сторон.

В качестве примера приведем устройство ТЭНового котла словацкой фирмы Protherm ( рис. 23 ). Внутри емкости теплообменника размещаются один или несколько ТЭНов. Как правило, в качестве материала для емкости производители используют обычную углеродистую сталь, но некоторые предпочитают медь, нержавеющую сталь или другие материалы, обладающие повышенной коррозионной стойкостью.

Рис. 23. Устройство ТЭНового котла (Protherm)

Как теплоноситель (особенно в условиях России с ее суровыми зимами и нестабильностью источников энергии) предпочтительнее использовать не воду, а специальные незамерзающие жидкости (бытовой антифриз и др.). Снаружи емкость покрыта теплоизолирующими материалами.

ТЭНовые электрокотлы для бытовых целей выпускаются мощностью от 4 до 50 кВт. Приборы мощностью до 10 кВт могут быть одно– или трехфазными. При более высокой мощности, как правило, производители предлагают трехфазные модели.

На рынке присутствуют и котлы с иными типами нагревательных элементов. Например, в котлах «Галакс» фирмы «Галан» используются пленочные нагреватели, изготовленные по технологии трафаретной печати, применявшейся в электронной промышленности. По эффективности, простоте монтажа, ремонта, стоимости отопления 1 м 2помещения, материалоемкости на 1 кВт мощности котла и т. п. пленочные аппараты аналогичны электродным, но имеют ряд преимуществ, в частности, не требуют подготовки воды и работают на любых теплоносителях, предназначенных для отопительных систем. Отсутствие теплового барьера между нагревательным слоем и основанием из нержавеющей стали позволяет оптимизировать эксплуатационные характеристики (управляемость, КПД, скорость разогрева теплоносителя) при одновременном снижении номинальной потребляемой мощности на 15–25 %. В этих котлах тепловыделяющий элемент, равномерно распределенный по всей поверхности цилиндрического нагревателя, не контактирует с теплоносителем, не создает ему гидравлического сопротивления. Пленочный нагреватель обеспечивает высокий КПД, котел имеет малую тепловую инерционность, его мощность легко регулировать, в том числе плавно.

В котле «Сапфир» фирмы «РусНИТ» применен нагревательный элемент ПЭНМ, выполненный в виде медной трубы, на которую нанесен изоляционный слой, а на него – спиралевидный резистивный из вольфрама. Электрический ток нагревает его, медную трубу (проточную емкость) и теплоноситель в ней. Применение ПЭНМ позволяет значительно упростить конструкцию и уменьшить габариты электрокотлов. В них предусмотрено плавное регулирование температуры теплоносителя от 35 до 85 °С в пределах каждой ступени мощности (33, 66, 100 %)

Реализуется в электрокотлах и нагрев, основанный на электромагнитной индукции. При этом установка имеет конструкцию, схожую с трансформатором, который состоит из двух контуров. Первичный – магнитная система, вторичный – теплообменное устройство или ТВЭЛ (тепловыделяющий элемент). Под воздействием переменного магнитного поля в ТВЭЛ индуцируются токи, вызывающие его нагрев, который передается теплоносителю. Среди достоинств индукционных котлов – отсутствие нагревательных элементов, что исключает возможность выхода из строя самого котла и разъемных соединений в его конструкции, снижение образования накипи, электробезопасность, возможность изготовления моделей с широкими диапазонами температуры и давления, работа практически с любыми теплоносителями.