Как рассчитать сколько электроэнергии потребляет электрокотел отопления

Особенности теплогенераторов

В основе автономных отопительных котлов этого типа лежит принцип электромагнитной индукции. Силовая часть агрегата включает трансформаторы и магнитную катушку, при пропускании через которую напряжения формируется направленное поле. Если поместить внутрь него ферромагнетик, то металл, а вместе с ним и теплоноситель в котле будут быстро нагреваться.

Простейший индукционный отопительный котел состоит из проволочной катушки с диэлектрической трубой, внутри которой находится стальной стержень. При подаче на устройство электричества происходит нагрев сердечника, а всё, что останется сделать, — это подключить катушку к замкнутому контуру и установить необходимую температуру.

Изготовленные заводским способом индуктивные котлы отопления имеют сложную конструкцию, управляются полностью автоматикой, быстро нагревают помещение и при этом отличаются компактными размерами. Такая техника при условии использования качественной автоматики будет полностью безопасна в эксплуатации, позволяя отапливать помещения различной площади.

«За» и «против»

Разумеется, ни одно оборудование не может удовлетворить все запросы своего владельца, и электрический котел не является исключением.

Ниже приведены технические характеристики, которые помогут решить проблему этого выбора.

Недостатки

В первую очередь, к недостаткам относится необходимость монтажа отдельной электрической проводки, а если расчетная мощность агрегата будет более 6 кВт, то придется устанавливать трехфазную сеть с напряжением 380 В.

Электрические котлы отопления при регулярном использовании создают угрозу аварийного отключения не только отапливаемого дома, но и всех окрестных зданий, подключенных к этой ветке. Поэтому для постоянной работы системы отопления стоит использовать модели на альтернативных видах топлива (газ, пеллеты, солярка), а электрический котел включать только в экстренных ситуациях.

Кроме того, мощности настенного бытового агрегата, использующего электричество, скорее всего не хватит для отопления большого загородного дома. Для больших помещений лучше выбирать напольные, а не настенные модели, а они габаритны и требуют отдельной комнаты.

В электрокотлах для домашней системы отопления ТЭНы (теплонагреватели) быстро выходят из строя — это объясняется тем, что на нагревательных элементах образуется накипь, которая, в конце концов, разрушает это устройство.

Электрический котел также не подходит для поселков, где часто случаются перебои с электричеством или подача электроэнергии прекращается на сутки или более.

Достоинства

Первым преимуществом является то, что система отопления на электричестве относится к наиболее безопасным видам — отсутствует возможный контакт с открытым пламенем. Инструкция по использованию отличается простотой и наглядностью. Агрегаты легко обслуживать: не нужно менять горелку, как в котлах на иных видах топлива, не нужно очищать от копоти, они не загрязняют окружающую среду.

Стандартный электрический котел имеет небольшие габариты и вес, поэтому он занимает немного места, а кроме того возможен его монтаж на стену. В помещении, предназначенном для настенного электрокотла, не нужно проектировать вытяжки, так как это оборудование не нуждается в дополнительной вентиляции. Электрические котлы отопления практически бесшумны в работе и подходят людям среднего возраста и пожилым. Настенные агрегаты весят не больше 30-50 кг, потому их просто монтировать.

Но самым главным достоинством является доступность топлива — электричество сегодня имеется почти в каждом населенном пункте, в каждом доме. Поэтому не нужно думать о том, сколько топлива нужно для нормального обогрева дома, где его доставать и как складировать.

Как работает индукционный нагреватель

Очень просто. Подаем рабочее напряжение на катушку. В катушке создается электромагнитное поле. Дальше читаем внимательно- тут суть егоработы:

Электромагнитное поле наводит в трубе отопления токи Фуко или вихревые токи и металлическая труба начинает нагреваться.

Если кто не знает- у трансформатора магнитопровод набран специально из множества тонких пластин из электротехнической стали, изолированных друг от друга.

Это сделано именно для того, что бы избежать потерь энергии от нагрева вихревыми токами.

Дело в том, что чем массивнее проводник, тем сильнее он будет нагреваться от токов Фуко, в свою очередь увеличить силу воздействия вихревых токов можно скоростью изменения магнитного потока.

Знаете ли вы что у силового трансформатора напряжением 110 кВ на холостом ходу, даже без нагрузки выделяется тепловая мощность около 11 киловатт?

Это в основном именно за счет воздействия вихревых токов, которые нагревают магнитопровод, на который одеты первичная и вторичная обмотка.

При этом магнитопровод- шихтованный, а если бы он был цельный, то тепловые потери возросли бы многократно!

И тансформатор просто напросто сгорел бы от перегрева.

Индукционный электрокотел работает по этому же принципу и стальная труба с водой, проходящая внутри катушки очень сильно греется, НО!- за счет циркуляции воды тепло успевает отводиться от трубы в систему отопления и перегрева не происходит.

Но может ли он быть экономичнее по сравнению с электрокотлами на тэнах? За счет чего?

Вот давайте сначала без разбора и сравнения этих двух типов котлов подумаем:

Есть дом

Не важно какой и не важно где. Хоть под водой, хоть на Эвересте

У этого дома теплопотери- 6 киловатт.

Через стены, через окна, через потолок и т.д.- тепло теряется и что бы поддержать постоянную температуру- надо компенсировать эти теплопотери и для этого надо естественно тоже 6 киловатт тепла.

И не важно где и как берется это тепло, эта тепловая энергия- 6 киловатт- хоть костер жги, хоть газ, хоть бензин, самое главное что бы выделялись эти нужные киловатты тепла!

Теперь самое главное:

для обогрева такого дома понадобится что индукционный нагреватель, что электрокотел на ТЭНах- все равно мощностью тоже не менее 6 кВт.

Другими словами- котел просто преобразует электрическую энергию в тепловую.

А каким образом он это делает- совершенно не важно, ведь для нас самое важное что бы в доме было тепло. Энергия- просто преобразуется из одного вида- в другой, из электрической- в тепловую

И если выделил котел тепла на 6кВт, то взял из сети электроэнергии как минимум- столько же, а учитывая что КПД у котлов не 100%, то и энергии потребляется из сети даже больше немного

Энергия- просто преобразуется из одного вида- в другой, из электрической- в тепловую. И если выделил котел тепла на 6кВт, то взял из сети электроэнергии как минимум- столько же, а учитывая что КПД у котлов не 100%, то и энергии потребляется из сети даже больше немного.

Тогда может быть КПД у индукционного котла выше? По заявлением произодителей это значение достигает 98%.

То же самое и у электрокотла с ТЭНами. КПД у них достигает 99%.

Ну сами подумайте- куда еще может деваться энергия в ТЭНе кроме как выделиться в тепло?

Вся энергия, потребленная из сети ТЭНой преобразуется в тепловую энергию. Взяла 5 кВт- выделила 5 кВт тепла.

Взяла 100 кВт- выделила 100 кВт тепла. Ну может чуть-чуть поменьше если учитывать потери энергии в переходном сопротивлении на зажимах тэны, но опять же- эта потеря энергии выделяется в виде тепла (греется зажим) и в подводящих кабелях.

Но- что зажимы, что сечение кабеля- одинаковые по параметрам и на вихревой индукционный электрокотел и на ТЭН.

Стоит ли их использовать для отопления частного дома: разбираем известные заблуждения

Как мы уже говорили ранее, использование индукционных электрокотлов оправдано лишь в промышленности. Однако стоит подтвердить слова разобрав детальнее все известные мифы.

КПД и экономичность

Несмотря на уверения продавцов о высоком КПД, у всех современных электрокотлов он около 99%. Это значит, что, например, при максимальной нагрузке котел, производящий 9 кВт тепловой энергии будет потреблять 9,091 кВт электроэнергии. Тем не менее, со временем, за счет образования накипи, КПД ТЭНовых моделей снижается до 90 или даже 80%, поскольку для обеспечения сквозь слой накипи прежней теплоотдачи необходимо больше времени и мощности. В индукционных котлах накипь не образовывается и КПД сохраняется неизменным.

Но даже в ТЭНовых моделях можно практически полностью решить проблему:

• фильтруя заливаемый теплоноситель;
• установив умягчающие фильтры ;
• используя один и тот же теплоноситель, не сливая его каждый сезон. Минералы единожды осядут на ТЭНах и превратятся в несущественный слой накипи, практически не влияющий на эффективность нагрева, после чего им будет просто неоткуда браться.

Кроме того, в любом случае всегда можно заменить ТЭНы, стоят они недорого, а замену не сложно провести самостоятельно. Экономия может быть обеспечена и эффективной автоматикой, управляющей мощностью электрокотла в соответствии с потребностями, которая имеется у индукционных котлов, но часто уступает ТЭНовым или даже электродным моделям.

С ней мы еще разберемся далее, а пока можно сделать вывод, что КПД у всех современных электрокотлов +- одинаковый, а отсутствие накипи не стоит переплаты в более, чем 50%.

Эффективность и критерии выбора энергосберегающих электрокотлов отопления

Надежность

Еще одним частым аргументом в пользу электроиндукционников является их надежность: максимально простая конструкция, а значит в ней попросту нечему ломаться.

Это действительно так, но относится абсолютно ко всем качественным электрическим котлам, поскольку, в отличие от тех же газовых, единственным элементом, который при должных условиях эксплуатации может выйти из строя, является ТЭН. Но даже они при очищенном и мягком теплоносителе служат не менее 5-7 лет.

Другие элементы в моделях известных производителей такие, как циркуляционный насос, автоматика, набор датчиков или воздухоотводчик согласно практике крайне редко выходят из строя за первые 10 лет эксплуатации.

Безопасность

С безопасностью даже у современных моделей все непросто, поскольку мощные индуктивные электрокотлы создают серьезную нагрузку на электрическую сеть, искажают синусоиду. Подключать котлоагрегат необходимо только при условии отличного состояния проводки, желательно через стабилизатор напряжения. Кроме того, магнитное поле никак не изолировано, что может негативно влиять на работу находящейся рядом электроники.

Автоматика и регулировка температуры

Управление индукционным электрическим котлом производится с помощью отдельного пульта управления, который имеет довольно точные настройки, но не подразумевает программирование работы котла на ближайшие сутки или неделю.

В известных ТЭНовых моделях температура регулируется более точно: поградусно, благодаря датчику температуры. Кроме того, во многих моделях возможна установка комнатного термостата, что позволяет более эффективно и правильно регулировать работу котла по температуре воздуха в помещении, а не теплоносителя на выходе.

Как выбрать комнатный термостат для электрокотла и экономить до 30% каждый месяц

Вес и габариты

Размеры индукционных котлов действительно небольшие, что позволяет установить их практически в любом месте дома. Тем не менее, это не столь существенное преимущество перед и так компактными ТЭНовыми моделями или крайне небольшими электродными котлами размером чуть более магистральной трубы.

Вес индукционников в большинстве случаев в 2 раза больше ТЭНовых моделей, в пределах 50-80 кг.

Что входит в комплект?

Современные изготовители предлагают различную комплектацию электрических котлов. Можно отдать предпочтение тем системам, которые обладают полный набор дополнительных устройств. Если система имеет всю комплектацию, она будет стоить дороже, зато такой системой очень легко пользоваться.

Что должно быть в комплекте? Насос, программатор и бак, разные защитные детали. Некоторые защищают котел, предотвращая промерзание воды изнутри, а другие — от низкого давления.

Некоторые модели имеют зимний и летний режимы работы, также специальные очистительные фильтры. Такое оборудование можно назвать мини котельной. Если вы постоянно проживаете в частном доме, тогда лучше выбрать такой вариант системы.

Типы котлов

Несколько выше мы уже сказали, что электрические котлы могут быть:

• с ТЭНами (трубчатыми нагревателями);
• индукционные;
• ионные (электродные).

Котлы с трубчатыми нагревателями по своему строению напоминают многие бытовые приборы – чайник, утюг, бойлер. Модели пользуются большой популярностью и разнообразны: ТЭНов может быть 1 или несколько, а включаться могут одновременно или по очереди. К плюсам таких конструкций относят простоту, а также легкость в ремонте и надежность. Среди недостатков называют медленный нагрев котлов, высокую требовательность к качеству теплоносителя (возможна накипь, а потому желательна особая подготовка воды или вовсе особый теплоноситель).

Индукционные модели ценят за надежность, энергоэффективность и длительный срок службы. Устройства не боятся накипи, быстро разогреваются, а также радуют точной регулировкой. Среди недостатков моделей называют большую массу устройств, вибрационный шум во время работы, немалую стоимость, а также необходимость отдельной установки циркуляционного насоса, расширительного бака и группы безопасности.

Ионные котлы нагревают теплоноситель, благодаря подаче напряжения через электроды. Устройства могут находиться как в корпусе, так и без него. Возможна как небольшая конструкция для нагрева одной батареи, так и серьезная установка для отопления большого дома. Такие приборы быстро разогревают теплоноситель, дают возможность точной регулировки, не боятся перепадов напряжения, радуют невысокой стоимостью и высокой безопасностью. К недостаткам относят полную несовместимость со стальными и чугунными батареями, высокую требовательность к циркулирующей жидкости (советуют приобретать готовую отдельно), особые требования к контуру заземления, температура нагрева до 75°С, а также необходимость последующей замены электродов.

На заметку! Однофазная сеть (при напряжении 220 В) может питать оборудование, потребляющее до 12 кВт/ч. Более мощные аппараты требуют трехфазной сети (380В).

Как рассчитать мощность электрического котла

Перед тем, как покупать котел, необходимо сделать расчет требуемой мощности. Мощность котла должна учитывать лимиты на электроэнергию. Из-за ограничения электроэнергии, поставляемой местными электросетями, при превышении потребления срабатывает автомат, и система обогрева дома может оказаться обесточенной. Таким образом, при выборе мощности котла следует ориентироваться на расчеты, и не допускать превышения.

Ограничением может стать площадь сечения питающего электрического кабеля. При выборе однофазного или трехфазного котла необходимо проверить соответствие мощности оборудования сечению установленного кабеля. Кроме того, на рынке предлагаются котлы постоянной и переменной (модулируемой) мощности. Первые более предпочтительны, поскольку они не могут допустить превышения потребления электроэнергии.

Приблизительный расчет мощности учитывает площадь всех обогреваемых помещений в доме и делается по формуле: М = П x Куд. / 10м2

где М – мощность электрического котла (кВт);

П – площадь отапливаемых помещений;

Куд. – удельная мощность котла, зависящая от региона:

• для холодного климата Куд. 1,2 – 2,0
• для умеренного 1,0 — 1,3
• для южных районов 0,7 – 0,9

Как показывает практика, для отопления дома площадью 100 м2 в средней полосе нужен электрический котел мощностью не менее 100 х 1 / 10 = 10 кВт. Кроме мощности, отопительное оборудование можно подобрать по площади и объему дома.

Как рассчитать мощность электрокотла по площади дома

Простейший метод выбора оборудования по площади дома основан на определении нормативных потерь тепла с метра отапливаемой площади. Но нормам для небольших строений до 200 кв.м потери тепла с 1 м2 площади составляют 0,1 кВт. При площади дома в 100 м2 расчетная сумма потерь составит 0,1 х 100 = 10 кВт. Прибавляя к полученным тепловым потерям 20% (поправка на аномальные холода), получим 12 кВт.

Таким образом, для дома 100 м2 понадобится электрический котел мощностью 12 кВт. Соответственно, для дома площадью 150 м2 необходимая мощность котла составит: 0,1 х 150 х 1,2 = 18 кВт. Для дома площадью 200 м2: 0,1 х 200 х 1,2 = 24 кВт

Как рассчитать мощность электрокотла по объему помещения

Расчет мощности элетрокотла для отопления дома по кубатуре основан на норме 4 – 8 Вт/ч электроэнергии на единицу объема. Результат окончательного расчета зависит от тепловых потерь всего дома и удельной величины этих потерь за сезон. Дополнительный коэффициент в расчетах зависит от потерь тепла через стены дома, окна, трубопроводы, проложенные в холодных помещениях и т.д. Продолжительность отопительного сезона в расчетах составляет 7 месяцев.

Минусы обогрева электричеством

Основным недостатком использования электрических котлов для отопления частного дома является высокая вероятность отключения электроснабжения. Обычно это происходит во время стихийных бедствий и аварий на линии электропередач. Особенно часто такие неприятности возникают в зимнее время года, когда работа отопления не должна прерываться на длительный промежуток времени.

Учитывая большую потребляемую мощность такими устройствами, обеспечить резервное электроснабжение отопительной системы с помощью аккумуляторов, практически нереально. Решить проблему можно только подключением мощных генераторов, которые стоят дорого и потребляют большое количество бензина или дизельного топлива.

Если требуется подключить мощную отопительную установку, то, как правило, такие котлы питаются от трёхфазной электрической сети. Поэтому если в населённом пункте нет возможности подключить напряжение в 380 В, то для большого частного дома отопление с помощью электричества окажется недоступным.

Немаловажным минусом использования электричества является и высокая стоимость электроэнергии, которая с каждым годом только увеличивается.

Какие бывают виды

Прежде чем приобретать ту или иную модель отопительного оборудования необходимо узнать все ее особенности.

Они отличаются способом нагрева теплоносителя и количеством потребляемой энергии.

ТЭНовые осуществляют нагрев воды при помощи спирали, помещенной в герметичную трубку из меди, имеющую выводы для подключения к электросети. Ток нагревает спираль, а от нее тепло передается воде или антифризу, находящемуся в котле.

В катодных нагрев теплоносителя осуществляется в процесс его ионизации или пропускания через него переменного тока.

Пленочные образцы – имеют принцип действия, основанный на использовании инфракрасных лучей.

Пошаговая инструкция для монтажа отопительного оборудования собственными руками

Принципиальная схема отопления частного дома с электрокотлом

Здесь рассмотрен монтаж недорогой модели, чтобы изучить подробно схему обвязки электрокотла отопления. Точное решение принимают с учетом особенностей приобретенного оборудования.

Статья по теме:

Экономичные электрообогреватели нового поколения. Не всегда есть возможность провести централизованное отопление. Для небольших загородных построек решением проблемы могут стать экономичные электрообогреватели. Читайте в статье секреты их правильного выбора.

Комбинированные котлы

Есть еще такая модификация отопительных котлов, как комбинированные отопительные приборы. Наиболее популярен вариант твердотопливного котла с несколькими электрическими ТЭНами. Такие агрегаты пока горят дрова или уголь работают как ТТ оборудование, когда огонь погаснет, котел слегка остынет, включается электрическая часть. Полноценно обогреть дом ТЭНы в данном случае не в состоянии, но поддержать систему у них получается. То есть, утром в доме будет не холодно. Да и в случае длительного отсутствия ТЭНы не дадут заморозить систему.

Несколько комбинированных котлов

Еще популярный вариант — комбинированные котлы ТТ с жидкотопливными горелками. В таких агрегатах имеется две отдельных камеры горения. Одна под твердое топливо, вторая — под горелку с жидким топливом.

Достоинства таких котлов очевидны: можно использовать несколько видов топлива. Недостаток — высокая цена и средняя эффективность — КПД каждой из частей не слишком высокий. Так что комбинированный котел для отопления частного дома — спорное решение.

Замена ТЭНа

Срок службы тэнов зависит от качества теплоносителя. Как уверяют ”сравнители” – это всего 1000 часов работы, если не принять меры и не умягчить жесткую воду. Ну а если умягчили, то около 5000.

При использовании этих данных, перепутаны системы отопления и водоснабжения.

В замкнутых отопительных системах нет столько примесей, как в водоснабжении. Смягчение воды в большинстве случаев здесь попросту не требуется.

Это может относиться только к ГВС или центральному отоплению. Там оператор котельной не способен отследить утечки воды.

Если речь идет чисто о вашем доме, где все собрано и закольцовано без протечек и дыр, то никакой постоянной подготовки воды не требуется. Какие-то элементы в воде, конечно же будут содержаться, но однажды будучи налиты в систему отопления, они один раз прореагируют и более, им неоткуда будет взяться.

У индукционных, якобы низкая стоимость эксплуатации из-за очень редкой замены узлов. На самом деле, это в качественных тэновых образцах, элементы меняются крайне редко, о чем уже говорилось выше.

А вот если вам понадобится что-то поменять в индукционном, то вы крепко задумаетесь, прежде чем это сделать. Там все запечатано в герметичной колбе и без ее физического разрезания внутрь не подобраться.

Что необходимо учесть?

Первым этапом при установке системы является ее проектирование. Оно достаточно важное и позволит определить, сколько кВт потребляет электрический котел. Его проведение обязательно.

Кроме того, потребуется учесть некоторые важные моменты, такие как мощность котла, которая будет наиболее подходящая для данного дома. Также число контуров, объем бойлера, количество теплоносителей. Важна и площадь дома, который система будет отапливать. Какая будет продолжительность использования устройства в рабочем состоянии. Это определяется сезоном года.

Как показывает практика, много полезной информации содержит и тепловая карта дома. Поэтому с ней стоит ознакомиться перед проектированием. Она содержит особенности строения здания, информацию о том, какие материалы применялись.

Плюсы и минусы индукционных котлов

Действительно ли этот тип теплоснабжения насколько эффективен, как его рекламируют производители? Читая отзывы об индукционном отоплении нельзя сделать однозначный вывод. Многие потребители жалуются на большой расход электроэнергии, некоторые самодельные модели котлов явно опасны в эксплуатации.

До того, как делать индукционный котел отопления своими руками, подбирать для него компоненты и комплектующие – рекомендуется детально ознакомиться с плюсами и минусами этого типа теплоснабжения.

Преимущества:

Но наряду с этим нужно учитывать и отрицательные моменты эксплуатации отопительных котлов этого типа:

• Высокая стоимость заводских моделей. По-настоящему качественные электрические индукционные котлы отопления делаются с применением современных материалов, стоимость которых в большей степени и обуславливают высокую цену. Поэтому самодельные модели значительно уступают по качеству и техническим параметрам заводским;
• Для установки котлов мощностью более 7 кВт потребует обустроить электросеть 380 В. В противном случае нагрузка не позволит работать оборудованию в нормальном режиме;
• В случае отсутствия воды во время работы индукционной печи отопления произойдет перегрев и выход ее из строя. Поэтому в конструкцию должны входить датчики давления, которые соединяются с автоматическим выключателем. При падении давления будет выполнено автоматическое отключение устройства.

Определившись, что все-таки необходимо делать индукционное отопление самостоятельно – можно приступать к выбору оптимальной схемы котла и расчету его параметров.

Индукционный принцип нагрева уже не один десяток лет применяется в сталелитейной промышленности для нагрева металла. Именно из этой отрасли и пришли индукционные отопительные котлы.

Принцип работы индукционного котла

Индукционный нагрев осуществляется посредством энергии переменного магнитного поля, которую нагреваемый объект поглощает и преобразует в тепловую. Следовательно, это нагрев изделий из проводящих материалов. Для преобразования электрической энергии в тепловую необходимо иметь три составляющие:

• переменный ток (стандартная электрическая сеть 220В, 50Гц);
• индуктор, т.е. многовитковая цилиндрическая катушка (чаще медная);
• сердечник из любого ферромагнетика (материала, к которому липнет магнит, чаще металл).

Схема устройства индукционного котла

Теперь поэтапно рассмотрим принцип действия индукционного нагрева:

1. Переменный электрический ток, проходя через индуктор, создает вокруг катушки магнитное поле;
2. Магнитное поле создает на поверхности сердечника вихревые токи Фуко, которые разогревают заготовку под действием джоулева тепла (закон Джоуля-Ленца);
3. Тепло от нагретого сердечника передается омывающему его теплоносителю за счет теплопроводности материала.

Если по-простому, то это понижающий трансформатор, который установили в трубу.

Таким образом, электрическая энергия передается только сердечнику, без использования контактов, а нагретый сердечник (стальная труба) все же контактирует с теплоносителем. И да, на поверхности сердечника тоже могут оседать частицы и ухудшать теплообмен. Маркетологи чаще говорят о кавитации (колебании) сердечника и, следовательно, затруднительном образовании “накипи”. На практике удостовериться в этом будет сложно, да и является ли это важнейшим преимуществом? Стальной сердечник имеет достаточную площадь поверхности для эффективного теплосъема даже при наличии отложений.

На видео продемонстрирован принцип работы водогрейного индукционного теплогенератора. Многие мошенники и неучи всучивают такие приборы доверчивым покупателям под видом СЕ нагревателей.