И снова здравствуйте! Многие из вас слышали про чудесные электродные котлы, которые очень сильно экономят электричество. Возникает законный вопрос: «Как и за счет чего это происходит?» Давайте попробуем разобраться где здесь правда, а где вымысел. Начнем с объяснения физических принципов работы электродного котла.

Принцип работы электродного котла.

Физический принцип здесь простой — теплоноситель в системе отопления нагревается непосредственным пропусканием через него электрического тока. Фазы электрической сети подключаются к электродной группе, а ноль подключается к корпусу котла. А в обычном сеть подключается к ТЭНу. Чтоб стало понятней смотрите на следующую картинку:

Выделение тепла происходит из-за того, что теплоноситель обладает некоторым сопротивлением. Вообще, подбор теплоносителя для таких котлов задача сложная:

• Дистиллированная вода не подходит, потому что не проводит электричество.
• Вода с добавлением поваренной соли может вызывать ускоренную коррозию металлических частей системы и выпадение накипи на электродах.

В паспортах на такие отопительные аппараты, производители обычно пишут, что котел будет гарантированно работать только с их теплоносителем, в состав которого входят «особенные» ингибиторы коррозии или что-либо еще. Меня мучают подозрения, что делается это для того, чтобы при случае отказаться от гарантийного обслуживания, если потребитель использовал какую-то другую жидкость. Производители рекомендуют применять для электродных котлов пропиленгликоль или этиленгликоль. Если интересно, то можете прочитать мою статью про . Теперь давайте коснемся еще одного вопроса.

Сравнение КПД электродного и обычного электрического котла.

Производители нахваливают электродные котлы за их высокий КПД. Отсутствие потерь они объясняют тем, что электрический ток нагревает непосредственно теплоноситель. Но при этом почему-то ничего не говорится о потерях при использовании . Приведу рисунок, чтобы напомнить вам их устройство:

Внутри ТЭНа происходит последовательный нагрев нихромовой спирали, потом наполнителя из периклаза, а потом металлической трубки. Вся эта конструкция плотно прокатана и внутри нет никаких воздушных полостей, которые могли бы удерживать тепло. Поэтому практически вся энергия, выделяемая на нихромовой спирали уходит на нагрев воды. Точно так, как в электродном котле.

Есть еще одно утверждение производителей: «Электродный котел нагревает воду быстрее, чем ТЭНовый. Потому что нагрев воды происходит по всему объему котла». Это тоже спорный аргумент. Воды внутри котла умещается мало, а мощность для ее нагрева прикладывается большая. Безусловно, какое то преимущество во времени будет, но скорее всего оно для вас не будет играть роли. И никаких обещанных 30% процентов экономии не принесет.

Также очень важна температура теплоносителя в системе. Связано это с тем, что при повышении его температуры происходит падение его сопротивления. А это вызывает повышение потребляемой мощности:

По этой причине температура теплоносителя не должна превышать 50°. А что это будет означать для вас? Это еще одна засада! Например, теплоотдача алюминиевых радиаторов измеряется исходя из условия, что температура теплоносителя равна 90°, а температура воздуха в помещении 20°. При более низко температуре теплоносителя вам нужно будет увеличивать количество секций радиаторов. Так, например делается в системе отопления под названием «Ленинградка», где наиболее удаленные от стояка или котла радиаторы должны быть с большим количеством секций. Чем больше секций, тем дороже система отопления выйдет по цене. Единственный вариант с такой температурой теплоносителя — . Но нужно помнить, что для нашего холодного климата они не подойдут в качестве основной системы отопления.

Мораль всего, что сказано выше такова — никакого особенного преимущества по КПД у электродного котла по сравнению с обычным электрическим нет, а вот сложностей с эксплуатацией прибавляется. О других сложностях поговорим ниже.

Сложности в эксплуатации электродных котлов.

Кроме того, что было перечислено раньше, есть еще «особенности» в эксплуатации у таких отопительных аппаратов:

• Необходимость следить за состоянием теплоносителя. Свойства теплоносителя со временем меняются под действием электрического тока, а от этих самых свойств зависит потребляемая мощность.
• Необходимость повсеместно заземлять все металлические части — трубы радиаторы итд. Системы заземления дорогое и сложное удовольствие
• Более быстрый процесс коррозии металлов под действием электричества. Явления электрокоррозии разрушают не только черные, но нержавеющие сорта стали.
• Высокая вероятность отказа в гарантийном обслуживании оборудования. Для того, чтобы не быть голословным приведу выдержки из паспорта на электродный котел:

В общем, многовато проблем для одного устройства.

Краткие итоги статьи.

Электродный котел, конечно, интересное техническое решение. Но проблем с его с эксплуатацией много и они серьезные. При этом нет никаких доказательств его экономичности, кроме обещаний производителей и продавцов. Скажу еще, что по какой-то неведомой мне причине ни один известный производитель оборудования для отопления не выпускает электродных котлов. Возможно, что это вызвано именно этими проблемами. На этой оптимистичной ноте я завершаю эту статью. Жду ваших вопросов в комментариях.

Электродные (ионные) котлы являются разновидностью электрических котлов и предназначаются для использования в автономных отопительных системах. Основная отличительная черта этого отопительного оборудования – блок электродов, заменивший в качестве нагревательного элемента традиционный ТЭН.

Это позволило устранить некоторые проблемы агрегатов на ТЭНах – недолговечность нагревательных элементов, низкую экономичность, сложность управления нагревом с помощью современных видов автоматики.

Принцип работы электродного котла

В отопительном оборудовании данного типа нагрев воды происходит за счёт ионов, движущихся между электродами. При включении агрегата происходит ионизация теплоносителя, при которой молекулы распадаются на ионы: положительные и отрицательные. Образовавшиеся ионы направляются к электродам: отрицательному и положительному. Этот процесс осуществляется с выделением тепла, которое и передаётся теплоносителю. Таким образом, происходит прямой нагрев жидкости без участия «посредников», в качестве которых в выступают ТЭНы.

Вода, которая в отопительных агрегатах играет роль элемента электрической цепи, нуждается в специальной подготовке для получения нужной величины электросопротивления. Подготовка, как правило, заключается в добавлении в воду поваренной соли.

Набор мощности в ионных агрегатах происходит постепенно. При нагреве теплоносителя его электрическое сопротивление снижается, величина тока возрастает, количество тепла увеличивается.

Возможно подключение электродного котла в сочетании с другими видами отопительного оборудования: или . При необходимости для существующей отопительной системы может применяться схема параллельного подключения двух или более электродных агрегатов.

Котёл «Галан» – продукт конверсионных разработок

Отопительный агрегат «Галан» выпускается по нормативам, предъявляемым к военной технике, поскольку это устройство является конверсивной разработкой предприятий, выпускающих приборы для отопления подводных лодок и военных кораблей.

Электродный котёл «Галан» представляет собой цилиндр, диаметр которого – 60 мм и длина – 310 мм. Ток подаётся к агрегату с помощью концентрических трубчатых электродов, затем передаётся к теплоносителю. Разогретый теплоноситель циркуляционным потоком распространяется по трубам и радиаторам. В отопительных системах с электродными устройствами «Галан» циркуляционный насос служит для ускорения разогрева теплоносителя, а затем его можно отключить.

Преимущества ионного котла марки «Галан»:

• наличие встроенного датчика автоматического контроля нагрева;
• высокий КПД – до 98%;
• низкая чувствительность к перепадам напряжения;
• небольшое энергопотребление;
• отсутствие необходимости согласования на установку и использования с котлонадзором;
• более компактные, чем у ТЭНовых агрегатов, габариты;
• невысокая стоимость – от 250-300 долларов.

Для этих агрегатов был разработан специальный антифриз «Поток». Добавки к этой жидкости замедляют образование накипи на стенках устройства и протекание коррозионных процессов металла.

При монтаже своими руками электрической части обогревательной схемы необходимо пользоваться «Инструкцией» Главгосэнергонадзора 21.03.94 г. №42-6/8-ЭТ.

«ЭОУ» – энергосберегающие отопительные установки

«ЭОУ» представляют собой электродные отопительные установки проточного типа. Могут применяться в замкнутых водяных отопительных системах, предназначенных для обогрева дач, коттеджей, производственных и складских помещений площадью 20-2400 м 2 . ЭОУ — отличные .

Достоинства «ЭОУ»:

• экономичность, КПД равен примерно 98%
• компактность, однофазные модификации имеют длину 300 мм, а диаметр – 42 мм, трёхфазные модели имеют длину 400 мм, а диаметр – 108 мм;
• может монтироваться в замкнутую систему водяного отопления любого типа без установки циркуляционного насоса;
• применение спецматериалов гарантирует долговечность эксплуатации установки;
• нагревательный элемент не выйдет из строя, если при подаче электропитания в установке отсутствовал теплоноситель.

При отсутствии установка котлов электродного типа является одним из наиболее экономичных и надёжных вариантов организации автономного отопления.

Электрическое отопление дома у многих ассоциируется с установкой соответствующих водяных котлов с тэнами, конвекторов или укладкой теплых пленочных полов. Однако вариантов значительно больше. В современных частных домах устанавливаются электродные или ионные котлы, в которых пара примитивных электродов передают энергию теплоносителю без каких-либо посредников.

Впервые отопительные котлы ионного типа были разработаны и реализованы в Советском Союзе, чтобы отапливать отсеки подводных лодок. Установки не становились причиной дополнительных шумов, имели компактные габариты, для них не было необходимости в проектировании вытяжных систем и эффективно разогревали морскую воду, использующуюся как основной теплоноситель.

Носитель тепла, который циркулирует по трубам и попадает в рабочую емкость котла, контактирует непосредственно с электрическим током. Заряженные разными знаками ионы начинают хаотически и соударяясь двигаться. Благодаря образующемуся сопротивлению происходит разогрев теплоносителя.

История появления и принцип работы

В течение всего 1-й секунды каждый из электродов соударяется с другими до 50 раз, меняя свой знак. Благодаря воздействию переменного тока жидкость не делится на кислород и водород, сохраняя свою структуру. Увеличение температуры влечет рост давления, которое заставляет циркулировать теплоноситель.

Чтоб добиться максимальной эффективности электродного котла, придется постоянно следить за омическим сопротивлением жидкости. При классической температуре в помещении (20-25 градусов) оно не должно превышать 3 тысяч Ом.

Нельзя заливать внутрь отопительной системы воду дистиллированную. Она не содержит никаких солей в виде примесей, а значит ожидать ее нагрева таким способом не стоит – между электродами не будет возникать среды для образования электрической цепи.

Дополнительную инструкцию о том как самостоятельно изготовить электродный котел

Характеристики: преимущества и недостатки

Для электродного котла ионного типа характерны не только все преимущества электрического отопительного оборудования, но и собственные особенности. В обширном списке можно выделить самые значимые:

• КПД установок стремится к абсолютному максимуму – не ниже 95%
• В окружающую среду не выделяется загрязняющих веществ или вредного для человека ионного излучения
• Высокая мощность в сравнительно небольшом по габаритам с другими котлами корпусе
• Возможен монтаж сразу нескольких установок для увеличения производительности, отдельная установка котла ионного типа в качестве дополнительного или резервного источника тепла
• Небольшая инертность дает возможность быстро реагировать на изменения окружающей температуры и полностью автоматизировать процесс отопления посредством программируемой автоматики
• Нет необходимости в обустройстве дымоходной трубы
• Оборудованию не вредит недостаточное внутри рабочей емкости количество теплоносителя
• Скачки напряжения не влияют на производительность и стабильность отопления

О том как выбрать электрический котел для отопления вы можете

Безусловно, ионные котлы обладают многочисленными и очень весомыми преимуществами. Если не принять во внимания отрицательные стороны, возникающие чаще в ходе эксплуатации оборудования, вся выгода теряется.

Среди отрицательных сторон стоит отметить:

О других способах электрического отопления дома,

Устройство и технические характеристики

Конструкция ионного котла, на первый взгляд, сложна, однако она проста и не принудительна. Внешне он представляет собой стальную цельнотянутую трубу, которая покрывается полиамидным электроизоляционным слоем. Производители постарались максимально обезопасить людей от поражения током и утечек дорогостоящей энергии.

Помимо трубчатого корпуса электродный котел в себе содержит:

1. Рабочий электрод, который выполнен из особых сплавов и удерживается защищенными полиамидными гайками (в моделях, работающих от 3-х фазной сети, предусмотрено наличие сразу трех электродов)
2. Вводящие и выводящие теплоноситель патрубки
3. Клеммы заземления
4. Клеммы, подающие питание на корпус
5. Резиновые изоляционные прокладки

Форма внешнего корпуса ионных отопительных котлов – цилиндрическая. Большинство распространенных бытовых моделей соответствуют следующим характеристикам:

• Длина – до 60 см
• Диаметр – до 32 см
• Вес — около 10-12 кг
• Мощность оборудования – от 2 до 50 кВт

Для бытовых нужд используются компактные однофазные модели мощностью не более 6 кВт. Их достаточно, чтобы полностью обеспечить теплом коттедж площадью 80-150 м. кв. Для больших промышленных площадей используют 3-х фазное оборудование. Установка мощностью 50 кВт способна отопить помещение до 1600 м. кв.

Однако электродный котел работает наиболее эффективно совместно с управляющей автоматикой, включающей в себя следующие элементы:

• Блок пускателя
• Защиту от скачков напряжения
• Контроллер управления

Дополнительно могут устанавливаться управляющие GSM-модули для удаленного включения или отключения. Низкая инертность позволяет быстро реагировать на колебания температуры в окружающей среде.

Должное внимание стоит уделять качеству и температуре теплоносителя. Оптимальной жидкость в отопительной системе с ионным котлом считается разогретая до 75 градусов. В этом случае электропотребление будет соответствовать указанному в документах. Иначе возможны две ситуации:

1. Температура ниже 75 градусов – потребление электричества снижается вместе с КПД установки
2. Температура выше 75 градусов – потребление электричества возрастет, однако и без того высокие показатели КПД останутся на прежнем уровне

Видео руководство

Простой ионный котле своими руками

Ознакомившись с особенностями и принципом, по которому функционируют ионные котлы отопления, настает пора задаться вопросом: как собрать подобное оборудование своими руками? Вначале нужно подготовить инструмент и материалы:

• Труба стальная диаметром 5-10 см
• Клеммы заземления и нулевого провода
• Электроды
• Провода
• Металлический тройник и муфта
• Упорство и желание

Прежде чем начинать соединять все воедино, стоит запомнить три очень важных правила, касающихся безопасности:

• На электрод подается исключительно фаза
• На корпус подается исключительно нулевой провод
• Обязательно предусматривается надежное заземление

Чтобы собрать ионный электродный котел, достаточно следовать следующей инструкции:

• Вначале подготавливается труба длиной 25-30 см, которая будет выполнять роль корпуса
• Поверхности должны быть ровными и без коррозии, зазубрины с торцов зачищаются
• С одной стороны, посредством тройника устанавливаются электроды
• Тройник также необходим для организации выхода и входа теплоносителя
• Со второй стороны делают подключение к отопительной магистрали
• Между электродом и тройником установить изолирующую прокладку (подойдет термостойкий пластик)

• Чтобы добиться герметичности, резьбовые соединения должны быть точно подогнаны друг к другу
• Чтобы закрепить нулевую клемму и заземление, к корпусу приваривают 1-2 болта

Собрав все воедино, можно врезать котел в отопительную систему. Подобное самодельное оборудование вряд ли сможет отопить частный дом, но для небольших подсобных площадей или гаража станет идеальным решением. Можно закрыть установку декоративным кожухом, при этом стараясь не ограничивать к нему свободный доступ.

Особенности монтажа ионных котлов

Обязательное условие при монтаже ионных котлов отопления – наличие предохранительного клапана, манометра и автоматического воздухоотводчика. Располагать оборудование нужно в вертикальном положении (горизонтальное или под углом недопустимы). При этом около 1.5 м подводящих труб – не оцинкованная сталь.

Нулевую клемму принято располагать внизу котла. К ней подключают заземляющий провод с сопротивлением до 4 Ом и сечением свыше 4 мм. Не следует полагаться исключительно на ОЗУ – оно не способно помочь при утечке токов. Сопротивление также должно соответствовать правилам ПУЭ.

Если отопительная система совершенно новая, подготавливать трубы не нужно – они должны быть чистыми внутри. Когда котел врезается в уже эксплуатируемую магистраль, обязательно проводится промывка ингибиторами. На рынках предлагается большой ассортимент средств для удаления отложений, солей и накипи. Однако каждый производители электродных котлов указывает те из них, которые считает лучшими для своего оборудования. Их мнению следует придерживаться. Пренебрегая промывкой, установить точное омическое сопротивление не удастся.

Очень важно подобрать радиаторы отопления к ионному котлу. Модели с большим внутренним объемом не подойдут, так как на 1 кВт мощности потребуется более 10 л теплоносителя. Котел будет постоянно работать, тратя часть электроэнергии напрасно. Идеальное соотношение мощности котла и общего объема системы отопления – 8 л на 1 кВт.

Если говорить о материалах – лучше устанавливать современные алюминиевые и биметаллические радиаторы с минимальной инертностью. Выбирая алюминиевые модели, предпочтение отдают материалу первичного типа (не переплавленному). В сравнении со вторичным он содержит меньше примесей, снижая омическое сопротивление.

Меньше всего с ионным котлом совместимы чугунные радиаторы, так как они больше всех подвержены загрязнениям. Если возможности заменить их нет, эксперты рекомендуют соблюдать несколько важных условий:

• В документах должно быть указано соответствие европейскому стандарту
• Обязательны установка фильтров грубой очистки и уловителей шлама
• Еще раз производится общий объем теплоносителя и выбирается подходящее по мощности оборудование

Производители и средняя стоимость

Многие производители отопительного оборудования имеют собственные линейки котлов ионного типа. Среди наиболее распространенных по рынку можно отметить следующие брэнды:

• «ЭОУ» (Украина)
• ООО «Stafor EKO» (Латвия)
• ЗАО «Фирма «Галан» (Россия)

Небольшие по мощности ионные котлы (2-3 кВт) стоят около 3000-3500 тысяч рублей . Чем выше буде производительность оборудования, тем больше на него цена. Помимо отопительного оборудования необходима дополнительная автоматика. Она приобретается отдельно и обойдется около 5-6.5 тысяч рублей.

Перед покупкой должное внимание уделяется гарантийному сроку. Большинство производителей устанавливают его равным 2-3 года. Соблюдая эксплуатационные требования и регулярно (каждые 3-4 года) проводя замену электродов, срок службы можно продлить до 10-12 лет.

Подводим итоги

Проанализировав все «за и против» ионного отопительного оборудования, можно сделать вывод о его рентабельности. В некоторых аспектах он выигрывает, в других может значительно проигрывать.

Однако перед выбором отопительных систем, работающих на электрическом оборудовании, стоит учитывать ряд особенностей:

• Если радиаторы разделены на группы по этажам, установку ионного котла рекомендуют на каждом из них
• Образующие контур трубы рекомендуется укутывать утеплителем
• Можно использовать антифриз в качестве теплоносителя, учтя его большую текучесть

Для систем теплый плинтус или теплый пол ионные котлы не подойдут. Выйти на постоянную рабочую температуру 30-45 градусов они не способны.

Устройство оборудования данной группы простое и мало чем отличается от аналогов с ТЭН. Основная разница – в виде нагревательных элементов. В таких котлах вместо привычной спирали в «колбе» установлен блок электродов, помещенный в теплоизолированный корпус (бак водогрейного котла).

Принцип действия основан на преобразовании кинетической энергии ионов солей, растворенных в жидкости, в тепловую; чем с большей скоростью они перемещаются, тем выше степень ее нагрева. Она зависит не только от постоянной смены полюсов (~U 50 Гц), но и регулирования процесса подаваемым на электроды котла напряжением; изменяя его значение, пользователь выбирает приемлемую температуру теплоносителя на выходе отопительной установки. Принципиальное отличие от работы ТЭНового котла в том, что вода является частью электрической схемы; ток проходит через нее.

Что это означает? Эл/сопротивление жидкости напрямую связано с температурой. Поднимая ее, удается достичь более рационального расходования эл/энергии (75 0С – оптимальный режим). А специфика процесса, протекающего в баке котла, исключает теплопотери.

Плюсы электродных моделей

• Большой сортамент. Выбор по способу подключения (1 или 3 фазы) и мощности (в диапазоне 2–50 кВт).
• Проект для установки электродного котла, в отличие от газового оборудования, не требуется.
• Высокий КПД – до 98%.
• Компактность.
• Инертность к перепадам пром/напряжения. Его нестабильность на работе установки не отражается.
• Инерционность электродного котла нулевая. Вся тепловая энергия тратится на повышение температуры воды, а не предварительный разогрев ТЭН.
• Универсальность эксплуатации. В схемах отопления с электродными котлами может использоваться вода или «незамерзайка».
• Надежность. Все устройство – бак + металлические штыри; ломаться нечему.
• Удобство монтажа. Электродному, как и любому иному эл/котлу, не нужен; ограничений по месту установки практически нет.
• Возможность автоматизации. Хотя дорогие модели изначально оснащены всем необходимым.
• Электродные котлы способны работать в каскадных схемах. А это увеличение мощности + резервирование.
• Для обслуживания, замены электродов вызывать специалиста не обязательно.
• Демократичные цены на оборудование.

Минусы

• Требования к режиму. При превышении температуры теплоносителя значения в 75 0С растет энергопотребление. Для отопительных систем с большой протяженностью сложно выбрать котел соответствующей мощности. Причины: лимит поставки эн/ресурса для частного сектора, повышенная нагрузка на линию.
• Чувствительность к качеству жидкости. Как и на ТЭН, на электродах постепенно откладываются солевые образования; необходима регулярная очистка.
• Неуклонное снижение мощности. Связано с естественным «истончением» электродов. Их нужно регулярно менять, как и ТЭН в традиционных моделях.
• Надежное заземление. В квартире организовать сложно, но это обязательное условие монтажа оборудования. Ток в баке проходит сквозь теплоноситель, и, эксплуатируя незаземленный электродный котел, пользователь рискует ощутить удар даже при легком прикосновении к радиатору отопления.
• Одно из условий экономичной эксплуатации – качественная автоматика. А она стоит дорого.

Как недостаток в ряде источников указывается, что электродные котлы подключаются только к сети переменного напряжения; при U= происходит ионизация теплоносителя. У каждого хорошего хозяина имеется резервный агрегат (дизельный или бензиновый), значит, данный минус неактуален.

Примечание. Для повышения эффективности электродного котла нужно грамотно готовить теплоноситель, добиваясь оптимального удельного сопротивления току. Используются вещества, имеющиеся в каждом доме (к примеру, пищевая сода) и дистиллированная вода. Но не все препараты пригодны для этого; некоторые инициируют коррозию металла. Нужно еще и грамотно определить концентрацию «раствора», иначе мощность отопительной установки резко снизится. Без консультации с профессионалом лучше не практиковать!