Электродный котел

Электродный котел, или ионный, выбирают при ограниченном выборе источников энергии, когда газовой сети нет, а твердое топливо привозное и поэтому нерентабельно. Дизельное топливо для котлов требует обеспечения безопасности хранения, а оборудование, работающее на нем, одно из самых дорогих. Что касается электроэнергии, то она, как правило, есть и в загородных домах, и имеет тот плюс, что доступна практически всегда, хотя тарифы и не радуют. Из отопительных котлов, работающих на электричестве, электродный котел заслужил самые противоречивые отзывы. Мнения об этих устройствах очень полярны.

Один из основных плюсов электродного котла – его компактность. Кроме того, бесспорно быстродействие, эффективность и пожарная безопасность. Модель пригодна для использования даже в стесненных условиях, работает очень тихо, и не требует дорогого теплоносителя. Первые ионные котлы работали на морской воде в условиях подводных лодок, по рассказам специалистов. Гражданский вариант ионного котла, усовершенствованный и доработанный, пришел к нам в 1996 году.

Нагревательный элемент в электродном котле

В электродном котле, хотя его и относят к электрическим, ТЭНов нет, а система разогревается посредством специальных теплоносителей, с особыми характеристиками. Роль нагревательных элементов выполняет электродный блок. Конструкция электродного котла при первом рассмотрении кажется примитивной, но имеет очень неплохой КПД, практична в эксплуатации, а уровень аварийности этой системы крайне мал, практически нулевой. Для выбора отопительного котла в индивидуальный дом даже один из этих факторов может оказаться решающим. Простота устройства и доступные материалы электродного котла не могли не стать вызовом народным умельцам, и удачные самодельные варианты, по отзывам владельцев, имеются, хотя мало кто из специалистов рекомендует подобное рукоделие.

Устройство электродного котла

Вкратце об устройстве котла: корпус из цельной стальной трубы с полиамидным покрытием и подведенными вводными и выводными патрубками теплоносителя, клеммами на питание и заземление, и электродом. Для изготовления электродов применяют специальный сплав, изолируют электрод при помощи полиамидных гаек. Изоляция выполняется с особым тщанием, все разъемы дополнительно изолированы прокладками из электротехнической резины. Комплектация агрегата может быть со встроенной автоматической системой управления – контроллер со встроенной защитой от сетевых перепадов напряжения, автоматический пускатель и терморегуляторы электронного типа для поддержания заданной температуры теплоносителя. Автоматизация выполняет и задачу оптимизации энергопотребления. В зависимости от исполнения модели и от производителя, управление возможно прямое и с удаленным доступом.

Какие бывают электродные котлы

По принципу движения теплоносителя электродные котлы относят к работающим по закрытой и открытой схемам.

Конструкции электродных котлов могут различаться и по назначению – для питания посредством однофазной сети 220 В или трехфазной. Но главные отличия имеются только в конструкциях электродов и их количестве, по числу фаз. Различия в размерах связаны также с количеством электродов. В однофазном котле роль одного электрода играет стальной корпус, выполненный в форме цилиндра, а вторым электродом является центральный элемент. В трехфазных котлах электродов три и зафиксированы они по треугольнику на общем элементе из диэлектрика. Электро- и гидроизоляция аппаратов выполняется по корпусу, специальными полиамидными составами.

По габаритам электродные котлы отличаются значительно, имеются как модели миниатюрные, для обслуживания одного или нескольких отопительных приборов, так и мощные установки, рассчитанные на отопление производственных цехов. возможны и параллельные подключения группы таких котлов, с возможностью одновременного или выборочного запуска, по потребности.

Электроды – заменяемые элементы котлов при любом их исполнении.

Принцип работы электродного котла

Кратко о принципе работы: электролиз при смене полярности с частотой переменного тока (бытовая частота 50 Гц). Многие люди помнят нехитрый способ кипячения воды с помощью пары лезвий и спичек, знакомый со студенческих времен или по нелегким будням командированных. Стакан кипятка можно было иметь буквально за сорок секунд, и у коменданта просто не было шансов. Способ быстрый и легкий, но располагающий как к электротравмам, так и к к/з и пожарам.

Если говорить немного подробнее о принципе работы электродного котла, то основан он на процессе электролиза. Любая жидкость, в том числе и вода (кроме дистиллята), является раствором и имеет электролитические свойства, то есть содержит частицы с положительным и отрицательным зарядами, или катионы и анионы. Электролиз возникает, как только в жидкость помещены электроды. Если при этом источник питания электродов - ток не постоянный, а переменный, и меняет направление с частотой 50 раз в секунду, то в результате сопротивления среды движение ионов приводит к выделению тепловой энергии. Разложения на водород и кислород не происходит по причине постоянной смены полярности. При возрастании температуры в котле повышается и давление, этот процесс идет непрерывно, поэтому и циркуляция в отопительном контуре непрерывна. При работе электродного котла тепло используется не для кипячения воды, а для обогрева помещений посредством жидкости-теплоносителя и системы трубопроводов и радиаторов отопления.

Понятно, что применять в качестве теплоносителя дистиллированную воду не получится, поскольку система изначально конструировалась под морскую воду, и создание электрической цепи посредством дистиллята невозможно. Для заправки электродного котла нужен особый теплоноситель, а предотвращение образования отложений солей в трубах, вызывающее их коррозию, решается именно химией теплоносителя.

Названия котла – электродный или ионный понятны, хотя второе название можно отнести более к маркетологическому подходу, в части обоснования улучшения конструкции и автоматизированного управления с контролем ионного движения по количеству и качеству, или высокоточному и неизменному составу электролита. Возможно, производители имеют основания проводить границы между названиями моделей, единственное, что абсолютно неправильно – ни анодными, ни катодными называть модели, работающие только от переменного тока, нельзя.

Для сравнения с системой ТЭНового котла: нагревается теплоноситель только в области контакта с элементами, это примерно 10% его объема. В электродном же котле нагрев возможен только всей рабочей камерой, 100% ее объема, поскольку именно теплоноситель выступает в качестве нагревательного элемента.

Средние параметры электродных котлов:

• Максимум мощности, которую может дать конструкция – 50 кВт, что достаточно для отопления помещения объемом 1,5 тысячи кубометров. Минимум мощности 2 кВт достаточен, чтобы обогревать помещение объемом примерно 75 м3.
• Однофазные котлы могут иметь исполнение для обеспечения мощности в пределах 2-6 квт, трехфазные – 9-50 квт.
• Номинальный уровень энергопотребления, заявленный в технических характеристиках оборудования, обеспечен при температуре в котле 75⁰с. При дальнейшем росте температуры потребление энергии возрастает.
• Стандартные размеры бытовых электродных котлов: длина до 60 см, диаметр до 32 см. Вес до 10-12 кг.

Отзывы о электродных котлах

Опыт эксплуатации электродных котлов дает широкий диапазон отзывов. Потребители расценивают как бесспорные плюсы небольшой габарит, быстродействие касательно нагрева теплоносителя в сравнении с традиционными моделями электрических котлов, независимость от скачков напряжения в сети и экономичность.

Основные плюсы и достоинства электродных котлов:

• Компактные размеры и небольшой вес – по этим параметрам электродные котлы пока лидируют.
• Не нужны согласования для установки котла в сеть, не требуются дополнительные вентиляционные устройства и дымоудаление, хотя этот плюс имеют все электрические котлы.
• КПД всех котлов, работающих на электроэнергии, считается высоким, это обусловлено их конструкцией – отсутствуют механические передачи и узлы трения, электроэнергия преобразуется в тепловую полностью. Электродный котел имеет по части КПД только одно преимущество перед котлами с резистивным принципом нагрева – быстродействие.
• Если произойдет поломка или авария, при которой теплоноситель вытечет из системы, ни перегрев, ни перегорание невозможно. Цепь просто размыкается при исключении теплоносителя.
• Если местная электросеть нестабильна и возможны перепады напряжения, то электродному котлу так же, как и любому электрическому, требуется стабилизатор, для корректной работы блока контроля.
• Естественная циркуляция в системе, оборудованной электродным котлом, возможна только до выхода на расчетный режим, по причине стремительного нагрева воды, обусловленного принципом работы котла. В рабочем режиме для обеспечения циркуляции необходим насос, для управления и оптимизации.
• Электродные котлы компактны, их можно применять как дополнительные источники тепловой энергии в уже устроенные отопительные системы, например, возможна «связка» с твердотопливными котлами. Экономичный вариант - подключение электродного котла вместе с другим котлом или группе котлов к общему теплоаккумулятору (буферной емкости). Возможна работа котла на подмене или как резервного. Можно подобрать электродный котел по потребности – для установки и в бойлерной, и в комнате, непосредственно у радиатора отопления. Но при данной смешанной схеме параметры общего теплоносителя системы должны выбираться для ионного принципа работы, в противном случае требуется усложнение системы дополнительными теплообменными контурами, для разделения теплоносителей.

Отладка отопительной системы, оборудованной электродным котлом, определяется свойствами теплоносителя-электролита. Нелинейность электротехнических характеристик данных жидкостей при повышении их температуры делает пусконаладку не таким простым делом. Точная регулировка сложна и не всегда возможна, несмотря на малую инертность оборудования. В этом отношении с индукционными и ТЭНовыми устройствами проще, их регулировка и отладка отработана.

Экологичность электродных котлов обусловлена только отсутствием выброса вредных веществ в атмосферу, но химия применяемых теплоносителей весьма токсична. Сливать эти жидкости в почву или в канализационную систему недопустимо, для утилизации токсичных веществ следует обращаться к специалистам. Называть электродные котлы экологичными установками невозможно при всем желании.

По цене электродных котлов вопрос понятен – сам котел простой и недорогой, а вот комплектация весьма недешева. Блок управления, термодатчики, насос для обеспечения циркуляции необходимы не только для оптимизации, но и по соображениям безопасности эксплуатации. Контроль системы необходим уже по одной причине – экстремально быстрому нагреву теплоносителя. Компоновка котла с ТЭНами невозможна без полной комплектации, в отличие от электродного котла, поэтому и цены на них следует сравнивать на равных основаниях – в полном комплекте.

Минусы использования электродных котлов:

1. Теплоноситель и степень его проводимости обуславливает параметры мощности, и от его вида и качества полностью зависит эффективность. Баланс состава и качество этой жидкости определяют, будет ли система эффективной. Критериев выбора масса: сопротивление жидкости не должно быть слишком высоким для прохождения тока, но хорошая ионизация необходима. При этом металлическим деталям системы должна быть обеспечена защита от активной химической коррозии. Теплоемкость состава и широкий температурный диапазон работы также являются основными критериями, и не менее важна безопасность и минимум токсичности. Рекомендации производителей электродных котлов по выбору теплоносителей только по указанному списку следует выполнять, во избежание поломок без возможности гарантийного ремонта.
2. Практичным вариантом радиаторов являются только биметаллические и алюминиевые высокого качества. Подбирать алюминиевый радиатор по бюджетному варианту чревато быстрым нарушением химического баланса теплоносителя. Причина этого кроется в том, что вторичный алюминий и экструзионные технологии дают отопительные приборы с металлом, содержащим различные примеси. Та же причина – необходимость сохранения баланса электролита – не допускает применять и радиатор из черных металлов, имеющих склонность к коррозионным процессам. Чугунный радиатор даже при небольшом внутреннем объеме будет иметь слишком высокую теплоемкость, что приведет к тому, что система с электродным котлом будет работать в максимальном режиме, как следствие – износ и никакой экономии ресурсов.
3. Для систем отопления открытого типа электродные котлы не подходят, по тем же причинам – невозможности сохранения химического баланса и минимальной коррозионной агрессивности электролита при свободном доступе воздуха из атмосферы.
4. Агрегат полностью безопасен только при условии надежного заземления. Установка УЗО не станет решением, а только добавит проблем, поскольку корпуса ионных котлов представляют собой один из электродов. Срабатывания УЗО также будут вызваны утечками. Заземление – единственный вариант для данной схемы, причем риск получения электротравмы при пробое изоляции при обслуживании электродного котла значительно больше, чем у моделей с тэнами. Но устройство заземления предписано нормами для всех электроприборов, а не только для ионных котлов, и является не минусом, а мерами по обеспечению безопасной эксплуатации.
5. Питание только переменным током, работа от аккумуляторов невозможна, так же, как и аварийный режим. Если электроэнергии нет, отопления тоже нет.
6. Системы водяных теплых полов устроить невозможно.

Ограничение порога нагрева имеются у всех моделей котлов, и электродный не может быть исключением. Электролит рассчитан на оптимальную работу при температуре теплоносителя до 75⁰С, при дальнейшем разогреве жидкости ионизация может стать недостаточной для корректной работы, электроэнергия будет расходоваться с очень низким КПД. Но для отопления дома или квартиры заявленный порог +75⁰С по отзывам потребителей, вполне достаточен, а контроль за порогом нагрева осуществляется автоматически, посредством блока управления, как и для всех аналогичных систем.