Стремительный рост цен на энергоресурсы, доступность новых технологий на рынке отопительных приборов и тенденция использования экологичных источников обогрева подогревают интерес потребителей к альтернативным вариантам отопления. Среди них можно выделить ионный котел отопления, который работает с наиболее доступным энергоносителем – электрическим током.
Среди собственников недвижимости давно бытует мнение о том, что отопление с использованием электрической энергии – это довольно рисковая затея, которая может обернуться баснословными эксплуатационными расходами. Справедливости ради стоит отметить, что это мнение применимо к электрическим котлам с интегрированным ТЭНом. Появление ионных котлов на рынке позволило развеять миф о дороговизне электрического отопления дома.
Уникальное устройство электродного котла отопления гарантирует рациональный и бережливый расход ресурсов.
Помимо очевидного преимущества в виде экономичности, котел отопления электродный обладает и рядом других положительных качеств, среди них:
Принцип работы прибора
Котлы с ТЭНами часто подвергались поломкам из-за несовершенства конструкции и использования недолговечных нагревательных элементов. Критика в сторону устройства ТЭНовых котлов является вполне обоснованной – эти приборы могут перегреваться и создавать аварийные ситуации на контуре. Этих недостатков полностью лишены безопасные и эффективные ионные котлы с максимально высоким коэффициентом полезного действия.
В котлах ионного типа вместо ТЭНа используется блок электродов.
Подогрев теплоносителя происходит за счет воздействия ионов, которые движутся между электродами. При запуске котла происходит процесс ионизации теплоносителя, во время которого молекулы делятся на положительные и отрицательные ионы. Далее происходит движение ионов к электродам с соответствующим зарядом. Во время движения ионов и выделяется тепло, которое передается теплоносителю.
За счет этого электродные котлы для отопления имеют наиболее высокий показатель КПД. Они обеспечивают надежный обогрев контура с минимальными потерями тепла. К примеру, популярный электрокотел ИОН позволяет экономить до 30% электроэнергии по сравнению с традиционным ТЭНовым отопителем.
Теплоноситель для ионных котлов
Установка электродного котла не отнимет у собственника много времени. Компактные анодные котлы отопления не предусматривают подключения к системе отвода газов, не требуют сооружения специальной подушки из бетона и отнимают в доме минимальное количество полезного пространства. Единственным нюансом, который может озадачить собственника, является решение вопроса о совместимости электродного котла со специфичным теплоносителем.
Обычная вода не подходит для заполнения системы, поэтому собственнику потребуется время на приобретение и приготовление необходимого состава. Более детально о жидкости для котлов отопления можно прочитать . Стоит подобрать антифриз в соответствии с рекомендациями, предоставленными производителем прибора.
Антифриз должен обладать следующими свойствами:
Как видно, приобретенные ионные котлы отопления отзывы о которых обязательно стоит прочесть перед принятием решения об установке прибора, будут корректно работать лишь с определенным типом антифриза. Правильно подобранный теплоноситель не оставляет осадка и твердого солевого налета на внутренних компонентах контура и котла, сохраняет первоначальные свойства теплообменных поверхностей и способствует эффективной и экономичной работе всей системы обогрева.
Электродные котлы Ion ― это аппарат прямого действия (без применения промежуточных комплектующих).Нагрев воды происходит вследствие протекания электротока через теплоноситель. Работа нагрева начинается благодаря неупорядоченному перемещения ионов воды-теплоносителя от катода к аноду с частотой 50 колебаний в секунду (отсюда 2-ое название электрокотлов ― ионные котлы).Хаотическое перемещение ионов приводит к очень скорому увеличению температуры теплоносителя.7 обстоятельств выбора отопительного котла Ion. Экономичность-КПД котлов ION = 98%, достигается это благодаря системе ИОН и новому методике преображения электрической энергии в тепловую, потому один киловатт силы ИОН отапливает 20 кв.м (60 куб.м) отапливаемого здания. Средняя длительность работы котлов ION в день составляет 8 часов,в связи с этим нагревание помещений обойдется Вам дешевле в 2 раза,нежели при применении котлов на жидком и твердом горючем (мазут, уголь, дрова),дешевле в 1,5 раза,чем при применении электро котлов (тэн), масляных радиаторов и остальных теплосистем для нагрева воздуха.
Котлы ION действуют в автоматическом режиме из-за счет измерителя-реле температуры (термостата),будто дозволяет без помощи других помогать установленную температуру в отапливаемом помещении на протяжении дня,ночи,недельки и месяца. Котлы ION устанавливаются в всевозможные закрытые системы водяного отопления раскрытого либо закрытого вида как главной,так и как запасной разряд отопления.Вместе устанавливается в системы отопления с иными видами котлов.Во время эксплуатации в системе водяного отопления ION скоро нагревает теплоноситель и из-за счет большой разницы температур на входе и на выходе (по 95°C) в системе отопления формируется давление,будто исполняется подъём нагретого теплоносителя на вышину от 3 по 40 метров (в зависимости от трансформации котла ION) и позволяет обогреть здания без использования циркуляционного насоса . Малогабаритность.
Для котла ION отсутствует потребность в раздельно отведенном помещении (котельной):Однофазная трансформация (~220 В): протяженность 300 мм, диаметр 42 мм, авторитет 2 кг.Трехфазная трансформация (~380 В): протяженность 400 мм, калибр 108 мм, авторитет 7 кг. Экологичность и бесшумность-В производстве котлов ION используются экологически чистые материалы. При эксплуатации нет вредоносных выбросов,сторонних ароматов и нет шума. Корпус котлов ION сделан из прочных материалов, а разогревательное вещество выполнено из спецсплава, потому:поручительный срок эксплуатации котла - 3 года. Срок службы котлов ION - 30 лет. Электрических ― и пожаробезопасность ION сертифицированы на электробезопасность.Котлы ION еще компактнее, чем, ТЭНовые.
Купить котлы Ion в Ростове-на-Дону, Краснодаре по хорошей цене очень просто: сделайте заказ по телефону или электронной почте.
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.
В этой статье мы поговорим о ионных котлах отопления. Как работает котел, конструкция и монтаж. Обсудим преимущества и недостатки отопления дома при помощи ионного котла.
Зачастую обогрев электричеством является единственно приемлемым вариантом поддержания необходимой температуры в доме, рабочей мастерской, помещении для сельскохозяйственных животных. И решение вопроса не оставляет потребителям вариантов. Всем известные котельные агрегаты с ТЭНами стали наиболее распространенным оборудованием для отопления небольших по объему зданий и сооружений. В трубчатых электронагревателях, установленных в рабочем объеме котлов, под действием электрического тока нагревается элемент с высоким сопротивлением, передающий полученное тепло ограждающей его трубке и затем самому теплоносителю. Под действием разницы температуры и давления происходит перемешивание слоев теплоносителя и прогрев всего объема.
Создатели первых образцов ионных котлов отопления взглянули на этот вопрос под другим углом: можно ли упростить сложный процесс нагрева жидкости, убрав из системы всех посредников? Достаточно поместить в водный объем электроды и присоединить каждый к сети переменного тока, используя жидкость как электропроводник.
Немного истории
Первоначально ионные котлы отопления были разработаны для установки на подводных лодках Советского Союза. Более семидесяти лет назад отопительное оборудование такого типа было оптимальным вариантом безопасного и экономичного отопления герметичных отсеков военных субмарин с дизельными двигателями. Оно отличалось компактными размерами и высоким КПД, не издавало шум и не требовало сооружения вытяжной системы как в случае использования агрегатов на углеродном топливе. Главное - теплоносителем могла быть обычная вода из моря, ее не надо было опреснять.
Первая модель для бытового использования была запатентована инженерами-техниками Кунковым Д.Н. и Ильиным А.П. в 1995 году. К тому времени заказы для оборонной промышленности существенно сократились, и потребность поставки специализированных отопительных котлов для подводных лодок сошла на нет.
Как работает ионный котел отопления
В отличие от ТЭНов, где процесс нагрева теплоносителя осуществляется через разделяющую стенку, в ионных котельных агрегатах температура теплоносителя повышается благодаря перемещению ионов последнего под действием переменного тока. На электроды, помещенные в рабочий объем теплоносителя, подается переменное напряжение частотой 50 Гц. Единственным путем прохождения электрического тока является теплоноситель, ионы которого начинают притягиваться к противоположно заряженным элементам. Отрицательные ионы - анионы - стремятся к «положительному» катоду, положительные ионы - анионы - к аноду. Перемещение возможно благодаря электрическому полю, создаваемому работающими электродами котла. Переменность электрического поля создает хаотическое движение ионов в теплоносителе, вода начинает быстро разогреваться, при этом не создается условий для электролиза (разложения на составляющие). Электроды в ионных котлах не являются нагревательными элементами.
Неравномерное разогревание слоев объема теплоносителя вызывает естественное перемешивание. Более теплые массы поднимаются, вытесняя вниз более холодные. Возникает циркуляция - движущая сила работы всего контура теплоснабжения.
Ионизация возможна лишь в растворах электролитов (жидких средах с наличием солей) и исключена в дистиллированной воде, ведь первоначально в таких котлах использовали морскую воду. Показатель омического сопротивления среды не должен быть более 3 кОм (при 15 о С). Отсутствие солей в теплоносителе попросту не позволит создать электрическую связь между противоположно заряженными электродами.
Взгляд внутрь - описание конструкции электродного котельного агрегата
Конструкция агрегата проста и надежна. Корпус ионного котла имеет цилиндрическую форму и выполнен из стальной цельнотянутой трубы, снаружи покрыт полиамидным материалом. Применение данного вида внешней изоляции обусловлено высокой прочностью и жесткостью покрытия, его высокими эксплуатационными и электроизоляционными качествами. Присоединение котла к системе теплоснабжения предусмотрено через вводной и выводной патрубки.
Нагревательными элементами котлов являются электроды из специального сплава, надежно изолированные от корпуса резиновыми прокладками. В однофазных котлах установлен один электрод, в трехфазных, соответственно, три. Присоединение к электросети выполняется через клеммную коробку, для защитного заземления в нижней части котла предусмотрена клемма заземления. Все элементы конструкции котла обеспечивают высокую защиту от токовой утечки.
Габариты котла имеют небольшие по сравнению с ТЭНовыми моделями размеры. Длина и диаметр агрегата не превышают 600 мм и 320 мм соответственно. Вес котла без теплоносителя не превышает 12 кг. Электродные котлы выпускают с диапазоном мощностей от 2 до 50 кВт, что позволяет отапливать от 80 до 1600 куб. м. Мощность однофазных моделей не превышает 6 кВт, трехфазные котлы выпускаются мощностью от 9 кВт и выше.
Для управления работой электродного котла устанавливается система контроля, позволяющая точно настраивать и автоматически управлять схемой теплоснабжения объекта. В состав контроллера входят:
- блок защиты от перепадов напряжения в питающей сети,
- терморегулятор,
- блок магнитного пускателя.
Более дорогие модели оснащены функцией удаленного управления по каналу GSM.
В отличие от нагревательных котлов с ТЭНами ионные котлы менее инертны, оперативнее реагируют на изменение настроек. Применение контроллера позволяет максимально быстро регулировать температуру теплоносителя в контуре и, следовательно, обеспечивать более экономичный режим работы.
Котельный агрегат выходит на свою номинальную мощность при достижении температуры теплоносителя в рабочем объеме агрегата 75 о С. При более низких температурах энергопотребление агрегата ниже, так как токовая проводимость в холодной среде снижена. При этом, указанная температура является оптимальной для продолжительной и экономичной работы, ее превышение существенно повысит электропотребление системы в целом.
Установка ионного котла отопления в систему теплоснабжения
Электродный котел необходимо устанавливать в вертикальном положении, не допуская перекоса в ту или иную сторону. Опорные настенные кронштейны для крепления агрегата должны быть рассчитаны на вес котла с учетом теплоносителя.
Одно из главных условий безопасной работы электродного котельного агрегата - профессионально выполненное заземление котла, обеспечивающее защиту при утечке тока. Согласно требованиям ПУЭ заземляющий проводник должен быть выполнен из меди, сечением не менее 6 кв.мм. Для присоединения корпуса котельного агрегата к контуру заземления в нижней части агрегата предусмотрен заземляющий клеммник. Результаты замеров сопротивления контура не должны превышать нормированный показатель - 4 Ом.
При установке ионного котла отопления в только что смонтированную систему отопления необходима лишь тщательная промывка последней чистой водой. Устанавливая электродный котельный агрегат в существующий контур, ранее работавший с другим отопительным оборудованием, необходимо выполнить промывку системы от накипи и взвесей специальными средствами. Наличие нежелательных включений приведет к сбоям в настройке работы системы. Как правило, в техническом паспорте на изделие производитель приводит подробные инструкции, описывающие технологию промывки, необходимые препараты и их концентрацию.
Безаварийную работу контура отопления также обеспечивают:
- автоматические воздухоотводчики, смонтированные в верхних участках схемы,
- гидроаккумулятор, характеристики которого определяются объемом системы и давлением в ней,
- манометр для измерения давления теплоносителя,
- обратный клапан или затвор, предохраняющий от обратного тока теплоносителя.
В обвязке котельного агрегата допускается использование металлических и металлопластиковых труб соответствующего диаметра, при этом с подающей стороны первые 1,2 м должны быть использованы неоцинкованные трубы.
Особенности установки и работы ионных котлов в различных типах систем отопления
Ионные котлы могут быть установлены как в открытых системах отопления, работающих на естественной циркуляции теплоносителя, так и в закрытых. В первом случае нагретая в котле жидкость, чаще всего вода, движется вверх по подающим трубопроводам и наполняет радиаторы отопления. После остывания в нагревательных приборах теплоноситель возвращается по обратным трубопроводам в котел, где снова нагревается, и цикл вновь повторяется. Для циркуляции теплоносителя в закрытых системах предусмотрен циркуляционный насос, способствующий легкому запуску системы отопления.
В системах с естественной циркуляцией всю арматуру, необходимую в обвязке котла, - регулирующую и запорную - необходимо устанавливать после расширительного бачка, то есть исключить установку арматуры на участке от выходного патрубка агрегата до врезки гидроаккумулятора.
В системах закрытого типа вся арматура устанавливается на участке от бака-расширителя до входного патрубка котла. Запорную арматуру можно установить до гидроаккумулятора в случае, если сразу после котельного агрегата смонтированы аппараты безопасности. При такой обвязке расширительный бачок можно расположить на обратном трубопроводе системы.
Выбор отопительных приборов для систем с электродными котлами
Для эффективной работы систем отопления с ионными котельными агрегатами следует установить алюминиевые или биметаллические нагревательные приборы (радиаторы отопления). При выборе первых следует учесть тот факт, что вторичный алюминий, из которого изготовлены дешевые радиаторы, содержит большое количество примесей, повышает омическое сопротивление рабочего теплоносителя. В данном случае не следует экономить на радиаторах, ведь это приведет к нестабильности системы и повышению расходов электроэнергии.
Покрытые внутри полимерным составом алюминиевые радиаторы устанавливают, как правило, в открытых системах. Наличие в теплоносителе растворенного кислорода способствует быстрому корродированию поверхности отопительных приборов. Для закрытых систем такой необходимости нет, и применение радиаторов с повышенной защитой лишь безосновательно завысит стоимость системы отопления.
Производители котельного оборудования не рекомендуют использовать приборы отопления из чугуна - их высокая загрязненность существенно влияет на омическое сопротивление воды. Также радиаторы из чугуна имеют большой внутренний объем, что потребует установки электродного котла большей мощности и повышению электропотребления. Исключение составляют чугунные приборы, произведенные по европейским нормам и стандартам. Для повышения надежности перед входом в котельный агрегат устанавливают фильтр-грязевик и фильтр для грубой механической очистки теплоносителя.
Для оптимальной работы котельного агрегата и исключения необоснованного потребления мощности необходимо точно рассчитать объем системы отопления, большую часть которой составляют радиаторы отопления. Идеальным соотношением для ионных котлов является 8 л объема системы на 1 кВт тепловой мощности оборудования. Превышение этого показателя приведет к высоким затратам на электроэнергию и неэкономичной работе агрегатов, при этом срок службы электродов котла снизится.
Все за и против
Надежную эксплуатацию и широкую популярность котлов, работающих на электричестве, объясняет внушительный ряд преимуществ:
- высокая экологичность оборудования из-за отсутствия отходящих дымовых газов;
- для работы котла не требуется особых режимов вентиляции и удаления отработанных паров, газов;
- эффективность работы (КПД) приближается к 100%;
- малые габариты при высоких показателях мощности по сравнению с газовыми или дизельными котлами;
- безопасность при снижении уровня теплоносителя в системе (в отличие от ТЭНов при недостаточном объеме воды не создается аварийно-опасная ситуация);
- качество электроэнергии питающей сети незначительно влияет на работу, при снижении напряжения понижается мощность оборудования без значительного изменения процесса нагрева теплоносителя;
- может являться как основным, так и резервным или дополнительным источником тепла на объекте;
- ионный котел создает необходимое давление в системе теплоснабжения без установки в схему циркуляционного насоса;
- оперативное управление системой обусловлено малой инертностью процесса, а применение современной автоматики позволяет эффективно поддерживать в помещениях требуемую температуру воздуха.
Недостатки, которые в некоторых случаях не позволяют использовать ионные котлы:
- пуско-наладку могут выполнять только квалифицированные сотрудники с применением специализированного оборудования;
- изменение показателя электропроводности циркулирующего теплоносителя в процессе эксплуатации отопительного оборудования может изменяться, что требует привлечения специалистов для правильной настройки системы;
- ионные котлы работают только на переменном токе;
- для защиты от поражения током при повреждении изоляции требуется надежное заземление с периодическим контролем сопротивления;
- необходимость периодической замены электродов из-за разрушения последних действием переменного тока;
- покрытие электродов отложениями в виде накипи препятствует ионизации воды, ее нагреву;
- необходимость регулярного наблюдения показателя электропроводности находящегося внутри теплоносителя, при снижении которого понижается мощность котла;
- нагрев теплоносителя до температуры не более 75оС, что ограничивает область экономичного применения котлов данного типа;
- высокие требования к материалу и конструкции отопительных приборов;
- необходимость установки насоса для циркуляции теплоносителя при запуске отопительного контура;
- отсутствие возможности отбора нагретой воды из контура отопления для бытового использования (необходимо устанавливать теплообменник).
При решении вопроса о рациональности установки электродного котла следует оценить состояние отопительной системы, эффективность работы оборудования данного типа в принятой схеме теплоснабжения.
Рынок электродного отопительного оборудования
Наиболее распространенными в России являются электродные котельные агрегаты следующих торговых марок:
- «ГАЛАН» (Россия);
- «ЭОУ» (СПД-ФО О.А. Гончаренко, Украина);
- «STAFOR EKO» (Латвия).
Производители дают до двух лет гарантии на отопительные агрегаты при условии должной эксплуатации. Срок службы самого котла составляет более 10 лет при регулярной замене токовых электродов каждые 3 года.
Примерная стоимость отопительного агрегата мощностью 2 кВт составляет 9,5- 10 тыс. руб., включая необходимый блок управления и автоматики - 6,5- 7 тыс. руб.
О чем следует помнить
Планируя к установке электродный котел, запомните несколько важных моментов, при которых ваша система теплоснабжения будет долговечной, безопасной и высокоэффективной:
1.
Не пренебрегайте требованиями к установке и подключению котельного агрегата, ответственно отнеситесь к вопросам безопасности и заземления электрооборудования.
2.
В случае заполнения контура теплоснабжения антифризом обеспечьте герметичность и прочность разъемных соединений ввиду его высокой текучести.
3.
Подающий и обратный трубопроводы покройте эффективной теплоизоляцией для оптимальной работы котельного агрегата.
4.
Большой срок эксплуатации контура отопления значительно снижает эффективность и экономичность работы ионного котла, установленного взамен устаревшего оборудования. Устанавливая электродный котел, проведите капитальный ремонт существующей системы теплоснабжения с обязательной заменой радиаторов на современные модели приборов;
5.
При разветвленной схеме теплоснабжения, например в многоэтажных зданиях, эффективным решением будет установка нескольких агрегатов на каждом этаже или в каждом отдельном корпусе. Это будет несколько дороже, но более надежно в плане эксплуатации.
6.
В системы отопления с ионными котельными агрегатами нельзя устанавливать теплый пол, так как максимально возможная для него температура теплоносителя (45оС) не позволит работать котлу в оптимальном рабочем режиме.
Ионные котлы отопления - ВИДЕО
В этой статье: электродный котел — детище оборонных предприятий; как работает ионный котел; можно ли нагреть воду без источника тепла; понижаем омическое сопротивление — добавляем в воду соль; плюсы и минусы ионных котлов; устройство электродного котла; как правильно установить электродный котел; какие отопительные приборы можно использовать в контуре с ионным котлом, а какие — нет; производители и цены; в завершении — нюансы установки ионных котлов.
Сколько способов отопления дома при помощи электроэнергии вам известно? Чаще всего приходит на ум котел с водяным тэном — обладая высоким сопротивлением, нихромовая нить внутри такого тэна нагревается, передавая тепло наполнителю трубки, затем металлической оболочке и, наконец, воде. Почему бы не упростить задачу и не нагревать теплоноситель, минуя посредника, ведь можно же сделать это с помощью примитивных электродов из двух бритвенных лезвий, присоединив к ним провода и подключив к электропитанию? Именно из этой логики исходили создатели первых моделей ионных (электродных) котлов, изначально разработанных для нужд ВМФ СССР.
История и принцип работы ионного (электродного) котла
Данный тип отопительных котлов был создан в середине прошлого века предприятиями оборонного комплекса для нужд подводного флота СССР, в частности — для отопления отсеков подлодок с дизельными двигателями. Электродный котел полностью соответствовал условиям заказа подводников — имел крайне малые для обычных отопительных котлов размеры, не нуждался в вытяжке, не создавал шумов при работе, эффективно нагревал теплоноситель, в роли которого более всего подходила обычная морская вода.
К 90-м годам заказы для оборонки резко сократились в объемах, вместе с этим были сведены к нулю потребности военного флота в ионных котлах. Первая «гражданская» версия электродного котла была создана инженерами А.П. Ильиным и Д.Н. Кунковым, получившими соответствующий патент на свое изобретение в 1995 году.
Принцип работы ионного котла основан на прямом взаимодействии теплоносителя, занимающего пространство между анодом и катодом, с электрическим током. Прохождение электрического тока через теплоноситель вызывает хаотичное движение положительных и отрицательных ионов: первые движутся к отрицательно заряженному электроду; вторые — к заряженному положительно. Постоянное перемещение ионов в сопротивляющейся этому движению среде вызывает быстрый нагрев теплоносителя, чему особенно способствует перемена ролей у электродов — каждую секунду их полярность меняется 50 раз, т.е. каждый из электродов в течение одной секунды 25 раз будет анодом и 25 — катодом, поскольку они подключены к источнику переменного тока частотой 50 Гц. Следует отметить, что именно столь частая смена заряда у электродов не позволяет воде разложиться на кислород и водород — для электролиза необходим постоянный электроток. С возрастанием температуры в котле повышается давление, вызывающее циркуляцию теплоносителя по отопительному контуру.
Таким образом, электроды, установленные в емкости ионного котла, напрямую не участвуют в нагреве воды и не нагреваются сами — за повышение температуры воды отвечают положительно и отрицательно заряженные ионы, расщепленные под воздействием электротока из молекул воды.
Важным условием эффективной работы ионного котла является наличие омического сопротивления воды на уровне не более 3000 Ом при 15°С, для чего этот теплоноситель должен содержать определенное количество солей — изначально электродные котлы создавались под морскую воду. То есть, если залить в отопительную систему дистиллированную воду и попытаться нагреть ее при помощи ионного котла — никакого нагрева не будет, поскольку в такой воде соли полностью отсутствуют, а значит, не возникнет электрической цепи между электродами.
Характеристики ионных (электродных) котлов
Обладая присущими электрическим котлам положительными характеристиками, данный тип котлов имеет и ряд собственных. Отмечу все плюсы:
- высокий КПД, близкий к 100% (впрочем, любой электронагреватель имеет КПД не ниже 96%);
- крайне малые размеры при высокой мощности, по сравнению с любыми другими котлами;
- не требуется дымоход;
- способен самостоятельно поднять давление в контуре отопления;
- в отличие от котлов с тэнами, полностью отсутствует опасность аварии при недостаточном уровне теплоносителя в емкости котла — недостаток теплоносителя приведет лишь к прекращению работы котла, поскольку не будет электрической цепи между электродами;
- крайне малая инертность позволяет эффективно управлять температурными режимами во время работы котла при помощи автоматики, в результате достигается наименее энергозатратная работа отопительной системы — температура в обогреваемых помещениях всегда будет на том уровне, который задан автоматическому контроллеру;
- перепады напряжения в электросети не наносят вреда ионному котлу — меняется лишь его мощность, работа не прекращается;
- допускается установка в качестве дополнительного источника тепловой энергии, установка нескольких ионных котлов одновременно;
- полностью отсутствует негативное воздействие на окружающую экологическую обстановку.
Минусы электродного котла:
- потребляет только переменный ток, при постоянном токе произойдет электролиз воды;
- высокие требования к электролитическим характеристикам теплоносителя, при их изменении качество работы (выработка тепла) резко снижается. Необходим контроль за электрической проводимостью теплоносителя;
- требует обязательного заземления (впрочем, как и любой нагревательный прибор с водяным тэном). При этом риски поражения электротоком в случае пробоя изоляции выше, чем у тэновых водонагревателей;
- температура нагрева теплоносителя не должна превышать 75°С, иначе энергопотребление котла серьезно возрастет;
- образование накипи на электродах снижает мощность котла, поскольку препятствует ионизации теплоносителя;
- высокие требования к качественным характеристикам отопительных приборов;
- потребность в оснащении отопительной системы циркуляционным насосом ;
- износ электродов, вызванный переменным напряжением тока, требующим их периодической замены;
- в завоздушенном отопительном контуре, содержащем теплоноситель-электролит, многократно ускорятся коррозийные процессы ;
- в одноконтурной системе использование нагретой воды для бытовых нужд недопустимо;
- пусконаладочные работы требуют привлечения специалистов — самостоятельно понизить омическое сопротивление воды с повышением ее проводимости до оптимального уровня, практически невозможно;
- электропроводность теплоносителя в процессе эксплуатации изменяется, необходимо ее контролировать, а значит, обладать соответствующими знаниями и оборудованием.
Устройство и установка электродного котла
Он имеет довольно простую конструкцию, в которой особое внимание уделено защите от утечки электрического тока: цельнотянутая стальная труба в качестве корпуса, поверх ее покрывает электроизоляционный слой полиамида; патрубки ввода и вывода теплоносителя; клеммы подачи питания на корпус и заземления; электрод из особого сплава (трехфазные котлы оснащены тремя электродами), изолированный полиамидными гайками; дополнительная изоляция резиновыми прокладками в местах разъемов.
Внешне бытовой ионный котел имеет цилиндрическую форму, его диаметр обычно не превышает 320 мм, длина — 600 мм, а вес — 12 кг. Наименьшая мощность — 2 кВт (для отопления помещений порядка 80 м 3), максимальная — 50 кВт (отопление помещений около 1600 м 3). Однофазные котлы имеют мощность от 2 до 6 кВт, трехфазные — от 9 до 50 кВт. Энергопотребление котла достигает номинального уровня (заявленной производителем мощности в киловаттах) при достижении температуры внутри него на уровне 75°С — при меньших температурах энергопотребление ниже, поскольку в более холодном теплоносителе проводимость тока ниже. Следует отметить, что температура в 75°С является оптимальной для ионных котлов, поскольку при развитии более высокой температуры энергопотребление котлов превысит заявленное в техпаспорте.
В комплекте с электродным котлом идет система автоматического управления (контроллер), включающая в себя электронный терморегулятор, автоматическую защиту от скачков напряжения в электросети и блок пускателя. Некоторые модели контроллеров допускают как непосредственное управление, так и удаленное, по gsm-каналам. Именно контроллер обеспечивает заявляемую производителями ионных котлов экономию электроэнергии — в отличие от нагрева воды при помощи тэнов, электродный нагрев позволяет в более короткий срок изменять температуру теплоносителя, т.к. имеет малую инертность.
В открытой отопительной системе с естественной циркуляцией теплоносителя, последний движется вверх по трубам из-за температурного расширения и давления в ионном котле, поступает в радиаторы и остывает, затем возвращается по трубопроводу обратки в котел, где нагревается и повторяет цикл вновь. Закрытая система отопления дополнительно оснащается расширительным баком-экспанзоматом и циркуляционным насосом, необходимым на начальном этапе прогрева теплоносителя.
При установке электродного котла обязательным требованием является комплектация отопительного контура в наиболее верхней его точке группой безопасности — автоматическим воздухоотводчиком, манометром, подрывным (обратно-предохранительным) клапаном. В системах открытого типа регулирующая или запорная арматура должна быть установлена только после расширительного бачка, т.е. участок трубопровода между выходом из котла и до расширительного бачка не должен содержать какой-либо запорной арматуры! В системах закрытого типа запорная арматура устанавливается на отрезке трубопровода после расширительного бачка и до ввода в котел. Если же сразу после выхода из котла установлена группа безопасности, то запорную арматуру можно устанавливать до экспанзомата — расширительный бачок в этом случае нужно установить на участке обратки.
Ионные котлы любой модели устанавливаются в отопительную систему строго вертикально, с собственным креплением к стене. Первые 1200 мм обвязки на подаче теплоносителя в котел выполняются из металлической не оцинкованной трубы, далее допускается использование металлопластиковых труб.
Надежное заземление ионного котла обязательно, поскольку в случае утечки токов эту проблему с помощью УЗО не решить. Заземляющий медный провод должен иметь сечение от 4 до 6 мм, его сопротивление не должно быть более 4 Ом — подключение проводника выполняется к нулевой клемме, расположенной в нижней части корпуса котла. Заземление должно соответствовать требованиям ПУЭ.
В идеальном варианте предполагается установка электродного котла в новую отопительную систему, предварительно промытую чистой водой. При врезке котла в существующий контур необходима его тщательная промывка водой с добавленными в нее спецсредствами — их перечень и пропорции описаны в техническом паспорте на котел, каждый производитель настаивает на использовании определенных ингибиторов. При не соблюдении данного условия отложения солей (накипь) помешают точной настройке омического сопротивления теплоносителя.
Выбирая отопительные радиаторы для системы с ионным котлом, обратите пристальное внимание на их потребление теплоносителя в литрах — нужно выяснить, сколько литров потребляет один радиатор, затем вычислить общий литраж, исходя из необходимого количества радиаторов. Следует отметить, что особо вместительные отопительные приборы не подойдут, т.к. такая отопительная система будет потреблять свыше 10 л теплоносителя на киловатт установленной мощности котла, что вынудит его работать безостановочно, а это не выгодно с позиции затрат электроэнергии. В идеале общий литраж отопительной системы должен составлять порядка 8 л на киловатт мощности.
По материалу изготовления для отопительных систем с электродным котлом наиболее подходят биметаллические и алюминиевые радиаторы. При выборе алюминиевых отопительных приборов важным критерием является происхождение алюминия — первичный ли он (т.е. получен из природных материалов — бокситов, алунитов, нефелинов и т.д.) или же вторичный, переплавленный из вторсырья. Проблема в том, что более дешевые радиаторы из вторичного алюминия выполнены из сплава с большим содержанием примесей, повышающих омическое сопротивление теплоносителя.
В открытые системы отопления правильным будет устанавливать отопительные приборы из алюминия с внутренним полимерным покрытием, снижающим коррозию, в закрытых системах такие радиаторы не понадобятся — коррозионные процессы активизируются при наличии воздуха в объеме теплоносителя, т.е. содержание солей в нем не является причиной коррозии.
Чугунные радиаторы для отопительных систем с нагревом теплоносителя от электродного котла подходят менее всего, поскольку сильно загрязнены изнутри и грязевые частицы повлияют на проводимость тока. Кроме того, чугунные радиаторы потребляют значительный объем теплоносителя, что может превысить установочную мощность данной модели ионного котла — потребуются его более мощные модели. Производители электродных котлов допускают использование чугунных радиаторов при соблюдении следующих условий: они произведены по евростандарту (т.е. в Турции или Чехословакии); на обратке, перед вводом в котел, в трубопроводе установлены отстойники-грязевики (уловители шлама) и фильтры грубой очистки.
Ионный котел — цены и производители
В России и странах СНГ представлены электродные котлы следующих производителей — российская ЗАО «Фирма «Галан» (одноименный брэнд), латвийская ООО «Stafor EKO» (одноименный брэнд) и украинская СПД-ФО Гончаренко О.А. (брэнд «ЭОУ» (энергосберегающая отопительная установка)).
Стоимость электродного котла зависит от его мощности — котел мощностью в 2 кВт в среднем обойдется покупателю в 3000 руб. Следует учитывать, что комплект необходимой автоматики реализуется, как правило, отдельно — его стоимость составит порядка 6500 руб., т.е. вдвое дороже самого котла.
Срок гарантии на электродный котел, в зависимости от производителя, составляет от года до 2-х лет. Средний срок службы таких котлов — около 10 лет, при условии соблюдения эксплуатационных требований к теплоносителю и своевременной замены электродов (примерно каждые 2-4 года).
В завершении
Создавая отопительную систему, основанную на нагреве теплоносителя от электродного котла, необходимо соблюсти следующие нюансы:
- потребление электроэнергии котлом значительно выше в случае установки в ранее используемый контур отопления. Лучше устанавливать ионный котел в контур, созданный специально под него;
- при использовании в качестве теплоносителя антифриза , следует особое внимание уделить разъемным соединениям, поскольку его текучесть выше, чем у воды;
- все трубы, образующие отопительный контур, стоит обернуть слоем теплоизоляции — эта мера облегчит задачу котла по выходу на оптимальный рабочий режим;
- если группы отопительных радиаторов находятся на разных уровнях (этажах) здания, то более эффективным, хотя и менее выгодным экономически, будет установка независимых ионных котлов необходимой мощности на каждую группу.
Ионные (электродные) котлы не подходят для систем отопления вроде «теплый пол» или «теплый плинтус» , поскольку температура циркулирующего в них теплоносителя не должна превышать 45°С — котел не сможет выйти на необходимую рабочую температуру.
Абдюжанов Рустам, рмнт.ру
