Электрический водонагреватель для теплых полов

Отказ от традиционных способов обогрева каркасных домов в ряде случаев является простым следованием моде, желанием произвести впечатление на окружающих.

Но чаще все-таки имеет место точный расчет, анализ характеристик, качеств того или иного метода отопления.

В этом отношении на лидирующие позиции уверенно выходят водяные теплые полы, имеющие массу полезных качеств, способные эффективно обогревать дом с наименьшими затратами. При этом высоко оцененным методом является автономный способ отопления, без подключения к сети ЦО. Возможность запитать систему обогрева дома к собственному котлу выводит уровень зависимости жилья от поставщиков ресурсов на совершенно новые позиции, что позволяет решать многие вопросы самостоятельно.

Водяной теплый пол

Водяной теплый пол — это отопительный комплекс, состоящий из рабочего органа, узла смешения и собственного котла как источника питания системы. Возможно подключение к сети ЦО, но мы рассмотрим более независимый вариант обогрева.

В составе системы водяного теплого пола функционируют:

• трубы с циркулирующим по ним теплоносителем;
• узел смешения, состоящий из коллектора, циркуляционного насоса и двух- или трехходового клапана;
• котел отопления, осуществляющий нагрев теплоносителя;
• соединительные трубопроводы, измерительные устройства, запорная арматура и т. д.

Рабочий орган — трубы с теплоносителем — разделены на равные части, называемые контурами. Такое деление облегчает работу циркуляционного насоса, выравнивает температурный перепад между началом и концом контура (прямым и обратным). Контуры располагаются внутри слоев пола, в бетонной стяжке или без нее, под напольным покрытием.

Порядок размещения труб таков, что они равномерно занимают всю полезную площадь комнаты (под низкой мебелью или крупной бытовой техникой трубы не укладывают). Расстояние между трубами, иначе называемое «шаг трубы» довольно жестко ограничено интервалом от 10 до 30 см, в этих пределах работа теплого пола наиболее эффективна.

Температура теплоносителя в контурах относительно невысока — около 50 градусов. При этом на выходе их котла теплоноситель намного теплее, и отправлять такую горячую воду в контуры нельзя. Для решения вопроса используется узел смешения, соединяющий в заданных пропорциях горячий теплоноситель с остывшим, прошедшим путь по контурам и отдавший тепловую энергию.

Регулирует процесс двух- или трехходовой клапан, выполняющие функцию ограничителей количества горячего прямого потока, поступающего в систему контуров. При необходимости режим подмеса можно изменить, увеличивая или уменьшая температуру теплоносителя.

Большая площадь, занимаемая контурами, приводит к изменению физических процессов, происходящих при обогреве помещения. Обычной для радиаторных систем конвекции в данном случае нет, поскольку температура поверхности не настолько высока, чтобы вызывать интенсивное движение и циркуляцию воздуха.

Кроме того, вся поверхность пола равномерно теплая, нет участков с более низкой температурой. Поэтому происходит не циркуляция, а излучение тепловой энергии, которое способствует созданию комфортной и уютной обстановки в помещении, но требует точной регулировки.

Более подробно про устройство водяной системы читайте в этой статье.

Возможность питания системы от собственного котла — большое преимущество, так как жильцы могут самостоятельно запускать или останавливать обогрев без оглядки на ресурсоснабжающие компании и их тарифы. Кроме того, для каркасного дома вполне возможен вариант, когда подключения к сети ЦО попросту не имеется, питание от собственного котла — единственный возможный вариант.

Виды котлов по типу топлива

Конструкций котлов отопления создано много.

В их числе:

• газовые (природный газ, пропан-бутан). Самый экономичный тип котла;
• электрические. Не требуется никакого топлива, только подключение к сети электроснабжения;
• твердотопливные (дрова, уголь, паллеты, брикеты и т. д.);
• дизельные. Имеют возможность работать самостоятельно в течение довольно длительного времени;
• комбинированные. Котлы, имеющие несколько вариантов использования топлива. Бывают комбинации газ — электроэнергия, электроэнергия — твердое топливо, газ — твердое топливо и т. д.

Рассмотрим подробнее электрические котлы как наиболее простой, самый обсуждаемый, спорный вариант источника питания теплого пола.

Общая информация

Электрокотлы для теплого пола — наиболее простые устройства для нагрева и подготовки теплоносителя (горячей воды).

Они производят нагрев собственными силами, без использования топлива, что намного упрощает их эксплуатацию как в отношении меньшей заботы, так и в смысле безопасности.

Для работы им требуется только наличие электрического тока в сети и вода в теплообменнике. Нет нужды подвозить топливо, складировать и хранить его, осуществлять загрузку в камеру сгорания и т. д. Обслуживание таких котлов наиболее просто и доступно всем. Кроме того, нет нужды получать разрешение на использование такого устройства у соответствующих надзорных органов.

Зачем нужен?

С помощью электрокотла производится нагрев теплоносителя (и, как правило, бытовой горячей воды). Нагретый теплоноситель осуществляет отопление дома, циркулируя в системе теплого пола. Без котла питание системы может быть организовано только от сети ЦО, что не всегда возможно как физически, так и материально. Поэтому электрокотел для теплого пола, по сути, является источником тепла для каркасного дома.

Применение

Принципиальных ограничений на использование электрических котлов не имеется. Основные сдерживающие факторы — это расценки на электроэнергию, действующие в регионе. В местностях, где не имеется возможности присоединиться к системе ЦО, вариантов обогрева дома практически не остается — или электроэнергия, или другие типы топлива, гораздо более трудоемкие в использовании и требующие участия человека (обслуживание, наблюдение, присмотр, доставка и хранение топлива и т. д.). Часто выбирают менее нуждающиеся в уходе электрические котлы.

Требования безопасности

Требования безопасности для электрокотлов общие, действующие для установок такого типа.

Необходимы:

• наличие изолированных кабелей подводки, имеющих нужное сечение;
• укладка кабеля производится в соответствующий кабель-канал;
• обязательно наличие защитного заземления.

Важно! Установка и подключение устройства должны выполняться аккуратно, без присутствия открытых участков кабеля или оголенных проводов. Необходимо следить за состоянием корпуса теплообменника, исключающим пробой фазы на теплоноситель (обычно такая защита предусмотрена конструкцией котла, но безопасность — превыше всего).

Виды электрических

Производство электрокотлов отопления является одним из самых распространенных. Имеется несколько видов устройств, которые подразделяются по разным признакам.

По способу нагрева теплоносителя:

1. Электрокотлы с ТЭНом. В качестве нагревателя используется ТЭН (Трубчатый Электрический Нагреватель). Самая простая конструкция, при которой нагрев ТЭНа передается воде, в которую от погружен. При отсутствии воды возникает опасность перегрева и выхода из строя.
2. Электродный тип нагрева. Более безопасный тип нагрева — при отсутствии воды процесс становится невозможным и прекращается. В работе используется нагрев воды при пропускании тока через нее. Более экономичный способ, чем при использовании ТЭНа.
3. Индукционный тип нагревателя. Современный тип, гораздо более дорогой, но более надежный, чем другие системы. Не теряет качеств со временем, практически не подвержен износу. Имеет очень высокий КПД, близкий к 100%.

По количеству контуров:

1. Одноконтурные. Самая простая конструкция котла, обеспечивающая питание только отопительной системы. В настоящее время практически вытеснена более удобной двухконтурной системой.
2. Двухконтурная система. Позволяет нагревать теплоноситель для обогрева жилья и воду для бытовых нужд.

По типу электропитания:

1. Трехфазные. Для их работы необходимо иметь соответствующее подключение электропитания.
2. Однофазные. Более простая конструкция, имеющая возможность применения повсеместно.

Все котлы имеют разную емкость и мощность, рассчитанные на обслуживание систем разной величины.

Характеристики

Параметры электрических котлов отражают их способность работать в системах определенных размеров и емкости.

Обычно указываются такие характеристики:

• тип нагревателя;
• мощность нагревателя;
• потребляемая мощность;
• расход электроэнергии;
• объем теплообменника;
• объем отапливаемого помещения.

На практике решающее значение имеет мощность и объем, остальные качества, по сути — производные от этих величин.

Как выбрать?

Выбор электрокотла основан на поиске оптимального соответствия рабочего объема и мощности котла.

Основная задача — определить электрический котел для теплого пола, в максимальной степени соответствующий имеющимся условиям.

Таким как площадь (объем) помещения, объем теплоносителя в системе теплого пола, потребности жильцов дома в горячей воде и пр.

Немаловажным критерием выбора становится тип нагревателя — более современные индукционные модели потребляют намного меньше, а эффективность из значительно выше, чем у традиционных ТЭНов. В этом отношении лучше один раз заплатить, чтобы не беспокоиться много лет.

Принцип работы

Конструкции электрических котлов используют различные принципы работы:

1. С ТЭНом устройство имеет наиболее простой принцип: погруженный в воду, ТЭН нагревает ее, после чего вода направляется к месту использования. Традиционный испытанный способ, далеко не лучший, малоэффективный и затратный, но до сих пор применяемый в различных устройствах.
2. Электродный тип нагрева воды использует ее способность повышать температуру при прохождении электрического тока. Способ безопасен, поскольку при отсутствии воды прекращается сам процесс — отсутствует возможность контакта между электродами. Имеют минимальные размеры, обладают плавной регулировкой режима, относительно недороги.
3. Индукционный метод работы котла — самый современный. Индукционная катушка, внутри которой находится металлическая емкость с теплоносителем, создает переменное магнитное поле, нагревающее воду. Отсутствует накипь от постоянной очень мелкой вибрации (для человека незаметна и безопасна), не требуется обслуживание, нет расходных элементов, периодически требующих замены.

Нагрев воды

Нагрев воды в электрокотле происходит в теплообменнике, нагреваемом в зависимости от конструкции котла ТЭНом, погруженным в жидкость, пропусканием тока сквозь воду от одного электрода к другому или при протекании процесса электромагнитной индукции. В любом случае используется емкость, наполненная определенным количеством воды, которая нагревается, направляется в систему, а ее место занимает новая порция более холодной воды.

Устройство

Устройство электрических котлов в большой степени зависит от типа конструкции, поэтому следует рассмотреть их по порядку:

1. Котлы с ТЭНом в качестве нагревателя. Теплообменник, внутри которого находится ТЭН, при включении он начинает нагревать воду. По сути, используется принцип обычного кипятильника. Система простая и наиболее уязвимая, с точки зрения множества разрушающих и ослабляющих функциональность процессов. При высоком КПД ТЭНа, равном практически 100%, со временем на нем обязательно образуется накипь, существенно уменьшающая теплоотдачу. Срок службы ТЭНа, заявляемый производителями, составляет 10 тыс. часов, что само по себе не очень много, а на практике не каждый нагреватель дотягивает и до этого значения — перегорает спираль. Ремонту ТЭНы не подлежат.
2. Электродный котел работает на принципе нагрева вода между двумя электродами под напряжением. Имеется емкость — теплообменник, внутри которой сквозь толщу воды пропускается электроток от одного контакта к другому. Происходит экономия порядка 40% энергии, так как нет нужды ничего нагревать — температура воды изменяется от течения физического процесса. Неудобство в том, что в качестве теплоносителя можно применять только специальные составы, что исключает возможность нагрева бытовой воды.
3. Индукционный тип нагревателя наиболее совершенный и экономичный из всех ныне используемых типов электрических котлов. Имеется катушка индуктивности. Она играет роль первичной обмотки. Вторичная (как короткозамкнутый виток) — корпус теплообменника. При пропускании тока через первичную обмотку происходит индукция вторичной, отчего она нагревается и отдает тепло воде, находящейся внутри. Поскольку площадь нагрева максимальная, то эффективность работы котла весьма высока.

Расход электроэнергии

Расход электроэнергии определяется типом нагревателя и его мощностью.

Величина ожидаемого расхода — вопрос весьма насущный, так как он определяет количество денег, которые придется регулярно платить за электроэнергию.

Поэтому нелишне перед приобретением котла произвести расчет его мощности и определиться с параметрами потребления.

Внимание! Использование более современных конструкций электрических котлов позволяет стабилизировать и снизить потребление электроэнергии и, соответственно, расходы на ее оплату.

Экономия

Варианты экономии электроэнергии, кроме выбора более экономичных моделей и типов нагревателя, основаны на использовании тепловой инерции теплоносителя. Например, при наличии бетонной стяжки, появляется возможность периодического отключения нагревателя от сети.

Слой бетона долго остывает, что позволяет существенно экономить энергию (и деньги) — до 30%, а иногда и больше. Кроме того, рационально будет организовать правильное распределение режимов работы контуров в разных помещениях — в коридорах прохладнее, в гостиной или в санузле — потеплее. Такое разделение поможет снизить интенсивность нагрева и получить экономию.

Схема подключения

Подключение котла к системе водяного теплого пола осуществляется довольно просто — необходимо присоединить соответствующие патрубки прямого и обратного потоков от системы к ходу и выходу электрического котла. Для этого используются соответствующие штуцера котла и смесительного узла теплого пола.

Про монтаж самой водяной системы читайте в этой статье.

При обнаружении неисправностей возможно потребуется ремонт.

Монтаж

Подготовительные работы:

1. Установка электрокотла. Операция несложная, требуется повести проводку и подключить нагреватель котла к источнику питания.
2. Укладка контуров теплого пола, подключение смесительного узла, опрессовка (отдельно контуров). Заливка стяжки пока не производится.

Подключение электрокотла:

1. Присоединяются трубопроводы прямого и обратного потоков к котлу и к смесительному узлу. Если имеется отдельный расширительный бак, то он подключается согласно требованиям конструкции (на обратном потоке).
2. Проверка надежности соединений, пробный запуск устройства. При наличии рабочего давления в системе заливается стяжка.

Внимание! Заливка стяжки возможна только при полном подключении всех контуров, проверки работоспособности системы, опрессовки и производится при наличии рабочего давления в трубах.

Плюсы и минусы

Плюсы электрических котлов:

• простота конструкции и монтажа;
• возможность полной автоматизации работы устройства;
• нет особых требований к помещению;
• высокая эффективность устройства;
• нет нужды в доставке или хранении топлива;
• нет нужды в обслуживании.

Минусы:

• высоки расходы на оплату электроэнергии;
• зависимость от состояния электросетей — опасность перебоев снабжения, слабые сети, неспособные обеспечить достаточную мощность тока;
• разные тарифы на электроэнергию в регионах.

Виды покрытий для водяного теплого пола, рассмотренные на нашем сайте: под линолеум, под плитку, под ламинат.

Полезное видео

Ознакомьтесь визуально с особенностями некоторых видов электрокотлов на видео ниже:

Выводы

Электрические котлы — самый простой источник нагрева теплоносителя для теплых полов. При всей сомнительности и множестве отрицательных отзывов, электрические котлы являются наиболее распространенными устройствами среди себе подобных, что говорит само за себя. Высокие расходы на оплату энергии вполне можно оптимизировать изменением режима работы, применением более экономичных конструкций котла. Снижение расходов автоматически снимает все отрицательные качества электрокотлов, оставляя только надежность, простоту и эффективность.

Обогрев приватных помещений с помощью полов с подогревом становится все достаточно популярным среди владельцев дома. Один из видов – организация системы на основе водяных труб. В данном варианте становится насущным вопрос правильного подбора источника тёплой воды. И один из видов – применение электрического водонагревателя.

Водяная система отопления

Применение водогрея

Во время установки гидравлического пола с подогревом, квартировладельцу требуется решить две задачи:

• получить работающую конструкцию, нагревающую воздух в помещении до оптимальной температуры;
• подобрать рентабельный на шаге изготовления и в ходе работы вариант.

Для полов с подогревом применяются электрические или газовые водогреи, которые дают работу местного отопления в квартире. Однако в том случае, когда квартира подсоединена к магистральному отоплению, так выполнить не выйдет. К системе не позволяется подключение иных потребителей, не считая установленных радиаторов.

В данной ситуации необходимо искать альтернативные источники, и один из которых – электрический водонагреватель электрический накопительный. Конечно, данное устройство не рассчитано на подобное применение, и контур ТП станет на него добавочной нагрузкой. А это может привести к выходу из строя накопителя. И все же создание подобной конструкции разрешается.

Тут главное правильно высчитать нагрузки – нагреть большие площади с помощью электрического водонагревателя не выйдет. А вот для ТП, устроенных в ванной или в кухонной комнате, этого источника хватит.

Виды электрических водонагревателей

Все изобилие моделей водогреев на рынке делится на две группы:

Первые подсоединяются к контуру холодного трубопровода и дают фактически моментальный прогрев воды при включении. Но при этом на электросеть работают высокие нагрузки, потому как мощность этих устройств составляет 6-10 киловатт. Благодаря этому для пола с подогревом эти нагреватели не подходят.

Главное! Нагреватели проточного типа – мощные потребители электрической энергии.

Нагреватель проточного типа

В отличии от проточных, нагреватели накопительного типа являют собой большую емкость с трубчатым нагревателем. Мощность подобных устройств составляет 1,5-2 киловатта, а объем – 50-100 литров. По устройству они могут напомнить термос – вода в них быстро нагревается и потихоньку стынет. К тому же накопительные устройства оборудованы терморегулятором, благодаря этому вода нагревается до заданной клиентом температуры.

На рынке есть и бойлеры значительного объема – на 250-300 литров. Но они нечасто применяются для домашних потребностей. Кстати, данные устройства могут быть собственно сконструированы для применения в системах обогрева, у них различается размещение входного и отверстия для выхода для воды.

Во время проектирования пола с подогревом важно учесть расход мощности, нужный чтобы водонагреватель электрический накопительный нагрел помещение. Естественно для расчета берется 1 кВт на 10 квадратов комнаты. Выходит, усредненный бойлер, сумеет отопить 15-20 квадратов помещения.

Необходимо учитывать и потери тепла. Они составляют в среднем 100 Вт на 10 квадратов. Причем данная цифра зависит от определенных факторов:

• вид помещения;
• качество утепления полов;
• этаж комнаты;
• методика устройства отопительного контура.

Благодаря этому во время расчета системы лучше делать не очень большой запас – так не появится ситуации, когда котельная мощность будет недостаточной.

Невидимые моменты подсоединения

Чтобы конструкция работала полностью, во время проектирования и подсоединении необходимо принимать во внимание такие невидимые моменты:

• размещение электрического водонагревателя – лучше, чтобы он находился достаточно близко к обогреваемому помещению;
• трудность отопительного контура – чем длиннее и труднее контур труб, тем очень медленно по нему протекает вода, стало быть, повышаются потери тепла;
• мощность электрического водонагревателя должна на 15-20% превосходить расчетное энергопотребление;
• с целью улучшения рабочие эффективности полов с подогревом к системе рекомендуется присоединить циркулярный насос.

Одновременно с этим придется предусматривать очень высокую нагрузку на бойлер. Благодаря этому ему нужно устраивать регулярную профилактику.

Сделать пол с подогревом от нагревательного электрического водонагревателя не очень тяжело. Он сумеет обеспечить достаточный прогрев помещения, а работы по процессу установки системы наиболее просты. Однако необходимо брать во внимание малую мощность такого прибора и рассчитывать на обогрев маленьких площадей.

Теплые полы, которые все чаще обустраиваются как в частных домах, так и в квартирах, обычно изначально предназначаются как дополнительный источник тепла, когда основную роль в поддержании должного температурного режима играют радиаторы отопления. Однако, бывают варианты, когда теплые водяные полы не только создают температурный комфорт под ногами, но и призваны полностью обогреть все жилое пространство.

Как бы там ни было, но для обеспечения системы подогрева пола теплоносителем нужен генератор тепловой энергии, то есть котел. Современные водонагреватели приспособлены для использования нескольких видов носителей энергии, в том числе и электрической. Давайте далее рассмотрим, какие бывают электрокотлы по характеристикам и по способу преобразования электричества в тепловую энергию.

Основные типы электрических котлов

По способу подогрева циркулирующей в системе отопления жидкости электрические водонагреватели можно разделить на такие виды:

Рассмотрим теперь, в чем заключаются основные отличительные особенности каждого из этих видов водонагревателей для теплого пола.

ТЕНовые электрические котлы

Котлы для водяного пола, что нагревают воду традиционным способом, то есть с помощью ТЕНа, являются самыми недорогими приборами. Однако и эффективность преобразования электрической энергии в тепловую у них сравнительно низкая. КПД таких водонагревателей не превышает 70-75%, поэтому и расход электроэнергии при их использовании достаточно большой.

Также ТЕНовые электрокотлы имеют значительную инерционность, то есть теплоноситель нагревается до рабочей температуры достаточно медленно. Еще одна «болезнь» таких котлов, это часто выходящие из строя нагревательные элементы. Однако есть и плюс, — их легко при необходимости заменить на другой.

Такие электрические котлы чаще всего используются как вспомогательные, так как применять эти приборы как основной источник снабжения теплом жилого пространства достаточно накладно.

Однако их можно подключить к небольшой системе теплого пола при наличии основного отопления в виде батарей, снабжающихся от, скажем, газового котла.

Электродные (ионные) котлы

Электродные водонагреватели промышленно выпускаются относительно недавно. В таких приборах используется принципиально другой способ нагрева теплоносителя. Они еще называются ионными, так как тепло выделяется при электролизе растворенной в самом теплоносителе соли на отрицательно и положительно заряженные ионы. Последние с огромной скоростью устремляются к электродам с противоположными зарядами (ноль и фаза). Результатом такого движения ионов является стремительное повышение температуры жидкости.

Электролизные котлы имеют несколько преимуществ по сравнению с ТЕНовыми. Они, будучи достаточно мощными, при этом весьма компактны. КПД таких водонагревателей очень высокий, — достигает 98%, то есть почти вся электроэнергия преобразуется в тепло. Понятно, что при такой эффективности и расход электричества значительно меньше. Именно по этой причине гидролизные приборы нередко используют как основные водонагреватели для системы отопления, особенно там, где природный газ недоступен.

Есть смысл использовать ионный электрокотел и для подогрева циркулирующей жидкости водяного теплого пола, особенно в случае, когда внутрипольное отопление является основным источником тепла для обогрева жилых помещений.

Недостатком такого рода водонагревательного оборудования являются повышенные требования к солевому составу теплоносителя, который должен постоянно контролироваться и поддерживаться на одном определенном уровне. При снижении концентрации соли эффективность работы такого электрокотла резко снижается.

Такие приборы работают по принципу электромагнитной индукции, когда физическое тело, помещенное в электромагнитное поле, под его воздействием нагревается. Исходя из этого, индукционные котлы имеют обмотку, при подаче на которую возникают магнитные вихри. Внутри этой обмотки помещена металлическая спиралевидная труба, что и нагревается, отдавая тепло проходящей сквозь нее жидкости.

Преимущество этих водонагревателей в высокой эффективности, абсолютной автономности и небольших размерах. К тому же они работают совершенно бесшумно и могут поддерживать низкотемпературный режим, что важно при обеспечении теплоносителем систем теплого пола.

Единственный недостаток такого электрического котла, это его цена, что намного выше, чем у водонагревателя с ТЕНом той же мощности. Однако, учитывая высокую энергоэффективность и долговечность, переплата при приобретении индукционного электрокотла имеет все шансы окупиться при эксплуатации.

Итак, вы узнали, какие основные виды котлов, работающих на электричестве, можно использовать для подогрева жидкости, циркулирующей в системе теплого пола.Осталось сделать выводы и правильный выбор.