Реклама Заказать смету Вопросы

Введите ваш запрос для начала поиска.

Ионные котлы 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.

Ионные котлы отопления

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.

Как работает ионный котел

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 15оС). 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 75оС. 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.

Установка ионного котла

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 9,510 тыс. руб., включая необходимый блок управления и автоматики 6,57 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