Экономичный электрический котел для отопления частного дома

Экономичный электрический котел для отопления и в обогреве частного дома — альтернатива агрегатам на газе, твердом топливе. Электричество — самый дорогой вид энергии, поэтому важно выбрать наиболее эффективный энергосберегающий нагреватель. На экономность электрокотлов влияет принцип их работы и количество опций: нагрев ТЭНами, индукцией, электродами, возможность программирования и регулировки мощности.

Описание и принцип работы отопительных электрокотлов

Газовые котлы популярные из-за дешевизны топлива, но не всегда имеется возможность их подключить из-за трудоемкости процедуры, необходимости согласования с госорганами. Источники энергии для твердотопливных агрегатов еще дешевле, но минусов намного больше — загрязняют, требуют вывода продуктов горения, загрузки топлива, места для его хранения.

Перечисленные минусы отсутствуют у электрокотлов, которые порой являются единственным вариантом для отопления, если нет возможности подвести газ. Причем электрические устройства рассматриваются не только как дополнительные или аварийные источники, но и как основные приборы для подготовки теплоносителя. С ними не надо беспокоиться о розжиге и прочих неудобных моментах, связанных с горением топлива.

Самый экономичный электрокотел следует выбирать из энергосберегающих индукционных и электродных моделей. Но надо учесть, что в любом случае его работа будет стоить дороже газовых агрегатов приблизительно в 2.5 раза, в лучшем случае в 1.5 раза. Экономность тут рассматривается для ситуаций, если нет иных альтернатив электричеству или если данный тип энергии дешевый (есть альтернативные источники — солнечные коллекторы и прочее).

Как работают электрокотлы, устройство

Общий принцип работы электрических котлов для отопления: теплоноситель (вода) циркулирует с помощью насоса по контуру системы отопления, через котел (внутреннюю камеру, колбу, змеевик) и нагревается там ТЭНами, теплообменниками с электродами, индукционными катушками.

Основные части электрокотла: корпус с нагревателями, циркуляционный насос, блок питания, расширительный бак, система управления и безопасности (манометр, клапан обратный и для стравливания излишнего давления).

Экономичные электрокотлы затребованы в таких условиях:

• если нет возможности использовать газ;
• требуется агрегат более простой в обслуживании, чем приборы на топливе;
• предпочтение отдано более чистому источнику энергии;
• требуется дополнительный нагреватель на случай отключения основного устройства.

Виды электрокотлов для отопления дома

Есть несколько видов электрокотлов по принципу использования электричества и функционирования. Традиционные и всем привычные — ТЭНовые. Более инновационные и энергосберегающие — индукционные (вихревые) и ионные (электродные), они дороже, но стоимость окупается чрезвычайной экономичностью и КПД, который слабо или совсем не понижается со временем.

КПД всех электрокотлов одинаковое — 94–99 %, но некоторые типы более эффективные из-за организации конструкции и способа функционирования. А также со временем из-за накипи данная характеристика понижается на 10–20 % у ТЭНовых котлов, но это не характерно для индукционных и ионных изделий.

• с ТЭНами;
• ионные (нагрев электродами);
• индукционные (вихревые).

ТЭНовые электрокотлы

Котлы для отопления с ТЭНами отнести к экономным можно только условно: разные модели могут иметь более эффективные нагревательные элементы, возможности программирования, настройки мощности.

Внутри прибора находится трубчатый электронагреватель — медная или из нержавейки трубка (внутри может быть песок или масло) с нитью накаливания (нихромовой). Принцип работы как у обычного кипятильника или калорифера: спираль внутри оболочки накаляется и передает тепло через трубку, в которой она заключена, воде, поступающей в камеру (колбу) с ТЭНом.

При выборе электроотопления для дома с особым акцентом на экономности агрегаты с ТЭНами не стоит серьезно рассматривать. Можно выбрать качественный аппарат с большим или меньшим объемом потребления энергии, но все равно он будет прожорливее индукционных и ионных котлов. С другой стороны, снижение затрат может в некоторой мере сравниваться, так как котел с ТЭНом дешевый в обслуживании.

Преимущества и недостатки ТЭНовых электрокотлов

Достоинства нагревателей для отопления с ТЭНами:

• дешевый и удобный ремонт (корпус легко разбирается, детали заменяемые);
• расширенный функционал: настройка мощности, программируемость, возможность подключения термостата;
• обычно производится в моноблочном компактном корпусе (есть удобные настенные типоразмеры) готовым к работе, включающим группу безопасности, расширительную емкость, насос. Нет потребности отдельно покупать и монтировать указанные элементы, требуется только подключить аппарат к вводу и выводу системы отопления.

• самый неэкономный тип электрокотлов, особенно, если используются два ТЭНа;
• на ТЭНе образовывается накипь и налет, что требует периодической его чистки и замены. Твердая корка понижает КПД на 10–20 %. Данное утверждение спорное, так как вода системы отопления не склонная к интенсивному образованию накипи, но игнорировать его не стоит.

Индукционные котлы

Типы индукционных котлов для отопления дома (иногда их воспринимают как названия брендов):

• ВИН — «вихревые индукционные нагреватели», более инновационные с ферромагнитным корпусом. Меньшего размера и дороже в 1.5–2 раза, чем SAV, но более эффективные;
• SAV — принцип тот же, но позиционируются как менее продвинутые.

Второе отопления с вихревыми котлами — «инверторное». В состав изделия входит преобразователь тока из постоянного в переменный — «инвертор» (как у сварочных аппаратов).

Сразу после появления на рынке индукционные нагреватели для отопления позиционировались как самые продвинутые и эффективные, но опыт применения показал больше недостатков, чем ожидалось.

Принцип работы вихревых SAV и ВИН электрокотлов

Как работает индукционный SAV котел:

1. На металлическую катушку (индуктор) — стержень (его роль может выполнять сама труба с теплоносителем) с витками проволоки — подается переменный ток высокой частоты (от 50 Гц). Генерируется магнитное поле.
2. Полярность и вектор магнитного поля меняются с высокой частотой.
3. Предмет, расположенный близко к описанному явлению, пронизывается постоянно изменчивыми потоками магнитной индукции. Возникают вихревые токи Фуко, превращающие электрику в тепло, которое и нагревает воду.

Принцип передачи тепла у индукционных котлов бесконтактный — нагрев объекта осуществляется электромагнитными полями, причем моментально. Нет потребности в физическом контакте с индуктором, что повышает КПД.

Электромагнитный принцип используется в промышленности для плавления металлов. Даже небольшой индукционный самодельный прибор с катушкой с десятком витков и размерами в несколько см² способен раскалить за несколько секунд металл до красного, что иллюстрирует мощность и эффективность вихревого котла для отопления.

Преимущества индукционных котлов для отопления

Преимущества SAV котлов:

• нагрев мощный, почти моментальный;
• микровибрации отталкивают грязь, поэтому накипи и налета на контактирующих с водой частях нет, чистка не потребуется;
• экономность, самое высокое КПД среди электрокотлов.

Индукционные котлы наилучшие для подготовки воды в процессе ее течения через аппарат, поскольку обеспечивают чрезвычайно быстрый нагрев. При этом теплопотери нулевые, что выгодно отличает ВИН от ТЭНовых агрегатов. Несмотря на недостатки, если рассматривать сугубо эффективность использования электричества, индукционные котлы это самый экономный тип электронагревателей.

Недостатки вихревых котлов для отопления, целесообразность использования

Во многих источниках перечисляют множество достоинств ВИН и SAV, но в реальности картина несколько иная, обнаружилось много недостатков:

• большинство типоразмеров имеют значительные габариты;
• дороже ТЭНовых и электродных агрегатов;
• нагрев чрезвычайно мощный, поэтому при поломке системы автоотключения возникает повышенный риск взрыва;
• электромагнитное поле вредное, электрохимические процессы провоцируют коррозию;
• сложный ремонт. Казалось бы, аппарат предельно простой — катушка и корпус, — но обычно цилиндр SAV котлов надежно запаян, разобрать его чрезвычайно сложно. В составе есть электронные схемы блока управления, что усложняет ремонт. Катушка может перегореть, а стоимость новой выше, чем, например, нового ТЭНа;
• если SAV не в компактном корпусе, а таких большинство, то потребуется большой блок управления, отдельный расширительный бак, насос, группа безопасности;
• в большинстве случаев не оснащаются плавным пуском — при включении и даже при простом переключении режимов происходит резкое повышение нагрузки на сеть, что чревато перепадами напряжения (мигание лампочек и подобные эффекты).

Все-таки, несмотря на перечисленные минусы, вихревой энергосберегающий электрический котел отопления стоит рассматривать в роли нагревателя для отопления дома из-за высокого уровня экономности (эффективнее ТЭНовых на 30 %). Некоторые из перечисленных минусов относительные, например, есть небольшие и компактные типоразмеры наподобие как у изделий с ТЭНами. Это единственный тип нагревателей, КПД у которых со временем не понижается.

Ионные (электродные) котлы

Ионные (электродные) энергосберегающие котлы для отопления надо отличать от индукционных агрегатов, несмотря на то, что и они используют свойства переменного тока. Иная сама организация применения энергии. Корпус прибора содержит герметичную камеру с теплоносителем и расположенными в ней с определенным зазором электроды.

При постоянном токе катод притягивает ионы воды с положительным зарядом, а анод — отрицательные, но если сменить характеристику на переменную (начиная от 50 Гц), то возникнет постоянное движение указанных частичек. Среда имеет сопротивление, поэтому кинетическая энергия движущихся ионов (катионов и анионов) трансформируется в тепловую, происходит нагрев электролита.

В ионном котле нагревается специальный, циркулирующий в трубах системы отопления, раствор электролита, в определенных случаях им может быть вода. Фактически, такой котел — это простой теплообменнник.

Достоинства ионных (электродных) котлов для систем отопления

Преимущества и особенности ионных котлов для отопления:

• чрезвычайно компактные: маломощные модели лишь немного превышают диаметр труб. Это небольшой цилиндр, врезаемый в разводку. Не требуют пространства вокруг, поэтому могут устанавливаться буквально в любом месте;
• самые дешевые — 4–9 тыс. руб. (ТЭНовый стоит около 15–30 тыс.), но если придется докупать расширительный, бак, терморегулятор, клапаны безопасности, насос, то это еще 10–12 тыс.;
• не образовывается накипь — этому препятствуют электромагнитные процессы;
• срок эксплуатации до первой поломки — 12–15 лет. По этой характеристике электродные нагреватели сравнимы с индукционными приборами;
• ремонтопригодность. Конструкция простая и разбирается без особых затруднений. Детали заменяемые и дешевые;
• самые безопасные: если индукционные или ТЭНовые котлы при поломке автовыключения (защиты от перегрева и сухой работы) продолжат нагревать до взрыва или пожара, то ионные при утечке теплоносителя просто перестанут работать сами без какого-либо вмешательства;
• нет электромагнитного поля.

Недостатки элеткродных нагревателей

Установка самого электродного аппарата простая, но она несколько усложняется необходимостью в монтаже насоса, группы безопасности, расширителя. Есть также изделия с последними двумя элементами на корпусе или в виде моноблока готового к работе, но такая компоновка встречается реже. В этом аспекте ТЭНовые котлы имеют преимущество, так как чаще выпускаются в типоразмерах со всем необходимым в одном корпусе.

• есть приборы с теплообменником и расширительной емкостью на корпусе, но в большинстве случаев требуется дополнительная покупка этих элементов, а также насоса, группы безопасности;
• накипь и налет не образовываются, но электрические процессы усиливают коррозию металла контура отопительной системы. В этом аспекте есть схожесть с SAV котлами;
• в роли электролита может выступать трубопроводная вода, но обычно всегда используют специальные растворы от производителей таких котлов. Смесь должна быть недистиллированной, нефильтрованной. Специальные вещества наиболее эффективные. Применяют пропиленгликоль, этиленгликоль. Использовать антифриз, масло, дистиллированную воду нельзя;
• требует замены теплоносителя раз в 3–4 года.

Электродные котлы потребляют на 20–30 % меньше электричества, чем ТЭНовые агрегаты, но они немного меньше эффективные по потреблению энергии, чем индукционные модели. То есть, в рейтинге экономности, если учесть удобство, дешевизну изделия и обслуживания, находятся посередине.

Ориентиры и что учитывать для выбора экономного электрокотла отопления

Экономичный электрический котел должен иметь программируемость работы, возможность подключения реостата для вкл./выкл. в период низких тарифов или при достижении определенной температуры, а также для регулировки нагрева. Как минимум должен быть хотя бы трехступенчатый переключатель мощности.

Идеальный вариант, если аппарат имеет плавную регулировку и заводские экономрежимы. Изделие должно подходить для подключения к комнатным реостатам, которые имеют много тонких настроек, реагируют на температуру воздуха в комнате.

Одно- и двухконтурные электрокотлы

Если требуется одновременно с отоплением обеспечивать и ГВС, то выбирают двухконтурные электрокотлы. Причем расход электричества в таких изделиях практически не отличается от одноконтурных. Вода ГВС подогревается, омывая теплообменник в контуре котла для отопления, не смешиваясь с его теплоносителем. На такой нагрев не требуется дополнительной мощности, хотя для большей эффективности есть модели с увеличенным потреблением энергии.

Расчет мощности под площадь дома

Приведем упрощенный расчет мощности, так как данный вопрос — тема для отдельной статьи. Приблизительное исчисление обычно всегда дает максимально приближенные к реальным потребностям результаты.

Если электрокотел выполняет вспомогательную функцию нагрева дополнительно к основному газовому или другому агрегату, к камину, то на 120–150 м² достаточно будет мощности 3–6 кВт.

Сравнительная таблица средне-статистического потребления электроэнергии электрическими котлами

Электродные			ТЭНовые
Мощность котла	Площадь обогрева, м²	Потребление, кВ/час	Мощность котла	Площадь обогрева, м²	Потребление кВ/час
3 кВ 1фазный	50	0.5–0.6	3 кВ 1фазный	30	1.5–1.8
5 кВ 1фазный	80	0.9–1.2	5 кВ 1фазный	50	2.0–2.5
9 кВ 3фазный	120	1.8–2.3	9 кВ 3фазный	90	3.6–4.2
25 кВ 3фазный	350	4.5–5.5	25 кВ 3фазный	240	9.5–11.0

Если же энергосберегающий котел – основной источник тепла, то надо проводить расчет с учетом теплопотерь, которые для среднестатистического частного жилья с двухкирпичной кладкой и потолками 2.7 м в климате Подмосковья — 1 кВт/час. Рекомендуется подбирать мощность с запасом на 10–20 %, а для ТЭНовых нагревателей — на 20–30 %, так как у них КПД уменьшается из-за накипи. Для 80 м² потребуется электрокотел на 9.6–10 кВт (8 кВт + 20 %).

Для SAV котлов мощность в 2.5 кВт — это 2100 ккал/час, чего хватит для обогрева 25–30 м². На исчисление влияет требуемая температура. Если в помещении 120 м² надо поддерживать 15–20 градусов, то хватит агрегата на 6 кВт.

Экономичный электрокотел для отопления ионного типа мощностью в 3 кВт подойдет для обогрева 50 м². Такое же изделие с ТЭНом обогреет 30 м².

Что выбрать: сравнение потребления, стоимости, простоты эксплуатации

Если ориентироваться на простоту установки, удобство эксплуатации, среднюю цену, то первое место в рейтинге занимают котлы с ТЭНами. Стандартно выполняются в моноблочном корпусе полностью готовым к работе после установки — в нем уже есть группа безопасности расширительный бак, циркуляционный насос и прочие элементы. Достаточно лишь подключить к вводу и выводу системы отопления. Но они же на последнем месте по экономности и энергосберегающими их нельзя назвать.

Если рассматривать вопрос, какой электрический котел самый экономичный и с лучшим энергосбережением, то следует рассматривать индукционные и ионные агрегаты.

Вихревые нагреватели на первом месте по экономности, но имеют ряд недостатков, которые немного нивелируют данное достоинство: цена, сложность в ремонте, большие габариты. Это самые дорогие и неудобные электрокотлы из рассматриваемых: стоимость такого изделия на 25 кВт — 86 тыс. руб. (ТЭНовый прибор на 24 кВт можно купить за 46 тыс.).

Ниже приведена таблица сравнения разных типов электрокотлов. Но данным в ней не стоит безоговорочно доверять — производители стараются показать именно свои изделия в выгодном свете. Например, в иных источниках ионные котлы показаны намного экономными и эффективными, чем ТЭНовые.

ТЭНовый	Электродный	Индукционный
КПД	98 %	94 %	99 %
Потеря в мощности через 12 месяцев использования	20 %	15 %	0 %
Максимальное давление	3 атм	3 атм	6 атм
Температура нагрева	До 90 град	До 85 град	До 115 град
Срок службы	3–7 лет	10–12 лет	30–60 лет
Вероятность отказа в течение 12 месяцев	15–20 %	15–35 %	0 %

Еще одним минусом SAV и ВИН являются большие габариты самого корпуса и отдельных элементов, в которые входит шкаф управления. Изделие же с трубчатым электронагревателем содержит все необходимое в компактном корпусе, а ионный котел вообще напоминает толстую водопроводную трубу. Вес индукционного котла на 25 кВт — 80 кг, ТЭНового той же мощности — 40 кг.

Вихревые котлы все реже выбирают для частных домов. Хотя такие аппараты самые энергосберегающие, они чаще используются там, где без индукционного нагрева не обойтись — в промышленной, производственной среде, на химических предприятиях.

Экономика использования ВИН

Наименование помещения	Отапливаемая площадь/объем	Модель ВИН	Мощность, кВт	Стоимость кВт/ч., руб.	Месячная оплата, руб./мес.	Оплата за отопительный период, руб.
1-ком квартира	50 м²	ВИН-3	3	2.0	1227.6	9147.6
Дом	100 м²	ВИН-7	7	2.2	2864.4	21334.4
Гаражный бокс	450 м³	ВИН-10	10	3.2	5952	45888
Ангар	1000 м³	ВИН-20	20	3.2	11904	91776

Ионные (электродные) котлы — оптимальный выбор в эконом классе по всем параметрам, особенно со стороны стоимости, если нужен энергосберегающий нагреватель для отопления частного дома. Их экономность и КПД может быть несколько ниже, чем у индукционных и ТЭНовых изделий, но это компенсируется удобством обслуживания, малыми размерами. Немаловажным фактом на пользу ионных котлов является цена — это самые дешевые энергосберегающие нагреватели для отопления, (4–5 тыс. руб.).

Ионные котлы — хороший вариант в роли дополнительного источника нагрева. Если же использовать их как основные приборы, то можно врезать несколько таких цилиндриков для большей эффективности.

Производители

Цены зависят от продвинутости электрокотла, наличия дополнительных опций и мощности. Поэтому перечисленные ниже примеры изделий ориентировочные и отображают тенденцию в стоимости на стандартные модели.

Электродные (ионные)

Производитель	Характеристика продукции и бренда
Галан (лидер на отечественном рынке)	обширный ассортимент; маломощные модели 2–3 кВт, мощные — 36 кВт; недостатки — дорогой теплоноситель (2 тыс. руб. за 20 л), ступенчатая, не плавная, регулировка; компактные модели Гейзер, Вулкан; моноблочные — Галакс; стоимость компактных маломощных типоразмеров — от 4 000 до 13 000 руб., моноблочные — 30 000 руб.
SIA «BERIL»	пример продукции — трехфазная модель Beril-12 Ion. (8 500 руб.); одни из самых качественных. Особенности — расширенные опции, например: внешние датчики, GSM-модуль, статистика потребления.
ЭОУ	от 1 до 36 кВт; заявляется срок эксплуатации до 30 лет; теплоноситель – обычная вода; недостаток – не самая качественная автоматика и управление.

Сравнение цен (руб.):

• Галан (РФ): 4000–30000;
• ЭОУ (РФ): 4600–15000;
• Beril (Латвия): 4450–25000.

ТЭНовые

Производитель	Примеры изделий
Электромаш (один из самых дешевых брендов)	ЭВПМ-6:

• 1900 руб.;
• 6 кВт;
• трехступенчатая регулировка нагрева;
• одно/трехфазный.

ZOTA ZOTA 9 Econom:

• 10300 руб.;
• 9 кВт;
• трехфазный;
• дистанционный пульт управления.

Protherm Protherm Скат 12KR 13:

• 34000 руб.;
• 6 ступеней регулировки;
• дополнительная теплоизоляция;
• автодиагностика.

Сравнение цен (руб.):

• Электромаш 1900–17000;
• ZOTA 6000–30000;
• Protherm 30000–80000.

Индукционные

Бренд	Примеры моделей электрокотлов
ВИН (Альтернативные энергии)	ВИН 3:

• пульт управления;
• 3 кВт;
• много тонких настроек;
• теплоносителем может быть не только вода, но и антифриз, масло, глицерин, этиленгликоль и прочее.

ZAVOD VIK ВИК-5:

• 5 кВт;
• в комплекте: шкаф управления, датчик температуры. Опционально: автоматика, насос;
• цена 31800 руб.

АнтиГаз ВИН-10:

• 10 кВт, 8430 Ккал/ч;
• трехфазный (380 В);
• 72 кг;
• цена 55000 руб.

Итог по ценам (руб.):

• ZAVOD VIK: 28000–75000;
• АнтиГаз: 35000–85000;
• Альтернативная энергия (ВИН): 33000–87000.

Видео по теме