У нас же электрическая энергия — самый дорогой вид энергоносителя, а отсутствие поддержки со стороны государства в виде введения «ночных» и «дневных» тарифов оплаты в принципе делает невыгодным его применение. В результате — слабая распространенность данного вида отопления. Согласно официальным данным, в Украине с помощью электрического отопления обогревается 15 тыс. квартир и 10 тыс. учреждений социальной сферы (школы, клубы, больницы, дошкольные детские учереждения и другие). Общая мощность существующего электроотопления не превышает 200 тыс. кВт.ч. Но, несмотря на довольно пессимистичную реальность, сторонники электроотопления с оптимизмом смотрят в будущее и отмечают перспективность развития данного вида теплоснабжения. Такой оптимизм, в частности, обусловлен существующим положением дел. С одной стороны, мы являемся свидетелями постоянного повышения цен на энергоносители с постепенным приближением к мировому уровню, что, в свою очередь, заставляет пересматривать отношениe к газу как к самому дешевому виду топлива. С другой стороны, при производстве электроэнергии возможно неограниченное использование альтернативных источников энергии, таких как энергия земли, ветра, приливов и отливов, атомная энергия и др. Все эти виды энергии являются практически неисчерпаемыми, в отличие от газа, нефти, твердого топлива. Как известно, Украина имеет только два собственных источника энергии — уголь и уран. И ни для кого не секрет, что наша страна производит больше электроэнергии, чем потребляет, причем более 50% электроэнергии вырабатывают атомные станции. А то, что к 2030 г. в Украине планируется запустить 11 новых атомных блоков, должно заставить правительство пристальней взглянуть на вопрос электроотопления как одного из основных источников теплоснабжения. До этого времени применение электроотопления вынуждено носить локальный характер и преимущественно использоваться в случаях, где в силу объективных причин газификация невозможна или экономически невыгодна. Приведем несколько примеров целесообразного использования электроотопления. В нашей стране оптимально использовать электрическое отопление в качестве автономного в квартирах, где устройство газового отопления невозможно по нормам (в многоэтажных домах выше 10 этажа). Этот вид отопления также целесообразно применять в местностях с теплым климатом и коротким отопительным периодом (в качестве временных отопительных устройств) или в качестве вспомогательного обогревающего оборудования. Особенно электроотопление становится выгодным при обогреве кирпичных толстостенных строений, больших производственных помещений, складов, учебных заведений, театров, кафе, ресторанов, станций техобслуживания, с одной стороны, и маленьких помещений (киосков, кладовок, дачных домиков, теплиц, животноводческих помещений и т.п.) — с другой.
Несмотря на неоднозначность ситуации, на украинском строительном рынке существует достаточно широкий спектр коммерческих предложений от фирмпроизводителей оборудования для электрического отопления. Так, на нашем рынке активно представлены электрокотлы:
Eleco и Protherm (Словакия), Dakon (Чехия), Kospel (Польша). Среди отечественных следует отметить продукцию Днепропетровского завода «Тепломаш».
В зависимости от способа превращения электрической энергии в тепло электрические котлы делятся на две группы:
- аппараты прямого действия, к которым относятся электродные паровые котлы и электрические водонагреватели, в которых электрический ток, протекая по воде как по проводнику между электродами, согласно закону Джоуля-Ленца, выделяет тепло, нагревая ее.
- аппараты косвенного действия (реостатные), в которых нагревательным элементом является реостатный патрон (например, ТЭН — трубчатый электронагреватель).
Подавляющее большинство из представленных на нашем рынке котлов — ТЭНовые котлы, поэтому в данной статье мы рассмотрим именно эту группу отопительного оборудования. ТЭНовые котлы широко применяемы, ведь их КПД очень близок к 100 %. В зависимости от мощности электрические котлы производят в двух разных исполнениях — однофазные (220 В) и трехфазные (380 В). Котлы мощностью более 12 кВт обычно производят трехфазными. Электрокотлы выпускаются в напольном и настенном исполнении. Как и другие типы котлов, они могут быть одно- или двухконтурными.
Конструкционно электрический котел — достаточно простое устройство. Основными его элементами являются теплообменник, состоящий из емкости с укрепленными в нем электронагревателями (ТЭНами), а также блока управления и регулирования. Снаружи емкость покрывают теплоизоляцией. Как правило, в качестве материала для емкости производители используют обычную углеродистую сталь, реже медь, нержавеющую или оцинкованную стали, которые благодаря своим хорошим антикоррозионным свойствам позволяют использовать в качестве теплоносителя бытовые антифризы. Внутри емкости-теплообменника размещаются один или несколько ТЭНов. Конструктивно ТЭН представляет собой прочную металлическую оболочку (тонкостенная трубка) из стали, алюминия или титана с размещенной внутри нихромовой спиралью и контактными стержнями (шпилька с резьбой либо лепестки с отверстиями под винт). Нагревательный элемент расположен строго по центру оболочки и отделен от оболочки спрессованным диэлектрическим наполнителем, обладающим хорошей теплопроводностью. В качестве наполнителя традиционно используют оксид магния (MgO) или кварцевый песок. Для предохранения от попадания внутрь ТЭНов влаги их концы герметизируются. Контактные стержни изолируются от оболочки диэлектрическими изоляторами. В зависимости от типа конфигурации ТЭНы разделяют на двухконцевые (контактные выводы с двух сторон) и одноконцевые (контактные выводы с одной стороны нагревателя). В электрических котлах, как правило, используют одноконцевые ТЭНы или, как их еще называют, патронные.
Тот факт, что ТЭНы взрывобезопасны, является одной из привлекательных эксплуатационных характеристик электрокотлов. Но, с другой стороны, ТЭН может выйти из строя по причине нестабильности работы электросетей или перегрева из-за наличия коррозионных отложений. Так, при выборе котла следует учитывать, что рабочий ресурс ТЭН-а в среднем составляет порядка 10 тыс. рабочих часов (в пересчете на время работы котла это составляет от 3 до 5 лет) и далеко не любой теплоноситель в нём можно использовать. Если игнорировать этот момент, то износ котла происходит намного быстрее, чем заявлено производителем. Дело в том, что ТЭНы — это зона интенсивного нагрева, поэтому всегда есть поверхностный слой теплоносителя, который перегревается. Из жесткой воды начинает выпадать известь, этиленгликоль (антифриз) начинает пригорать к поверхности, из солевых растворов выпадают соли, что изменяет условия работы на границе раздела фаз ТЭН — теплоноситель. В результате для того, чтобы нагреть теплоноситель до прежней температуры, температуру поверхности самого ТЭНа придется повышать, что сократит срок его эксплуатации. Расход электроэнергии также возрастет. Поэтому установка электрического котла требует дополнительной подготовки воды перед поступлением ее в систему. При этом следует помнить, что если одноконтурная система требует единовременной подготовки воды, то двухконтурные системы требуют постоянного действия фильтров. Принимая во внимание это требование, котлы некоторых фирм поставляются уже укомплектованными основными элементами отопительного контура, в частности фильтрами.
Одной из важнейших характеристик электрических котлов является возможность регулирования мощности, позволяющая более экономно расходовать электроэнергию в зависимости от времени суток, дня недели и времени года. Регулирование мощности осуществляется обычно путем изменения количества задействованных ТЭНов как в ручном режиме, так и с помощью автоматики. Фирмы-изготовители предусматривают для своих котлов от одной до четырех ступеней регулирования.Как правило, переключатели ступеней со световыми индикаторами выводятся на панель управления котла. В настоящее время у разных производителей встречаются модели как на основе схем с магнитными пускателями, так и более современные, когда коммутация осуществляется бесконтактным методом — посредством полупроводниковых элементов. За счет полупроводниковой коммутации ТЭНов электрокотел допускает большее количество переключений, чем при использовании реле или магнитных пускателей и работает бесшумно, более устойчив к понижению напряжения питания электросети, не производит электрои радиопомехи. Как альтернативу моделям со ступенчатым регулированием мощности можно отметить котлы с плавной автоматической регулировкой мощности методом фазового управления. По утверждению производителей, данный способ обеспечивает экономию электроэнергии за счет точного дозирования потребляемой мощности, увеличение срока службы ТЭНов по причине отсутствия тепловых ударов от частого включения/выключения, отсутствие перекоса фаз за счёт одновременного регулирования мощности по всем фазам, отсутствие скачков напряжения в сети. Некоторые производители предусматривают в конструкции некоторых своих моделей возможность плавного регулирования температуры теплоносителя в пределах каждой ступени мощности.
Как правило, все производители оснащают свои модели рабочими термостатами и термостатами безопасности, рабочими манометрами и термометрами. Управление может осуществляться как в ручном режиме, так и с помощью автоматики регулирования температуры теплоносителя и/или поддержания заданной температуры воздуха в помещении. Котлы оснащаются программаторами, с помощью которых можно задавать суточный и недельный температурные режимы. Существуют также модели с переключателями режима «зима-лето». Все больше изготовителей оборудуют электрокотлы микропроцессорными устройствами, позволяющими более точно осуществлять контроль и регулирование заданных параметров в автоматическом режиме.
Что предлагает рынокЭлектрические котлы ELEKO выпускаются фирмой Elbeva в Словакии. Предназначены для отопления жилых и промышленных помещений малых и средних объемов. Модельный ряд котлов этого производителя состоит из 9 модификаций мощностью от 6 до 45 кВт. Котел мощностью 6 кBт — однофазный, комплектуется насосом. Модели мощностью от 8 до 45 кВт — трехфазные. Баки котлов изготовлены из стали повышенной толщины, что обуславливает их долгую эксплуатацию. Все котлы этой фирмы имеют трехступенчатое регулирование. Ступени мощности котла переключаются вручную. Автоматика котла работает под безопасным для человека напряжением 24 В. Все котлы оснащены термостатом, системой защиты от перегрева и замерзания, системой контроля прерывания и обратной тяги дымохода, трехступенчатым регулятором разделения мощности. На лицевую сторону котла вынесены: стрелочный индикатор давления и температуры теплоносителя, регулятор рабочего и кнопка аварийного термостатов, тумблер переключения ступеней мощности и режима работы насоса, а также индикация работы агрегата.
Чешская фирма DAKON выпускает очень широкий спектр электрических котлов мощностью от 4 до 60 кВт (30 моделей). В стандартную комплектацию всех электрокотлов DAKON входит многоступенчатый немецкий насос WILO. Каждый котел этой фирмы снабжен датчиком давления воды, есть модификации со встроенным расширительным баком, предохранительным клапаном и фильтром.
Котлы мощностью до 12 кВт выпускаются в двух исполнениях — однофазные и трехфазные. Модификации РТЕ и РТЕ-М охватывают диапазон мощностей 6-60 кВт.
Котлы РТЕ мощностью до 30 кВт оснащены расширительным баком, циркуляционным трехскоростным насосом WILO, фильтром, предохранительным клапаном, то есть полностью укомплектованы для врезки в систему отопления. Автоматически поддерживают температуру теплоносителя, заданную пользователем, с помощью котлового термостата. Возможно управление работой котла с помощью комнатного термостата или программного устройства. Электрокотлы РТЕ и РТЕ-М мощностью 37-60 кВт укомплектованы насосом и фильтром. Новые модификации электрокотлов DAKON PTE L оснащены тихо работающими контакторами, улучшенной системой сигнализации режима работы, расширительным баком и предохранительным клапаном.
Еще один словацкий производитель — компания PROTHERM предлагает элегантную серию навесных электрокотлов PROTERM «СКАТ» для современного отопления квартир и домов семейного типа с возможностью приготовления горячей воды в дополнительном бойлере. Электрические котлы предназначены для постоянного подключения к стационарной электрораспределительной сети трёхфазного тока. Серия включает 6 моделей в диапазоне мощностей 9-24 кВт, обеспечивающих КПД на уровне 95,5 %. Современный дизайн, низкий уровень шума и простота эксплуатации обеспечивают конкурентные преимущества данных котлов. Котлы оснащены всеми рабочими элементами и элементами безопасности, включая элементы регулирования: электронным управлением с функцией ступенчатого включения и выключения мощности, циркуляционным насосом, стальным цилиндрическим теплообменником с реостатными нагревательными элементами, интегрированным гидравлическим блоком, датчиком давления воды в системе отопления, предохранительным клапаном, 10-литровым расширительным баком для системы отопления. Модели мощностью 21 и 24 кВт предназначены для каскадного подключения.
Котлы марки ЕРСО польской фирмы KOSPEL мощностью от 4 до 24 кВт позволяют обогретьдо 300 м2 поверхности.
Они работают в автоматическом режиме, действия по обслуживанию котла сведены к минимуму. Микропроцессорное управление обеспечивает точную регулировку мощности котла. Cигнал включения котла подает комнатный регулятор температуры, а блок управления контролирует работу котла на базе информации, полученной от датчиков протока и температуры, находящихся внутри котла, и устанавливает нужную ступень нагрева. Котлы имеют электронную (бесконтактную) пуско-регулирующую аппаратуру, обеспечивающую бесшумную работу. В комплект конструкции котла входят: циркуляционный насос, предохранительный клапан, манометр, автоматический воздушный клапан, а также комнатный регулятор температуры, программируемой на неделю. Высокое качество и надежность электрических отопительных котлов EPCO подтверждены рядом исследований, осуществленных авторитетными европейскими фирмами. Котлы имеют украинский сертификат соответствия.
Котлы фирмы UNITHERM мощностью от 2 до 15 кВт имеют электронное управление мощностью, возможность как однофазного, так и трехфазного электроподключения, а также несколько вариантов комплектации. Модели UDZV в базовой комплектации имеют сферомоторный циркуляционный насос, автоматический регулятор постоянной температуры теплоносителя, предохранительный клапан, термопредохранитель, воздухоотводчик, манометр и термометр, антикоррозийный расширительный бак, облицовку с теплоизоляцией, шаровые краны на подающей и обратной линии, монтажные принадлежности. Имеются модели без облицовки (UDZZ, UDZ), которые легко могут быть смонтированы во встроенный в стену шкаф, и модели без расширительного бака (UDZ), используемые в качестве резервных либо дополнительных источников тепла в существующих системах отопления. Котлы Unitherm абсолютно бесшумны в работе, компактные размеры позволяют разместить их в условиях ограниченного пространства. Возможно подключение комнатного или погодозависимого регулятора, также имеющихся в ассортименте Unitherm. До сих пор электрокотлы Unitherm из стран СНГ представлены только в России.
Украинские электрокотлы «ЭКО» производства Днепропетровского завода «Тепломаш» неплохо зарекомендовали себя в эксплуатации, имеют награды многих выставок. Эта фирма производит электрокотлы мощностью от 4 до 360 кВт. Модели мощностью от 3 до 6 кВт — однофазные, более мощные — трехфазные. Выпускаются варианты электрокотлов в различных исполнениях — настенные и напольные, одно и двухконтурные. Котлы также комплектуются различными вариантами блоков защиты и управления. Максимальный набор сервисных функций включает в себя возможность не только вручную устанавливать мощность котла, но и блок автоматической регулировки мощности, который позволяет котлу самому выбирать наиболее оптимальный, экономный режим работы. При производстве всей продукции завода «Тепломаш» на 90 % используются комплектующие и оборудование ведущих европейскихфирм, известных высоким качеством продукции. Это позволяет добиться высокой долговечности и надежности изделий.
Как видно из нашего обзора, степень оснащенности электрических котлов элементами управления, регулирования и безопасности у разных производителей может меняться в достаточно широких пределах. То же касается и основных элементов отопительного контура: циркуляционных насосов, расширительных баков, фильтров, предохранительных и воздушных клапанов. К примеру, одни производители включают в конструкцию своего котла циркуляционный насос, другие — ограничиваются колодкой для его подключения или автоматикой управления его работой. Поэтому при выборе прибора нужно быть особо внимательным (см.
таблицу).
