что такое ионный котел

Отопление с ионным котлом: за или против?

Если вы думаете, что знаете всё об отоплении электричеством и это точно не ваш вариант, не торопитесь. Знаком ли вам термин ионного или электродного нагрева? Ведь что происходит в обычном электрокотле? Нагревается, по сути, кипятильник, и он уже воздействует на теплоноситель, поднимая его температуру. А если провести примитивный эксперимент, который делали, наверно, все на уроке физики? Подсоединяли пару лезвий к проводам и этими простейшими электродами заставляли воду в стакане закипеть. То есть в этом случае энергия не расходуется на нагревательный элемент, а это уже – экономия. Именно по такому принципу и устроены ионные котлы.

Что такое ионный котёл

Начнём с того, что такие котлы появились благодаря инженерам нашей оборонной промышленности и изначально предназначались для подводных лодок. Требование было простым: сделать максимально компактный прибор, не нуждающийся в вытяжке, бесшумный и энергоэффективный. Если бы не крах оборонки в 90-е годы, эта разработка так и осталась бы засекреченной, но необходимость в реальном заработке толкнула изобретателей и производителей пустить прибор в гражданское производство.

Как вы уже поняли, главный смысл устройства заключается в непосредственном контакте теплоносителя с электротоком.

Благодаря тому, что электроды меняют заряд с частотой 50 раз в секунду, электролиз не происходит, а циркуляция теплоносителя осуществляется благодаря увеличению давления в котле из-за повышения температуры.

Так как изначально эти приборы создавались для морской воды, то и в контуре должна быть вода с сопротивлением не более 3000 Ом, то есть достаточно солёная. Пресный дистиллят просто не будет нагреваться.

Отличительные особенности ионных котлов

Итак, чем же отличаются электродные котлы от обычных электрических?

Начнём с того, что это самый энергоэффективный прибор из существующих, его КПД достигает отметки в 100%, в то время как максимальный результат у других электронагревателей всего 96%.

Ионные котлы имеют небольшую инертность, и это делает их очень отзывчивыми к экономичным режимам работы. Автоматика легко поддерживает заданную температуру.

При нестабильном напряжении в сети котёл не прекращает работу – просто снижается его мощность. При необходимости в разы увеличить мощность допустимо ставить в комплекте несколько ионных котлов. И наконец, эти устройства полностью экологичны.

Но прежде чем бросаться на поиски такого прибора, нужно знать и обратную сторону медали.

Основная проблема – соответствие воды требованиям устройства. То есть теплоноситель придётся время от времени проверять и поддерживать его солевой состав. Очень важно ответственно отнестись к заземлению котла, потому что при пробое изоляции устройство будет чрезвычайно опасно.

ФОТО: i.ytimg.com Нельзя нагревать теплоноситель больше, чем на 75 градусов, иначе на электродах нарастёт накипь и они быстро выйдут из строя. В любом случае электроды требуют периодической замены

Электролит-теплоноситель в контуре способствует коррозии, так что следует тщательно подбирать материалы для системы отопления. Самый практичный вариант – алюминиевые радиаторы с внутренним полимерным покрытием. А вот чугунные не рекомендуются: мусор, который от них отделяется, снижает эффективность нагрева.

Следует ещё упомянуть, что установку котла и его запуск нужно доверять только профессионалам.

Сколько стоит ионный котёл

А теперь самое интересное. Для отопления площади в 100 м² достаточно мощности прибора 6 кВт, и стоит он в районе 7000 рублей. Гарантийный срок производителей – 2 года, но по факту вам не потребуется ничего ремонтировать в течение как минимум 10 лет, только разве что менять электроды раз в 2–3 отопительных сезона.

И наконец, самое главное – расход электроэнергии. К примеру, для отопления площади в 120 м² обычный ТЭНовый котел расходует 3.6–4.2 кВт в час, а ионный 1.8–2.3. Вот вам и экономия.

ФОТО: monolith1.izrukvruki.ru Так что, если у вас нет возможности подключить для отопления магистральный газ, есть смысл подумать именно о таком приборе

И ещё немного полезной информации, которая даст вам почву для размышлений:

Источник

Электродный электрический котел для отопления дома

В отопительных системах жилых домов и квартир распространены системы на электродных котлах. По характеристикам это оборудование эффективнее стандартных ТЭНовых и быстрее прогревает теплоноситель, при этом стоимость его невелика. А энтузиасты могут собрать недорогой электродный котел своими руками.

Устройство

Конструктивно электродный котел является цельнометаллической трубой с полиамидным изолирующим напылением. На корпусе находятся клеммы питания и ввод-вывод теплоносителя (воды или иной жидкости). С одного конца цилиндра в котел вставляются электроды, а другая имеет вывод в систему отопления.

В состав также обычно входит электронный блок управления. На рынке представлены образцы готовых блоков автоматики для заводских котлов, можно их адаптировать и к самодельному «водогрею».

Название «электродные» эти котлы получили именно благодаря двум расположенным внутри электродам — аноду и катоду. «Минус» заводится на катод, а «плюс» — на анод. Когда на электроды подается ток, теплонесущая среда нагревается и поступает во внешние системы. Электрический заряд проходит непосредственно через жидкость, благодаря чему она быстро становится горячей.

В промышленных котлах обычно используют следующую схему устройства:

Корпус при такой схеме непременно заземляют, для чего размещают на нем контакт «земли». В самодельных образцах тоже придерживаются такой методики изготовления электродных котлов.

Средние параметры заводских изделий:

Котлы разделяются по способу подачи воды или иной жидкости:

Интересно: современные промышленные котлы не просто имеют продвинутую контрольную автоматику, но и нередко снабжаются системами удаленного управления и модулями связи GSM. Такой прибор можно контролировать через приложение, находясь в любой точке мира с доступом в интернет.

Принцип работы

Многим знакома схема простейшего кипятильника — два присоединенных к проводам лезвия безопасной бритвы. Такой сооруженный из подручных материалов «нагреватель» опасен, но все же способен быстро вскипятить, например, кружку воды. Он использует явление электролиза: вода содержит различные вещества и соли металлов, и, если на погруженные в воду контакты подать ток, заряженные частицы начнут движение от одного контакта к другому. В домовых электросетях РФ частота тока 50 Герц, следовательно, ионы станут менять направление 50 раз в секунду. Это и вызывает нагрев. Этот же принцип эксплуатирует и электродный котел для отопления.

На скорость достижения рабочей температуры влияет состав воды: чем больше в ней солей, тем ниже сопротивление и быстрее движение заряженных частиц. А закон Ома гласит, что при постоянном напряжении снижение сопротивления вызывает рост силы тока. Проводящие свойства воды хуже таковых у используемых в электротехнике металлов (алюминий, медь), поэтому с увеличением силы тока она активно нагревается. Благодаря этому КПД электродных котлов весьма велик: они преобразовывают в тепло значительную часть подаваемой на них энергии.

Мощность котла вычисляется по формуле P=UI, где P — мощность в ваттах, U — сетевое напряжение (220 В в однофазных сетях и 380 — в трехфазных), I — сила тока в амперах.

Плюсы и минусы ионных котлов

Важное преимущество электродного обогревателя — устойчивость к падениям напряжения. Ионизация будет выполняться даже при просадке до 180 В. Это весьма важно в местах с нестабильным электроснабжением.

Еще один плюс — компактность. Электродные котлы могут быть очень маленькими, пригодными даже для небольших жилищ.

Третье достоинство — безопасность. Она исходит из принципа работы: если вдруг вода/другой теплоноситель внезапно пропадут из системы, электродный электрический котел отопления просто перестанет работать, чего нельзя сказать о твердотопливных или газовых вариантах. Аварийные ситуации исключены — что исключает и внедрение в схему дорогостоящей контрольно-измерительной автоматики.

Кроме того, электродное оборудование лишено стандартной проблемы устройств на основе ТЭН — накипи. Благодаря этому у них большие сроки эксплуатации. И работает оно практически бесшумно, чего нельзя сказать, например, об индукционных вариантах.

Среди прочих преимуществ:

Но есть и некоторые минусы. Среди них:

Экономичность

Ионный котел имеет малую инерционность и во время запуска, и при поддержании заданной температуры. Нет промежуточных носителей — поступающее электричество сразу передается на жидкость. Процесс начинается мгновенно, в то время как классическому ТЭНу требуется до нескольких минут на достижение рабочей температуры. То же самое и с выключением: после прерывания подачи тока нагревание прекращается, энергия не расходуется вхолостую. Благодаря этому устройство значительно менее энергозатратно в сравнении с ТЭНовым котлом: отзывы приводят цифру до 30 % меньше потребления электроэнергии.

Важно: для достижения такого результата нужна специализированная контрольная автоматика.

Но со временем мощность способна снижаться. Это происходит по причинам:

Практика показывает, что примерно через 2.5–3 года работы эффективность обогревательной системы начинает падать. Обычно это связано с износом электродов или сбоями в управляющей автоматике, но иногда скорректировать мощность удается изменением состава теплонесущей смеси.

Котел своими руками

Если есть желание собрать обогревательный контур самостоятельно, можно сделать электродный котел из доступных в рознице компонентов, не покупая готовый. Ниже представлена простая схема такого устройства:

Мощность собранного по данному чертежу котла составит около 4 кВт.

Эта схема не требует серьезных сварочных работ. Но при наличии оборудования и навыков вместо резьбовых заглушек можно приварить металлические круги. Более сложные чертежи предлагают вывести теплоноситель вверх заменой заглушки на патрубок.

Внутренний электрод должен быть изолирован от корпуса. Это делается, например, готовыми фторопластовыми или самодельными стеклотекстолитовыми втулками.

Важно: нельзя делать котел из разных металлов. Это приведет к созданию гальванической пары, и один из электродов станет интенсивно покрываться накипью, что быстро снизит эффективность устройства.

Перед началом сборки следует спроектировать, какой станет будущая система — одноконтурной или двухконтурной. Последняя обеспечит не только теплом, но и горячей водой.

Как собрать

Когда подобраны необходимые инструменты и материалы, можно приступать к сборке. Общая инструкция:

Важно: пайка бытовым паяльником или паяльной лампой не подходит! Она не даст необходимой прочности, и собранный таким способом котел будет крайне ненадежен. Соединение металлических частей выполняется исключительно сваркой.

Когда сборка завершена, сварные швы проверяют на проницаемость. Сделать это простым наполнением емкости водой не получится, поскольку в работающем котле жидкость находится под давлением до 2–3 бар. Для проверки:

Если есть непроваренные места, на них появятся мыльные пузырьки. Такие швы повторно провариваются.

При прохождении теста котел можно размещать на месте и подключать к системе отопления. Примерная схема подсоединения:

Данная схема — не единственная. Можно внедрять электродный котел:

Запуск нагревателя

Когда сборка и монтаж завершены, самодельный электродный котел следует включить и вывести на рабочий режим. Для этого подсоединяются все патрубки, подключаются провода, и система заполняется водой. После этого она готова к настройке.

Вывод на заданную мощность обеспечивается корректировкой состава жидкости. Часто в качестве таковой берут обычную водопроводную воду, но это нежелательно: в ней содержатся приводящие к накипи на электродах вредные примеси. Поэтому лучше заполнять емкость дистиллированной водой.

Кроме нее понадобятся:

Электродный котел на 4 кВт требует силу тока 18 ампер. Следует:

После включения амперметр станет показывать меньше целевых 18 А. Чтобы добиться нужных характеристик, в теплоноситель полностью прогретого котла следует небольшими порциями заливать содовый раствор. При достижении 16–17 А доливку прекращают, чтобы не создать избыточную концентрацию.

Внимание: избыток соды/соли приведет к разрыву пластиковых труб или выбросу пара!

Правила установки электродных котлов

В монтаже следует придерживаться некоторых важных правил:

Индукционные котлы

Существует еще одна разновидность подогревателей — индукционные. В них также отсутствуют ТЭНы, но вместо погруженных в воду электродов нагрев выполняют образующиеся при подаче тока на катушку с медным сердечником вихревые токи. Но такие приборы дороги, сложны в обслуживании и эксплуатации. И ремонт вышедшей из строя катушки потребует серьезных затрат.

Заключение

Электродный котел — очень простое устройство, которое легко собрать даже в домашних условиях из подручных материалов и доступных в рознице компонентов. Из специальных навыков для этого нужна лишь сварка (и сварочный аппарат), но эти работы можно доверить специалистам. В остальном создание отопительной системы своими руками не должно составить никаких сложностей, главное — соблюдать инструкцию, следовать технологии и технике безопасности.

В продаже также присутствует множество образцов электродных котлов от разных производителей, способных удовлетворить любым нуждам и обогреть помещения от комнаты до крупного цеха. Они подойдут и небольшой квартире, и загородному дому, и крупному предприятию — главное, подобрать оптимальный по мощности котел. Считается, что на помещение в 20 кв. м и высотой потолков до 3 м достаточно сорокалитрового комплекса мощностью на 1 кВт. Зимой на его работу в комнате указанных размеров при среднем уйдет 8 кВт при среднем времени активности 8 часов в сутки.

Видео по теме

Источник

Устройство ионного котла и принцип его работы

Электрическое отопление дома у многих ассоциируется с установкой соответствующих водяных котлов с тэнами, конвекторов или укладкой теплых пленочных полов. Однако вариантов значительно больше. В современных частных домах устанавливаются электродные или ионные котлы, в которых пара примитивных электродов передают энергию теплоносителю без каких-либо посредников.

Впервые отопительные котлы ионного типа были разработаны и реализованы в Советском Союзе, чтобы отапливать отсеки подводных лодок. Установки не становились причиной дополнительных шумов, имели компактные габариты, для них не было необходимости в проектировании вытяжных систем и эффективно разогревали морскую воду, использующуюся как основной теплоноситель.

Носитель тепла, который циркулирует по трубам и попадает в рабочую емкость котла, контактирует непосредственно с электрическим током. Заряженные разными знаками ионы начинают хаотически и соударяясь двигаться. Благодаря образующемуся сопротивлению происходит разогрев теплоносителя.

История появления и принцип работы

В течение всего 1-й секунды каждый из электродов соударяется с другими до 50 раз, меняя свой знак. Благодаря воздействию переменного тока жидкость не делится на кислород и водород, сохраняя свою структуру. Увеличение температуры влечет рост давления, которое заставляет циркулировать теплоноситель.

Чтоб добиться максимальной эффективности электродного котла, придется постоянно следить за омическим сопротивлением жидкости. При классической температуре в помещении (20-25 градусов) оно не должно превышать 3 тысяч Ом.

Нельзя заливать внутрь отопительной системы воду дистиллированную. Она не содержит никаких солей в виде примесей, а значит ожидать ее нагрева таким способом не стоит – между электродами не будет возникать среды для образования электрической цепи.

Дополнительную инструкцию о том как самостоятельно изготовить электродный котел читайте тут

Характеристики: преимущества и недостатки

Для электродного котла ионного типа характерны не только все преимущества электрического отопительного оборудования, но и собственные особенности. В обширном списке можно выделить самые значимые:

О том как выбрать электрический котел для отопления вы можете узнать здесь

Безусловно, ионные котлы обладают многочисленными и очень весомыми преимуществами. Если не принять во внимания отрицательные стороны, возникающие чаще в ходе эксплуатации оборудования, вся выгода теряется.

Среди отрицательных сторон стоит отметить:

О других способах электрического отопления дома, читайте тут

Устройство и технические характеристики

Конструкция ионного котла, на первый взгляд, сложна, однако она проста и не принудительна. Внешне он представляет собой стальную цельнотянутую трубу, которая покрывается полиамидным электроизоляционным слоем. Производители постарались максимально обезопасить людей от поражения током и утечек дорогостоящей энергии.

Помимо трубчатого корпуса электродный котел в себе содержит:

Форма внешнего корпуса ионных отопительных котлов – цилиндрическая. Большинство распространенных бытовых моделей соответствуют следующим характеристикам:

Для бытовых нужд используются компактные однофазные модели мощностью не более 6 кВт. Их достаточно, чтобы полностью обеспечить теплом коттедж площадью 80-150 м. кв. Для больших промышленных площадей используют 3-х фазное оборудование. Установка мощностью 50 кВт способна отопить помещение до 1600 м. кв.

Однако электродный котел работает наиболее эффективно совместно с управляющей автоматикой, включающей в себя следующие элементы:

Дополнительно могут устанавливаться управляющие GSM-модули для удаленного включения или отключения. Низкая инертность позволяет быстро реагировать на колебания температуры в окружающей среде.

Должное внимание стоит уделять качеству и температуре теплоносителя. Оптимальной жидкость в отопительной системе с ионным котлом считается разогретая до 75 градусов. В этом случае электропотребление будет соответствовать указанному в документах. Иначе возможны две ситуации:

Видео руководство

Простой ионный котле своими руками

Ознакомившись с особенностями и принципом, по которому функционируют ионные котлы отопления, настает пора задаться вопросом: как собрать подобное оборудование своими руками? Вначале нужно подготовить инструмент и материалы:

Прежде чем начинать соединять все воедино, стоит запомнить три очень важных правила, касающихся безопасности:

Чтобы собрать ионный электродный котел, достаточно следовать следующей инструкции:

Собрав все воедино, можно врезать котел в отопительную систему. Подобное самодельное оборудование вряд ли сможет отопить частный дом, но для небольших подсобных площадей или гаража станет идеальным решением. Можно закрыть установку декоративным кожухом, при этом стараясь не ограничивать к нему свободный доступ.

Особенности монтажа ионных котлов

Обязательное условие при монтаже ионных котлов отопления – наличие предохранительного клапана, манометра и автоматического воздухоотводчика. Располагать оборудование нужно в вертикальном положении (горизонтальное или под углом недопустимы). При этом около 1.5 м подводящих труб – не оцинкованная сталь.

Нулевую клемму принято располагать внизу котла. К ней подключают заземляющий провод с сопротивлением до 4 Ом и сечением свыше 4 мм. Не следует полагаться исключительно на ОЗУ – оно не способно помочь при утечке токов. Сопротивление также должно соответствовать правилам ПУЭ.

Если отопительная система совершенно новая, подготавливать трубы не нужно – они должны быть чистыми внутри. Когда котел врезается в уже эксплуатируемую магистраль, обязательно проводится промывка ингибиторами. На рынках предлагается большой ассортимент средств для удаления отложений, солей и накипи. Однако каждый производители электродных котлов указывает те из них, которые считает лучшими для своего оборудования. Их мнению следует придерживаться. Пренебрегая промывкой, установить точное омическое сопротивление не удастся.

Очень важно подобрать радиаторы отопления к ионному котлу. Модели с большим внутренним объемом не подойдут, так как на 1 кВт мощности потребуется более 10 л теплоносителя. Котел будет постоянно работать, тратя часть электроэнергии напрасно. Идеальное соотношение мощности котла и общего объема системы отопления – 8 л на 1 кВт.

Если говорить о материалах – лучше устанавливать современные алюминиевые и биметаллические радиаторы с минимальной инертностью. Выбирая алюминиевые модели, предпочтение отдают материалу первичного типа (не переплавленному). В сравнении со вторичным он содержит меньше примесей, снижая омическое сопротивление.

Меньше всего с ионным котлом совместимы чугунные радиаторы, так как они больше всех подвержены загрязнениям. Если возможности заменить их нет, эксперты рекомендуют соблюдать несколько важных условий:

Производители и средняя стоимость

Многие производители отопительного оборудования имеют собственные линейки котлов ионного типа. Среди наиболее распространенных по рынку можно отметить следующие брэнды:

Небольшие по мощности ионные котлы (2-3 кВт) стоят около 3000-3500 тысяч рублей. Чем выше буде производительность оборудования, тем больше на него цена. Помимо отопительного оборудования необходима дополнительная автоматика. Она приобретается отдельно и обойдется около 5-6.5 тысяч рублей.

Перед покупкой должное внимание уделяется гарантийному сроку. Большинство производителей устанавливают его равным 2-3 года. Соблюдая эксплуатационные требования и регулярно (каждые 3-4 года) проводя замену электродов, срок службы можно продлить до 10-12 лет.

Проанализировав все «за и против» ионного отопительного оборудования, можно сделать вывод о его рентабельности. В некоторых аспектах он выигрывает, в других может значительно проигрывать.

Однако перед выбором отопительных систем, работающих на электрическом оборудовании, стоит учитывать ряд особенностей:

Для систем теплый плинтус или теплый пол ионные котлы не подойдут. Выйти на постоянную рабочую температуру 30-45 градусов они не способны.

Источник