Електричний опалювальний котел – це можливість використання екологічно чистого джерела, що не забруднює навколишнє середовище шкідливими відпрацьованими речовинами, в якості джерела тепла в різних системах прямого, акумульованого та змішаного нагріву, а також спільно з накопичувальними баками. Електричний котел може використовуватися для приготування гарячої води в баках непрямого нагріву, а також може служити резервним джерелом тепла.
Призначені електричні котли для опалення будь-яких приміщень: квартир, індивідуальних будинків, котеджів, дач, різних об’єктів торгівлі: магазинів, кафе, офісних приміщень або виробничих підприємств.

Побудова електричного котла

Конструкція електричних котлів аналогічна з конструкцією газових настінних котлів. Їх відмітною особливістю є відмінність у способі нагріву теплоносія. Основними вузлами електричного котла є нагріваючий блок (ТЕНи), теплообмінник і блок управління.
Принцип дії заснований на перетворенні електричної енергії в теплову енергію за допомогою трубчастих електронагрівачів – ТЕНів, вмонтованих в резервуар теплообмінника. ТЕНи нагрівають теплоносій, його циркуляція в системі опалення забезпечує обігрів будівлі.
Циркуляція теплоносія в опалювальній системі забезпечується циркуляційним насосом.

Критерії вибору електричного котла

1. Потужність електричного котла

Потужність електричного котла забезпечують електричні ТЕНи, які знаходяться всередині теплообмінника. Передача тепла відбувається за рахунок нагрівання ТЕНами води в теплообміннику і надалі перенесення теплої води циркуляційним насосом.
Потужність електричних котлів, власне, як і всіх опалювальних агрегатів, наведена в кВт, в даному випадку, коли йдеться про електричні котли, мається на увазі потужність електричних ТЕНів котла. Може бути встановлений як один, так і два чи три нагрівальних елемента (ТЕНи). Потужність електричних котлів в основному становить від 2 і до 60 кВт.

2. Розрахунок потужності електричного котла

Електричний котел повинен володіти такою тепловою потужністю, якої вистачить для заповнення тепловтрат всіх приміщень, а так само забезпечити гаряче водопостачання.

Визначення потужності залежить від безліч різних факторів, які повинні бути враховані в теплотехнічному розрахунку для дому, а також у розрахунку теплової потужності для приготування гарячої води.
Теплотехнічний розрахунок дозволить підібрати значення для поповнення всіх тепловтрат. Виконуючи такий розрахунок, враховується загальна площа всіх приміщень, що обігріваються в будинку, а також якість будови, його теплоізоляція. Теплопровідність будинку при цьому має важливе значення. Найбільшу роль серед всіх тепловтрат будівлі грають вікна та двері. Особливо це стосується великих віконних прорізів і панорамних засклень.

Щоб провести приблизний розрахунок, відштовхуючись від об’єму приміщень (враховуючи висоту стель), можна скористатися формулою:

 W = S * Wпит / 10 м² 

W – потужність котла (кВт)
S – площа приміщення (м²)
Wпит – питома потужність котла на 10 м², встановлювана окремо для кожного регіону:
Wпит – для холодних районів 1,2-2
Wпит – середньої смуги 1 – 1,2
Wпит – південних регіонів 0,7 – 0,9

Наприклад, для опалення приміщення площею 150 м² в середній смузі знадобиться електричний котел потужністю 150 х 1.1/10 = 16.5 кВт

Необхідне значення теплової потужності для забезпечення ГВП.
Другим значенням буде необхідна теплова потужність для гарячого водопостачання будинку. Необхідну потужність в цьому варіанті розраховують, виходячи з кількості точок водорозбору, постійних мешканців, загальної кількості споживаної теплої води.

Для вибору обсягу ємнісного водонагрівача можна скористатися формулою:

 Vн = V * (Т – Т’) : (Т” – Т’) 

Vн – необхідний обсяг водонагрівача
V – необхідна кількість теплої води
Т – необхідна температура теплої води
Т’– температура води, з якою змішується гаряча вода з нагрівача
Т” – температура нагрітої води у водонагрівачі

Наприклад, нам необхідно забезпечити гарячою водою 5 людей при потребі 70 літрів на одну людину.
350 * (40 – 10) / (60 – 10) = 210 л.

Для забезпечення потреб у воді нам знадобиться водонагрівач ємністю в 210 літрів.

Формула для розрахунку часу нагрівання води від потужності котла і обсягу водонагрівача:

 Т = m * CB * (t2 – t1) / P 

T – час нагрівання води (с)
m – маса води в бойлері (кг)
CB – питома теплоємність води – 4,2 кДж / (кг*К)
t1 – початкова температура води в бойлері (°С)
t2 – температура, до якої повинна бути нагріта вода (°С)
Р – потужність котла (кВт)

Розрахуємо час нагрівання води електричним котлом потужністю 16кВт, водонагрівача об’ємом в 210 літрів:

210*4,2*(60 -10) / 16 = 2 756 с 46 хв.

У разі частого розбору теплої води, щоб запобігти охолодженню будівлі, можна збільшити потужність котла на 25%. Використовуючи навіть спрощений розрахунок потреби тепла в будівлі, обсягу водонагрівача і час нагрівання води, можна підібрати електричний котел необхідної потужності.

3. Напруга, струм, площа перетину кабелю

Напруга. Залежно від того, яка потужність опалювального приладу, схема електричних котлів може припускати необхідність наявності в будівлі або однофазної мережі з напругою 200V (вольт), або трифазної електромережі з напругою 380V (вольт). Використання однофазної електромережі припускає тільки схема електричних котлів до 12 кВт. Встановлення котлів з потужністю понад 12 кВт можлива тільки при наявності трифазної електромережі.
Сила струму – це кількість заряду (або пропорційна кількість електронів), що пройшло через поперечний переріз провідника за певний час. Одиниця сили струму – ампер (А).
Площа перетину кабелю – під перетином розуміють площу його поперечного перерізу. Вибирається площа перетину кабелю, виходячи з навантажень, планованих на даний кабел: чим більше планується використовувати одночасно включених приладів, тим більший перетин кабелю необхідно.

Плюси електричних котлів

• Застосування. Електричні котли випускаються в широкому діапазоні потужностей, починаючи від 2 кВт і закінчуючи потужністю у понад 60 кВт. Моделі до 20 кВт чудово підійдуть для систем індивідуального опалення, а моделі понад 30 кВт – для промислових і комерційних об’єктів. Використання електричних котлів в якості джерела тепла дозволяє змонтувати каскадну систему опалення з використанням декількох котлів у зв’язці, що забезпечить високу надійність і продуктивність опалювальної системи.
• Енергоефективність та економність. Незважаючи на велику критику електричних котлів в їх неекономності, вони володіють найвищим рівнем ККД у 99% і сучасні електричні котли мають ступінчасте регулювання потужності, що забезпечує високу економію електроенергії при експлуатації електричного котла.
• Екологічність. Електричні котли забезпечують найвищий ступінь екологічності завдяки відсутності викидів продуктів згоряння. Важливий аспект: для експлуатації електричних агрегатів немає необхідності в додатковому приміщенні і установки димоходів камінного чи турбованого (коаксіального) типу, що дозволяє заощадити як на площі, так і на монтажі димоходу, особливо актуально це для об’єктів торгівлі.
• Комфортне керування. Повністю автоматична робота завдяки регулюванню терморегуляторами і можливості підключення кімнатних і вуличних термостатів або программаторів, які забезпечують не тільки комфорт, але і дозволяють працювати котлу в більш економному режимі.
• Підігрів води. Електричні котли, крім функції опалення, можуть виконувати функцію гарячого водопостачання. Підготовка гарячої води здійснюється за допомогою зовнішнього накопичувального бойлера необхідного обсягу.
• Зручність. Простота в експлуатації, безшумність роботи, надійність, довговічність і невисока ціна доповнюють список перерахованих вище переваг електричних котлів.

Мінуси електричних котлів

• Висока вартість електроенергії. Всі зручності використання електричного котла перекреслюються вартістю споживаної ним електроенергії. Використання електричного котла обходиться споживачам дорожче, ніж використання газових котлів або котлів на твердому паливі. Виходом з даної ситуації є використання акумулюючих ємностей (тепло-акумуляторів) надлишкового тепла, які суттєво дозволяють заощадити на споживанні електроенергії.
• Повна залежність від електроенергії. При виборі електричного котла необхідно розуміти, що його робота повністю залежить від електроенергії: відключення або перебої з постачанням електроенергії призведуть до зупинки в роботі котла і всієї опалювальної системи, чого не можна допускати в зимовий період часу. При використанні електричного котла як основного котла опалювальної системи, бажано використовувати альтернативне джерело енергії для запобігання охолодження будівлі. Альтернативним джерелом енергії може послужити котел на твердому паливі, а для невеликих будинків дров’яний камін.
• Наявність необхідної електропроводки. Залежно від потужності опалювального приладу він може бути розрахований на однофазне або трифазне живлення. У разі ж заново споруджуваного будинку можна спроектувати електричну проводку будівлі під експлуатацію електричного котла потрібної потужності, а от у випадку вже побудованого будинку можуть виникнути труднощі з підбором опалювального приладу до вже наявних можливостей місцевої електромережі.