Dviejų kontūrų elektrinis katilas: įrenginys, privalumų ir trūkumų analizė + į ką atsižvelgti renkantis

Jei nėra galimybės į namą atvesti dujų, autonominio šildymo ir vandens šildymo problemą tenka spręsti naudojant alternatyvius energijos šaltinius. Galima įrengti saulės generatorius, kūrenti malkomis arba granulėmis. Tačiau geriausiu sprendimu gali būti dviejų kontūrų elektrinis katilas.

Mūsų pateiktame straipsnyje išsamiai aprašytas darbo principas ir įrangos, paverčiančios elektros energiją šilumine, rūšys. Išvardintos gairės, į kurias verta atsižvelgti būsimiems agregato savininkams prieš jį perkant. Pateiktos rekomendacijos dėl ekonomiško eksploatavimo.

Prietaiso veikimo principas

Dviejų kontūrų katilo konstrukcija numato dviejų šildymo elementų išdėstymą viename prietaise vandens ir šilumnešio šildymui. Sistema veikia dėl elektros srovės pavertimo šilumine energija.

Dviejų kontūrų katilo konstrukcinės ypatybės

Patalpoms šildyti prie katilo jungiamas uždaro tipo šildymo kontūras, kuriuo juda šilumnešis. Antrasis vamzdynas skirtas karšto vandens tiekimui, kuris pašildomas įmontuotoje akumuliacinėje talpykloje arba pratekėjimo principu.

Šiltuoju metų laiku šildymą galima išjungti ir naudoti katilą tik kaip boilerį.

Du elektrinio katilo kontūrai gali veikti tiek nepriklausomai vienas nuo kito, tiek vienu metu, šildydami namą ir šildydami vandenį

Prietaisą sudaro šie pagrindiniai elementai:

• korpusas su šilumos izoliacija, įėjimo ir išėjimo armatūra;
• šilumokaitis, kuriuo cirkuliuoja šilumnešis;
• valdymo sistema ir automatikos blokas, leidžiantis nustatyti temperatūros parametrus ir išjungti/įjungti prietaisą;
• šildymo įrenginys;
• išsiplėtimo bakas slėgiui mažinti;
• apsauginis vožtuvas;
• oro išleidimo įtaisas (automatizuotas arba rankinis) oro kišenėms pašalinti;
• cirkuliaciniai siurbliai karšto vandens ir šildymo sistemai;
• saugos grupė su temperatūros jutikliais ir rele.

Elektrinio katilo darbo principas yra šilumos mainai: cirkuliacinis siurblys įsiurbia vandenį į bako vidų, kuris pašildomas iki tam tikros temperatūros šiluminiu elementu ir išleidžiamas arba į šildymo kontūrą, arba į karšto vandens sistemą.

Iš esmės dviejų kontūrų elektrinis prietaisas, kaip ir jo dujinis analogas, gali atlikti tiek namo katilinės, tiek pratekėjimo vandens šildytuvo funkciją.

Elektrinės įrangos privalumai ir trūkumai

Elektrinis šildymas priskiriamas prie ekologiškų šildymo būdų, nes, skirtingai nei kietojo kuro katilas, jis neteršia oro dūmais ir suodžiais, o, kaip dujinė įranga, anglies monoksidu ir kitais kenksmingais „išmetimais“.

Be to, elektrinio šildymo veikimo ypatybė praktiškai pašalina avarinius force majeure atvejus, nutekėjus vandeniui – jei sistemoje nėra šilumnešio, įranga automatiškai išsijungia.

Elektrinis katilas pasižymi puikiu naudingumo koeficientu – 95-99%, tačiau net toks aukštas šilumos perdavimas nekompensuoja didelio elektros suvartojimo, todėl, palyginti su dujiniu katilu, elektrinis prietaisas pralaimi.

Taip pat prie bendrų elektrinės įrangos privalumų galima priskirti:

• Paprastas montavimas – nereikia įrengti dūmtraukio, priverstinės ventiliacijos sistemos, tiesti dujotiekio ir gauti daugybę leidimų, kaip montuojant dujinį katilą.
• Saugumas – elektrinio katilo nutekėjimo ar užvirimo tikimybė yra labai maža, be to, prietaiso konstrukcija nenumato atviros liepsnos, lengvai užsidegančių medžiagų ir sprogų dujų naudojimo.
• Kompaktiški matmenys – nemaža svarbi detalė mažoms patalpoms. Be to, prietaisą galima montuoti ne tik specialiai projekte numatytose vietose (kaip dujinę įrangą), bet bet kurioje patogioje vietoje, kur yra galimybė prisijungti prie elektros tinklo ir šildymo sistemos.
• Tylumas – elektrinis katilas veikia be vibracijų, „išmetimų“ ir kitų garsų, kuriais nusideda kietojo kuro ir dujiniai prietaisai.
• Prieinama kaina tiek paties prietaiso, tiek jo montavimo, aptarnavimo.

Kalbant apie trūkumus, vienas iš reikšmingiausių – suvartojamos energijos kaina. Jei kalbama apie elektrinį šildymą ir karšto vandens tiekimą dideliam kotedžui, sumos bus įspūdingos.

Todėl prieš perkant ne pro šalį būtų atlikti bent apytikslį suvartojimo skaičiavimą, išanalizavus informaciją apie plotą, vandens suvartojimą ir prietaiso galią. O tada spręsti – ar verta „avikailio“ tokių išlaidų.

Žymiai sumažinti išlaidas padės specialių valdiklių, akumuliacinių įrenginių ir diferencijuotų skaitiklių, veikiančių „dienos-nakties“ režimu, įrengimas.

Kiti trūkumai:

• Priklausomybė nuo energijos tiekimo – vietovėje, kur nuolat nutrūksta elektra, tokio šildymo prietaiso įrengimas netenka prasmės. Tačiau jei atjungimai yra atsitiktiniai, o ne gyvenimo norma, problemą padės išspręsti energiją kaupiančio generatoriaus įsigijimas.
• Tinklo įtampos šuoliai kenkia jautriai katilo automatikai, todėl prieš įrengiant įrangą verta įsigyti gerus energijos stabilizatorius.
• Nuosėdų nusėdimas. Kadangi karšto vandens tiekimui naudojamas tekančio vandens srautas, šildymo elementai palaipsniui apauga nuosėdomis, kurias reikia pašalinti iš įrangos. Sprendimas gali būti filtrų įrengimas šalto vandens įvade ir reguliari techninė priežiūra.

Be to, prieš įrengiant elektrinį katilą, verta išsiaiškinti, ar jūsų namų tinklas yra suprojektuotas tokiai apkrovai. Pavyzdžiui, 200 kvadratinių metrų plotui reikės ne mažiau kaip 16–20 kW.

Ir tai tik šildymui, neįskaitant kitų elektros prietaisų. O jei naujuose kotedžų kaimuose tokia galia numatyta prijungus prie trifazio tinklo, tai sodo sklypui paprastai skiriama ne daugiau kaip 10 kW.

Elektrinių katilų rūšys

Šiuolaikiniai elektriniai katilai komplektuojami su skirtingo veikimo principo šildytuvais. Tačiau vienu metu naudoti ir šildymui, ir karšto vandens tiekimui gali tik prietaisai su kaitinimo elementų (TEN) konstrukcija.

Elektrinio katilo prijungimas prie šildymo ir karšto vandens tiekimo sistemos dažniausiai numato boilerio su šilumokaičiu arba talpyklos karštam vandeniui kaupti įrengimą.

Kitus įrangos tipus galima naudoti karšto vandens tiekimui tik jei prie šildymo kontūro prijungiamas netiesioginio šildymo boileris.

Elektriniai prietaisai su TENais

Į populiariausius elektrinių katilų modelius yra įmontuoti kaitinimo elementai – kaitinimo elementai (TEN), kurie pagaminti iš keramikos arba metalo, yra strypų, spiralės arba lanko formos tuščiavidurio strypo formos, kurio viduje yra tam tikros varžos siūlas. Jie veikia kaip „tarpininkai“, įkaisdami, kai teka elektros srovė, ir perduoda šilumą vandeniui.

Dvigubos kilpos elektrinio katilo įrenginio schema. Elementų skaičius priklauso nuo prietaiso galios ir jo vidinio tūrio, tačiau papildomi kaitinimo elementai ne tik padidina šildymo greitį, bet ir išlaidas elektros energijai bei techninei priežiūrai.

Pagrindinis prietaiso trūkumas – greitas nuosėdų susidarymas ant kaitinimo elementų, dėl kurio pablogėja jo veikimas. Pavyzdžiui, kai kalkių sluoksnio storis yra vos 0,5 mm, prietaiso naudingumo koeficientas sumažėja 10% nuo vardinio, o esant 2 mm – 35–40%!

Dėl to prietaisas lėčiau šildo vandenį, todėl elektros sąnaudos padidėja. Todėl katilą reikia nuolat valyti ir periodiškai keisti sugedusius kaitinimo elementus.

Kad prailgintumėte TENo tarnavimo laiką, rekomenduojama naudoti valymo filtrų sistemą arba į šilumnešį įpilti specialių minkštinančių priemonių, o į šildymo kontūrą pilti distiliuotą vandenį.

Be to, katilai su TENu reikalauja reguliarios techninės priežiūros, nes kalbama apie saugų įrangos naudojimą. Kaitinimo elementas palaipsniui susidėvi ir gali perdegti.

Jei tai įvyks su korpuso sandarumo praradimu – dar pusė bėdos. Tokiu atveju įkaitęs nichromas tiesiog subyrės nuo sąlyčio su vandeniu ir nekelia pavojaus žmogui. Bet jei atsijungęs elementas liks nepažeistame korpuse ir toliau veiks, visas metalinis korpusas dėl vandens laidininko atsidurs įtampoje.

Indukcinė šildymo įranga

Indukcinio katilo veikimas pagrįstas magnetine indukcija, kuri leidžia paversti elektrą į šiluminę energiją. Korpuso viduje yra pirminis kontūras su indukcine rite, kuri, įjungus įtampą, sukuria kintamąjį magnetinį lauką.

Dėl to atsiranda vadinamosios Fuko srovės (arba sūkurinės), kurios įkaitina metalą, o šis perduoda savo šilumą cirkuliuojančiam nešikliui.

Laiko patikrintus TEN katilus galima be baimės montuoti net gyvenamajame kambaryje, o štai indukciniams prietaisams geriau numatyti atskirą patalpą – nepaisant gamintojų reklaminių teiginių, medicina nepatvirtino elektromagnetinių laukų nekenksmingumo žmogui.

Indukcinių katilų pranašumai, palyginti su TEN prietaisais:

• Aukščiausias naudingumo koeficientas – 98-99%.
• Didesnis šildymo plotas ir atitinkamai greitesnis šilumos perdavimas.
• Ant kaitinimo elemento nesusidaro nuosėdos.
• Visiškai autonominiai ir nereikalauja techninės priežiūros.
• Be vandens, kaip šilumnešį galima naudoti naftos produktus ir alyvą.

Pagrindinis tokių prietaisų trūkumas – aukšta kaina ir būtinybė prijungti netiesioginio šildymo katilą arba akumuliacinę talpą, kad namas būtų aprūpintas karštu vandeniu. Todėl, nepaisant kelių indukcinės įrangos pranašumų, vartotojų paklausos lyderio palmę tvirtai laiko dviejų kontūrų TEN katilai.

Katilai su elektrodiniais šildytuvais

Elektrodinio katilo veikimas pagrįstas aukšta vandens šilumos laidumo verte. Korpuso viduje yra neigiami ir teigiami elektrodai, generuojantys elektros srovę, tarp jų cirkuliuoja šilumnešis.

Kaitinimas vyksta dėl energijos, išsiskiriančios skaidant molekules į įkrautus jonus, ir jų judėjimo link atitinkamos poliškumo elektrodo. Dėl to vandens įkaitinimas katilo kameroje vyksta beveik akimirksniu.

Privaloma sąlyga elektrodiniam katilui – geras įžeminimas, nes šie prietaisai priskiriami potencialiai pavojingiems įrenginiams, o korpusas gali „praleisti“ stiprų srovės krūvį

Elektrodinių katilų pranašumai, palyginti su šildymo elemento prietaisais:

• Šildo vandenį 10 kartų greičiau.
• Sunaudoja 20-30 % mažiau elektros energijos.
• Turi kompaktiškus matmenis net ir esant dideliam našumui (dažniausiai modeliai yra sieniniai).
• Nesugenda dėl įtampos šuolių.

Tačiau dėl esminių trūkumų elektrodiniai katilai kol kas nėra plačiai paplitę. Dažniausiai jie naudojami šildymui, tačiau antrą kontūrą karštam vandeniui galima įrengti papildomai sumontavus netiesioginio šildymo boilerį.

Šie prietaisai yra labai reiklūs skysčio, kuris yra šilumnešis, sudėčiai. Įprastas vandentiekio vanduo netinka, rekomenduojama naudoti specialų skystį su subalansuota druskų sudėtimi. Be to, elektrodai darbo metu palaipsniui tirpsta ir juos reikia keisti.

Elektrodiniai katilai yra labai kompaktiški, tačiau nepasižymi didele galia, todėl dideliems plotams šildyti numatyti moduliai su keliais nuosekliai prijungtais prietaisais.

Saugiam naudojimui elektrodinį katilą rekomenduojama papildyti automatikos komplektu, kuris parduodamas atskirai ir dažnai kainuoja brangiau nei pats įrenginys. Visų pirma, tai cirkuliacinis siurblys ir elektroninis temperatūros reguliatorius, valdantis šildymo temperatūrą.

Taip pat reikalingas srovės valdiklis, reguliuojantis srovės stiprumą, su galimybe išjungti įrangą, kad būtų išvengta vandens užvirimo.

Į ką atkreipti dėmesį perkant?

Kai išsiaiškinote, kokio tipo prietaisą norite įsigyti, laikas pagalvoti apie jo matmenis ir techninius parametrus.

Dažniausiai elektriniai katilai montuojami virtuvėje, tačiau galima įrengti ir mini katilinę, kuri leis paslėpti nepatrauklias komunikacijas ir papildomą įrangą (akumuliacinę talpą, netiesioginio šildymo boilerį ir kt.).

Prietaiso pasirinkimas pagal montavimo būdą

Nepriklausomai nuo konstrukcijos tipo, visi dviejų kontūrų katilai gali būti suskirstyti į dvi dideles grupes – sieninius ir grindinius. Matmenys ir modelio pasirinkimas tiesiogiai priklauso nuo ploto, kurį reikia šildyti, taip pat nuo laisvos vietos, skirtos pačiam prietaisui.

Sieninis katilas nuo grindinio skiriasi mažais matmenimis – prireikus jį galima paslėpti pakabinamoje spintelėje ar spintoje, tačiau net ir neužmaskuotas prietaisas neatrodo stambiai ir puikiai dera su kita buitine technika

Sieniniai prietaisai skirti šildyti santykinai nedidelius plotus – iki 100 m², todėl dažniausiai įrengiami butuose arba mažuose sodo nameliuose. Jie tvirtinami ant specialių laikiklių prie bet kokio vertikalaus paviršiaus, kuris atlaikytų tokią apkrovą.

Grindiniai katilai – gana stambūs įtaisai, tačiau jie gali aprūpinti iki 200 m² ploto namą šiluma ir nepertraukiamu vandens tiekimu, be to, akumuliacinės talpos gali būti arba įmontuotos į patį prietaisą (tai žymiai padidina jo matmenis), arba montuojamos atskirai.

Jei sodybos kvadratūra viršija 200 m², galima įrengti katilinę su keliais elektriniais katilais arba naudoti papildomus šildymo šaltinius – kietojo kuro įrangą arba saulės baterijas.

Reikalingos galios apskaičiavimas

Pats paprasčiausias būdas – padalinti šildomą plotą iš 10. Manoma, kad šildant 10 m² bus sunaudota 1 kW, tačiau gautas skaičius bus labai sąlyginis, nes toks skaičiavimas turi prasmę tik patalpoms, kurių aukštis ne didesnis nei 3 metrai.

Be to, šilumos sąnaudos labai priklauso nuo apšiltinimo, langų kokybės ir jų dydžių, vietovės klimato ypatybių bei namo statyboje naudotų medžiagų.

Jei namuose yra aukštos lubos, pirmiausia reikia nustatyti patalpos tūrį (plotą padauginti iš aukščio). Tuomet apskaičiuoti reikiamą galią, atsižvelgiant į tai, kad 1 m³ reikės 35 W.

Pirkdami apsvarstykite modelius, kurių galia 15–20 % viršija jūsų apskaičiuotus rodiklius – geriau nustatyti katilą į silpnesnį režimą, nei šaltą žiemą šalti, kai įranga veikia maksimaliai.

Prie gauto rezultato reikia pridėti „atsargą“:

• 10% – esant dideliam stiklinimo plotui (panoraminiai langai, veranda ir pan.).
• 15% – jei nėra namo apšiltinimo.
• 10–15% – vietovėms su šaltomis žiemomis.
• 20% – papildomai apkrovai, kai karštas vanduo ruošiamas pratekamuoju būdu.

Skaičiuojant reikiamą galią katilams su įmontuota akumuliacine talpa, reikia remtis gamintojo nurodytais duomenimis techninėje dokumentacijoje.

Nuo katilo techninių parametrų priklauso ir jo maitinimo būdas. Prietaisus iki 10 kW galima prijungti prie įprasto 220 V tinklo, o galingesnius katilus – prie trifazio tinklo (be to, tam gali prireikti leidimo iš vietinių elektros tinklų, jei prie namo nėra prijungta 380 V linija).

Kiti svarbūs niuansai

Pagal vandens šildymo principą dvikontūriai elektriniai katilai gali būti skirstomi į pratekančiuosius ir kaupiamuosius. Pirmieji – geras pasirinkimas nedideliam namui ir šeimai, jie galės aptarnauti 1–2 vandens ėmimo taškus kartu su šildymu. Tačiau, nepaisant kompaktiškumo ir patogumo naudoti, „2 viename“ prietaisas turi didelį trūkumą – didelę elektros tinklo apkrovą.

O štai kaupiamasis įrenginys užima kur kas daugiau vietos dėl papildomo rezervuaro, kuriame laikomas karšto vandens rezervas. Tokio tipo įrangos privalumas yra tas, kad ji gali tiekti didelius vandens kiekius ir leidžia sutaupyti iki 10 % elektros energijos, nes nenaudoja energijos nuolatiniam šildymui, o tik palaiko jos temperatūrą.

Dėl izoliacinio apvalkalo vandens šilumos nuostoliai talpykloje per valandą sudarys ne daugiau kaip 0,5 laipsnio. Techniniame įrenginio, skirto prijungti prie karšto vandens sistemos, pase turi būti nurodytas jo pralaidumas – temperatūros minimumas ir maksimumas, vandens tūris ir reikiamas jo pašildymo laikas.

Šiuolaikiniai elektriniai katilai leidžia valdyti įrenginį ir kontroliuoti patalpos šildymo temperatūrą naudojantis išmaniaisiais telefonais arba „išmaniojo namo“ sistema.

Papildomai katilas gali būti komplektuojamas:

• Automatikos bloku, skirtu nuotoliniam valdymui pultu arba per tinklą.
• Apsauga nuo užšalimo, kuri leis palaikyti minimalią temperatūrą sistemoje; tai aktualu vasarnamiams ir užmiesčio namams, kuriuose nėra nuolatinių gyventojų.
• Jutikliais, kurie stebi orų pokyčius, įjungia prietaisą, kai temperatūra nukrenta, ir išjungia saulėtomis valandomis.
• Įranga, mažinančia vandens temperatūrą, kad būtų galima prijungti prie „šiltų grindų“ sistemos.
• Jutikliais, su kuriais galima programuoti mikroklimatą visose patalpose arba atskiruose kambariuose savo nuožiūra.

Žinoma, gamintojo „bonusai“ padidina prietaiso kainą, tačiau su jais eksploatuoti katilą yra kur kas patogiau.

Ekonomijos būdai eksploatuojant

Norint sumažinti elektros energijos sąnaudas, kai elektrinis katilas naudojamas kaip šildymo prietaisas ir vandens šildytuvas, reikia sumažinti bendruosius namo šilumos nuostolius.

Visų pirma vertėtų pakeisti senus medinius langų rėmus moderniais langais su 2–3 oro kameromis ir pasirūpinti sienų šiltinimu (geriausia – iš išorės) polistireniniu putplasčiu, mineraline vata arba kitomis mažo šilumos laidumo medžiagomis.

Kiti taupymo būdai:

1. Papildomas prijungimas arba atskiri įrenginiai, veikiantys alternatyvia energija (saulės baterijos, vėjo generatoriai, malkomis kūrenamas židinys), gerokai sumažins elektros energijos suvartojimą.
2. Daugiatarifinis skaitiklis leis mažiau mokėti už naktinį šildymą, o rytinio ir vakarinio „piko valandomis“ prietaisą galima ir išjungti (brangiausia yra elektros energija, sunaudota intervalais 8.00–11.00 ir 20.00–22.00). O jei sistemą papildyti išoriniu šilumos akumuliatoriumi, galima kaupti naktinę „pigią“ energiją, kad ją naudoti dieną.
3. Rekuperatorius vėdinimo sistemoje padės išlaikyti šildomą orą namo viduje.
4. Savaitinis programuotojas surinks duomenis apie sistemos darbą per nurodytą laikotarpį, kad parinktų patogiausią ir ekonomiškiausią eksploatavimo režimą su minimaliomis energijos sąnaudomis.
5. Kambario termoreguliatoriai stebės mikroklimato pokyčius name ir perduos duomenis į katilo viduje įmontuotą daviklį, kuris išjungs/įjungs šildymą, apsaugodamas nuo oro perkaitimo ir papildomų šilumos nuostolių.

Tinkamai organizuojant elektrinio katilo darbą, galima sumažinti elektros energijos suvartojimą ir su tuo susijusias išlaidas iki 40%.

Su energiją taupančiais kaimo nuosavybės šildymo variantais supažindins tolesnis straipsnis, išsamiai nagrinėjantis šį labai įdomų klausimą.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Rekomenduojame susipažinti su apžvalgų ir praktinių patarimų rinkiniu, kaip naudoti įvairios konstrukcijos elektrinius katilus namo šildymui ir karšto vandens tiekimui.

Elektrinio šildymo niuansai – katilai ir kiti elektriniai šildymo prietaisai, įrangos galios ir išlaidų šildymo sezonui skaičiavimai:

Nors dviejų kontūrų elektriniai katilai atrodo labai patogūs naudoti, prieš einant pirkti, apskaičiuokite elektros sąnaudas šaltuoju metų laikotarpiu arba kreipkitės į šilumos inžinierius.

Galbūt jums patars ekonomiškesnę sistemą su vieno kontūro katilu ir netiesioginio šildymo boileriu, arba suprojektuos kombinuotą šildymą, kai elektros prietaiso „rijumas“ bus kompensuojamas papildomais energijos šaltiniais.

Rašykite, prašome, komentarus žemiau esančiame bloke. Papasakokite, kas jums tapo lemiamu argumentu renkantis dviejų kontūrų katilo modelį. Dalinkitės naudinga informacija, kuri pravers svetainės lankytojams, užduokite klausimus.