Тепло для дома твоего

Если говорить об экономичном обогреве жилья там, куда не дотягиваются теплоэлектроцентрали, то на сегодня вне конкуренции системы отопления трубопроводным газом. Однако, хотя Россия располагает примерно четвертью мировых запасов природного газа, уровень газификации территорий страны составляет по официальным данным всего 68%, а в некоторых регионах, в том числе, например, в Ямало-Ненецком автономном округе, где расположены крупнейшие газовые месторождения, не достигает и 50%.

Жителям негазифицированных поселений и тем, кто не в состоянии заплатить астрономические суммы, которые газовики просят за подведение «голубого топлива», приходится искать другие источники тепла. Если не принимать в расчёт печное и прямое электрическое (конвекторное) отопление, то это, как правило, котлы, в которых жидкий теплоноситель (вода или антифриз) подогревается либо путем сжигания жидкого (солярка, мазут, сжиженный газ) или твёрдого (дрова, уголь, брикеты, пеллеты) топлива, либо электрическими нагревателями.

Электрические котлы хоть и уступают жидко- и твердотопливным по экономичности, зато выигрывают у них по многим другим показателям: в бойлерной тихо, нет пыли и неприятных запахов, не нужно устраивать и регулярно прочищать дымоход, не требуется вентиляция, нет необходимости подвозить топливо и где-то хранить его запасы. С компактным электрокотлом вообще можно обойтись без выделенной бойлерной, разместив его, например, на кухне. Все современные электрокотлы имеют высокий КПД - до 99%. Это значит, что в них практически вся электрическая энергия переходит в тепловую и в итоге передаётся теплоносителю. Наконец, электрические котлы совершенно экологичны - в том смысле, что не создают вредных выбросов на месте эксплуатации.

Когда упоминают об электрокотле, на ум приходит самый простой и распространённый его тип, основанный на трубчатых электронагревателях - ТЭНах. Но сейчас это уже далеко не единственный вариант. Существуют электрокотлы следующих типов:
* ТЭНовые;
* электродные (ионные);
* индукционные;
* инверторные.

Старые добрые ТЭНы

В ТЭНовых котлах теплоноситель нагревается с помощью одного или нескольких ТЭНов. Оборудование компактное, неприхотливое, надёжное, сравнительно недорогое и не предъявляющее каких-либо специальных требований к составу и качеству теплоносителя. Мощные котлы обычно содержат несколько ступеней нагрева (отдельных ТЭНов), которые подключаются автоматикой в зависимости от разницы температур в помещении и на улице, чтобы поддерживать нужную температуру теплоносителя, не расходуя при этом лишней электрической мощности.

Изготовители котлов других типов в качестве недостатков ТЭНовых называют сравнительно долгое время разогрева и отложение на ТЭНах солей, имеющихся в составе теплоносителя (накипи), что снижает эффективность нагрева. Приводят даже пугающие цифры - якобы за каждый год эксплуатации эффективность котла снижается на 10-15%. На самом деле это утверждение - не более чем маркетинговое лукавство. В замкнутой системе отопления, где теплоноситель заливается один раз на всё время эксплуатации, просто неоткуда взяться увеличивающемуся с годами отложению накипи: всё, что может выделиться из имеющегося объема теплоносителя и отложиться, откладывается на начальном этапе эксплуатации. А если теплоносителем служит дистиллированная или деминерализованная вода либо специальная незамерзающая жидкость на её основе, то откладываться вообще нечему. В любом случае даже при наличии накипи на ТЭНах тепловая энергия остается внутри системы; немного снижается, быть может, только скорость её передачи от нагревателя теплоносителю.

Водный проводник

Читатели старшего поколения, вероятно, помнят кипятильники (их ещё называли «бурбуляторами») в виде пластикового стакана, на дне которого закреплены параллельно друг другу два лезвия от безопасной бритвы. Вся эта конструкция включалась в электросеть, и за считанные секунды вода в стакане закипала. Электродные котлы построены на том же принципе: в них нет отдельного нагревательного элемента - нагревается сам теплоноситель, который должен иметь определённую проводимость. Это может быть просто вода с добавлением строго отмеренного количества поваренной соли или специальный незамерзающий состав, который обычно выпускают сами изготовители котлов.

Нагрев происходит не только благодаря протеканию тока через омическое сопротивление теплоносителя, но и в силу его ионизации (электролиза). Последний процесс нивелируется постоянной сменой анода на катод и обратно с частотой переменного тока в сети, но электролизные газы всё же образуются, и их необходимо время от времени удалять.

Изготовители электродных котлов (на мировом рынке их немного - три-четыре российские компании, одна украинская и одна латвийская) в качестве их достоинств обычно указывают компактность, отсутствие нагревательного элемента, а значит, накипи, малую инерционность, дешевизну и экономичность. С первыми тремя трудно не согласиться, а вот последние два представляются несколько преувеличенными. Что касается дешевизны, то она обусловлена в том числе тем, что указывается цена только на сам котёл, без блока автоматики, который может добавить к общей стоимости сумму, сравнимую с ценой котла. Для справки: в современных ТЭНовых моделях автоматика, циркуляционный насос и мембранный бак-расширитель встроены в корпус. Заявления же о том, что электродный аппарат на 30-40% эффективнее ТЭНового, могут вызвать только улыбку: получается, что при КПД последнего в 98% КПД электродного котла превышает 100%! На самом деле количество энергии, необходимое для нагрева определённого объёма теплоносителя до нужной температуры, - величина постоянная и не зависит от способа преобразования электрической энергии в тепловую.

Недостатков у таких котлов немало. В первую очередь это особые требования к качеству и химическому составу теплоносителя. Применение дорогих жидкостей от изготовителей оборудования влетает в копеечку, поскольку при работе котла их свойства и состав меняются, так что теплоноситель приходится полностью заменять чуть ли не перед каждым отопительным сезоном. Можно, конечно, попробовать изготовить солевой раствор самостоятельно. Но подобрать оптимальный состав без специального оборудования по проверке электропроводности - чрезвычайно трудная задача.

В отопительных системах с электродными котлами можно использовать радиаторы только определённых видов. Электродные модели также предъявляют повышенные требования к заземлению, поскольку без надёжного заземления можно получить чувствительный удар электрическим током - как от самого котла, так и от радиатора. Стандартный блок УЗО здесь неприменим, поскольку неизбежна утечка в «землю» значительно больших токов, чем предусматривают эти защитные устройства, а значит, питание постоянно будет принудительно отключаться.

Электроды ионного котла довольно быстро «зарастают» в силу специфики его работы. Регулярная замена электродов выливается в денежные затраты, так что хвалёная экономичность этих котлов на поверку оказывается фальшивой. Туда же добавим необходимость профилактических работ при подготовке к каждому отопительному сезону, которые лучше доверить специалистам сервисных служб.

Наводящий тепло

В индукционных котлах, как и в ТЭНовых, нет прямого контакта теплоносителя с элементами, находящимися под сетевым напряжением. Но нагрев в них происходит за счёт вихревых токов (токи Фуко), наводимых подключённой к электросети индукционной катушкой в медной трубе-сердечнике, по которой движется теплоноситель. Чаще всего применяется наиболее простая конструкция, в которой индуктор питается непосредственно переменным сетевым напряжением 220 или 380 В. Отсюда существенный недостаток: индукционные котлы при работе могут создавать мощные электромагнитные помехи да ещё и слышимый человеческим ухом неприятный гул частотой 50 Гц.

Отметим достоинства индукционных котлов. Это в первую очередь малая инерционность (высокая скорость нагрева) и отсутствие электрического контакта между нагревателем и теплоносителем. К сказанному добавим, что требования к химическому составу теплоносителя менее жёсткие, чем, например, у электродных. Индукционные котлы меньше покрываются накипью, поскольку сильные переменные магнитные поля стимулируют кристаллизацию солей жёсткости не на поверхности труб, а в объёме теплоносителя. (При его циркуляции соли легко задерживаются фильтрами.) Кроме того, сердечники индукторов неизбежно вибрируют с частотой питающего тока, а теплоноситель не контактирует с сильно нагретыми поверхностями, как в ТЭНовых котлах, - эти факторы также препятствуют образованию накипи. Индукционные котлы лучше всего поддаются управлению с использованием современных электронных регуляторов. Кроме того, они самые безопасные среди электрических котлов всех типов.

Вследствие перечисленных особенностей индукционные котлы обладают очень большим ресурсом работы и требуют минимального технического обслуживания. Хорошо спроектированный и качественно изготовленный агрегат может прослужить 25-50 лет.

Ещё немного о недостатках индукционных котлов. У них большие габариты и масса. Скажем, изделие мощностью примерно 2,5 кВт имеет высоту 45 см, диаметр 12 см, а массу - до 25 кг в «пустом» виде. И это - без учёта всех других необходимых элементов отопительной системы: расширительного бака, насоса, группы устройств безопасности и прочего. А электромагнитные помехи, которые генерируют индукционные котлы, способны не только нарушить работу различных находящихся неподалёку от них электронных устройств, но и повлиять на самочувствие людей и животных. Поэтому индукционный котёл должен находиться в отдельном помещении. И наконец, индукционные котлы существенно дороже других электрокотлов - примерно на 40-60%.

Всё дело в частоте

В индустрии электрообогрева инверторные котлы - это последний «писк моды». Одни специалисты считают инверторные модели подтипом индукционных, а другие выделяют их в отдельный тип. Ещё их называют котлами типа ВИН (вихревой индукционный нагреватель). По принципу действия они аналогичны индукционным, но имеют дополнительные элементы: выпрямитель сетевого напряжения и инвертор, преобразующий полученное с него постоянное напряжение в переменное, но уже не сетевой (50 Гц), а значительно более высокой (10-100 кГц) частоты. Именно это высокочастотное напряжение подаётся на индукционную катушку, обеспечивая котлу меньшие габариты, более высокую эффективность и управляемость, чем у обычных индукционных котлов.

Достоинства и недостатки инверторных моделей в основном те же, что у индукционных прямого подключения. Но ВИНы компактнее и легче, не издают слышимого шума и не наводят сильных электромагнитных помех. А обходятся они существенно дороже индукционных котлов прямого подключения.