Часто при планировании автономной системы отопления выбор останавливается на традиционных источниках тепла – газовых или твердотопливных котлах. Что делать в ситуации, когда монтаж подобного оборудования невозможен? Появившиеся недавно ионные могут не только оптимально решить вопрос обогрева помещения, но и займут минимум пространства при монтаже. Их основным преимуществом является новаторская методика нагрева воды в системе отопления.

Работа отопительных элементов данного типа основана на хаотичном движении ионов воды во время прохождения ее между активными элементами котла – анода и катода. Электрический ток, протекающий между ними, ускоряет движение ионов, тем самым поднимая общую температуру воды. Общая схема работы показана на рисунке:

Схема работы ионного котла

Но не стоит обманываться простотой конструкции. Собрать надежный и безопасный ионный котел полностью в домашних условиях не получится. Для производства катода и анода используется специальный материал, который не подвержен коррозийному воздействию и имеет высокую механическую прочность. Корпус котла должен быть полностью герметичен, так как малейшее несоответствие стандартного соединения с разводкой труб может привести к прорыву.

Стандартная комплектация состоит из самого элемента отопления, термостата для регулировки температуры и защитного реле.

Преимущества

Особенностью использования данного типа нагревателя является его компактность и возможность создания нескольких замкнутых отопительных систем в одном помещении. Преимущества использования ионных котлов отопления:

• Габаритные размеры позволяют установить его в любом месте отопительной системы.
• Высокий КПД (до 99%). Монтаж катода и анода непосредственно в системе отопления сводит потери энергии к минимуму.
• Площадь обогрева 1 кВт потребляемой энергии составляет около 20 м.кв.
• Малое время нагрева воды в системе. Благодаря низкой инертности запуска, вода в батареях прогреется до нужного уровня за короткое время.
• Высокая степень защиты от перепада напряжения в сети. Так же котел не выйдет из строя при «холостой» работе – отсутствии воды в системе.

Благодаря вышеописанным преимуществам, ионные котлы отопления могут устанавливаться как в частных домах, так и в квартирах.

Монтажная схема

Подключение ионного нагревательного элемента не требует специальных монтажных навыков. Для проведения пуско-наладочных работ можно ориентироваться по самой простой схеме, представленной на рисунке:

Общая схема подключения ионного котла

Для монтажа потребуется:

Ионный котел. Для того, чтобы выбрать котел оптимальной мощности необходимо знать параметры обогреваемого помещения. Рассмотрим вариант 2-х комнатной квартиры (48 м.кв., высота потолков 2,6 м.) с хорошей теплоизоляцией. Рассчитаем общий объем помещения:

48*2,6=125 м³.

Потребляемая мощность для обогрева 1 м³ ионным котлом составляет 0,025 кВт., т.е. для комфортной температуры в квартире будет достаточно установить в систему отопления котел мощностью 3 кВт.

1. Шаровой вентиль необходим для перекрытия воды в случае непредвиденной поломки или замены воды в системе.
2. Циркуляционный насос обеспечивает движение воды в системе для равномерного распределения по теплоносителям.
3. Фильтрующий элемент препятствует попаданию в емкость котла загрязняющих элементов из (ржавчина, накипь.).
4. Для слива воды используют сливной кран, расположенный в самой низкой точке обратной трубы.
5. Расширительный бак необходим для компенсации расширения воды во время ее разогрева до нужной температуры.
6. Модуль автоматического включения котла произведет запуск системы согласно заданным параметрам.
7. Воздухозаборник.

Следует обратить внимание, что для нормального функционирования ионного котла отопления необходима вода строго определенной плотности. При монтаже в уже работающую до этого систему необходимо заменить всю жидкость, а в новую добавить специальный ингибитор. Вода должна быть дистиллированная.

Для первых 120 см соединения котла с системой применять стальные (но не оцинкованные) трубы.

Изначально ионный котел разрабатывался для отопления подводных лодок. Расчет был на то, что прибор будет маленьким, работал быстро и тихо. С электроэнергией на атомных подлодках проблем не было, соответственно и котел должен быть электрический. Как и многие другие полезные изобретения, данный агрегат из области вооружения перекочевал в гражданскую сферу и достаточно быстро стал весьма популярным.

Принцип работы ионных котлов отопления

Ионный котел отопления греет воду за счет электричества, но принцип работы отличается от ТЭНового. В этом процессе определяющую роль играет способность воды проводить ток, точнее, сопротивление жидкости. Вспомните кипятильник из двух лезвий, соединённых спичками. В нем ток от одного лезвия к другому передается только через воду, вследствие чего она быстро вскипает. Ионный котел делает то же самое, только вместо лезвий в нем есть электроды из магния.

Когда ионы тока проходят через воду, то создается трение с солями, которые находятся в жидкости. В результате трения резко повышается температура. Чем интенсивнее ток, тем быстрее происходит процесс нагрева. Кроме этого, имеет значение количество солей, а с дистиллированной водой ионные котлы отопления не работают.

Когда вода попадает в колбу котла, через нее проводится электрический ток, вследствие чего она нагревается. Сам котел имеет небольшие размеры, порядка 30 см в длину. Соответственно, теплоноситель находится в нем какие-то секунды, но даже этого времени достаточно. Эти приборы можно назвать самыми быстрыми среди всех котлов для отопления.

Конструкция ионного (электродного) котла

Ионные котлы очень простые приборы. По сути, это просто металлический корпус, в который вставлен электрод. В нем нет никак регулировок или движущихся элементов, там даже ломаться нечему. Они бывают:

• однофазными;
• трехфазными.

В однофазных котлах электрод один, а в трехфазных – три. На электрод всегда подается фаза (плюс). Ноль (минус) может подаваться либо на корпус, либо на второй электрод (если он предусмотрен в конструкции). В обязательном порядке к корпусу подводится еще и заземление. Без него нельзя никак, иначе ударит током. Важно, чтобы электрод фазы и ноля не контактировали между собой. Единственным мостиком для электричества должен быть теплоноситель. Естественно, в корпусе есть два отверстия для циркуляции жидкости.

Какой теплоноситель подходит для ионного котла

Ионный электрический котел очень требователен к качеству теплоносителя. Для него не подходит дистиллированная вода и . В качестве теплоносителя нужно использовать обычную воду из-под крана, прошедшую специальную подготовку. В паспорте нагревателя указано, сколько соли должно содержаться в теплоносителе.

Чтобы «настроить» теплоноситель для ионных котлов отопления, по отзывам, нужно потратить немало времени. Например, если сопротивление воды недостаточное, то ее нужно подсолить. Подходит обычная пищевая соль. Сыпать ее нужно совсем немного, буквально на кончике чайной ложки. Потом подсоленную жидкость прогоняют по системе и замеряют сопротивление. Если оно достигло необходимого уровня, указанного в паспорте, то можно все оставить как есть. В случае необходимости в теплоноситель добавляют еще соли или же разбавляют его дистиллированной водой.

Обвязка ионного котла в системе отопления

Как мы уже сказали, ионный котел – это просто колба с электродом и патрубками для подключения к контуру. В этом агрегате нет никакого оборудования, которое могло бы регулировать его работу, поэтому все необходимое нужно устанавливать отдельно. Кроме этого, нужно установить обязательные элементы системы отопления, без которых работа герметичного контура невозможна. По итогу, нам нужно установить:

• термостат;
• блок предохранителей.

Естественно, не обойтись без запорной арматуры (шаровые краны) и американок, чтобы котел можно было снять с контура для обслуживания. Все элементы контура нужно размещать правильно. Группа безопасности устанавливается на подаче, за котлом. Все остальное оборудование устанавливается на обратке. Перед самым котлом устанавливается циркуляционный насос, потом грязевик. Нельзя чтобы на крыльчатку наоса попал какой-нибудь мусор, чтобы та не поломалась.

Обязательно нужно сделать качественное заземление. Не шутите с этим, ведь речь о 220 Вт, а в трехфазных котлах всех 380 Вт – может и убить.

Расширительный бак устанавливается перед насосом, где давление стабильное. Не забывайте, что герметичный бак нужно настраивать, иначе в системе будут скачки давления. Датчик термостата устанавливается на обратке, где он снимает показания температуры теплоносителя. Также можно использовать термостаты, которые контролируют степень нагрева воздуха. Таким образом, можно поддерживать в помещении одинаковую температуру независимо от погоды.

Питание от блока с предохранителями подается на электрод котла через термостат. Последний работает как выключатель. Когда вода достигает выставленной температуры, то цепь размыкается, и котел перестает греть теплоноситель. При понижении температуры термостат замыкает цепь, и котел начинает работать.

Обслуживание ионных котлов

Ломаться в электродном котле нечему. Обслуживание ионных котлов, по отзывам, сводится к контролю количества солей в теплоносителе и очистке электрода от накипи. В процессе эксплуатации на электроде оседает накипь. Снять ее можно механическим путем, например, болгаркой со специальной насадкой-щеткой или крупной наждачной бумагой. Чистить нужно до блеска.

Кроме этого, со временем электрод уменьшается в размерах, агрессивная среда его разъедает. Поэтому рано или поздно его нужно будет заменить. Главное, не прозевать этот момент, так как работа котла и безопасность всего оборудования напрямую зависит от этого.

В этой статье: электродный котел — детище оборонных предприятий; как работает ионный котел; можно ли нагреть воду без источника тепла; понижаем омическое сопротивление — добавляем в воду соль; плюсы и минусы ионных котлов; устройство электродного котла; как правильно установить электродный котел; какие отопительные приборы можно использовать в контуре с ионным котлом, а какие — нет; производители и цены; в завершении — нюансы установки ионных котлов.

Сколько способов отопления дома при помощи электроэнергии вам известно? Чаще всего приходит на ум котел с водяным тэном — обладая высоким сопротивлением, нихромовая нить внутри такого тэна нагревается, передавая тепло наполнителю трубки, затем металлической оболочке и, наконец, воде. Почему бы не упростить задачу и не нагревать теплоноситель, минуя посредника, ведь можно же сделать это с помощью примитивных электродов из двух бритвенных лезвий, присоединив к ним провода и подключив к электропитанию? Именно из этой логики исходили создатели первых моделей ионных (электродных) котлов, изначально разработанных для нужд ВМФ СССР.

История и принцип работы ионного (электродного) котла

Данный тип отопительных котлов был создан в середине прошлого века предприятиями оборонного комплекса для нужд подводного флота СССР, в частности — для отопления отсеков подлодок с дизельными двигателями. Электродный котел полностью соответствовал условиям заказа подводников — имел крайне малые для обычных отопительных котлов размеры, не нуждался в вытяжке, не создавал шумов при работе, эффективно нагревал теплоноситель, в роли которого более всего подходила обычная морская вода.

К 90-м годам заказы для оборонки резко сократились в объемах, вместе с этим были сведены к нулю потребности военного флота в ионных котлах. Первая «гражданская» версия электродного котла была создана инженерами А.П. Ильиным и Д.Н. Кунковым, получившими соответствующий патент на свое изобретение в 1995 году.

Принцип работы ионного котла основан на прямом взаимодействии теплоносителя, занимающего пространство между анодом и катодом, с электрическим током. Прохождение электрического тока через теплоноситель вызывает хаотичное движение положительных и отрицательных ионов: первые движутся к отрицательно заряженному электроду; вторые — к заряженному положительно. Постоянное перемещение ионов в сопротивляющейся этому движению среде вызывает быстрый нагрев теплоносителя, чему особенно способствует перемена ролей у электродов — каждую секунду их полярность меняется 50 раз, т.е. каждый из электродов в течение одной секунды 25 раз будет анодом и 25 — катодом, поскольку они подключены к источнику переменного тока частотой 50 Гц. Следует отметить, что именно столь частая смена заряда у электродов не позволяет воде разложиться на кислород и водород — для электролиза необходим постоянный электроток. С возрастанием температуры в котле повышается давление, вызывающее циркуляцию теплоносителя по отопительному контуру.

Таким образом, электроды, установленные в емкости ионного котла, напрямую не участвуют в нагреве воды и не нагреваются сами — за повышение температуры воды отвечают положительно и отрицательно заряженные ионы, расщепленные под воздействием электротока из молекул воды.

Важным условием эффективной работы ионного котла является наличие омического сопротивления воды на уровне не более 3000 Ом при 15°С, для чего этот теплоноситель должен содержать определенное количество солей — изначально электродные котлы создавались под морскую воду. То есть, если залить в отопительную систему дистиллированную воду и попытаться нагреть ее при помощи ионного котла — никакого нагрева не будет, поскольку в такой воде соли полностью отсутствуют, а значит, не возникнет электрической цепи между электродами.

Характеристики ионных (электродных) котлов

Обладая присущими электрическим котлам положительными характеристиками, данный тип котлов имеет и ряд собственных. Отмечу все плюсы:

• высокий КПД, близкий к 100% (впрочем, любой электронагреватель имеет КПД не ниже 96%);
• крайне малые размеры при высокой мощности, по сравнению с любыми другими котлами;
• не требуется дымоход;
• способен самостоятельно поднять давление в контуре отопления;
• в отличие от котлов с тэнами, полностью отсутствует опасность аварии при недостаточном уровне теплоносителя в емкости котла — недостаток теплоносителя приведет лишь к прекращению работы котла, поскольку не будет электрической цепи между электродами;
• крайне малая инертность позволяет эффективно управлять температурными режимами во время работы котла при помощи автоматики, в результате достигается наименее энергозатратная работа отопительной системы — температура в обогреваемых помещениях всегда будет на том уровне, который задан автоматическому контроллеру;
• перепады напряжения в электросети не наносят вреда ионному котлу — меняется лишь его мощность, работа не прекращается;
• допускается установка в качестве дополнительного источника тепловой энергии, установка нескольких ионных котлов одновременно;
• полностью отсутствует негативное воздействие на окружающую экологическую обстановку.

Минусы электродного котла:

• потребляет только переменный ток, при постоянном токе произойдет электролиз воды;
• высокие требования к электролитическим характеристикам теплоносителя, при их изменении качество работы (выработка тепла) резко снижается. Необходим контроль за электрической проводимостью теплоносителя;
• требует обязательного заземления (впрочем, как и любой нагревательный прибор с водяным тэном). При этом риски поражения электротоком в случае пробоя изоляции выше, чем у тэновых водонагревателей;
• температура нагрева теплоносителя не должна превышать 75°С, иначе энергопотребление котла серьезно возрастет;
• образование накипи на электродах снижает мощность котла, поскольку препятствует ионизации теплоносителя;
• высокие требования к качественным характеристикам отопительных приборов;
• потребность в оснащении отопительной системы циркуляционным насосом ;
• износ электродов, вызванный переменным напряжением тока, требующим их периодической замены;
• в завоздушенном отопительном контуре, содержащем теплоноситель-электролит, многократно ускорятся коррозийные процессы ;
• в одноконтурной системе использование нагретой воды для бытовых нужд недопустимо;
• пусконаладочные работы требуют привлечения специалистов — самостоятельно понизить омическое сопротивление воды с повышением ее проводимости до оптимального уровня, практически невозможно;
• электропроводность теплоносителя в процессе эксплуатации изменяется, необходимо ее контролировать, а значит, обладать соответствующими знаниями и оборудованием.

Устройство и установка электродного котла

Он имеет довольно простую конструкцию, в которой особое внимание уделено защите от утечки электрического тока: цельнотянутая стальная труба в качестве корпуса, поверх ее покрывает электроизоляционный слой полиамида; патрубки ввода и вывода теплоносителя; клеммы подачи питания на корпус и заземления; электрод из особого сплава (трехфазные котлы оснащены тремя электродами), изолированный полиамидными гайками; дополнительная изоляция резиновыми прокладками в местах разъемов.

Внешне бытовой ионный котел имеет цилиндрическую форму, его диаметр обычно не превышает 320 мм, длина — 600 мм, а вес — 12 кг. Наименьшая мощность — 2 кВт (для отопления помещений порядка 80 м 3), максимальная — 50 кВт (отопление помещений около 1600 м 3). Однофазные котлы имеют мощность от 2 до 6 кВт, трехфазные — от 9 до 50 кВт. Энергопотребление котла достигает номинального уровня (заявленной производителем мощности в киловаттах) при достижении температуры внутри него на уровне 75°С — при меньших температурах энергопотребление ниже, поскольку в более холодном теплоносителе проводимость тока ниже. Следует отметить, что температура в 75°С является оптимальной для ионных котлов, поскольку при развитии более высокой температуры энергопотребление котлов превысит заявленное в техпаспорте.

В комплекте с электродным котлом идет система автоматического управления (контроллер), включающая в себя электронный терморегулятор, автоматическую защиту от скачков напряжения в электросети и блок пускателя. Некоторые модели контроллеров допускают как непосредственное управление, так и удаленное, по gsm-каналам. Именно контроллер обеспечивает заявляемую производителями ионных котлов экономию электроэнергии — в отличие от нагрева воды при помощи тэнов, электродный нагрев позволяет в более короткий срок изменять температуру теплоносителя, т.к. имеет малую инертность.

В открытой отопительной системе с естественной циркуляцией теплоносителя, последний движется вверх по трубам из-за температурного расширения и давления в ионном котле, поступает в радиаторы и остывает, затем возвращается по трубопроводу обратки в котел, где нагревается и повторяет цикл вновь. Закрытая система отопления дополнительно оснащается расширительным баком-экспанзоматом и циркуляционным насосом, необходимым на начальном этапе прогрева теплоносителя.

При установке электродного котла обязательным требованием является комплектация отопительного контура в наиболее верхней его точке группой безопасности — автоматическим воздухоотводчиком, манометром, подрывным (обратно-предохранительным) клапаном. В системах открытого типа регулирующая или запорная арматура должна быть установлена только после расширительного бачка, т.е. участок трубопровода между выходом из котла и до расширительного бачка не должен содержать какой-либо запорной арматуры! В системах закрытого типа запорная арматура устанавливается на отрезке трубопровода после расширительного бачка и до ввода в котел. Если же сразу после выхода из котла установлена группа безопасности, то запорную арматуру можно устанавливать до экспанзомата — расширительный бачок в этом случае нужно установить на участке обратки.

Ионные котлы любой модели устанавливаются в отопительную систему строго вертикально, с собственным креплением к стене. Первые 1200 мм обвязки на подаче теплоносителя в котел выполняются из металлической не оцинкованной трубы, далее допускается использование металлопластиковых труб.

Надежное заземление ионного котла обязательно, поскольку в случае утечки токов эту проблему с помощью УЗО не решить. Заземляющий медный провод должен иметь сечение от 4 до 6 мм, его сопротивление не должно быть более 4 Ом — подключение проводника выполняется к нулевой клемме, расположенной в нижней части корпуса котла. Заземление должно соответствовать требованиям ПУЭ.

В идеальном варианте предполагается установка электродного котла в новую отопительную систему, предварительно промытую чистой водой. При врезке котла в существующий контур необходима его тщательная промывка водой с добавленными в нее спецсредствами — их перечень и пропорции описаны в техническом паспорте на котел, каждый производитель настаивает на использовании определенных ингибиторов. При не соблюдении данного условия отложения солей (накипь) помешают точной настройке омического сопротивления теплоносителя.

Выбирая отопительные радиаторы для системы с ионным котлом, обратите пристальное внимание на их потребление теплоносителя в литрах — нужно выяснить, сколько литров потребляет один радиатор, затем вычислить общий литраж, исходя из необходимого количества радиаторов. Следует отметить, что особо вместительные отопительные приборы не подойдут, т.к. такая отопительная система будет потреблять свыше 10 л теплоносителя на киловатт установленной мощности котла, что вынудит его работать безостановочно, а это не выгодно с позиции затрат электроэнергии. В идеале общий литраж отопительной системы должен составлять порядка 8 л на киловатт мощности.

По материалу изготовления для отопительных систем с электродным котлом наиболее подходят биметаллические и алюминиевые радиаторы. При выборе алюминиевых отопительных приборов важным критерием является происхождение алюминия — первичный ли он (т.е. получен из природных материалов — бокситов, алунитов, нефелинов и т.д.) или же вторичный, переплавленный из вторсырья. Проблема в том, что более дешевые радиаторы из вторичного алюминия выполнены из сплава с большим содержанием примесей, повышающих омическое сопротивление теплоносителя.

В открытые системы отопления правильным будет устанавливать отопительные приборы из алюминия с внутренним полимерным покрытием, снижающим коррозию, в закрытых системах такие радиаторы не понадобятся — коррозионные процессы активизируются при наличии воздуха в объеме теплоносителя, т.е. содержание солей в нем не является причиной коррозии.

Чугунные радиаторы для отопительных систем с нагревом теплоносителя от электродного котла подходят менее всего, поскольку сильно загрязнены изнутри и грязевые частицы повлияют на проводимость тока. Кроме того, чугунные радиаторы потребляют значительный объем теплоносителя, что может превысить установочную мощность данной модели ионного котла — потребуются его более мощные модели. Производители электродных котлов допускают использование чугунных радиаторов при соблюдении следующих условий: они произведены по евростандарту (т.е. в Турции или Чехословакии); на обратке, перед вводом в котел, в трубопроводе установлены отстойники-грязевики (уловители шлама) и фильтры грубой очистки.

Ионный котел — цены и производители

В России и странах СНГ представлены электродные котлы следующих производителей — российская ЗАО «Фирма «Галан» (одноименный брэнд), латвийская ООО «Stafor EKO» (одноименный брэнд) и украинская СПД-ФО Гончаренко О.А. (брэнд «ЭОУ» (энергосберегающая отопительная установка)).

Стоимость электродного котла зависит от его мощности — котел мощностью в 2 кВт в среднем обойдется покупателю в 3000 руб. Следует учитывать, что комплект необходимой автоматики реализуется, как правило, отдельно — его стоимость составит порядка 6500 руб., т.е. вдвое дороже самого котла.

Срок гарантии на электродный котел, в зависимости от производителя, составляет от года до 2-х лет. Средний срок службы таких котлов — около 10 лет, при условии соблюдения эксплуатационных требований к теплоносителю и своевременной замены электродов (примерно каждые 2-4 года).

В завершении

Создавая отопительную систему, основанную на нагреве теплоносителя от электродного котла, необходимо соблюсти следующие нюансы:

• потребление электроэнергии котлом значительно выше в случае установки в ранее используемый контур отопления. Лучше устанавливать ионный котел в контур, созданный специально под него;
• при использовании в качестве теплоносителя антифриза , следует особое внимание уделить разъемным соединениям, поскольку его текучесть выше, чем у воды;
• все трубы, образующие отопительный контур, стоит обернуть слоем теплоизоляции — эта мера облегчит задачу котла по выходу на оптимальный рабочий режим;
• если группы отопительных радиаторов находятся на разных уровнях (этажах) здания, то более эффективным, хотя и менее выгодным экономически, будет установка независимых ионных котлов необходимой мощности на каждую группу.

Ионные (электродные) котлы не подходят для систем отопления вроде «теплый пол» или «теплый плинтус» , поскольку температура циркулирующего в них теплоносителя не должна превышать 45°С — котел не сможет выйти на необходимую рабочую температуру.

Абдюжанов Рустам, рмнт.ру

В этой статье мы поговорим о ионных котлах отопления. Как работает котел, конструкция и монтаж. Обсудим преимущества и недостатки отопления дома при помощи ионного котла.

Зачастую обогрев электричеством является единственно приемлемым вариантом поддержания необходимой температуры в доме, рабочей мастерской, помещении для сельскохозяйственных животных. И решение вопроса не оставляет потребителям вариантов. Всем известные котельные агрегаты с ТЭНами стали наиболее распространенным оборудованием для отопления небольших по объему зданий и сооружений. В трубчатых электронагревателях, установленных в рабочем объеме котлов, под действием электрического тока нагревается элемент с высоким сопротивлением, передающий полученное тепло ограждающей его трубке и затем самому теплоносителю. Под действием разницы температуры и давления происходит перемешивание слоев теплоносителя и прогрев всего объема.

Создатели первых образцов ионных котлов отопления взглянули на этот вопрос под другим углом: можно ли упростить сложный процесс нагрева жидкости, убрав из системы всех посредников? Достаточно поместить в водный объем электроды и присоединить каждый к сети переменного тока, используя жидкость как электропроводник.

Немного истории

Первоначально ионные котлы отопления были разработаны для установки на подводных лодках Советского Союза. Более семидесяти лет назад отопительное оборудование такого типа было оптимальным вариантом безопасного и экономичного отопления герметичных отсеков военных субмарин с дизельными двигателями. Оно отличалось компактными размерами и высоким КПД, не издавало шум и не требовало сооружения вытяжной системы как в случае использования агрегатов на углеродном топливе. Главное - теплоносителем могла быть обычная вода из моря, ее не надо было опреснять.

Первая модель для бытового использования была запатентована инженерами-техниками Кунковым Д.Н. и Ильиным А.П. в 1995 году. К тому времени заказы для оборонной промышленности существенно сократились, и потребность поставки специализированных отопительных котлов для подводных лодок сошла на нет.

Как работает ионный котел отопления

В отличие от ТЭНов, где процесс нагрева теплоносителя осуществляется через разделяющую стенку, в ионных котельных агрегатах температура теплоносителя повышается благодаря перемещению ионов последнего под действием переменного тока. На электроды, помещенные в рабочий объем теплоносителя, подается переменное напряжение частотой 50 Гц. Единственным путем прохождения электрического тока является теплоноситель, ионы которого начинают притягиваться к противоположно заряженным элементам. Отрицательные ионы - анионы - стремятся к «положительному» катоду, положительные ионы - анионы - к аноду. Перемещение возможно благодаря электрическому полю, создаваемому работающими электродами котла. Переменность электрического поля создает хаотическое движение ионов в теплоносителе, вода начинает быстро разогреваться, при этом не создается условий для электролиза (разложения на составляющие). Электроды в ионных котлах не являются нагревательными элементами.

Неравномерное разогревание слоев объема теплоносителя вызывает естественное перемешивание. Более теплые массы поднимаются, вытесняя вниз более холодные. Возникает циркуляция - движущая сила работы всего контура теплоснабжения.

Ионизация возможна лишь в растворах электролитов (жидких средах с наличием солей) и исключена в дистиллированной воде, ведь первоначально в таких котлах использовали морскую воду. Показатель омического сопротивления среды не должен быть более 3 кОм (при 15 о С). Отсутствие солей в теплоносителе попросту не позволит создать электрическую связь между противоположно заряженными электродами.

Взгляд внутрь - описание конструкции электродного котельного агрегата

Конструкция агрегата проста и надежна. Корпус ионного котла имеет цилиндрическую форму и выполнен из стальной цельнотянутой трубы, снаружи покрыт полиамидным материалом. Применение данного вида внешней изоляции обусловлено высокой прочностью и жесткостью покрытия, его высокими эксплуатационными и электроизоляционными качествами. Присоединение котла к системе теплоснабжения предусмотрено через вводной и выводной патрубки.

Нагревательными элементами котлов являются электроды из специального сплава, надежно изолированные от корпуса резиновыми прокладками. В однофазных котлах установлен один электрод, в трехфазных, соответственно, три. Присоединение к электросети выполняется через клеммную коробку, для защитного заземления в нижней части котла предусмотрена клемма заземления. Все элементы конструкции котла обеспечивают высокую защиту от токовой утечки.

Габариты котла имеют небольшие по сравнению с ТЭНовыми моделями размеры. Длина и диаметр агрегата не превышают 600 мм и 320 мм соответственно. Вес котла без теплоносителя не превышает 12 кг. Электродные котлы выпускают с диапазоном мощностей от 2 до 50 кВт, что позволяет отапливать от 80 до 1600 куб. м. Мощность однофазных моделей не превышает 6 кВт, трехфазные котлы выпускаются мощностью от 9 кВт и выше.

Для управления работой электродного котла устанавливается система контроля, позволяющая точно настраивать и автоматически управлять схемой теплоснабжения объекта. В состав контроллера входят:

- блок защиты от перепадов напряжения в питающей сети,

- терморегулятор,

- блок магнитного пускателя.

Более дорогие модели оснащены функцией удаленного управления по каналу GSM.

В отличие от нагревательных котлов с ТЭНами ионные котлы менее инертны, оперативнее реагируют на изменение настроек. Применение контроллера позволяет максимально быстро регулировать температуру теплоносителя в контуре и, следовательно, обеспечивать более экономичный режим работы.

Котельный агрегат выходит на свою номинальную мощность при достижении температуры теплоносителя в рабочем объеме агрегата 75 о С. При более низких температурах энергопотребление агрегата ниже, так как токовая проводимость в холодной среде снижена. При этом, указанная температура является оптимальной для продолжительной и экономичной работы, ее превышение существенно повысит электропотребление системы в целом.

Установка ионного котла отопления в систему теплоснабжения

Электродный котел необходимо устанавливать в вертикальном положении, не допуская перекоса в ту или иную сторону. Опорные настенные кронштейны для крепления агрегата должны быть рассчитаны на вес котла с учетом теплоносителя.

Одно из главных условий безопасной работы электродного котельного агрегата - профессионально выполненное заземление котла, обеспечивающее защиту при утечке тока. Согласно требованиям ПУЭ заземляющий проводник должен быть выполнен из меди, сечением не менее 6 кв.мм. Для присоединения корпуса котельного агрегата к контуру заземления в нижней части агрегата предусмотрен заземляющий клеммник. Результаты замеров сопротивления контура не должны превышать нормированный показатель - 4 Ом.

При установке ионного котла отопления в только что смонтированную систему отопления необходима лишь тщательная промывка последней чистой водой. Устанавливая электродный котельный агрегат в существующий контур, ранее работавший с другим отопительным оборудованием, необходимо выполнить промывку системы от накипи и взвесей специальными средствами. Наличие нежелательных включений приведет к сбоям в настройке работы системы. Как правило, в техническом паспорте на изделие производитель приводит подробные инструкции, описывающие технологию промывки, необходимые препараты и их концентрацию.

Безаварийную работу контура отопления также обеспечивают:

- автоматические воздухоотводчики, смонтированные в верхних участках схемы,

- гидроаккумулятор, характеристики которого определяются объемом системы и давлением в ней,

- манометр для измерения давления теплоносителя,

- обратный клапан или затвор, предохраняющий от обратного тока теплоносителя.

В обвязке котельного агрегата допускается использование металлических и металлопластиковых труб соответствующего диаметра, при этом с подающей стороны первые 1,2 м должны быть использованы неоцинкованные трубы.

Особенности установки и работы ионных котлов в различных типах систем отопления

Ионные котлы могут быть установлены как в открытых системах отопления, работающих на естественной циркуляции теплоносителя, так и в закрытых. В первом случае нагретая в котле жидкость, чаще всего вода, движется вверх по подающим трубопроводам и наполняет радиаторы отопления. После остывания в нагревательных приборах теплоноситель возвращается по обратным трубопроводам в котел, где снова нагревается, и цикл вновь повторяется. Для циркуляции теплоносителя в закрытых системах предусмотрен циркуляционный насос, способствующий легкому запуску системы отопления.

В системах с естественной циркуляцией всю арматуру, необходимую в обвязке котла, - регулирующую и запорную - необходимо устанавливать после расширительного бачка, то есть исключить установку арматуры на участке от выходного патрубка агрегата до врезки гидроаккумулятора.

В системах закрытого типа вся арматура устанавливается на участке от бака-расширителя до входного патрубка котла. Запорную арматуру можно установить до гидроаккумулятора в случае, если сразу после котельного агрегата смонтированы аппараты безопасности. При такой обвязке расширительный бачок можно расположить на обратном трубопроводе системы.

Выбор отопительных приборов для систем с электродными котлами

Для эффективной работы систем отопления с ионными котельными агрегатами следует установить алюминиевые или биметаллические нагревательные приборы (радиаторы отопления). При выборе первых следует учесть тот факт, что вторичный алюминий, из которого изготовлены дешевые радиаторы, содержит большое количество примесей, повышает омическое сопротивление рабочего теплоносителя. В данном случае не следует экономить на радиаторах, ведь это приведет к нестабильности системы и повышению расходов электроэнергии.

Покрытые внутри полимерным составом алюминиевые радиаторы устанавливают, как правило, в открытых системах. Наличие в теплоносителе растворенного кислорода способствует быстрому корродированию поверхности отопительных приборов. Для закрытых систем такой необходимости нет, и применение радиаторов с повышенной защитой лишь безосновательно завысит стоимость системы отопления.

Производители котельного оборудования не рекомендуют использовать приборы отопления из чугуна - их высокая загрязненность существенно влияет на омическое сопротивление воды. Также радиаторы из чугуна имеют большой внутренний объем, что потребует установки электродного котла большей мощности и повышению электропотребления. Исключение составляют чугунные приборы, произведенные по европейским нормам и стандартам. Для повышения надежности перед входом в котельный агрегат устанавливают фильтр-грязевик и фильтр для грубой механической очистки теплоносителя.

Для оптимальной работы котельного агрегата и исключения необоснованного потребления мощности необходимо точно рассчитать объем системы отопления, большую часть которой составляют радиаторы отопления. Идеальным соотношением для ионных котлов является 8 л объема системы на 1 кВт тепловой мощности оборудования. Превышение этого показателя приведет к высоким затратам на электроэнергию и неэкономичной работе агрегатов, при этом срок службы электродов котла снизится.

Все за и против

Надежную эксплуатацию и широкую популярность котлов, работающих на электричестве, объясняет внушительный ряд преимуществ:

- высокая экологичность оборудования из-за отсутствия отходящих дымовых газов;

- для работы котла не требуется особых режимов вентиляции и удаления отработанных паров, газов;

- эффективность работы (КПД) приближается к 100%;

- малые габариты при высоких показателях мощности по сравнению с газовыми или дизельными котлами;

- безопасность при снижении уровня теплоносителя в системе (в отличие от ТЭНов при недостаточном объеме воды не создается аварийно-опасная ситуация);

- качество электроэнергии питающей сети незначительно влияет на работу, при снижении напряжения понижается мощность оборудования без значительного изменения процесса нагрева теплоносителя;

- может являться как основным, так и резервным или дополнительным источником тепла на объекте;

- ионный котел создает необходимое давление в системе теплоснабжения без установки в схему циркуляционного насоса;

- оперативное управление системой обусловлено малой инертностью процесса, а применение современной автоматики позволяет эффективно поддерживать в помещениях требуемую температуру воздуха.

Недостатки, которые в некоторых случаях не позволяют использовать ионные котлы:

- пуско-наладку могут выполнять только квалифицированные сотрудники с применением специализированного оборудования;

- изменение показателя электропроводности циркулирующего теплоносителя в процессе эксплуатации отопительного оборудования может изменяться, что требует привлечения специалистов для правильной настройки системы;

- ионные котлы работают только на переменном токе;

- для защиты от поражения током при повреждении изоляции требуется надежное заземление с периодическим контролем сопротивления;

- необходимость периодической замены электродов из-за разрушения последних действием переменного тока;

- покрытие электродов отложениями в виде накипи препятствует ионизации воды, ее нагреву;

- необходимость регулярного наблюдения показателя электропроводности находящегося внутри теплоносителя, при снижении которого понижается мощность котла;

- нагрев теплоносителя до температуры не более 75оС, что ограничивает область экономичного применения котлов данного типа;

- высокие требования к материалу и конструкции отопительных приборов;

- необходимость установки насоса для циркуляции теплоносителя при запуске отопительного контура;

- отсутствие возможности отбора нагретой воды из контура отопления для бытового использования (необходимо устанавливать теплообменник).

При решении вопроса о рациональности установки электродного котла следует оценить состояние отопительной системы, эффективность работы оборудования данного типа в принятой схеме теплоснабжения.

Рынок электродного отопительного оборудования

Наиболее распространенными в России являются электродные котельные агрегаты следующих торговых марок:

- «ГАЛАН» (Россия);

- «ЭОУ» (СПД-ФО О.А. Гончаренко, Украина);

- «STAFOR EKO» (Латвия).

Производители дают до двух лет гарантии на отопительные агрегаты при условии должной эксплуатации. Срок службы самого котла составляет более 10 лет при регулярной замене токовых электродов каждые 3 года.

Примерная стоимость отопительного агрегата мощностью 2 кВт составляет 9,5- 10 тыс. руб., включая необходимый блок управления и автоматики - 6,5- 7 тыс. руб.

О чем следует помнить

Планируя к установке электродный котел, запомните несколько важных моментов, при которых ваша система теплоснабжения будет долговечной, безопасной и высокоэффективной:

1. Не пренебрегайте требованиями к установке и подключению котельного агрегата, ответственно отнеситесь к вопросам безопасности и заземления электрооборудования.
2. В случае заполнения контура теплоснабжения антифризом обеспечьте герметичность и прочность разъемных соединений ввиду его высокой текучести.
3. Подающий и обратный трубопроводы покройте эффективной теплоизоляцией для оптимальной работы котельного агрегата.
4. Большой срок эксплуатации контура отопления значительно снижает эффективность и экономичность работы ионного котла, установленного взамен устаревшего оборудования. Устанавливая электродный котел, проведите капитальный ремонт существующей системы теплоснабжения с обязательной заменой радиаторов на современные модели приборов;
5. При разветвленной схеме теплоснабжения, например в многоэтажных зданиях, эффективным решением будет установка нескольких агрегатов на каждом этаже или в каждом отдельном корпусе. Это будет несколько дороже, но более надежно в плане эксплуатации.
6. В системы отопления с ионными котельными агрегатами нельзя устанавливать теплый пол, так как максимально возможная для него температура теплоносителя (45оС) не позволит работать котлу в оптимальном рабочем режиме.

Ионные котлы отопления - ВИДЕО

Набирающие популярность котлы электродного типа – это конверсионный продукт. В военно-морских силах их устанавливали (и устанавливают до сих пор) на кораблях и подводных лодках. Еще во времена Советского Союза было два завода, которые производили эти электрические котлы.

Один завод на Украине, один в России. Обе страны сегодня выпускают их для населения. Российский электродный котел называется «Галан», украинский «Обрий». Сегодня на рынке появились и другие компании, выпускающие котлы данного типа. К примеру, модели «Ион» и «Луч».

Принцип работы

В основе работы электродного котла лежат чисто физические законы. Теплоноситель в нем нагревается не за счет какого-то нагревательного элемента, а благодаря распаду молекул воды на разнозаряженные ионы.

В емкость, где расположен теплоноситель, устанавливаются два электрода, включается подача электрического тока. Молекулы воды под действием тока частотой 50 Гц (это количество колебаний в секунду) делятся на положительные и отрицательные ионы. Именно во время процесса разделения и получается тепловая энергия. Каждый ион со своим зарядом движется к определенному электроду.

Удивительно то, что нагрев получается моментальным за счет высокого сопротивления воды. Плюс ко всему в такой системе отсутствует процесс электролиза, который способствует образованию накипи на металлических стенках отопительного котла. А значит, электродный котел – это практически вечно работающий агрегат.

Конструкция устройства достаточно проста. Во-первых, это прибор небольших габаритных размеров.

Во-вторых, котел представляет собой трубу, которая просто врезается в систему трубной развязки путем резьбового соединения при помощи американок. В-третьих, электроды вставляются с одного из торцов устройства. Вход теплоносителя производится через боковой патрубок, а выход через свободный торец.

Размеры агрегата зависят от его мощности. К примеру, котел «Галан» однофазный имеет длину 30 см (диаметр 6 см), трехфазный – 40 см. Для небольшого частного дома подойдет первый вариант. Если дом достаточно большой, многоэтажный, то лучше установить трехфазный прибор.

Требования к теплоносителю

К сожалению, простая водопроводная вода не может быть использована в качестве теплоносителя в системе, где установлен электродный котел. Для того чтобы происходила ионизация теплоносителя, необходимо определенное в нем содержание солей.

Поэтому производители рекомендуют в отопительную систему частного дома заливать антифризы или добавлять в воду специальные ингибиторы. Компания «Галан» выпускает специальные растворы под названием «Поток», которые можно добавлять в воду или использовать их как теплоноситель.

Достоинства и недостатки

Как и любой электрический агрегат для отопления частного дома, электродный прибор имеет и свои положительные стороны, и отрицательные.

Плюсы

К положительным можно отнести высокий коэффициент полезного действия – 98% при небольших габаритах. При этом за счет ионизации теплоносителя происходит экономия потребляемой электроэнергии. Если сравнивать, к примеру, с ТЭНовыми отопительными котлами, то электродные потребляют электричества на 40% меньше.

Перепады напряжения – это естественное состояние электрических российских сетей в загородных поселках. Так вот энергосберегающие котлы отопления электродного типа на эти перепады не реагируют. К тому же нет необходимости согласовывать установку и подключение котла с котлонадзором.

Минусы

К отрицательным позициям использования электродного нагревателя можно отнести невозможность его применения в системе отопления, где установлены стальные трубы и чугунные радиаторы. В первом случае есть большая вероятность образования накипи на стенках.

Во втором – большой объем теплоносителя, который электродный котел может и не прогреть. Сюда же добавим заливку антифриза и ингибиторов, а также высокую стоимость электроэнергии.

Характеристики

Чтобы разобраться с характеристиками электродного котла, необходимо рассмотреть отечественные модели прибора «Галан». Компания сегодня предлагает четыре модификации:

• «Очаг»;
• «Стандарт»;
• «Гейзер»;
• «Вулкан».

Для частных домов

Модели «Очаг» и «Стандарт» - это для частных домов. Их мощность 2, 3, 5, 6 кВт. Соответственно с их помощью можно обогревать дома объемом: 80, 120, 180, 200 м³.

Работают эти приборы от сети переменного тока напряжением 220 вольт. Для подключения рекомендуется использовать кабель сечением 4-6 мм².

Для больших строений

«Гейзер» и «Вулкан» можно использовать для отопления больших зданий: жилых и нежилых. Мощность этих приборов: Гейзер – 9, 15 кВт, Вулкан – 25, 36, 50 кВт. Обе модели являются трехфазными аналогами.

Незамерзающие жидкости типа «Тосол», «Арктика» для электродных котлов не предназначаются.

Контроль и управление

Все модели оснащены температурными датчиками и устройствами настройки температурного режима. Электронный блок управления устанавливается рядом с котлом, чаще на стене.

Спорные вопросы

Существует ошибочное мнение, что отопительные приборы электродного типа делятся на катодные и анодные. Все дело в том, что катод и анод могут присутствовать только при воздействии постоянного тока. В электродных котлах используется переменный ток.

Можно было бы назвать электродные агрегаты для отопления, работающие по однофазной схеме, катодными, потому что внутрь котла устанавливаются два трубчатых стержня. На один подается электрический ток, второй является нулевой фазой. При этом движение электрического тока (отрицательно заряженных частиц, то есть электродов) происходит от первого стержня ко второму.

Но более правильным было бы назвать котлы ионными. Все дело в принципе получения тепловой энергии. Об этом выше уже говорилось.

Чем меньше объем теплоносителя в системе отопления частного дома, тем эффективнее работает котел электродного типа. Поэтому рекомендуется использовать для сооружения отопительной системы биметаллические или алюминиевые радиаторы и контурную разводку из полиэтиленовых труб.

Обратите внимание, что под электродный отопительный агрегат лучше всего создавать свое новое отопление. Врезать его в старое, где был использован другой вид отопительного прибора, не стоит.

Теплоизоляция и подключение

Специалисты рекомендуют провести теплоизоляцию всех контуров. Подключение лучше всего проводить отдельным кабелем от распределительного щитка с установкой отдельного автомата. В электрическую схему подключения нельзя устанавливать УЗО (устройство защитного отключения).

Обязательно производится заземление установки, как и в случае с другими моделями электрических отопительных агрегатов.

Повышение эффективности отопления

Если для отопления большого дома не хватает мощности одного котла, то можно установить в единую систему несколько приборов. Соединять их можно между собой параллельно или последовательно.

И последнее. Отопительные котлы этого типа устанавливаются только в закрытую систему, где вмонтирован циркуляционный насос. Последний обеспечивает дополнительное сопротивление теплоносителя, что сказывается на качестве образования тепла.