Особенности применения электродного котла для теплого пола

Электродный котел — специфический источник тепла. Для его применения в системе водяных теплых полов есть существенные ограничения.
В паспорте на электродный котел указан прямой запрет на использование электродного котла в системе водяного «теплого пола».

Рис.1

Разберемся с чем связан запрет и можно ли его обойти.

В обычном электрическом котле нагревательным элементом является ТЭН (трубчатый электронагреватель), как в бытовом чайнике, его электрическое сопротивление постоянно, и прикладывая к нему напряжение ~220В, получаем постоянную мощность по закону Ома:
P=U²/R, где
P- мощность котла,
U- напряжение ~230В,
R- электрическое сопротивление ТЭНа

 

В отличии от ТЭНового котла по требление электрического тока и преобразование его в тепловую энергию в электродном котле происходит неравномерно .

В электродном (ионном) котле роль нагревательного элемента выполняет сам теплоноситель, закаченный в отопительную систему и обладающий, подобно ТЭНу, собственным электрическим сопротивлением. Протекая через электродный котел теплоноситель разогревается согласно тому же закону ома: P=U²/R

Сопротивление теплоносителя R в объеме котла рассчитывается, и пропорционально удельному сопротивлению теплоносителя ρ
R= ρ⋅l/S
Таким образом, мощность электродного котла напрямую зависит от электрического сопротивления теплоносителя и обратно пропорциональна его значению:
P=U²⋅S/(ρ⋅l)
Чем больше удельное сопротивление у теплоносителя, тем на меньшей мощности будет работать котел. Например, дистиллированная вода обладает удельным электрическим сопротивлением не менее 200 000 Ом⋅см, а вода взятая в городском водопроводе может иметь показание 6 000 Ом⋅см при 20°С

Удельное электрическое сопротивление теплоносителя, необходимое для штатной работы котла, указанно в паспорте на котел и составляет не менее 3000-3200 Ом⋅см при 15°С

Рис.2

Однако, удельное сопротивление теплоносителя не является постоянным и зависит от температуры самого теплоносителя. Сопротивление теплоносителя с ростом температуры начнет падать, а мощность котла возрастать.

Рис.3 Зависимость сопротивления теплоносителя от его температуры
Рис. 4 Зависимость мощности электродного котла от температуры теплоносителя

Из графика для котла 6 кВт видно, что мощность ТЭНового котла постоянна, а мощность электродного стартует со значения 3,5 кВт и выходит на паспортную мощность в 6 кВт только при температуре в обратном трубопроводе 60°С.

Рис.5

Что же происходит, когда электродный котел подключен в систему с водяным теплым полом?

Холодная цементная стяжка теплого пола, в которую уложен водяной теплый, имеет очень большую тепловую инерцию из-за очень высокой теплоемкости, связанной с его огромной массой. Представим себе, что нам требуется отопить стяжку теплого пола площадью 100м² и толщиной 10 см, т.е. объемом 10м³. Плотность бетона — около 2000кг/м³, итого имеем 20 тонн бетона с удельной теплоемкостью 0,880 кДж/(кг⋅К), что эквивалентно теплоемкости 4,2 тонны воды.

Время нагрева теплоизолированного объема воды 4,2 тонны котлом мощностью в 6 кВт со значения с 10°С до 26°С составит 13 часов. Т.е. время нагрева бетонной стяжки в идеальных условиях — 13 часов. Но в реальных условиях, когда нагревающаяся стяжка одновременно остывает, выделяя тепло в холодное помещение, время нагрева может вырасти в два раза, т.е. до 20 часов.

На рис. 4 хорошо видно, что электродный котел паспортной мощностью 6кВт «стартует» при холодном теплоносителе 15°С с мощности 3,5 кВт.

В идеальных условиях он прогрел бы такую стяжку за 15 часов. В реальных условиях, заливая теплоноситель 15°С в бетонную стяжку с температурой 10°С, не теплоноситель начнет греть стяжку, а стяжка начнет остужать теплоноситель быстрее, чем его будет греть котел. Таким образом котел будет работать на еще меньшей мощности ~ 3 кВт и в реальных условиях этого может не хватить для того, чтобы система теплоноситель-бетонная стяжка вышла на приемлемый режим работы.

Итак, проблема электродного котла в системе теплого водяного пола — это низкая температура теплоносителя и высокая инертность стяжки теплого пола, мешающая выйти на паспортные значения мощности котла. Котел номинальной мощностью 6 кВт в реальности работает на 3 кВт, подогревая пробегающий через него теплоноситель на 2-3°С. Уходя в стяжку теплоноситель возвращается такой же холодный как и был. В таких условиях рост мощности котла  и выход на номинальный режим работы невозможен.

Реальные значения температуры обратки в теплом полу в теплое время года от 10°С, при запуске, до 35°С, при полностью разогретом полу. 

Рис.7 Сравнение работы электродных котлов разной мощности

На рис.7 показано, что электродный ионный котел номиналом 6 кВт в интересующем нас диапазоне от 10 до 35°С имеет реальную мощность от 3,2 до 4,6 кВт, что не обеспечивает необходимую производительность. Наиболее близким к средним показаниям в 6 кВт в нужном интервале температур имеет электродный котел 9 кВт, который стартует на 4 кВт и «разгоняется» до 6,5 кВт. 

Таким образом, чтобы надежно обеспечить необходимым количеством тепла бетонную стяжку, необходимо установить электродный котел следующего в размерном ряду номинала. А при первоначальном разогреве, «холодном старте», обеспечить подогрев теплоносителя в обратном трубопроводе путем врезки байпасной линии, с установкой ручного вентиля или термостатического клапана, которая позволит, путем подмешивания подогретого теплоносителя в обратный трубопровод, быстрее выйти котлу на более мощный режим работы.

Схема обвязки электродного котла с теплым полом
Рис. 8 Схема установки электродного котла с коллектором теплого пола
(Просмотров всего 12, сегодня 1)
Будем рады узнать ваше мнение

Оставить отзыв

☀100-watt.ru ☎ (812) 640-54-44
Logo
Shopping cart