Dvojokruhový elektrický kotol: zariadenie, rozbor výhod a nevýhod + čo zohľadniť pri výbere

Ak nie je možnosť priviesť do domu plyn, riešiť problém s autonómnym vykurovaním a ohrevom vody treba pomocou alternatívnych zdrojov energie. Možno nainštalovať solárne generátory, kúriť drevom alebo peletami. Avšak najlepším riešením môže byť dvojokruhový elektrický kotol.

V nami predloženom článku je podrobne opísaný princíp práce a druhy zariadení, ktoré spracúvajú elektrickú energiu na tepelnú. Sú uvedené orientačné body, ktoré by mali zvážiť budúci majitelia agregátu pred jeho kúpou. Sú dané odporúčania pre úspornú prevádzku.

Princíp činnosti zariadenia

Konštrukcia dvojokruhového kotla predpokladá umiestnenie dvoch vyhrievacích prvkov v jednom prístroji na ohrev vody a teplonosného média. Systém funguje vďaka premene elektrického prúdu na tepelnú energiu.

Konštrukčné vlastnosti dvojokruhového kotla

Na vykurovanie miestnosti sa ku kotlu pripája vykurovací okruh uzavretého typu, po ktorom sa pohybuje teplonosné médium. Druhé potrubie je určené na prívod teplej vody, ktorá sa ohrieva vo vstavanej zásobnej nádobe alebo prietokovým princípom.

V teplom období roka možno vykurovanie vypnúť a používať kotol len ako bojler.

Dva okruhy elektrického kotla môžu fungovať nezávisle od seba, aj súčasne, vykurujúc dom a ohrievajúc vodu.

Prístroj sa skladá z nasledujúcich základných prvkov:

• telesa s tepelnou izoláciou, vstupnou a výstupnou armatúrou;
• tepelného výmenníka, v ktorom cirkuluje teplonosné médium;
• systému riadenia a bloku automatizácie, umožňujúceho nastavovať teplotné parametre a vypínať/zapínať prístroj;
• vyhrievacieho zariadenia;
• expanznej nádoby na uvoľnenie tlaku;
• poistného ventilu;
• odvzdušňovača (automatizovaného alebo ručného) na odstránenie vzduchových bublín;
• cirkulačných čerpadiel pre systém TÚV a vykurovania;
• skupiny bezpečnosti s teplotnými senzormi a relé.

Princíp práce elektrokotla spočíva v tepelnej výmene: cirkulačné čerpadlo čerpá vodu do nádrže, ktorá sa ohreje na určitú teplotu termoelementom a je vypúšťaná buď do vykurovacieho okruhu, alebo do systému TÚV.

V podstate, dvojokruhový elektrický spotrebič, rovnako ako jeho plynový analóg, môže plniť funkciu domovej kotolne a prietokového ohrievača vody.

Výhody a nevýhody elektrozariadenia

Elektrické vykurovanie patrí medzi ekologicky čisté spôsoby vykurovania, pretože neznečisťuje vzduch dymom a sadzami ako tuhopalivový kotol, oxidom uhoľnatým a inými škodlivými emisiami ako plynové zariadenie.

Okrem toho, špecifikácia práce elektrického vykurovania prakticky vylučuje havarijné situácie pri úniku vody – ak v systéme nie je nosič tepla, zariadenie sa automaticky vypne.

Elektrický kotol má vynikajúcu účinnosť – 95-99%, ale ani taký vysoký tepelný výkon nekompenzuje veľkú spotrebu elektriny, preto v porovnaní s plynovým kotlom elektrické zariadenie stráca.

K všeobecným výhodám elektrického zariadenia môžeme zaradiť:

• Jednoduchá inštalácia – nie je potrebné zriaďovať komín, systém núteného vetrania, viesť plynové potrubie a vybavovať kopu povolení, ako pri inštalácii plynového kotla.
• Bezpečnosť – pravdepodobnosť úniku alebo varu elektrického kotla je veľmi nízka, navyše konštrukcia zariadenia neumožňuje použitie otvoreného ohňa, horľavých materiálov a výbušného plynu.
• Kompaktné rozmery – dôležitý faktor pre malé priestory. Okrem toho je možné zariadenie inštalovať nielen na miestach špeciálne určených projektom (ako plynové zariadenie), ale na akomkoľvek vhodnom mieste, kde je možné pripojenie k elektrickej sieti a vykurovaciemu systému.
• Tichá prevádzka – elektrický kotol pracuje bez vibrácií, „výfukov“ a iných zvukov, ktorými trpia tuhopalivové a plynové zariadenia.
• Dostupná cena samotného zariadenia, ako aj jeho inštalácie a údržby.

Čo sa týka nevýhod, jednou z najpodstatnejších je cena spotrebovanej energie. Ak ide o elektrické vykurovanie a TÚV pre veľkú vilu, sumy budú značné.

Preto nebude na škodu urobiť si pred kúpou aspoň približný výpočet spotreby, analyzovať informácie o ploche, spotrebe vody a výkone zariadenia. A potom rozhodnúť – či sa to oplatí.

Výrazne znížiť náklady pomôže inštalácia špeciálnych ovládačov, akumulačných zariadení a diferencovaných meračov pracujúcich v režime „deň-noc“.

Ďalšie nevýhody:

• Závislosť od dodávky energie – v oblastiach s neustálymi výpadkami elektriny inštalácia takéhoto vykurovacieho zariadenia stráca zmysel. Ak sú však výpadky náhodné a nie normou života, problém môže vyriešiť kúpa generátora, ktorý akumuluje energiu.
• Výkyvy sieťového napätia ničivo pôsobia na citlivú automatiku kotla, preto pred inštaláciou zariadenia stojí za to kúpiť kvalitné stabilizátory energie.
• Usadzovanie sedimentu. Keďže na TÚV (teplú úžitkovú vodu) sa používa prietoková voda, vykurovacie prvky sa postupne pokrývajú vodným kameňom, ktorý je potrebné zo zariadenia odstraňovať. Riešením môže byť inštalácia filtrov na prívode studenej vody a pravidelná servisná údržba.

Okrem toho, skôr ako nainštalujete elektrický kotol, stojí za to zistiť, či je vaša domáca sieť dimenzovaná na takúto záťaž. Napríklad pre plochu 200 štvorcov bude potrebný výkon aspoň 16–20 kW.

A to len na vykurovanie, bez započítania ostatných elektrospotrebičov. A ak je v nových chatových osadách takýto výkon zabezpečený pripojením k trojfázovej sieti, na chatový pozemok sa zvyčajne prideľuje najviac 10 kW.

Druhy elektrických kotlov

Moderné elektrokotly sú vybavené ohrievačmi s rôznym princípom činnosti. Súčasne na vykurovanie aj ohrev teplej úžitkovej vody však môžu slúžiť len zariadenia s vykurovacími telesami (TEN).

Pripojenie elektrického kotla k vykurovaciemu systému a TÚV najčastejšie zahŕňa inštaláciu bojlera s výmenníkom tepla alebo zásobníka na akumuláciu teplej vody.

Iné druhy zariadení možno použiť na TÚV len vtedy, ak sa k vykurovaciemu okruhu pripojí bojler s nepriamym ohrevom.

Elektrické spotrebiče s vyhrievacími telesami

V najrozšírenejších modeloch elektrických kotlov sú vstavané vykurovacie elementy – vykurovacie telesá (TEN), ktoré sú vyrobené z keramiky alebo kovu, majú tvar tyčí, špirály alebo oblúkom zakrivenej dutej tyče, v ktorej je umiestnené vlákno s určitým odporom. Tie fungujú ako „sprostredkovatelia“, ohrievajú sa pri prechode elektrického prúdu a odovzdávajú teplo vode.

Schéma usporiadania dvojokruhového elektrického kotla. Počet elementov závisí od výkonu zariadenia a jeho vnútorného objemu, ale ďalšie vykurovacie telesá (TEN) nielen zvyšujú rýchlosť ohrevu, ale aj náklady na elektrickú energiu a servisnú údržbu.

Hlavnou nevýhodou zariadenia je rýchle vytváranie vodného kameňa na vykurovacích telesách (TEN), ktoré zhoršuje jeho výkon. Napríklad pri hrúbke vápenatého nánosu len 0,5 mm klesá účinnosť (KPD) zariadenia o 10 % z nominálnej, pri 2 mm až o 35 – 40 %!

V dôsledku toho zariadenie ohrieva vodu pomalšie, a teda sa zvyšuje spotreba elektriny. Preto kotol potrebuje pravidelné čistenie a periodickú výmenu pokazených vykurovacích elementov.

Aby ste predĺžili životnosť vyhrievacieho telesa, odporúča sa používať systém čistiacich filtrov alebo do teplonosného média pridávať špeciálne zmäkčovacie prostriedky a do vykurovacieho okruhu nalievať destilovanú vodu.

Okrem toho, kotly s vyhrievacím telesom vyžadujú pravidelnú servisnú údržbu, pretože ide o bezpečné používanie zariadenia. Ohrievací prvok sa postupne opotrebúva a môže vyhorieť.

Ak dôjde k porušeniu tesnosti plášťa, je to ešte polovičná katastrofa. V tomto prípade sa rozohriaty nichrom jednoducho rozpadne pri kontakte s vodou a nepredstavuje nebezpečenstvo pre človeka. Ak však oddelený prvok zostane v nepoškodenom plášti a bude pokračovať v činnosti, celý kovový plášť sa vďaka vode ako vodičovi ocitne pod napätím.

Indukčné vykurovacie zariadenie

Činnosť indukčného kotla je založená na magnetickej indukcii, ktorá umožňuje premieňať elektrinu na tepelnú energiu. Vo vnútri plášťa sa nachádza primárny okruh s indukčnou cievkou, ktorá pri privedení napätia vytvára premenné magnetické pole.

V dôsledku toho vznikajú takzvané Foucaultove prúdy (alebo vírivé prúdy), ktoré zahrievajú kov a ten odovzdáva svoje teplo cirkulujúcemu médiu.

Časom overené kotly s vyhrievacím telesom možno bez obáv inštalovať aj v obývacej izbe, zatiaľ čo pre indukčné zariadenia je lepšie zabezpečiť samostatnú miestnosť – napriek reklamným tvrdeniam výrobcov medicína nepotvrdila neškodnosť elektromagnetických polí pre človeka.

Výhody indukčných kotlov v porovnaní so zariadeniami s vyhrievacím telesom:

• Najvyššia úroveň účinnosti – 98 – 99 %.
• Väčšia plocha ohrevu a teda rýchlejší prenos tepla.
• Na ohrievacom prvku nevzniká vodný kameň.
• Sú plne autonómne a nevyžadujú servisnú údržbu.
• Okrem vody je možné ako teplonosné médium použiť ropné produkty a olej.

Hlavnou nevýhodou takýchto zariadení je vysoká cena a nutnosť pripojenia nepriamo vyhrievaného bojlera alebo zásobníka na zabezpečenie domu teplou vodou. Preto, napriek radu výhod indukčného zariadenia, pevne si udržujú vedúce postavenie v spotrebiteľskom dopyte dvojokruhové kotly s vyhrievacím telesom.

Kotly s elektródovými ohrievačmi

Činnosť elektródového kotla je založená na vysokých hodnotách tepelnej vodivosti vody. Vo vnútri plášťa sú umiestnené záporné a kladné elektródy, ktoré vytvárajú elektrický prúd, a medzi nimi cirkuluje teplonosné médium.

Ohrev prebieha vďaka energii, ktorá sa uvoľňuje pri štiepení molekúl na nabité ióny a ich pohybe k elektróde príslušnej polarity. Vďaka tomu dochádza k ohrevu vody v komore kotla takmer okamžite.

Nevyhnutnou podmienkou pre elektródový kotol je kvalitné uzemnenie, pretože tieto zariadenia patria medzi potenciálne nebezpečné a ich telo môže byť prerazené silným elektrickým nábojom.

Výhody elektródových kotlov v porovnaní s TENovými zariadeniami:

• Ohrievajú vodu 10-krát rýchlejšie.
• Spotrebujú o 20 – 30 % menej elektrickej energie.
• Majú kompaktné rozmery aj pri vysokom výkone (najčastejšie sú modely v prevedení na stenu).
• Nepokazia sa pri výkyvoch napätia.

Ale kvôli výrazným nevýhodám elektródové kotly zatiaľ nezískali široké rozšírenie. Používajú sa najmä na vykurovanie, ale druhý okruh pre TÚV je možné zorganizovať za predpokladu dodatočného vybavenia systému bojlerom nepriameho ohrevu.

Tieto zariadenia sú veľmi náročné na zloženie kvapaliny, ktorá je teplonosným médiom. Bežná vodovodná voda je vylúčená, odporúča sa používať špeciálnu kvapalinu s vyváženým obsahom solí. Okrem toho sa elektródy počas prevádzky postupne rozpúšťajú a vyžadujú výmenu.

Elektródové kotly sú veľmi kompaktné, ale nemajú vysoký výkon, preto sú na vykurovanie veľkých priestorov určené moduly s niekoľkými sériovo zapojenými zariadeniami.

Pre bezpečné používanie sa odporúča vybaviť elektródový kotol dodatočnou súpravou automatizácie, ktorá sa predáva samostatne a často stojí viac ako samotné zariadenie. V prvom rade je to obehové čerpadlo a elektronický regulátor teploty, ktorý riadi teplotu ohrevu.

Je potrebný aj prúdový regulátor, ktorý riadi silu prúdu a umožňuje vypnúť zariadenie, aby sa zabránilo vreniu vody.

Na čo sa zamerať pri kúpe?

Keď ste sa rozhodli, aký typ zariadenia chcete kúpiť, je najvyšší čas zamyslieť sa nad jeho rozmermi a technickými parametrami.

Najčastejšie sa elektrokotly inštalujú v kuchyni, ale je možné vybaviť aj mini kotolňu, ktorá umožní skryť neatraktívne vedenia a doplnkové zariadenia (zásobník, bojler nepriameho ohrevu atď.).

Výber prístroja podľa spôsobu montáže

Bez ohľadu na typ konštrukcie možno všetky dvojkruhové kotly rozdeliť do dvoch veľkých skupín – nástenné a stojace. Rozmery a výber modelu priamo závisia od plochy, ktorú potrebujete vykurovať, a tiež od množstva voľného miesta pre samotné zariadenie.

Nástenný kotol sa líši od stojaceho malými rozmermi – v prípade potreby ho možno schovať do závesnej skrinky alebo skrine, ale aj nezakryté zariadenie nevyzerá objemne a výborne ladí s ostatnými domácimi spotrebičmi.

Závesné zariadenia sú určené na vykurovanie relatívne malých plôch – do 100 m², preto sa najčastejšie inštalujú v bytoch alebo malých chatách. Upevňujú sa na špeciálne konzoly na akýkoľvek vertikálny povrch, ktorý takúto záťaž vydrží.

Podlahové kotly sú pomerne objemné zariadenia, ale môžu zabezpečiť dom s plochou do 200 m² teplom a neprerušovanou dodávkou vody, pričom akumulačné nádrže môžu byť buď vstavané priamo do prístroja (čo výrazne zväčšuje jeho rozmery), alebo sa montujú samostatne.

Ak výmera chaty presahuje 200 m², je možné vybaviť kotolňu niekoľkými elektrokotlami, alebo použiť dodatočné zdroje vykurovania – zariadenie na tuhé palivo alebo solárne panely.

Výpočet potrebného výkonu

Najjednoduchší spôsob – vydeliť vykurovanú plochu 10. Predpokladá sa, že pri vykurovaní 10 m² sa spotrebuje 1 kW, ale získaný údaj bude veľmi orientačný, pretože takýto výpočet má zmysel len pre miestnosti s výškou najviac 3 metre.

Okrem toho tepelné straty do značnej miery závisia od existencie izolácie, kvality okien a ich rozmerov, klimatických charakteristík oblasti a materiálov použitých pri stavbe domu.

Ak sú v dome vysoké stropy, je potrebné najprv určiť objem miestnosti (plochu vynásobiť výškou). Potom už vypočítať potrebný výkon z predpokladu, že na 1 m³ je potrebných 35 W.

Pri nákupe zvážte modely, ktorých výkon o 15-20% prevyšuje vaše vypočítané hodnoty – je lepšie nastaviť kotol na slabší režim, ako mrznúť v studenej zime pri zariadení pracujúcom na hranici možností.

K získanému výsledku je potrebné pridať «rezervu»:

• 10% – pri veľkej ploche presklenia (panoramatické okná, veranda atď.)
• 15% – pri absencii zateplenia domu
• 10-15% – pre oblasť s chladnými zimami
• 20% – na dodatočné zaťaženie pri prevádzke TÚV v režime prietokového ohrevu

Pri výpočte požadovaného výkonu pre kotly so vstavaným akumulátorom sa treba orientovať podľa údajov uvedených výrobcom v technickej dokumentácii.

Od technických parametrov kotla závisí aj spôsob jeho napájania. Prístroje do 10 kW je možné pripojiť k bežnej sieti 220 V, a výkonnejšie kotly – do trojfázovej siete (pričom na to môže byť potrebné povolenie od miestnej energetickej siete, ak do domu nie je privedená linka 380 V).

Iné dôležité nuansy

Podľa princípu ohrevu vody možno dvojokruhové elektrické kotly rozdeliť na prietokové a akumulačné. Prvé – dobrá voľba pre malý dom a rodinu, dokážu bez problémov obslúžiť 1-2 odberné miesta popri vykurovaní. Ale napriek kompaktnosti a pohodliu pri prevádzke má zariadenie «2 v 1» značnú nevýhodu – vysoké zaťaženie elektrickej siete.

Ale akumulačný agregát zaberá omnoho viac miesta kvôli dodatočnej nádrži, v ktorej sa ukladá zásoba teplej vody. Výhodou tohto typu zariadenia je, že dokáže zásobovať vodou vo veľkých množstvách a umožňuje ušetriť až 10% na elektrine, pretože nemrhá energiou na neustály ohrev, ale iba udržiava jej teplotu.

Vďaka izolačnému plášťu budú tepelné straty vody v nádobe za hodinu maximálne 0,5 stupňa. V technickom pase zariadenia určeného na pripojenie k systému TÚV musí byť uvedená jeho prietoková kapacita – teplotné minimum a maximum, objem vody a potrebný čas na jej ohrev.

Moderné elektrické kotly umožňujú ovládať zariadenie a kontrolovať teplotu vykurovania v miestnosti pomocou smartfónov alebo systému «inteligentný dom».

Dodatočne môže byť kotol vybavený:

• Blokom automatizácie pre diaľkové ovládanie z diaľkového ovládača alebo cez sieť.
• Ochranou proti zamrznutiu, ktorá umožní udržiavať minimálnu teplotu v systéme, čo je dôležité pre chaty a vidiecke domy, kde nie sú stáli obyvatelia.
• Senzormi, ktoré sledujú zmeny počasia, zapínajú zariadenie pri poklese teplôt a vypínajú počas slnečných hodín.
• Zariadením, ktoré znižuje teplotu vody na pripojenie k systému «podlahové kúrenie».
• Senzormi s možnosťou programovania mikroklímy v celej miestnosti alebo v jednotlivých izbách podľa vlastného uváženia.

Samozrejme, «bonusy» od výrobcu zvyšujú cenu zariadenia, ale s ich pomocou je prevádzka kotla oveľa pohodlnejšia.

Spôsoby úspory pri prevádzke

Aby sme znížili náklady na elektrickú energiu pri používaní elektrického kotla ako vykurovacieho zariadenia a ohrievača vody, je potrebné znížiť celkové tepelné straty domu.

V prvom rade sa oplatí vymeniť staré drevené rámy za moderné okná s 2-3 vzduchovými komorami a postarať sa o zateplenie stien (najlepšie vonkajšie) polystyrénom, minerálnou vlnou alebo inými materiálmi s nízkou tepelnou vodivosťou.

Iné možnosti šetrenia:

1. Dodatočné pripojenie alebo samostatné zariadenia pracujúce na alternatívnu energiu (solárne panely, veterné generátory, krb na drevo) výrazne znížia spotrebu elektriny.
2. Multitarifný elektromer umožní menej platiť za nočné vykurovanie a počas ranných a večerných „špičkových hodín“ možno spotrebič aj vypnúť (najdrahšia je elektrická energia spotrebovaná v intervaloch 8.00 – 11.00 a 20.00 – 22.00). Ak systém doplníte externým tepelným akumulátorom, môžete hromadiť nočnú „lacnú“ energiu a spotrebúvať ju cez deň.
3. Rekuperátor vo ventilačnom systéme pomôže udržať ohriaty vzduch vo vnútri domu.
4. Týždenný programátor zhromaždí údaje o prevádzke systému za uvedené časové obdobie, aby vybral najkomfortnejší a najhospodárnejší režim prevádzky s minimálnou spotrebou energie.
5. Izbové termoregulátory budú kontrolovať zmeny v mikroklíme domu a odovzdávať údaje vstavanému snímaču v kotle, ktorý bude vypínať/zapínať kúrenie, čím chráni pred prehriatím vzduchu a zbytočnými tepelnými stratami.

Pri správnej organizácii práce elektrického kotla možno znížiť spotrebu elektriny a súvisiace náklady až o 40%.

S energeticky úspornými variantmi vykurovania vidieckeho majetku vás oboznámi nasledujúci článok, ktorý podrobne rozoberá túto veľmi zaujímavú otázku.

Závery a užitočné video k téme

Odporúčame oboznámiť sa s výberom recenzií a praktických rád týkajúcich sa používania elektrických kotlov rôznych konštrukcií na vykurovanie a prípravu teplej vody v domácnosti.

Nuansy elektrického vykurovania – kotly a iné elektrické vykurovacie zariadenia, výpočet výkonu zariadenia a nákladov na vykurovaciu sezónu:

Hoci dvojokruhové elektrické kotly sa zdajú byť veľmi pohodlné na používanie, predtým, ako sa vydáte na nákup, spočítajte si náklady na elektrinu za chladné obdobie roka alebo sa obráťte na vykurovacích technikov.

Možno vám odporučia úspornejší systém s jednookruhovým kotlom s bojlerom nepriameho ohrevu alebo navrhnú kombinované vykurovanie, kde bude „nenásytnosť“ elektrického spotrebiča kompenzovaná dodatočnými zdrojmi energie.

Napíšte, prosím, komentáre do bloku nižšie. Povedzte, čo bolo pre vás rozhodujúcim argumentom pri výbere modelu dvojokruhového kotla. Zdieľajte užitočné informácie, ktoré sa hodia návštevníkom stránky, a pýtajte sa.