Divkontūru elektriskais katls: uzbūve, priekšrocību un trūkumu analīze + kas jāņem vērā, izvēloties

Ja nav iespējas ievadīt mājā gāzi, autonomas apkures un ūdens sildīšanas problēma ir jārisina, izmantojot alternatīvus enerģijas avotus. Var uzstādīt saules ģeneratorus, kurināt ar malku vai granulām. Tomēr labākais risinājums var būt divkontūru elektriskais katls.

Mūsu sniegtajā rakstā detalizēti aprakstīts darbības princips un aprīkojuma veidi, kas pārveido elektrisko enerģiju siltumenerģijā. Uzskaitīti orientieri, kas būtu jāņem vērā nākamajiem agregāta īpašniekiem pirms tā iegādes. Sniegti ieteikumi ekonomiskai ekspluatācijai.

Ierīces darbības princips

Divkontūru katla konstrukcija paredz vienā ierīcē izvietot divus sildelementus ūdens un siltumnesēja sildīšanai. Sistēma darbojas, pateicoties elektriskās strāvas pārvēršanai siltumenerģijā.

Divkontūru katla konstrukcijas īpatnības

Telpas apsildīšanai katlam tiek pievienota slēgta tipa apkures kontūra, pa kuru pārvietojas siltumnesējs. Otrs cauruļvads paredzēts karstā ūdens padevei, kas tiek uzsildīts iebūvētā uzkrāšanas tvertnē vai pēc caurplūdes principa.

Siltajā gadalaikā apkuri var izslēgt un izmantot katlu tikai kā ūdenssildītāju.

Divas elektriskā katla kontūras var darboties gan neatkarīgi viena no otras, gan vienlaikus, apsildot māju un sildot ūdeni.

Ierīce sastāv no šādiem galvenajiem elementiem:

• korpusa ar siltumizolāciju, ieplūdes un izplūdes armatūra;
• siltummaiņa, pa kuru cirkulē siltumnesējs;
• vadības sistēmas un automatizācijas bloka, kas ļauj iestatīt temperatūras parametrus un izslēgt/ieslēgt ierīci;
• sildīšanas ierīces;
• izplešanās tvertnes spiediena samazināšanai;
• drošības vārsta;
• gaisa atdalītāja (automatizēta vai manuāla) gaisa aizbāžņu novadīšanai;
• cirkulācijas sūkņu karstā ūdens apgādes un apkures sistēmai;
• drošības grupas ar temperatūras sensoriem un relejiem.

Elektriskā katla darbības princips ir siltuma apmaiņa: cirkulācijas sūknis iesūknē ūdeni tvertnē, kas tiek uzsildīts līdz noteiktai temperatūrai ar termoelementu un tiek izvadīts vai nu apkures kontūrā, vai karstā ūdens apgādes sistēmā.

Būtībā divkontūru elektroierīce, tāpat kā tās gāzes analogs, var pildīt gan mājas katlumājas, gan caurplūdes ūdens sildītāja funkciju.

Elektroaprīkojuma priekšrocības un trūkumi

Elektriskā apkure ir ekoloģiski tīrs apkures veids, jo tā nepiesārņo gaisu ar dūmiem un sodrējiem kā cietā kurināmā katls, ar tvana gāzi un citām kaitīgām "izplūdēm" kā gāzes iekārtas.

Turklāt elektriskās apkures darbības īpatnība praktiski izslēdz avārijas situācijas ūdens noplūdes gadījumā – ja sistēmā nav dzesēšanas šķidruma, iekārta automātiski izslēdzas.

Elektriskajam katlam ir lielisks lietderības koeficients (LK) – 95-99%, taču pat šāda augsta siltuma atdeve nekompensē lielo elektrības patēriņu, tāpēc salīdzinājumā ar gāzes katlu elektroierīce zaudē.

Pie vispārējiem elektroiekārtu plusiem var minēt:

• Vienkārša uzstādīšana – nav nepieciešams ierīkot skursteni, piespiedu ventilācijas sistēmu, vadīt gāzes cauruļvadu un noformēt kaudzi atļauju, kā tas ir, uzstādot gāzes katlu.
• Drošība – elektriskā katla noplūdes vai pārkaršanas iespējamība ir ļoti zema, turklāt ierīces konstrukcija neparedz atklātas liesmas, viegli uzliesmojošu materiālu un sprādzienbīstamas gāzes izmantošanu.
• Kompakti izmēri – svarīgs aspekts mazām telpām. Turklāt ierīci var uzstādīt ne tikai projektā īpaši paredzētās vietās (kā gāzes iekārtas), bet jebkurā ērtā vietā, kur ir iespējams pieslēgums elektrotīklam un apkures sistēmai.
• Trokšņu neesamība – elektriskais katls darbojas bez vibrācijām, "izplūdēm" un citām skaņām, ar kurām grēko cietā kurināmā un gāzes ierīces.
• Pieejama cena gan pašai ierīcei, gan tās uzstādīšanai un apkopei.

Attiecībā uz trūkumiem – viens no būtiskākajiem ir patērētās enerģijas izmaksas. Ja runa ir par elektrisko apkuri un karstā ūdens apgādi lielai kotedžai, summas būs iespaidīgas.

Tāpēc pirms pirkšanas nebūs lieki veikt vismaz aptuvenu patēriņa aprēķinu, analizējot informāciju par platību, ūdens patēriņu un ierīces jaudu. Un tad izlemt – vai "spēle ir sveces vērta".

Būtiski samazināt izmaksas palīdzēs īpašu kontrolleru, uzkrājējierīču un diferencētu skaitītāju uzstādīšana, kas darbojas režīmā "diena-nakts".

Citi mīnusi:

• Atkarība no energoapgādes – apvidū ar pastāvīgiem elektrības padeves pārtraukumiem šādas apkures ierīces uzstādīšana zaudē jēgu. Tomēr, ja atslēgumi ir neregulāri un nav dzīves norma, problēmu var atrisināt, iegādājoties ģeneratoru, kas uzkrāj enerģiju.
• Tīkla sprieguma svārstības kaitīgi ietekmē katla jutīgo automātiku, tāpēc pirms iekārtas uzstādīšanas vajadzētu iegādāties labus enerģijas stabilizatorus.
• Nogulšņu veidošanās. Tā kā karstā ūdens apgādei tiek izmantots plūstošs ūdens, siltummaiņas elementi pakāpeniski pārklājas ar katlakmeni, kas jānoņem no iekārtas. Risinājums var būt filtrēšanas iekārtu uzstādīšana aukstā ūdens ieejā un regulāra apkope.

Turklāt pirms elektriskā katla uzstādīšanas ir vērts noskaidrot, vai jūsu mājas tīkls ir paredzēts šādai slodzei. Piemēram, 200 kvadrātmetru platībai būs nepieciešama vismaz 16–20 kW jauda.

Un tas ir tikai apkurei, neņemot vērā citas elektroierīces. Un, ja jaunos kotedžu ciematos šāda jauda ir paredzēta, pieslēdzoties trīsfāzu tīklam, tad vasarnīcu zemes gabaliem parasti tiek piešķirta ne vairāk kā 10 kW.

Elektrisko katlu veidi

Mūsdienu elektriskie katli ir aprīkoti ar sildītājiem ar dažādiem darbības principiem. Bet vienlaikus gan apkurei, gan karstā ūdens apgādei var izmantot tikai ierīces ar sildelementu konstrukciju.

Elektriskā katla pieslēgšana apkures un karstā ūdens apgādes sistēmai visbiežāk ietver boilera uzstādīšanu ar siltummaini vai tvertni karstā ūdens uzkrāšanai

Citus iekārtu veidus karstā ūdens apgādei var izmantot tikai tad, ja apkures lokam tiek pievienots netiešās uzsildīšanas boileris.

Elektroierīces ar sildelementiem

Visbiežāk izmantotajos elektrisko katlu modeļos ir iebūvēti sildelementi, kas izgatavoti no keramikas vai metāla, un ir stieņu, spirāles vai izliektas lokā dobu stieņu formā, kuru iekšpusē ir ievietota noteiktas pretestības stieple. Tie darbojas kā „starprieki”, uzkarstot, elektrības strāvai plūstot cauri, un nododot siltumu ūdenim.

Divkontūru elektriskā katla uzbūves shēma. Elementu skaits ir atkarīgs no ierīces jaudas un iekšējā tilpuma, bet papildu sildelementi ne tikai palielina uzsildīšanas ātrumu, bet arī izmaksas par elektroenerģiju un apkopes pakalpojumiem.

Ierīces galvenais trūkums ir ātra katlakmens veidošanās uz sildelementiem, kas pasliktina tā darbaspējas. Piemēram, ja kaļķa nogulumu biezums ir tikai 0,5 mm, ierīces lietderības koeficients samazinās par 10% no nominālā, bet pie 2 mm – par 35-40%!

Rezultātā ierīce lēnāk uzsilda ūdeni, tāpēc elektroenerģijas patēriņš palielinās. Tādēļ katls ir jātīra pastāvīgi un periodiski jāmaina bojātie sildelementi.

Lai pagarinātu sildelementa kalpošanas laiku, ieteicams izmantot tīrīšanas filtru sistēmu vai pievienot siltumnesējam īpašus mīkstinošus līdzekļus, bet apkures kontūrā ieliet destilētu ūdeni.

Turklāt katli ar sildelementu prasa regulāru apkopi, jo runa ir par iekārtas drošu lietošanu. Sildīšanas elements pakāpeniski nolietojas un var izdegt.

Ja tas notiks ar korpusa hermētiskuma zudumu – tā vēl ir pusbēda. Šajā gadījumā uzkarsētais nihroms vienkārši sabirs saskarē ar ūdeni un nerada bīstamību cilvēkam. Bet, ja atdalījies elements paliks nebojātā korpusā un turpinās darbu, viss metāla korpuss, pateicoties ūdens vadītspējai, nonāks zem sprieguma.

Indukcijas apkures iekārtas

Indukcijas katla darbība balstās uz magnētisko indukciju, kas ļauj pārvērst elektroenerģiju siltumenerģijā. Korpusa iekšpusē atrodas primārais kontūrs ar induktīvo spoli, kas, pieliekot spriegumu, rada mainīgu magnētisko lauku.

Rezultātā rodas tā sauktās Fuko strāvas (jeb virpuļstrāvas), kas silda metālu, bet tas nodod savu siltumu cirkulējošajam nesējam.

Ar laiku pārbaudītus sildelementu katlus var bez bažām uzstādīt pat dzīvojamā istabā, bet indukcijas ierīcēm labāk paredzēt atsevišķu telpu – neskatoties uz ražotāju reklāmas apgalvojumiem, medicīna nav apstiprinājusi elektromagnētisko lauku nekaitīgumu cilvēkam.

Indukcijas katlu priekšrocības salīdzinājumā ar sildelementu ierīcēm:

• Augstākais lietderības koeficients – 98-99%.
• Lielāka sildvirsma un attiecīgi ātrāka siltuma pārnese.
• Uz sildīšanas elementa neveidojas katlakmens.
• Pilnībā autonomi un neprasa apkopi.
• Papildus ūdenim par siltumnesēju var izmantot naftas produktus un eļļu.

Galvenais šādu ierīču trūkums – augstā cena un nepieciešamība pieslēgt netiešās sildīšanas boileri vai uzkrājējtvertni, lai nodrošinātu māju ar karsto ūdeni. Tāpēc, neskatoties uz vairākām indukcijas iekārtu priekšrocībām, patērētāju pieprasījuma līderpozīcijas droši saglabā divkontūru sildelementu katli.

Katli ar elektrodu sildītājiem

Elektrodu katla darbība balstās uz ūdens augsto siltumvadītspējas rādītājiem. Korpusa iekšpusē atrodas negatīvie un pozitīvie elektrodi, kas ražo elektrisko strāvu, starp tiem cirkulē siltumnesējs.

Sildīšana notiek pateicoties enerģijai, kas izdalās, sadalot molekulas uzlādētos jonos, un to kustībai uz atbilstošas polaritātes elektrodu. Pateicoties tam, ūdens sildīšana katla kamerā notiek praktiski acumirklīgi.

Obligāts priekšnosacījums elektrodu katlam ir labs zemējums, jo ierīces ir potenciāli bīstamas un korpuss var tikt «caursists» ar spēcīgu strāvas lādiņu

Elektrodu katlu priekšrocības salīdzinājumā ar sildelementu ierīcēm:

• Uzsilda ūdeni 10 reizes ātrāk.
• Izmanto par 20-30% mazāk elektroenerģijas.
• Tiem ir kompakti izmēri pat pie augstas produktivitātes (visbiežāk modeļi ir pieejami sienas izpildījumā).
• Nebojājas sprieguma svārstību dēļ.

Tomēr būtisku trūkumu dēļ elektrodu katli vēl nav ieguvuši plašu izplatību. Pamatā tos izmanto apkurei, bet otro kontūru karstā ūdens apgādei var izveidot ar nosacījumu, ka sistēmu papildina ar netiešās sildīšanas boileri.

Šīs ierīces ir ļoti prasīgas pret šķidruma sastāvu, kas ir siltumnesējs. Parasts ūdens no krāna nav pieļaujams, ieteicams izmantot īpašu šķidrumu ar sabalansētu sāļu sastāvu. Turklāt elektrodi darbības laikā pakāpeniski izšķīst un ir jāmaina.

Elektrodu katli ir ļoti kompakti, bet neizceļas ar augstu jaudu, tāpēc lielu platību apkurei ir paredzēti moduļi ar vairākām secīgi pieslēgtām ierīcēm.

Lai nodrošinātu drošu lietošanu, elektrodu katlu ieteicams aprīkot ar papildu automātikas komplektu, kas tiek realizēts atsevišķi un bieži vien maksā vairāk nekā pati ierīce. Pirmkārt, tas ir cirkulācijas sūknis un elektroniskais temperatūras regulators, kas kontrolē sildīšanas temperatūru.

Ir nepieciešams arī strāvas kontrolieris, kas regulē strāvas stiprumu, ar iespēju atslēgt iekārtu, lai nepieļautu ūdens vārīšanos.

Kam jāpievērš uzmanība, pērkot?

Kad esat noskaidrojis, kādu ierīces veidu vēlaties iegādāties, ir laiks padomāt par tā izmēriem un tehniskajiem parametriem.

Visbiežāk elektrokatlus uzstāda virtuvē, bet var iekārtot arī mini katlumāju, kas ļaus noslēpt neizskatīgās komunikācijas un papildu aprīkojumu (uzkrāšanas tvertni, netiešās sildīšanas boileri utt.).

Ierīces izvēle pēc uzstādīšanas veida

Neatkarīgi no konstrukcijas veida visus divkontūru katlus var iedalīt divās lielās grupās – sienas un grīdas. Izmēri un modeļa izvēle ir tieši atkarīgi no platības, kas jāapsilda, kā arī no brīvās vietas daudzuma zem pašas ierīces.

Sienas katls atšķiras no grīdas katla ar maziem izmēriem – nepieciešamības gadījumā to var paslēpt piekarināmā skapī vai skapī, bet pat nemaskēta ierīce neizskatās apjomīga un lieliski harmonizē ar citām sadzīves tehnikas ierīcēm.

Piekaramie sildītāji ir paredzēti salīdzinoši nelielu platību apsildīšanai – līdz 100 m2, tāpēc visbiežāk tie tiek uzstādīti dzīvokļos vai mazās lauku mājiņās. Tos piestiprina pie speciāliem kronšteiniem uz jebkuras vertikālas virsmas, kas spēj izturēt šādu slodzi.

Grīdas katli ir diezgan apjomīgas ierīces, taču tie spēj nodrošināt māju ar platību līdz 200 m2 ar siltumu un nepārtrauktu ūdens piegādi, pie tam uzkrāšanas tvertnes var tikt iebūvētas pašā ierīcē (kas ievērojami palielina tās izmērus) vai arī uzstādītas atsevišķi.

Ja kotedžas kvadrātmetri pārsniedz 200 m², var iekārtot katlu telpu ar vairākiem elektriskajiem katliem vai izmantot papildu apkures avotus – cietā kurināmā iekārtas vai saules baterijas.

Nepieciešamās jaudas aprēķins

Vienkāršākais veids ir dalīt apsildāmo platību ar 10. Tiek uzskatīts, ka, apsildot 10 m², tiks patērēta 1 kW, taču iegūtais skaitlis būs visai nosacīts, jo šādam aprēķinam ir jēga tikai telpām, kuru augstums nepārsniedz 3 metrus.

Turklāt siltuma zudumi lielā mērā ir atkarīgi no siltinājuma esamības, logu kvalitātes un to izmēriem, apvidus klimatiskajām īpatnībām un mājas būvniecībā izmantotajiem materiāliem.

Ja mājā ir augsti griesti, vispirms jānosaka telpas tilpums (platība jāreizina ar augstumu). Pēc tam jāaprēķina nepieciešamā jauda, ņemot vērā, ka uz 1 m3 ir nepieciešami 35 W.

Iegādājoties, apsveriet modeļus, kuru jauda ir par 15–20% lielāka nekā jūsu aprēķinātie rādītāji – labāk iestatīt katlu uz vājāku režīmu, nekā salt aukstajā ziemā, kad iekārta darbojas uz robežas.

Iegūtajam rezultātam nepieciešams pievienot «rezervi»:

• 10% – lielā stiklojuma platībā (panorāmas logi, veranda u.c.).
• 15% – ja nav mājas siltinājuma.
• 10–15% – apvidiem ar aukstām ziemām.
• 20% – papildu slodzei, darbojoties karstā ūdens apgādei caurplūdes sildīšanas režīmā.

Aprēķinot nepieciešamo jaudu katliem ar iebūvētu uzkrāšanas tvertni, jāvadās pēc ražotāja norādītajiem datiem tehniskajā dokumentācijā.

No katla tehniskajiem parametriem ir atkarīgs arī tā barošanas veids. Ierīces līdz 10 kW var pieslēgt parastajam 220 V tīklam, bet jaudīgākus katlus – trīsfāžu tīklam (turklāt tam var būt nepieciešama atļauja no vietējiem elektrotīkliem, ja mājā nav ierīkota 380 V līnija).

Citas svarīgas nianses

Pēc ūdens sildīšanas principa divkontūru elektriskos katlus var iedalīt caurplūdes un uzkrāšanas tipos. Pirmie ir labs variants nelielai mājai un ģimenei, tie spēs apkalpot 1-2 ūdens ņemšanas punktus papildus apkurei. Bet, neskatoties uz kompaktumu un lietošanas ērtumu, ierīcei '2 vienā' ir būtisks trūkums – liela slodze uz elektrotīklu.

Bet uzkrāšanas agregāts aizņem daudz vairāk vietas papildu tvertnes dēļ, kurā tiek uzglabāts karstā ūdens krājums. Šāda veida aprīkojuma priekšrocība ir tā, ka tas spēj apgādāt ar ūdeni lielos daudzumos un ļauj ietaupīt līdz 10% uz elektrību, jo netērē enerģiju pastāvīgai sildīšanai, bet tikai uztur tā temperatūru.

Pateicoties izolācijas apvalkam, ūdens siltuma zudumi tvertnē stundas laikā nepārsniegs 0,5 grādus. Ierīces tehniskajā pasē, kas paredzēta pieslēgšanai karstā ūdens apgādes sistēmai, jābūt norādītai tā caurlaides spējai – temperatūras minimums un maksimums, ūdens tilpums un nepieciešamais laiks tā uzsildīšanai.

Modernie elektriskie katli ļauj vadīt ierīci un kontrolēt apkures temperatūru telpā, izmantojot viedtālruņus vai 'viedās mājas' sistēmu.

Papildus katls var būt komplektēts ar:

• Automatikas bloku attālinātai vadībai no tālvadības pults vai caur tīklu.
• Aizsardzību pret aizsalšanu, kas ļaus uzturēt minimālo temperatūru sistēmā, kas ir aktuāli dārza un lauku mājām, kur nav pastāvīgu iedzīvotāju.
• Sensoriem, kas seko līdzi laikapstākļu izmaiņām, ieslēdz ierīci, pazeminoties temperatūrai, un izslēdz saulainās stundās.
• Aprīkojumu, kas pazemina ūdens temperatūru pieslēgšanai sistēmai 'siltā grīda'.
• Sensoriem ar iespēju programmēt mikroklimatu visā telpā vai atsevišķās istabās pēc saviem ieskatiem.

Protams, ražotāja 'bonusi' palielina ierīces cenu, bet ar to palīdzību katlu izmantot ir daudz ērtāk.

Taupības veidi ekspluatācijas laikā

Lai samazinātu elektroenerģijas izmaksas, izmantojot elektrisko katlu kā apkures ierīci un ūdens sildītāju, jāsamazina kopējie mājas siltuma zudumi.

Pirmkārt, ir vērts nomainīt vecos koka rāmjus pret mūsdienīgiem logiem ar 2-3 gaisa kamerām un parūpēties par sienu siltināšanu (vislabāk no ārpuses) ar putupolistirolu, minerālvati vai citiem materiāliem ar zemu siltumvadītspēju.

Citi ietaupījuma varianti:

1. Papildu pieslēgums vai atsevišķas ierīces, kas darbojas ar alternatīvo enerģiju (saules baterijas, vēja ģeneratori, malkas kamīns), ievērojami samazinās elektroenerģijas patēriņu.
2. Daudztarifu skaitītājs ļaus maksāt mazāk par nakts apkuri, bet rīta un vakara «pīķa stundās» ierīci var pat izslēgt (visdārgākā ir elektrība, kas izlietota laika posmos 8.00 – 11.00 un 20.00 – 22.00). Un, ja sistēmu papildina ar ārējo siltuma akumulatoru, var uzkrāt nakts «lēto» enerģiju, lai to izmantotu dienā.
3. Rekuperators ventilācijas sistēmā palīdzēs saglabāt uzsildīto gaisu mājas iekšienē.
4. Nedēļas programmators apkopos datus par sistēmas darbību norādītajā laika periodā, lai izvēlētos visērtāko un ekonomiskāko darbības režīmu ar minimālu enerģijas patēriņu.
5. Telpas termoregulatori kontrolēs izmaiņas mājas mikroklimatā un pārsūtīs datus uz katlā iebūvēto sensoru, kas izslēgs/ieslēgs apkuri, pasargājot no gaisa pārkaršanas un liekiem siltuma zudumiem.

Pareizi organizējot elektriskā katla darbību, var samazināt elektroenerģijas patēriņu un ar to saistītos izdevumus līdz 40%.

Ar enerģiju taupošiem lauku īpašuma apkures variantiem iepazīstinās nākamais raksts, kas detalizēti analizē šo ļoti interesanto jautājumu.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Iesakām iepazīties ar pārskatu un praktisku padomu izlasi par dažādas konstrukcijas elektrisko katlu izmantošanu mājas apkurei un karstā ūdens apgādei.

Elektriskās apkures nianses – katli un citas elektriskās apkures ierīces, aprīkojuma jaudas un apkures sezonas izmaksu aprēķins:

Lai gan divkontūru elektriskie katli šķiet ļoti ērti lietošanā, pirms dodaties iepirkties, aprēķiniet elektrības izdevumus aukstajam gada periodam vai vērsieties pie siltumtehniķiem.

Iespējams, jums ieteiks ekonomiskāku sistēmu ar vienkontūras katlu un netiešās sildīšanas boileri vai projektēs kombinēto apkuri, kur elektroierīces «rijīgums» tiks kompensēts ar papildu enerģijas avotiem.

Lūdzu, rakstiet komentārus zemāk esošajā blokā. Pastāstiet, kas jums bija izšķirošais arguments, izvēloties divkontūru katla modeli. Dalieties ar noderīgu informāciju, kas noderēs vietnes apmeklētājiem, uzdodiet jautājumus.