Dvokrožni električni kotel: sestava, analiza prednosti in slabosti + kaj upoštevati pri izbiri

Če ni možnosti pripeljati plina v hišo, je treba problem avtonomnega ogrevanja in segrevanja vode reševati z alternativnimi viri energije. Lahko namestite sončne generatorje, kurite z drvmi ali peleti. Vendar je lahko najboljša rešitev dvokrožni električni kotel.

V predstavljenem članku smo podrobno opisali načelo delovanja in vrste opreme, ki pretvarja električno energijo v toplotno. Naštete so smernice, ki jih morajo upoštevati bodoči lastniki naprave pred nakupom. Podana so priporočila za varčno uporabo.

Načelo delovanja naprave

Konstrukcija dvokrožnega kotla predvideva namestitev dveh grelnih elementov v eni napravi za ogrevanje vode in toplotnega nosilca. Sistem deluje s pretvorbo električnega toka v toplotno energijo.

Konstrukcijske značilnosti dvokrožnega kotla

Za ogrevanje prostora je na kotel priključen ogrevalni krog zaprtega tipa, po katerem se giblje toplotni nosilec. Drugi cevovod je namenjen dovodu tople vode, ki se segreva v vgrajenem zalogovniku ali po pretočnem principu.

V toplem delu leta lahko ogrevanje izklopite in kotel uporabljate samo kot bojler.

Dva kroga električnega kotla lahko delujeta neodvisno drug od drugega ali hkrati, pri čemer ogrevata hišo in segrevata vodo.

Naprava je sestavljena iz naslednjih glavnih elementov:

• ohišja s toplotno izolacijo, vhodne in izhodne armature;
• toplotnega izmenjevalca, po katerem kroži toplotni nosilec;
• krmilnega sistema in avtomatskega bloka, ki omogoča nastavljanje temperaturnih parametrov ter vklop/izklop naprave;
• grelne naprave;
• ekspanzijske posode za sproščanje tlaka;
• varnostnega ventila;
• odzračevalnika (avtomatiziranega ali ročnega) za odstranjevanje zračnih mehurčkov;
• cirkulacijskih črpalk za sistem tople vode in ogrevanje;
• varnostne skupine s temperaturnimi senzorji in releji.

Načelo delovanja električnega kotla temelji na toplotni izmenjavi: cirkulacijska črpalka črpa vodo v notranjost rezervoarja, kjer se segreje do določene temperature s termoelementom in se odvaja bodisi v ogrevalni krog bodisi v sistem tople vode.

V bistvu lahko dvokrožna električna naprava, tako kot njen plinski analog, opravlja funkcijo tako domače kotlovnice kot pretočnega grelnika vode.

Prednosti in slabosti električne opreme

Električno ogrevanje spada med okolju prijazne načine ogrevanja, saj ne onesnažuje zraka z dimom in sajami kot kotel na trda goriva, ter z ogljikovim monoksidom in drugimi škodljivimi izpusti kot plinska oprema.

Poleg tega značilnost delovanja električnega ogrevanja skoraj popolnoma odpravlja izredne dogodke višje sile ob puščanju vode – če v sistemu ni toplotnega nosilca, se oprema samodejno izklopi.

Električni kotel ima odličen izkoristek – 95-99%, vendar tako visoka toplotna moč ne nadomesti velike porabe elektrike, zato v primerjavi s plinskim kotlom električna naprava izgublja.

K splošnim prednostim električne opreme lahko prištejemo:

• Preprosta namestitev – ni potrebe po opremljanju dimnika, sistema prisilnega prezračevanja, priključitvi plinovoda in pridobivanju kopice dovoljenj, kot pri namestitvi plinskega kotla.
• Varnost – verjetnost puščanja ali vretja električnega kotla je zelo majhna, poleg tega zasnova naprave ne predvideva uporabe odprtega ognja, vnetljivih materialov in eksplozivnega plina.
• Kompaktne dimenzije – pomemben dejavnik za majhne prostore. Poleg tega se napravo lahko namesti ne le na posebej projektiranih mestih (kot plinsko opremo), ampak na katerem koli primernem mestu, kjer je možna priključitev na električno omrežje in ogrevalni sistem.
• Tiho delovanje – električni kotel deluje brez vibracij, izpušnih zvokov in drugih hrupov, ki jih povzročajo kotli na trda goriva in plinski aparati.
• Dostopna cena tako same naprave kot njene namestitve in vzdrževanja.

Kar se tiče pomanjkljivosti, je ena najpomembnejših strošek porabljene energije. Če govorimo o električnem ogrevanju in pripravi sanitarne tople vode (STV) za veliko hišo, bodo zneski precejšnji.

Zato pred nakupom ne bo odveč narediti vsaj približen izračun porabe, tako da analizirate informacije o površini, porabi vode in moči naprave. Nato se odločite, ali je vredno truda in stroškov.

Bistveno zmanjšanje stroškov bo omogočila namestitev posebnih krmilnikov, akumulacijskih naprav in diferenciranih števcev, ki delujejo v načinu 'dan-noč'.

Druge slabosti:

• Odvisnost od oskrbe z elektriko – na območjih s stalnimi izpadi električne energije namestitev takšne ogrevalne naprave izgubi smisel. Vendar, če so izpadi občasni in niso življenjska norma, lahko težavo reši nakup generatorja, ki shranjuje energijo.
• Napetostni sunki škodljivo vplivajo na občutljivo avtomatiko kotla, zato je pred namestitvijo opreme priporočljivo kupiti dobre stabilizatorje energije.
• Nastajanje usedlin. Ker se za toplo vodo uporablja tekoča voda, se grelni elementi postopoma prekrijejo z vodnim kamnom, ki ga je treba odstraniti iz opreme. Rešitev je lahko namestitev filtrov na vhodu hladne vode in redno vzdrževanje.

Poleg tega se pred namestitvijo električnega kotla splača preveriti, ali je vaše domače omrežje zasnovano za tako obremenitev. Na primer, za površino 200 kvadratnih metrov bo potrebnih vsaj 16–20 kW.

In to samo za ogrevanje, brez upoštevanja drugih električnih naprav. In če je v novih naseljih hiš takšna moč predvidena s priključitvijo na trifazno omrežje, pa za počitniško parcelo običajno dodelijo največ 10 kW.

Vrste električnih kotlov

Sodobni električni kotli so opremljeni z grelniki z različnimi principi delovanja. Toda hkrati se lahko za ogrevanje in za pripravo tople vode uporabljajo samo naprave z grelnimi elementi (TEN).

Priključitev električnega kotla na ogrevalni sistem in sistem tople vode najpogosteje vključuje namestitev bojlerja s toplotnim izmenjevalnikom ali posode za shranjevanje tople vode.

Druge vrste opreme je mogoče uporabiti za toplo vodo le, če na ogrevalni krog priključimo bojler posrednega ogrevanja.

Električne naprave z grelnimi elementi

V najbolj razširjene modele električnih kotlov so vgrajeni grelni elementi – TEN-i, ki so izdelani iz keramike ali kovine, imajo obliko palic, spirale ali v loku upognjene votle palice, znotraj katere je nameščena nitka z določenim uporom. In delujejo kot 'posredniki', segrevajo se ob prehodu električnega toka in prenašajo toploto vodi.

Shema naprave dvokrožnega električnega kotla. Število elementov je odvisno od moči naprave in njene notranje prostornine, vendar dodatni TEN-i ne povečujejo le hitrosti ogrevanja, ampak tudi stroške za električno energijo in vzdrževanje.

Glavna pomanjkljivost naprave je hitro nastajanje vodnega kamna na TEN-ih, kar poslabša njeno delovanje. Na primer, pri debelini apnenčaste obloge le 0,5 mm se izkoristek naprave zmanjša za 10% od nazivnega, pri 2 mm pa za 35-40%!

Posledično naprava počasneje segreva vodo, zato se poraba elektrike poveča. Zato kotel potrebuje redno čiščenje in občasno menjavo okvarjenih grelnih elementov.

Da bi podaljšali življenjsko dobo grelnega telesa, je priporočljivo uporabljati sistem čistilnih filtrov ali dodajati posebna sredstva za mehčanje vode v toplotni nosilec, v ogrevalni krog pa nalivati destilirano vodo.

Poleg tega kotli z grelnim telesom zahtevajo redno servisno vzdrževanje, saj gre za varno uporabo opreme. Grelni element se postopoma obrablja in lahko pregori.

Če do tega pride z razbremenitvijo ohišja, je to še pol manjšega zla. V tem primeru se segreti nihrom preprosto sesuje ob stiku z vodo in ne predstavlja nevarnosti za človeka. Če pa odcepljeni element ostane v nepoškodovanem ohišju in nadaljuje z delovanjem, bo celotno kovinsko ohišje zaradi prevodne vode pod napetostjo.

Indukcijska ogrevalna oprema

Delovanje indukcijskega kotla temelji na magnetni indukciji, ki omogoča pretvarjanje elektrike v toplotno energijo. Znotraj ohišja se nahaja primarni krog z indukcijsko tuljavo, ki ob dovajanju napetosti ustvarja izmenično magnetno polje.

Posledično nastanejo tako imenovani Foucaultovi tokovi (ali vrtinčni tokovi), ki segrejejo kovino, ta pa svojo toploto prenaša na krožeči nosilec.

Preizkušene kotle z grelnim telesom lahko brez zadržkov namestite tudi v bivalnem prostoru, medtem ko je za indukcijske naprave bolje predvideti ločen prostor – kljub oglaševalskim trditvam proizvajalcev medicina ni potrdila neškodljivosti elektromagnetnih polj za človeka.

Prednosti indukcijskih kotlov v primerjavi z napravami z grelnim telesom:

• Najvišja raven izkoristka – 98-99 %.
• Večja površina ogrevanja in posledično hitrejši prenos toplote.
• Na grelnem elementu ne nastaja vodni kamen.
• Popolnoma avtonomni in ne zahtevajo servisnega vzdrževanja.
• Poleg vode lahko kot toplotni nosilec uporabite naftne derivate in olje.

Glavna pomanjkljivost takih naprav je visoka cena in potreba po priključitvi kotla za posredno ogrevanje ali akumulacijske posode za oskrbo hiše s toplo vodo. Zato kljub številnim prednostim indukcijske opreme dlan vodilnega položaja v povpraševanju potrošnikov trdno držijo dvokrožni kotli z grelnim telesom.

Kotli z elektrodnimi grelci

Delovanje elektrodnega kotla temelji na visoki toplotni prevodnosti vode. Znotraj ohišja sta nameščeni negativni in pozitivni elektrodi, ki ustvarjata električni tok, med njima pa kroži toplotni nosilec.

Ogrevanje poteka zaradi energije, ki se sprošča pri razcepu molekul na nabite ione in njihovega gibanja k elektrodu ustrezne polarnosti. Zahvaljujoč temu segrevanje vode v komori kotla poteka skoraj v trenutku.

Obvezen pogoj za elektrodni kotel je dobra ozemljitev, saj so naprave uvrščene med potencialno nevarne naprave in lahko ohišje »prebije« močan električni naboj.

Prednosti elektrodnih kotlov v primerjavi z grelnimi (TEN) napravami:

• Vodo segrejejo 10-krat hitreje.
• Porabijo 20–30 % manj električne energije.
• Imajo kompaktne dimenzije tudi pri visoki produktivnosti (večinoma so modeli na voljo v stenski izvedbi).
• Ne pokvarijo se ob napetostnih nihanjih.

Vendar zaradi bistvenih pomanjkljivosti elektrodni kotli še niso dosegli široke razširjenosti. Večinoma se uporabljajo za ogrevanje, vendar je mogoče organizirati drug krog za sanitarno toplo vodo (STV) pod pogojem, da se sistem dodatno opremi s kotlom za posredno ogrevanje.

Te naprave so zelo zahtevne glede sestave tekočine, ki je nosilec toplote. Običajna voda iz vodovoda je izključena, priporočljivo je uporabljati posebno tekočino z uravnoteženo solno sestavo. Poleg tega se elektrode med delovanjem postopoma raztapljajo in jih je treba zamenjati.

Elektrodni kotli so zelo kompaktni, vendar nimajo visoke moči, zato so za ogrevanje velikih površin predvideni moduli z več zaporedno povezanimi napravami.

Za varno uporabo je priporočljivo elektrodni kotel opremiti z dodatnim kompletom avtomatike, ki se prodaja posebej in je pogosto dražji od same naprave. Predvsem sta to obtočna črpalka in elektronski regulator temperature, ki nadzoruje temperaturo ogrevanja.

Potreben je tudi krmilnik toka, ki uravnava jakost toka, z možnostjo izklopa opreme, da se prepreči vrenje vode.

Na kaj biti pozoren pri nakupu?

Ko ste ugotovili, kakšno vrsto naprave želite kupiti, je čas, da razmislite o njenih dimenzijah in tehničnih parametrih.

Najpogosteje se električni kotli nameščajo v kuhinji, lahko pa se uredi tudi mini kotlovnica, ki bo omogočila skriti manj privlačne komunikacije in dodatno opremo (akumulacijski rezervoar, kotel za posredno ogrevanje itd.).

Izbira naprave glede na način montaže

Ne glede na vrsto konstrukcije lahko vse dvokrožne kotle razdelimo v dve veliki skupini – stenske in talne. Dimenzije in izbira modela so neposredno odvisne od površine, ki jo morate ogrevati, pa tudi od količine prostega prostora pod samo napravo.

Stenski kotel se od talnega razlikuje po majhnih dimenzijah – po potrebi ga lahko skrijete v visečo omarico ali omaro, tudi neprikrita naprava ne deluje okorno in se odlično ujema z drugo gospodinjsko opremo.

Stenske naprave so namenjene ogrevanju relativno majhnih površin – do 100 m2, zato so najpogosteje nameščene v stanovanjih ali majhnih počitniških hiškah. Pritrjene so na posebne nosilce na katero koli navpično površino, ki prenese takšno obremenitev.

Talni kotli so precej zajetne naprave, vendar lahko zagotovijo hiši do 200 m2 toploto in neprekinjeno oskrbo z vodo, pri čemer so lahko akumulacijski rezervoarji vgrajeni v samo napravo (kar znatno poveča njene dimenzije) ali pa nameščeni ločeno.

Če kvadratura koče presega 200 m², lahko opremite kotlovnico z več električnimi kotli ali uporabite dodatne vire ogrevanja – opremo na trdo gorivo ali sončne celice.

Izračun potrebne moči

Najenostavnejši način je, da ogrevano površino delite z 10. Velja, da bo za ogrevanje 10 m² porabljen 1 kW, vendar bo dobljena številka zelo pogojna, saj je tak izračun smiseln le za prostore z višino največ 3 metre.

Poleg tega so stroški toplote v veliki meri odvisni od prisotnosti izolacije, kakovosti oken in njihovih velikosti, podnebnih značilnosti območja ter materialov, uporabljenih pri gradnji hiše.

Če so v hiši visoki stropi, je treba najprej določiti prostornino prostora (površino pomnožiti z višino). Nato izračunati potrebno moč po izračunu, da bo za 1 m3 potrebnih 35 W.

Pri nakupu upoštevajte modele, katerih moč presega vaše izračunane vrednosti za 15–20% – bolje je nastaviti kotel na šibkejši način kot pa zmrzovati v mrzli zimi pri opremi, ki deluje na svoji meji.

Dobljenemu rezultatu je treba dodati »rezervo«:

• 10% – pri veliki površini zasteklitve (panoramska okna, veranda itd.).
• 15% – pri odsotnosti izolacije hiše.
• 10–15% – za območja z mrzlimi zimami.
• 20% – za dodatno obremenitev pri delovanju sanitarne tople vode v načinu pretočnega ogrevanja.

Pri izračunu potrebne moči za kotle z vgrajenim akumulatorjem se je treba ravnati po podatkih, ki jih je navedel proizvajalec v tehnični dokumentaciji.

Od tehničnih parametrov kotla je odvisen tudi način njegovega napajanja. Naprave do 10 kW je mogoče priključiti na običajno omrežje 220 V, močnejše kotle pa na trifazno omrežje (pri čemer je za to morda potrebno dovoljenje lokalnih elektroenergetskih podjetij, če v hišo ni napeljana linija 380 V).

Drugi pomembni odtenki

Glede na način ogrevanja vode lahko dvokrožne električne kotle razdelimo na pretočne in akumulacijske. Prvi so dobra izbira za manjšo hišo in družino, saj lahko brez težav oskrbujejo 1-2 točki odjema vode poleg ogrevanja. Kljub kompaktnosti in udobju uporabe pa ima naprava '2 v 1' pomembno pomanjkljivost – visoko obremenitev električnega omrežja.

Akumulacijska naprava pa zavzame veliko več prostora zaradi dodatnega rezervoarja, v katerem se shranjuje zaloga tople vode. Prednost te vrste opreme je, da lahko oskrbuje z velikimi količinami vode in omogoča prihranek do 10 % pri elektriki, saj ne porablja energije za stalno segrevanje, ampak samo vzdržuje njeno temperaturo.

Zahvaljujoč izolacijskemu ohišju bodo toplotne izgube vode v posodi v eni uri znašale največ 0,5 stopinje. V tehničnem listu naprave, namenjene za priključitev na sistem tople sanitarne vode, mora biti navedena njena zmogljivost – temperaturni minimum in maksimum, prostornina vode in potreben čas za njeno segrevanje.

Sodobni električni kotli omogočajo upravljanje naprave in nadzor temperature ogrevanja v prostoru s pomočjo pametnih telefonov ali sistema 'pametni dom'.

Dodatno je lahko kotel opremljen z:

• Avtomatiko za daljinsko upravljanje z daljinskega upravljalnika ali prek omrežja.
• Zaščito pred zmrzovanjem, ki omogoča vzdrževanje minimalne temperature v sistemu, kar je pomembno za počitniške in podeželske hiše, kjer ni stalnih prebivalcev.
• Senzorji, ki spremljajo vremenske spremembe, vklopijo napravo ob padcu temperature in izklopijo v sončnih urah.
• Opremo za znižanje temperature vode za priključitev na sistem 'talno ogrevanje'.
• Senzorji z možnostjo programiranja mikroklime v celotnem prostoru ali posameznih prostorih po lastni presoji.

Seveda 'bonusi' proizvajalca zvišajo ceno naprave, vendar je z njihovo pomočjo uporaba kotla veliko udobnejša.

Načini varčevanja pri uporabi

Da bi zmanjšali stroške električne energije pri uporabi električnega kotla kot ogrevalne naprave in grelnika vode, je treba zmanjšati skupne toplotne izgube hiše.

Najprej je treba zamenjati stare lesene okvirje s sodobnimi okni z 2-3 zračnimi komorami in poskrbeti za izolacijo sten (najbolje zunanjo) s stiroporom, mineralno volno ali drugimi materiali z nizko toplotno prevodnostjo.

Drugi načini varčevanja:

1. Dodatna priključitev ali ločene naprave, ki delujejo na alternativno energijo (sončne celice, vetrne generatorje, kamini na drva), bodo znatno zmanjšale porabo elektrike.
2. Večtarifni števec bo omogočil nižje stroške nočnega ogrevanja, med jutranjimi in večernimi »konicami« pa lahko napravo tudi izklopite (električna energija, porabljena med 8.00–11.00 in 20.00–22.00, je najdražja). Če sistem opremite še z zunanjim toplotnim akumulatorjem, lahko shranjujete poceni nočno energijo in jo porabljate podnevi.
3. Rekuperator v prezračevalnem sistemu bo pripomogel k ohranjanju segretega zraka v hiši.
4. Tedenski programator bo zbral podatke o delovanju sistema v določenem časovnem obdobju, da bi izbral najbolj udoben in ekonomičen način delovanja z minimalno porabo energije.
5. Sobni termostati bodo nadzirali spremembe v notranji klimi in podatke pošiljali v tipalo, vgrajeno v kotlu, ki bo vklapljalo/izklapljalo ogrevanje ter tako preprečevalo pregrevanje zraka in nepotrebne toplotne izgube.

Ob pravilni organizaciji delovanja električnega kotla lahko porabo električne energije in s tem povezane stroške zmanjšate do 40 %.

Z energetsko varčnimi možnostmi ogrevanja podeželske nepremičnine se seznanite v naslednjem članku, ki podrobno obravnava to zelo zanimivo vprašanje.

Zaključki in koristen video na to temo

Priporočamo, da si ogledate zbirko pregledov in praktičnih nasvetov za uporabo električnih kotlov različnih izvedb za ogrevanje in pripravo tople vode.

Podrobnosti električnega ogrevanja – kotli in druge električne grelne naprave, izračun moči opreme in stroškov ogrevalne sezone:

Čeprav se dvokrožni električni kotli zdijo zelo udobni za uporabo, pred nakupom izračunajte stroške elektrike v hladnem delu leta ali se posvetujte s strokovnjaki za ogrevanje.

Morda vam bodo priporočili varčnejši sistem z enokrožnim kotlom in indirektnim grelnikom vode ali pa načrtovali kombinirano ogrevanje, pri katerem bodo večjo porabo električne naprave nadomestili dodatni viri energije.

Prosimo, napišite komentarje v spodnjem bloku. Povejte, kaj je bil za vas odločilen argument pri izbiri modela dvokrožnega kotla. Delite koristne informacije, ki bodo v pomoč obiskovalcem spletnega mesta, in postavljajte vprašanja.