Dvouokruhový elektrický kotel: konstrukce, rozbor výhod a nevýhod + co zvážit při výběru

Pokud není možné přivést do domu plyn, musí se problém s autonomním vytápěním a ohřevem vody řešit pomocí alternativních zdrojů energie. Lze instalovat solární generátory, topit dřevem nebo peletami. Avšak nejlepším řešením může být dvouokruhový elektrický kotel.

V námi představeném článku je podrobně popsán princip fungování a druhy zařízení, která přeměňují elektrickou energii na tepelnou. Jsou uvedena vodítka, která by měli budoucí majitelé zařízení zvážit před jeho koupí. Jsou dány doporučení pro úsporný provoz.

Princip činnosti zařízení

Konstrukce dvouokruhového kotle předpokládá umístění dvou topných prvků v jednom zařízení pro ohřev vody a teplonosné látky. Systém funguje díky přeměně elektrického proudu na tepelnou energii.

Konstrukční zvláštnosti dvouokruhového kotle

Pro vytápění místnosti je ke kotli připojen uzavřený topný okruh, kterým proudí teplonosná látka. Druhé potrubí je určeno pro přívod teplé vody, která se ohřívá ve vestavěné zásobní nádrži nebo průtokovým principem.

V teplém období lze vytápění vypnout a používat kotel pouze jako bojler.

Dva okruhy elektrického kotle mohou fungovat nezávisle na sobě i současně, vytápět dům a ohřívat vodu

Přístroj se skládá z následujících základních prvků:

• tělesa s tepelnou izolací, vstupní a výstupní armatury;
• tepelného výměníku, kterým cirkuluje teplonosná látka;
• systému řízení a automatizačního bloku, který umožňuje nastavit teplotní parametry a vypínat/zapínat přístroj;
• topného zařízení;
• expanzní nádoby pro odlehčení tlaku;
• pojistného ventilu;
• odvzdušňovače (automatického nebo ručního) pro odvádění vzduchových kapes;
• cirkulačních čerpadel pro systém TUV a vytápění;
• bezpečnostní skupiny s teplotními čidly a relé.

Princip fungování elektrického kotle spočívá v tepelné výměně: cirkulační čerpadlo čerpá vodu do nádrže, která se ohřeje na určitou teplotu termoelementem a je odváděna buď do topného okruhu, nebo do systému TUV.

V podstatě dvouokruhový elektrický spotřebič, stejně jako jeho plynový analog, může plnit funkci jak domovní kotelny, tak průtokového ohřívače vody.

Výhody a nevýhody elektrického zařízení

Elektrické vytápění patří k ekologickým způsobům vytápění, neboť neznečišťuje vzduch kouřem a sazemi jako kotel na tuhá paliva, oxidem uhelnatým a jinými škodlivými „emise“ jako plynové zařízení.

Kromě toho zvláštnost provozu elektrického vytápění prakticky vylučuje havarijní události při úniku vody – pokud v systému není topné médium, zařízení se automaticky vypne.

Elektrický kotel má vynikající účinnost – 95-99 %, ale ani tak vysoký tepelný výkon nevyváží vysokou spotřebu elektřiny, takže ve srovnání s plynovým kotlem elektrické zařízení ztrácí.

K obecným výhodám elektrického zařízení lze také zařadit:

• Jednoduchá montáž – není třeba zařizovat komín, systém nuceného větrání, přivádět plynové potrubí a vyřizovat spoustu povolení jako při instalaci plynového kotle.
• Bezpečnost – pravděpodobnost úniku nebo varu elektrického kotle je velmi malá, navíc konstrukce zařízení nepočítá s použitím otevřeného ohně, hořlavých materiálů a výbušného plynu.
• Kompaktní rozměry – důležitý aspekt pro malé místnosti. Navíc zařízení lze instalovat nejen na projektem určená místa (jako plynové zařízení), ale na libovolném vhodném místě, kde je možné připojení k elektrické síti a topnému systému.
• Bezhlubnost – elektrokotel pracuje bez vibrací, „výfuků“ a dalších zvuků, kterými trpí kotle na tuhá paliva a plynové kotle.
• Dostupná cena jak samotného zařízení, tak jeho montáže a údržby.

Co se týče nevýhod, jednou z nejvýznamnějších je cena spotřebované energie. Pokud jde o elektrické vytápění a teplou vodu pro velkou chatu, částky budou značné.

Proto není na škodu ještě před nákupem provést alespoň přibližný výpočet spotřeby, analyzovat informace o ploše, spotřebě vody a výkonu zařízení. A pak se rozhodnout – zda se to vyplatí.

K výraznému snížení nákladů pomůže instalace speciálních regulátorů, akumulačních zařízení a diferenciálních měřičů pracujících v režimu den-noc.

Další nevýhody:

• Závislost na dodávkách energie – v oblasti s neustálými výpadky elektřiny ztrácí instalace takového topného zařízení smysl. Pokud jsou však výpadky nahodilé a nejsou běžnou součástí života, problém může vyřešit koupě generátoru, který akumuluje energii.
• Skoky síťového napětí škodlivě působí na citlivou automatiku kotle, proto byste si před instalací zařízení měli pořídit dobré stabilizátory energie.
• Usazování sedimentu. Protože se pro TUV používá průtočná voda, topné prvky se postupně pokrývají vodním kamenem, který je třeba ze zařízení odstraňovat. Řešením může být instalace filtrů na vstupu studené vody a pravidelná servisní údržba.

Kromě toho, než nainstalujete elektrický kotel, měli byste zjistit, zda je vaše domovní síť na takovou zátěž dimenzována. Například pro plochu 200 metrů čtverečních bude potřeba nejméně 16-20 kW.

A to jen na vytápění, bez započtení ostatních elektrospotřebičů. A pokud je v nových chatových osadách takový výkon zajištěn připojením k třífázové síti, pak pro rekreační pozemek obvykle přidělují nejvýše 10 kW.

Druhy elektrických kotlů

Moderní elektrokotle jsou vybaveny ohřívači s různým principem fungování. Ale současně pro vytápění i ohřev teplé vody mohou sloužit pouze zařízení s topnou vložkou (TEN).

Připojení elektrického kotle k systému vytápění a TUV nejčastěji zahrnuje instalaci bojleru s výměníkem tepla nebo zásobníku na horkou vodu.

Jiné typy zařízení lze pro TUV použít pouze tehdy, pokud se k topnému okruhu připojí bojler nepřímého ohřevu.

Elektrické přístroje s topnými tělesy

V nejrozšířenějších modelech elektrokotlů jsou zabudovány topné prvky – TENy, které jsou vyrobeny z keramiky nebo kovu, mají tvar tyčí, spirál nebo obloukově zakřivené duté tyče, uvnitř které je umístěno vlákno určitého odporu. Ty fungují jako

Schéma uspořádání dvouokruhového elektrokotle. Počet prvků závisí na výkonu zařízení a jeho vnitřním objemu, ale další TENy nejen zvyšují rychlost ohřevu, ale také náklady na elektřinu a servisní údržbu.

Hlavní nevýhodou zařízení je rychlé tvoření vodního kamene na TENech, které zhoršuje jeho výkon. Například při tloušťce vápenného nánosu pouhých 0,5 mm klesne účinnost zařízení o 10% oproti nominální, a při 2 mm o 35-40%!

V důsledku toho zařízení ohřívá vodu pomaleji, a proto se spotřeba elektřiny zvyšuje. Kotel proto potřebuje pravidelné čištění a periodickou výměnu vadných topných prvků.

Pro prodloužení životnosti topného tělesa se doporučuje používat systém čistících filtrů nebo přidávat do teplonosné kapaliny speciální změkčovací prostředky a do topného okruhu nalévat destilovanou vodu.

Kromě toho kotle s topnými tělesy vyžadují pravidelný servis, protože jde o bezpečné používání zařízení. Topný element se postupně opotřebovává a může se spálit.

Pokud k tomu dojde s porušením těsnosti pláště – je to ještě poloviční problém. V tomto případě se rozžhavený nichrom jednoduše rozpadne při kontaktu s vodou a pro člověka nepředstavuje nebezpečí. Pokud však oddělený element zůstane v nepoškozeném plášti a dále pracuje, celý kovový plášť se díky vodiči-vodě dostane pod napětí.

Indukční topné zařízení

Činnost indukčního kotle je založena na magnetické indukci, která umožňuje přeměňovat elektřinu na tepelnou energii. Uvnitř pláště se nachází primární okruh s indukční cívkou, která při přivedení napětí vytváří střídavé magnetické pole.

V důsledku toho vznikají takzvané Foucaultovy proudy (nebo vířivé), které ohřívají kov, a ten předává své teplo cirkulujícímu nosiči.

Časem prověřené kotle s topnými tělesy lze bez obav instalovat i v obytné místnosti, ale pro indukční přístroje je lepší zajistit samostatnou místnost – navzdory reklamním tvrzením výrobců není medicínou potvrzena neškodnost elektromagnetických polí pro člověka.

Výhody indukčních kotlů ve srovnání s přístroji s topnými tělesy:

• Nejvyšší úroveň účinnosti – 98-99%.
• Větší plocha ohřevu a tedy rychlejší předávání tepla.
• Na topném tělese se netvoří vodní kámen.
• Jsou zcela autonomní a nevyžadují servisní údržbu.
• Kromě vody lze jako teplonosnou kapalinu použít ropné produkty a olej.

Hlavní nevýhodou takových přístrojů je vysoká cena a nutnost připojení bojleru nepřímého ohřevu nebo akumulační nádrže pro zajištění domu teplou vodou. Proto, navzdory řadě výhod indukčního zařízení, prvenství ve spotřebitelské poptávce pevně drží dvouokruhové kotle s topnými tělesy.

Kotle s elektrodovými ohřívači

Činnost elektrodového kotle je založena na vysokých hodnotách tepelné vodivosti vody. Uvnitř pláště jsou umístěny minusové a plusové elektrody, které vytvářejí elektrický proud, mezi nimi cirkuluje teplonosná kapalina.

Ohřev probíhá díky energii, která se uvolňuje při štěpení molekul na nabité ionty a jejich pohybu k elektrodě odpovídající polarity. Díky tomu dochází k ohřevu vody v komoře kotle prakticky okamžitě.

Nezbytnou podmínkou pro elektrodový kotel je dobré uzemnění, protože zařízení patří mezi potenciálně nebezpečná a jejich plášť může být proražen silným elektrickým proudem.

Výhody elektrodových kotlů oproti TENovým přístrojům:

• Ohřívají vodu 10x rychleji.
• Spotřebují o 20–30 % méně elektrické energie.
• Mají kompaktní rozměry i při vysokém výkonu (většinou jsou modely provedeny jako nástěnné).
• Neporuší se při skocích napětí.

Ale kvůli podstatným nevýhodám elektrodové kotle zatím nezískaly širší rozšíření. Používají se hlavně pro vytápění, ale druhý okruh pro teplou užitkovou vodu (TUV) lze zorganizovat za předpokladu dodatečného vybavení systému bojlerem s nepřímým ohřevem.

Tato zařízení jsou velmi náročná na složení kapaliny, která je nosičem tepla. Běžná vodovodní voda je vyloučena, doporučuje se používat speciální kapalinu s vyváženým složením solí. Kromě toho se elektrody během provozu postupně rozpouštějí a vyžadují výměnu.

Elektrodové kotle jsou velmi kompaktní, ale nevyznačují se vysokým výkonem, proto jsou pro vytápění velkých ploch určeny moduly s několika sériově zapojenými přístroji.

Pro bezpečné použití se doporučuje vybavit elektrodový kotel další sadou automatizace, která se prodává samostatně a často stojí více než samotné zařízení. Především se jedná o oběhové čerpadlo a elektronický regulátor teploty, který řídí teplotu ohřevu.

Je také potřeba regulátor proudu, který reguluje sílu proudu, s možností vypnutí zařízení, aby se zabránilo varu vody.

Na co se zaměřit při nákupu?

Když jste si ujasnili, jaký druh zařízení chcete koupit, je čas přemýšlet o jeho rozměrech a technických parametrech.

Nejčastěji se elektrokotle instalují do kuchyně, ale lze vybavit i mini kotelnu, která umožní schovat neatraktivní rozvody a další vybavení (zásobník, bojler s nepřímým ohřevem atd.).

Výběr zařízení podle způsobu montáže

Bez ohledu na typ konstrukce lze všechny dvouokruhové kotle rozdělit do dvou velkých skupin – nástěnné a stojací. Rozměry a výběr modelu přímo závisí na ploše, kterou potřebujete vytápět, a také na množství volného místa pro samotné zařízení.

Nástěnný kotel se liší od stojacího malými rozměry – v případě potřeby jej lze schovat do závěsné skříňky nebo šatní skříně, ale i nemaskované zařízení nepůsobí robustně a dokonale ladí s ostatními domácími spotřebiči.

Nástěnné spotřebiče jsou určeny k vytápění relativně malých ploch – do 100 m2, proto se nejčastěji instalují v bytech nebo malých chatkách. Připevňují se na speciální konzoly k libovolnému svislému povrchu, který takové zatížení unese.

Podlahové kotle jsou poměrně rozměrná zařízení, zato mohou zajistit domu o ploše až 200 m2 teplo a nepřetržitý přívod vody, přičemž akumulační nádrže mohou být buď vestavěny do samotného spotřebiče (což výrazně zvětšuje jeho rozměry), nebo instalovány samostatně.

Pokud plocha chaty přesahuje 200 m², lze vybavit kotelnu několika elektrokotli nebo použít doplňkové zdroje vytápění – zařízení na tuhá paliva nebo solární panely.

Výpočet potřebného výkonu

Nejjednodušší způsob je vydělit vytápěnou plochu 10. Předpokládá se, že při vytápění 10 m² se spotřebuje 1 kW, ale získaný údaj bude velmi orientační, protože takový výpočet má smysl pouze pro místnosti s výškou nejvýše 3 metry.

Kromě toho tepelné ztráty do značné míry závisí na přítomnosti izolace, kvalitě oken a jejich velikostech, klimatických podmínkách oblasti a materiálech použitých při stavbě domu.

Pokud jsou v domě vysoké stropy, je třeba nejprve určit objem místnosti (plochu vynásobit výškou). Poté vypočítat potřebný výkon z toho, že na 1 m3 je potřeba 35 W.

Při nákupu zvažujte modely, jejichž výkon je o 15–20 % vyšší než vaše vypočtené hodnoty – je lepší nastavit kotel na nižší režim, než mrznout v chladné zimě při zařízení pracujícím na maximum.

K získanému výsledku je nutné přidat „rezervu“:

• 10 % – při velké ploše zasklení (panoramatická okna, veranda atd.).
• 15 % – při absenci domovní izolace.
• 10–15 % – pro oblasti s chladnými zimami.
• 20 % – na dodatečné zatížení při provozu TUV v režimu průtokového ohřevu.

Při výpočtu požadovaného výkonu pro kotle s vestavěným akumulátorem je třeba se řídit údaji uvedenými výrobcem v technické dokumentaci.

Na technických parametrech kotle závisí také způsob jeho napájení. Zařízení do 10 kW lze připojit k běžné síti 220 V, a výkonnější kotle – k třífázové síti (přičemž k tomu může být vyžadováno povolení od místních energetických sítí, pokud do domu není přivedena linka 380 V).

Další neméně důležité nuance

Podle principu ohřevu vody lze dvouokruhové elektrokotle rozdělit na průtokové a zásobníkové. První jsou dobrou volbou pro menší dům a rodinu, dokážou bez problémů obsloužit 1–2 odběrná místa vody kromě vytápění. Navzdory kompaktnosti a pohodlí při používání má však zařízení „2 v 1“ značnou nevýhodu – vysoké zatížení elektrické sítě.

Zatímco zásobníkový agregát zabírá mnohem více místa kvůli dodatečnému zásobníku, ve kterém se uchovává zásoba teplé vody. Výhodou tohoto typu zařízení je, že dokáže zásobovat vodou ve velkém množství a umožňuje ušetřit až 10 % na elektřině, protože nespotřebovává energii na neustálý ohřev, ale pouze udržuje její teplotu.

Díky izolačnímu plášti budou tepelné ztráty vody v nádrži za hodinu činit maximálně 0,5 stupně. V technickém pasu zařízení určeného pro připojení k systému TUV musí být uvedena jeho průtoková kapacita – teplotní minimum a maximum, objem vody a potřebný čas pro její ohřev.

Moderní elektrické kotle umožňují ovládat zařízení a kontrolovat teplotu vytápění v místnosti pomocí chytrých telefonů nebo systému „chytrý dům“

Dodatečně může být kotel vybaven:

• Automatizační jednotkou pro dálkové ovládání z dálkového ovladače nebo přes síť.
• Ochranou proti zamrznutí, která umožní udržovat minimální teplotu v systému, což je důležité pro chaty a venkovské domy, kde nejsou stálí obyvatelé.
• Senzory, které sledují změny počasí, zapínají zařízení při poklesu teplot a vypínají během slunečných hodin.
• Zařízením snižujícím teplotu vody pro připojení k systému „teplá podlaha“.
• Senzory s možností programování mikroklimatu v celém prostoru nebo v jednotlivých místnostech podle vlastního uvážení.

Samozřejmě, „bonusy“ od výrobce zvyšují cenu zařízení, ale s jejich pomocí je provoz kotle mnohem pohodlnější.

Způsoby úspory při provozu

Aby se snížily náklady na elektřinu při používání elektrického kotle jako topného zařízení a ohřívače vody, je třeba snížit celkové tepelné ztráty domu.

Především je třeba vyměnit staré dřevěné rámy za moderní okna se 2–3 vzduchovými komorami a postarat se o zateplení stěn (nejlépe vnější) polystyrenem, minerální vatou nebo jinými materiály s nízkou tepelnou vodivostí

Další možnosti úspory:

1. Dodatečné připojení nebo samostatná zařízení využívající alternativní energii (solární panely, větrné generátory, kamna na dřevo) výrazně sníží spotřebu elektřiny.
2. Vícetarifní elektroměr umožní méně platit za noční vytápění, a v období ranních a večerních „špiček“ lze přístroj i vypnout (nejdražší je elektřina spotřebovaná v intervalech 8:00 – 11:00 a 20:00 – 22:00). A pokud systém doplníte o externí tepelný akumulátor, můžete ukládat noční „levnou“ energii, abyste ji spotřebovali během dne.
3. Rekuperátor ve ventilačním systému pomůže udržet ohřátý vzduch uvnitř domu.
4. Týdenní programátor shromáždí údaje o provozu systému za uvedené časové období, aby zvolil nejkomfortnější a nejúspornější režim provozu s minimální spotřebou energie.
5. Pokojové termostaty budou kontrolovat změny v mikroklimatu domu a předávat data vestavěnému senzoru uvnitř kotle, který bude vypínat/zapínat vytápění, čímž zabrání přehřívání vzduchu a zbytečným tepelným ztrátám.

Při správné organizaci provozu elektrického kotle lze snížit spotřebu elektrické energie a související náklady až o 40 %.

S energeticky úspornými variantami vytápění venkovského majetku vás seznámí následující článek, který podrobně rozebírá tuto velmi zajímavou otázku.

Závěry a užitečné video k tématu

Doporučujeme seznámit se s výběrem recenzí a praktických rad ohledně použití elektrokotlů různých konstrukcí pro vytápění a ohřev teplé vody v domě.

Nuance elektrického vytápění – kotle a další elektrická topná zařízení, výpočet výkonu zařízení a nákladů na topnou sezónu:

Ačkoli se dvouokruhové elektrokotle zdají být velmi pohodlné k použití, než se vydáte na nákup, spočítejte si náklady na elektřinu za chladné období roku nebo se obraťte na tepelné techniky.

Možná vám poradí úspornější systém s jednookruhovým kotlem s nepřímotopným zásobníkem nebo navrhnou kombinované vytápění, kde bude „žravost“ elektrického spotřebiče kompenzována dalšími zdroji energie.

Pište prosím komentáře do bloku umístěného níže. Povězte, co se pro vás stalo rozhodujícím argumentem při výběru modelu dvouokruhového kotle. Sdílejte užitečné informace, které se hodí návštěvníkům webu, a pokládejte otázky.