Технология бурения нефтяных скважин

Процесс бурения нефтяных скважин

Бурением называется воздействие спецтехники на почвенные слои, в результате чего в земле образуется скважина, через которую будут добывать ценные ресурсы. Процесс бурения нефтяных скважин осуществляется по разным направлениям работы, которые зависят от расположения почвенного или горного пласта: оно может быть горизонтальным, вертикальным либо наклонным.

В результате работы в земле образуется цилиндрическая пустота в виде прямого ствола, или скважина. Ее диаметр может быть различным в зависимости от назначения, но он всегда меньше параметра длины. Начало скважины расположено на поверхности почвы. Стены называются стволом, а дно скважины – забоем.

Ключевые этапы

Если для водных скважин может использоваться среднее и легкое оборудование, то спецтехника для бурения нефтяной скважины может использоваться только тяжелая. Процесс бурения может осуществляться только при помощи специального оборудования.

Сам процесс делится на следующие этапы:

Подвоз техники на участок, где будет производиться работа.
Собственно бурение шахты. Процесс включает в себя несколько работ, одна из которых – углубление ствола, которое происходит при помощи регулярного промывания и дальнейшего разрушения горной породы.
Чтобы ствол скважины не был разрушен и не засорил ее, пласты породы укрепляют. С этой целью в пространство прокладывают специальную колонну из соединенных между собой труб. Место между трубой и породой закрепляют цементным раствором: эта работа носит название тампонирования.
Последней работой является освоение. На нем вскрывается последний пласт породы, формируется призабойная зона, а также проводится перфорация шахты и отток жидкости.

Подготовка площадки

Для организации процесса бурения нефтяной скважины потребуется провести также подготовительный этап. В случае, если разработка ведется в области лесного массива, требуется, помимо оформления основной документации, заручиться согласием на работы в лесхозе. Подготовка самого участка включает следующие действия:

Вырубка деревьев на участке.
Разбитие зоны на отдельные части земли.
Составление плана работ.
Создание поселка для размещения рабочей силы.
Подготовка основания для буровой станции.
Проведение разметки на месте работы.
Создание фундаментов для установки цистерн на складе с горючими материалами.
Обустройство складов, завоз и отладка оборудования.

После этого необходимо заняться подготовкой оборудования непосредственно для бурения нефтяных скважин. В этот этап входят следующие процессы:

Установка и проверка техники.
Проводка линий для энергоснабжения.
Монтаж оснований и вспомогательных элементов для вышки.
Установка вышки и подъем на нужную высоту.
Отладка всего оборудования.

Когда оборудование для бурения нефтяных скважин будет готово к эксплуатации, необходимо получить заключение от специальной комиссии, что техника находится в исправном состоянии и готова к работе, а персонал обладает достаточными знаниями в области правил безопасности на производстве подобного рода. При проверке уточняется, правильную ли конструкцию имеют осветительные приборы (они должны иметь устойчивый к взрывам кожух), установлено ли по глубине шахты освещение с напряжением 12В. Замечания, касающиеся качества работы и безопасности, необходимо принять во внимание заранее.

До начала работ по бурению скважины необходимо установить шурф, завезти трубы для укрепления бурового ствола, долото, малую спецтехнику для вспомогательных работ, обсадные трубы, приборы для измерений в ходе бурения, обеспечить водоснабжение и решить другие вопросы.

Буровая площадка содержит объекты для проживания рабочих, технические помещения, лабораторное строение для анализа проб почвы и получаемых результатов, склады для инвентаря и малого рабочего инструмента, а также средства для медицинской помощи и средства безопасности.

Особенности бурения нефтяной скважины

После установки начинаются процессы по переоснащению талевой системы: в ходе этих работ монтируется оборудование, а также апробируются малые механические средства. Установка мачты открывает процесс забуривания в почву; направление не должно разойтись с осевым центром вышки.

После того, как завершается центровка, проводится создание скважины под направление: под этим процессом понимается установка трубы для усиления ствола и заливка начальной части цементом. После установки направления центровка между самой вышкой и роторными осями регулируется повторно.

Бурение под шурф осуществляется в центре ствола, и в процессе работы делается обсадка при помощи труб. При бурении шурфа используется турбобур, для регулировки скорости вращения необходимо удерживать его посредством каната, который фиксируется на самой вышке, а другой частью удерживается физически.

За пару суток до запуска буровой установки, когда прошел подготовительный этап, собирается конференция с участием членов администрации: технологов, геологов, инженеров, бурильщиков. К вопросам, обсуждаемым на конференции, относятся следующие:

Схема залегания пластов на нефтяном месторождении: слой глины, слой песчаника с водоносами, слой нефтяных залежей.
Конструктивные особенности скважины.
Состав горной породы в точке исследований и разработок.
Учет возможных трудностей и осложняющих работу факторов, которые могут появиться при бурении нефтяной скважины в конкретном случае.
Рассмотрение и анализ карты нормативов.
Рассмотрение вопросов, связанных с безаварийной проводкой.

Документы и оборудование: основные требования

Процесс бурения скважины под нефть может начаться только после оформления ряда документов. К ним относятся следующие:

Разрешение о начале эксплуатации буровой площадки.
Карта нормативов.
Журнал по растворам для бурения.
Журнал по обеспечению охраны труда в работе.
Учет функционирования дизелей.
Вахтовый журнал.

К основному механическому оборудованию и расходным материалам, которые используются в процессе бурения скважины, относятся следующие виды:

Оборудование для цементирования, сам цементный раствор.
Оборудование для обеспечения безопасности.
Каротажные механизмы.
Техническая вода.
Реагенты для различных целей.
Вода для питья.
Трубы для обсадки и собственно бурения.
Площадка под вертолет.

Типы скважин

При начале процесса диаметр ствола составляет до 90 см, а к концу редко доходит до 16,5 см. В ходе работы строительство скважины делается в несколько этапов:

Углубление дня скважины, для чего используется буровое оборудование: оно размельчает горную породу.
Удаление обломков из шахты.
Закрепление ствола при помощи труб и цемента.
Работы, в ходе которых исследуется полученный разлом, выявляются продуктивные расположения нефти.
Спуск глубины и ее цементирование.

Скважины могут отличаться по заглубленности и делятся на следующие разновидности:

Небольшие (до 1500 метров).
Средние (до 4500 метров).
Углубленные (до 6000 метров).
Сверхуглубленные (более 6000 метров).

Бурение скважины подразумевает измельчение цельного пласта породы долотом. Полученные части удаляют посредством вымывания специальным раствором; глубина шахты делается больше при разрушении всей забойной площади.

Проблемы в ходе бурения нефтяных скважин

В ходе бурения скважин можно столкнуться с рядом технических проблем, которые замедлят или сделают работу практически невозможной. К ним относятся следующие явления:

Разрушения ствола, обвалы.
Уход в почву жидкости для промывки (удаления частей породы).
Аварийные состояния оборудования или шахты.
Ошибки в сверлении ствола.

Чаще всего обвалы стенок происходят из-за того, что горная порода обладает нестабильной структурой. Признаком обвала является увеличенное давление, большая вязкость жидкости, которая используется для промывки, а также повышенное число кусков породы, которые выходят на поверхность.

Поглощение жидкости чаще всего случается в случае, если залегающий ниже пласт целиком забирает раствор в себя. Его пористая система или высокая степень впитываемости способствует такому явлению.

В процессе бурения скважины снаряд, который движется по часовой стрелке, доходит до места забоя и поднимается обратно. Проведение скважины доходит до коренных пластов, в которые происходит врезка до 1,5 метра. Чтобы скважина не была размыта, в начало погружается труба, она же служит средством проведения промывочного раствора напрямую в желоб.

Буровой снаряд, а также шпиндель может вращаться с разной скоростью и частотой; этот показатель зависит от того, какие виды горных пород требуется пробить, какой диаметр коронки будет сформирован. Скорость контролируется посредством регулятора, который регулирует уровень нагрузки на коронку, служащую для бурения. В процессе работы создается необходимое давление, которое оказывается на стены забоя и резцы самого снаряда.

Проектирование бурения скважины

Перед началом процесса по созданию нефтяной скважины составляется проект в виде чертежа, в котором обозначаются следующие аспекты:

Свойства обнаруженных горных пород (устойчивость к разрушению, твердость, степень содержания воды).
Глубина скважины, угол ее наклона.
Диаметр шахты в конце: это важно для определения степени влияния на него твердости горных пород.
Метод бурения скважины.

Проектирование нефтяной скважины необходимо начинать с определения глубины, конечного диаметра самой шахты, а также уровня бурения и конструктивных особенностей. Геологический анализ позволяет разрешить эти вопросы вне зависимости от типа скважины.

Методы бурения

Процесс создания скважины для добычи нефти может осуществляться несколькими способами:

Ударно-канатный метод.
Работа с применением роторных механизмов.
Бурение скважины с использованием забойного мотора.
Бурение турбинного типа.
Бурение скважины с использованием винтового мотора.
Бурение скважины посредством электрического бура.

Первый способ относится к наиболее известным и проверенным методам, и в этом случае шахту пробивают ударами долота, которые производятся с определенной периодичностью. Удары делаются посредством влияния веса долота и утяжеленной штанги. Поднятие оборудования происходит из-за балансира оборудования для бурения.

Работа с роторным оборудованием основана на вращении механизма при помощи ротора, который ставится на устье скважины через трубы для бурения, которые осуществляют функцию вала. Бурение скважин малого размера производится посредством участия в процессе шпиндельного мотора. Роторный привод соединен с карданом и лебедкой: такое устройство позволяет контролировать скорость, с которой вращаются валы.

Бурение при помощи турбины производится посредством передачи вращающегося момента колонне от мотора. Такой же способ позволяет передавать и энергию гидравлики. При этом методе функционирует только один канал подачи энергии на уровне до забоя.

Турбобур – это особый механизм, который преобразует энергию гидравлики в давлении раствора в механическую энергию, которая и обеспечивает вращение.

Процесс бурения нефтяной скважины состоит из опускания и подъема колонны в шахту, а также удерживание на весу. Колонной называется сборная конструкция из труб, которые соединяются друг с другом посредством специальных замков. Главной задачей является передача различных типов энергии к долоту. Таким образом осуществляется движение, приводящее к углублению и разработке скважины.

Как бурят нефтяные и газовые скважины

Многие не задумываются, как бурят скважину на нефть и для добычи газа, и не знают, насколько это сложный и интересный процесс. Бурению предшествует особая подготовка, в ходе которой могут возникнуть некоторые сложности. Существуют разные типы скважин, как и технологии бурения. На сегодняшний день разработано высокотехнологичное оборудование для создания, но этим процессом управляют не только программные комплексы, но и человек. В этой статье мы расскажем, что такое бурение и каким оно бывает, из каких стадий состоит, какие сложности сопровождают данный процесс, какие ошибки могут допустить специалисты.

Начать стоит с определения. Бурение — это устранение в определенной области слоя почвы, чтобы образовалась скважина для извлечения каких-либо природных ресурсов. Чтобы разрушить породу, необходимо мощное оборудование. Скважиной называют такое отверстие, длина которого намного больше, чем ширина. Дно скважины — это забой, места выхода на поверхность — устье, пространство между ними — ствол.

Длина ствола и глубина — это не одно и то же. Глубина скважины — это вертикальная проекция от забоя до поверхности земли. Это важно, так как для добычи нефти и газа скважины могут быть наклонными и даже горизонтальными.

Как происходит бурение?

Оно состоит из нескольких этапов:

подготовка техники, доставка на объект. Техника может прийти своим ходом, приехать на других транспортных средствах и даже прилететь на вертолете, все зависит от степени труднодоступности;
само бурение. Самая продолжительная стадия — углубление ствола;
принятие мер против разрушения. Если не останавливать его, то в стволе образуется пробка. Для этого стенки укрепляются, на определенном этапе закладывается армирующая колонна. Чтобы трубы, из которых состоит эта колонна, зафиксировались, их скрепляют с почвой цементом. Это называется тампонирование;
освоение. После вскрытия нижнего слоя образуется область, которую называют призабойной зоной. Чтобы обеспечить возможность работы на скважине, необходимо перфорировать шахту и наладить систему оттока грунтовых вод.

Подготовка

Включает не только подготовку объекта, но и работу с документацией. Какие именно документы потребуются, зависит от локализации. К примеру, ему это будет разработка лесных земель, то это не получится сделать без вырубки деревьев. А чтобы их вырубить, нужно получить на это разрешение — порубочный паспорт.

Когда все разрешения получены, специалисты приступают к подготовительной деятельности на местности. Сначала составляется план, участок делится на зоны. Затем устраняют все мешающие объекты, обычно это деревья. После этого можно размещать рабочих, а для этого нужно создать жилой поселок. Первая задача рабочих — размещение буровой установки, также нужны фундаменты, на которых будут стоять цистерны с горючими веществами.

В подготовку входит проверка всего оборудования и техники, монтаж электрических линий. Когда все готово, можно устанавливать буровую вышку и поднимать ее на высоту в соответствии с планом разработки.

Не считая периода на оформление документов, подготовка на месте займет в среднем 1-5 месяцев. После достижения полной готовности к эксплуатации на объект выезжает комиссия. В ее компетенции определить исправность техники, наличие достаточных знаний у работников, соблюдение техники безопасности. Всегда проверяется устройство приборов освещения, каждый из них должен иметь взрывоустойчивый корпус. При наличии каких-либо замечаний разработка не начнется до их устранения.

На любой буровой площадке всегда присутствуют:

условия для жизни работников, соответствующие погоде и климату. Обязательно организуется водопровод;
достаточное количество технических помещений;
лаборатория, в которой оперативно исследуют грунт и породы, взятые на пробу;
складские помещения для хранения крупного инвентаря и мелкого оборудования;
все необходимое для соблюдения техники безопасности и оказания медпомощи.

О технологических особенностях

У разработки нефтяных месторождений есть своя специфика. Для добычи воды можно использовать среднее или даже легкое оборудование, то в данном случае необходима тяжелая техника. Сперва необходимо установить буровую мачту, ее направление должно строго совпадать с осью вышки, которая проходит по центру. Для соответствия производится центровка, после чего ствол уже будет идти в строго определенном направлении. Чтобы укрепить ствол, закладывается труба, начало заливается цементом определенной фракции. Затем необходимо вновь отцентровать вышку с осью.

Рядом создают еще одну небольшую скважину, ее называют шурф. Туда опускают ведущую трубу в периоды, когда бурение прерывается. Чтобы сделать, пользуются ротором и турбобуром, при использовании последнего нужно собрать подводящую трубу и долото. На вышке будет зафиксирован канат, его предназначение — в управлении скоростью вращения.

В последние дни перед стартом добычи собирается консилиум. На нем присутствуют инженеры-технологи, бурильщики и геологи, другие специалисты. Они обсуждают и оценивают важнейшие моменты, как особенности конкретного объекта, состав породы, которую предстоит бурить, предусматривают возможные проблемы и способы их разрешения.

Если тебе интересны способы добычи других природных ресурсов, обратись к статье “Извлечение цветных металлов по инновационным технологиям”.

Какие бывают скважины?

При создании скважины образуется шахта, специалисты проверяют, содержат ли она нефть и газ. Чтобы это сделать, ствол перфорируют с намерением спровоцировать выход искомого веществ. Пробы отправляются на анализ, а вся техника разбирается. Пробуренное отверстие запечатывают, указывая даты проведения работ.

Размер скважин бывает разным, в начале диаметр может достигать 90 см, ближе к концу диаметр сужается и редко превышает 16 см. Существует классификация по глубине, она определяет разновидности, как:

небольшие — до 1500 метров;
средние — 1500-4500 метров;
углубленные — 4500-600 метров;
сверхуглубленные — больше 6000 метров.

Чтобы пробурить любую из них, требуется разрушить целостность породы, для этого применяют долото. Оно разбивает пласт на части, которые нужно удалить. Для избавления от раздробленных частей используют буровой раствор.

Возможные сложности

Добыча нефти и газа — процесс непростой, который сопровождается многочисленными проблемами. Как правило, это возникающие технические сложности. Они могут сделать работу более тяжелой или существенно ее замедлить, могут вовсе заставить остановить процесс. Задача геологов, инженеров и других инженеров, специализирующихся на разработках — предусмотреть все сложности и разработать план действий на случай возникновения каждой из них.

Самые распространенные проблемы — это:

обвалы породы, разрушение ствола;
впитывание почвой раствора для промывки;
техническая неисправность оборудования;
выход из строя шахты;
ошибки при бурении.

Стенки могут обвалиться, когда работать приходится с нестабильными горными породами. Распознать обвал можно по таким признакам, как рост давления и повышение вязкости промывочного раствора. Еще один верный признак: когда на поверхность начинает выходить больше кусков породы, чем должно.

Раствор должен растворять породу, но иногда он просто впитывается ей. Так происходит, когда жидкость забирает нижележащий пласт. Вероятность повышается при высокой впитываемости и пористой структуре этого пласта. Чтобы скважину не размывало, требуется погрузить в начало трубу, которая проводит раствор в желоб, чтобы тот шел целенаправленно.

Как будут вращаться буровой вал и шпиндель — одинаково или на разных скоростях и частотах, зависит от типа пробиваемой породы и диаметра коронки, служащей для бурения. Скоростью управляют через регулятор, он дозирует нагрузку на коронку. Необходимо создать подходящее давление и на стенки, и на резцы коронки.

Как проектируют?

Бурение скважины начинается на бумаге, когда составляют проект. Он выполняется с чертежами и обязательно включает в себя такие данные:

характеристики пород. Насколько они плотные и твердые, сколько содержат воды, имеют ли тенденцию к разрушению и осыпанию;
какая будет глубина и при каком угле наклона;
сколько будет составлять диаметр в конце. Это необходимо для расчетов, насколько на дне будет ощутимой плотность породы;
какие технологии будут использоваться, основные мы рассмотрим ниже.

Чтобы решить все эти моменты и определить другие функциональные особенности, проводят геологический анализ.

Способы бурения

Чаще всего используют такие технологии, как:

ударно-канатная;
с использованием роторной техники или забойного мотора;
турбинной технологией;
с винтовым мотором;
электрическим буром.

Самый проверенный и практичный метод был назван первым — ударно-канатный. Он предполагает пробивание долотом с конкретной периодичностью. Сила удара формируется весом самого инструмента и утяжеления в виде штанги. Обратное движение выполняется за счет балансира.

При использовании роторной техники бурение осуществляет вращающийся механизм. Ротор устанавливается на устье через трубы, он работает, как вал. Если это небольшая скважина, то будет достаточно шпиндельного двигателя. Привод ротора присоединяется к лебедке и кардану, благодаря этому можно управлять скоростью.

Турбина создает вращающий момент, это воздействие двигателем на колонну, используется гидравлическая энергия. Турбобур создает из энергии гидравлики механическую, она и будет вращать элементы.

Мы рассмотрели, как бурят скважину на нефть, прошлись по всем необходимым работам и способам бурения. Общий вывод такой: главная задача при разработке — передать энергию на долото, чтобы создать движение, направленное на углубление. Отличие технологий в типе энергии и способе ее передачи.

Технология бурения нефтяных и газовых скважин

Добыча полезных ископаемых — это извлечение из недр земли природных ресурсов.

Разведка месторождений, монтаж буровых установок
Процесс бурения нефтегазовых скважин
Буровое оборудование
Способы бурения добывающих скважин

Разработка твердых полезных ископаемых ведется карьерным или шахтным способом. Для добычи жидких и газообразных природных ресурсов бурят скважины. Современные технологии бурения скважин позволяют вести разработку месторождений нефти и газа на глубине свыше 12.000 метров.

Важность добычи углеводородов в современном мире сложно переоценить. Из нефти делают топливо (см. Топливо из воздуха) и масла, синтезируют каучуки. Нефтехимическая промышленность выпускает бытовой пластик, красители и моющие средства. Для стран нефтегазовых экспортеров сборы с продажи углеводородов за рубеж является весомым,а зачастую основным методом пополнением бюджета.

Разведка месторождений, монтаж буровых установок

В предполагаемом месте залежи полезных ископаемых проводят геологическое изыскание и определяют место для исследовательской скважины. В радиусе 50 метров от разведывательной скважины, выравнивается площадка и монтируется буровая вышка. Диаметр исследовательской скважины 70-150 мм. В процессе бурения отбираются образцы бурового шлама с разных глубин для последующего геологического изыскания. Современные комплексы для геологического исследования позволяют точно ответить на вопрос — стоит ли начинать добычу энергоресурсов через эту скважину в промышленных масштабах.

Когда геологическое исследование бурового шлама показала перспективность промышленной разработки – начинают строительство буровой площадки. Ранее расчищенную площадку бетонируют и ограждают, прокладывают грейдерную дорогу (дорога без твердого покрытия). На созданной буровой платформе строят вышку, монтируют лебедку, буровые насосы, устанавливают генератор и все необходимое. Собранное оборудование тестируют, постепенно выводя на плановую мощность, и сдают в эксплуатацию.

Процесс бурения нефтегазовых скважин

Чаще всего применяют технологию механического бурения скважин, которое осуществляется вращательным, ударным или комбинированным способом. Бур присоединяется к бурильной колонне квадратного сечения и с помощью талевой системы опускается в скважину. Ротор, расположенный над устьем скважины, передает буру вращательное движение.

По мере проходки скважины бурильная колонна наращивается. Одновременно с процессом бурения добывающей скважины с помощью специальных насосов выполняются работы по промывке скважины. Для промывки скважины от частиц разрушенной породы применяют промывочную жидкость, в качестве которой могут использовать техническую воду, водную суспензию, глинистые растворы или растворы на углеводородной основе. После откачки бурового раствора в специальные емкости его очищают и используют снова. Кроме очистки забоя от выбуренной породы промывочные жидкости обеспечивают охлаждение бура, уменьшают трение буровой колонны о стенки скважины и предотвращают обвал.

На завершающем этапе бурения добывающую скважину цементируют.

Существует два метода цементирования:

Прямой метод – раствор закачивают в буровую колонну и продавливают в затрубное пространство.
Обратный метод – раствор закачивают в затрубное пространство с поверхности.

Технология бурения скважин применяется человеком уже более 150 лет и является единственным на сегодня доступным методом извлечения нефти и газа из недр земли. Простота используемой технологии позволила производителям добывающего оборудования создать надежные механизмы для добычи углеводородов.

Буровое оборудование

Для бурения скважин применяется ряд специализированных машин и механизмов. На пути к проектной глубине нередко попадаются участки породы с повышенной твердостью. Для их прохождения приходится давать на буровую колону дополнительную нагрузку, поэтому к добывающему оборудованию предъявляются достаточно серьезные требования.

Оборудование буровой установки стоит недешево и рассчитано на долгосрочное использование. В случае остановки добычи из-за поломки какого-либо механизма придется ждать замены, что серьезно снизит рентабельность предприятия. Оборудование и механизмы для добычи углеводородов должны быть изготовлены из высококачественных и износостойких материалов.

Оборудование буровой платформы можно разделить на три части:

Буровая часть – бур и бурильная колонна.
Силовая часть – ротор и талевая система, обеспечивающие вращения буровой колонны и спускоподъемные манипуляции.
Вспомогательная часть – генераторы, насосы, емкости.

Бесперебойная работа буровой установки зависит от правильной эксплуатации оборудования и технического обслуживания механизмов, в сроки предписываемые производителем. Не менее важно своевременно менять расходные части, даже если по внешнему виду с ними все нормально. Без соблюдения правил эксплуатации невозможно гарантировать безопасность персонала буровой платформы, недопущение загрязнения окружающей среды и бесперебойную добычу нефти или газа.

Способы бурения добывающих скважин

Способы бурения скважин делят в зависимости от метода воздействия на породу.

Механические:

Ударный.
Вращательный.
Комбинированный.

Немеханические:

Гидравлический разрыв пласта.
Высокотемпературное воздействие.
Подрыв.

Стоит отметить, что основной способ бурения вращательный и вращательно-ударный, остальные способы на практике применяются редко.

Критерии выбора электрического котла с насосом и расширительным баком

Электрокотел с насосом и расширительным баком – наиболее удобный отопитель. Потенциальному покупателю необходимо знать, как подобрать мощность агрегата и правильно его подключить. Небольшая хитрость поможет снизить затраты на оплату энергоносителя.

Особенности конструкции электрического котла с насосом и расширительным баком

Прибор имеет все необходимое для работы системы отопления. Пользователю остается лишь подсоединить к нему трубы.

В теплоизолированном корпусе помимо помпы и расширительного бачка имеются:

теплообменник;
элементы нагрева – ТЭН, электроды или катушка (индукционный котел);
система автоматики, включающая в себя контроллер с дисплеем и термодатчики;
группа безопасности – манометр, предохранительный клапан и воздухоотводчик;
грязевик для грубой очистки теплоносителя.

В некоторых моделях фильтров нет. Рекомендуется установить их дополнительно, особенно если отопительный контур эксплуатируется уже много лет.

Как работает

Проходящая через теплообменник рабочая среда набирает температуру одним из следующих способов:

ТЭНами. Нагреватель представляет собой заполненную песком трубку с нихромовой спиралью внутри. При протекании через нее тока нить раскаляется за счет высокого электрического сопротивления. Котлы этого типа наиболее распространены.
Электродами. Напряжение подается на металлические стержни, встраиваемые в теплообменник. Ток протекает через рабочую среду, повышая ее температуру.
Катушкой. Создается переменное электромагнитное поле, наводящее в стенках теплообменника и расположенном внутри него сердечнике вихревые токи (индукция). Они обуславливают нагрев материала и контактирующей с ним рабочей среды.

Электродные котлы превосходят ТЭНовые по таким параметрам:

стоимость – трубчатый элемент дороже в изготовлении, чем электрод (отрезок проволоки);
безопасность – невозможна работа «всухую», поскольку теплоноситель является проводником, и в условиях его отсутствия ток не течет.

Но они менее удобны в эксплуатации по следующим причинам:

требуется обеспечить точную концентрацию солей в теплоносителе, чтобы его сопротивление находилось в заданных инструкцией пределах;
периодически приходится менять электроды – они растворяются в рабочей среде.

Преимущества индукционных котлов в сравнении с ТЭНовыми следующие:

не нарушена целостность теплообменника, значит, нет риска протечек;
большая площадь нагрева.

Существенный недостаток – высокая стоимость, в несколько раз больше, чем у ТЭНового аналога.

Производительность отопителя регулируется автоматикой.

Она тоже выпускается в трех разновидностях:

С сенсором, погруженным в теплоноситель. Самый простой вариант – поддерживается заданный пользователем температурный режим, например 90/80 (подача/обратка).
С выносным термостатом. Более практичный тип – пользователь задает желаемую температуру в помещении, а котел сам подбирает оптимальный режим – 90/80, 70/60 или какой-то другой.
Погодозависимая автоматика. Наилучший вариант – сенсор установлен на улице и отопитель учится подбирать производительность в соответствии с наружной температурой, своевременно реагирует на похолодание и потепление.

Движение рабочей среды в контуре обеспечивается встроенным циркуляционным насосом. Расширительный бачок предотвращает разрыв труб при нагреве теплоносителя.

Предусмотрена защита от замерзания: при остывании рабочей среды до +5 ˚С котел включается автоматически с целью поддержать температуру на этой отметке.

Достоинства и недостатки

Экологичность – отсутствует выхлоп.
Простой монтаж – не нужен дымоход.
Бесшумная работа.
Безопасность – нет открытого огня, а значит, и риска возгорания; не используется взрывоопасное топливо; исключено отравление жильцов угарным или природным газом.
Способность менять производительность по теплу в широких пределах без снижения КПД. Устанавливают несколько ТЭНов, каждый соответствует одной ступени нагрева. В случае с газовым котлом такое возможно только при наличии дорогостоящей модулированной горелки.
Не предъявляются особые требования к вентиляции котельной.

Высокая стоимость энергоносителя.
Сложность подключения. Электричество распределяют из расчета 7-10 кВт на одно хозяйство. Чтобы запитать котел с большей мощностью, придется добиваться разрешения и менять провод, проложенный от ЛЭП. Иногда такой возможности нет физически. Так, одному из пользователей для подключения отопителя мощностью 15 кВт пришлось оплатить замену трансформатора на подстанции.
Зависимость от работы централизованной сети.

Для снижения затрат действуют по схеме:

оснащают систему отопления теплоаккумулятором – емкостью в минераловатной «шубе», содержащей запас нагретой рабочей среды;
переходят на многоставочный тариф оплаты электричества, предусматривающий скидку в ночное время до 70% (зависит от региона).

Котел работает только в льготный период, нагревая теплоноситель в аккумуляторе до +95 ˚С. Днем кипяток через смесительный узел добавляется в отопительный контур по мере его остывания.

По каким критериям рекомендуется выбирать

Ориентируются на основные параметры котла:

Мощность, т. е. производительность по теплу за единицу времени. У разных моделей варьируется в пределах от 3 кВт до 70.
Объем расширительного бака.
Давление на выходе циркуляционного насоса.

Давления насоса должно хватать на преодоление гидравлического сопротивления труб и радиаторов. Высоту подъема теплоносителя учитывать не нужно, поскольку контур замкнутый. Т.е. считают по одной формуле, независимо от числа этажей:

P – требуемое давление, атм (бар);
L – длина контура, м.

Пример. Для системы отопления продолжительностью 80 м потребуется насос с подачей 80 / 100 = 0,86 атм. (бар). Подойдет, например, Wilo-Star-RS.

Как рассчитать мощность

Номинальная производительность должна быть равна теплопотерям отапливаемого объекта в самый холодный период года. Расчет выполняется по методике, изложенной в СНиП «Отопление, вентиляция и кондиционирование», с учетом температур, приведенных в «Строительной климатологии».

Учитываются такие факторы:

термическое сопротивление ограждающих конструкций;
разница между внутренней и наружной температурами;
кратность воздухообмена, т.е. производительность вентиляции;
освещенность солнцем (инсоляция) – зависит от ориентации объекта по сторонам света.

Требуется глубокое знание данного вопроса, поэтому рекомендуется поручить расчет инженеру строительной или проектной организации.

Примерно этот параметр можно оценить по следующей формуле:

W = (S / 10) * K, где

W – требуемая мощность, кВт;
S – отапливаемая площадь, кв. м;
K – удельная величина теплопотерь, кВт / 10 кв. м.

Последний показатель зависит от региона:

южная часть России – К = 0,7-0,8;
средняя полоса – К = 1;
северные районы – К = 1,2-2.

Приблизительный расчет подходит для дома стандартной архитектуры с высотой потолка до 3 м, хорошо утепленного и не имеющего панорамного остекления.

Мощность определяет способ подключения к электросети. Для котлов до 7 кВт подойдет однофазная линия напряжением 220 вольт. Для более мощных этого недостаточно. В таких случаях нужен электрический котел для отопления дома 380В.

Правила монтажа электрокотла

При установке и подключении учитывают следующие требования нормативных документов:

Подвесную модель необходимо размещать на негорючей капитальной стене, способной выдержать вес агрегата.
Запрещено устанавливать отопитель рядом с мойкой и в других местах, где на него может попадать вода даже в незначительном количестве.
Температура в помещении – +5 ˚С… +40 ˚С, максимально допустимая относительная влажность – 85%.
Не рекомендуется прокладывать силовой кабель под трубами водопровода или системы отопления. Если это единственный возможный вариант, его помещают в защитный короб или рукав.
Минимальное расстояние от верхней поверхности отопителя до потолка – 200 мм, до пола для подвесных моделей – 1,5 м.
На питающей линии устанавливается выключатель с разомкнутыми контактами. Зазор между ними составляет не менее 3 мм.
Котел подключают через УЗО.
Требуется обеспечить заземление корпуса и системы отопления.
Используется медный провод. Сечение жил определяется в соответствии с номинальной силой тока и способом прокладки (ПУЭ 7, табл. 1.3.4).
При подключении 3-фазной модели автоматический выключатель размещают на стене рядом с ней.

Разрешение Энергонадзора или других служб для монтажа не требуется.

Вывод

Среди всех видов электрических котлов наиболее практичны ТЭНовые. Модель подбирается по мощности, объему расширительного бака и производительности циркуляционного насоса. Чтобы сэкономить, отопитель эксплуатируют только в ночные часы, а днем осуществляют забор энергии из теплоаккумулятора.

Как выбрать и установить электрический котёл, и не разориться

“Покупать электрокотёл – невыгодно”. Этот миф опровергает факт того, что производители выпускают всё больше моделей разной комплектации на любой запрос потребителя. При отсутствии альтернативы отопление электричеством становится выгодным решением. Надо просто грамотно подобрать оборудование, правильно установить, отрегулировать работу. Об этом поговорим здесь. И опять же, оттолкнёмся от Ваших пожеланий.

Как выбрать и установить электрический котёл, и не разориться

Выбираем котёл

Вам важно знать все “за” и “против”?

Тогда обсудим плюсы и минусы электрокотлов. Они безопасны – нет открытого пламени и легковоспламеняемого топлива в доме. В работе не загрязняют дом, нет пепла, гари и пыли. Не вырабатывают в окружающую среду вредных выбросов. Жители не заботятся о запасах топлива. Могут длительное время находиться в режиме выключения, это важно для дачи сезонного проживания или при частых длительных отъездах хозяев. По габаритам не требуют много места. Есть из чего выбрать и по задачам, и по дизайну. Главным минусом считают стоимость энергии. Нечасто используется для обогрева больших домов. Как экономить, расскажем ниже.

Любите последовательность?

Тогда первым делом Вам необходимо выяснить, какую мощность предоставит линия электрообеспечения. Мощность котлов начинается с показателя 3,5 кВт. Если напряжение предоставленной сети равно 220 В (однофазная), то можно подключать котёл от 7 до 12 кВт мощности. Такая мощность хватает для квартир. Для более мощных устройств, например, в частный дом, нужна трёхфазная сеть с напряжением 380 В. Если подключить мощный котёл к однофазной сети, возможно замыкание и возгорание.

Сечение кабеля

Не менее важно подобрать правильное сечение кабеля:

Мощность котла

Сечение кабеля однофазных электрокотлов

Сечения кабеля трёхфазных электрокотлов

Напольный или настенный?

Напольные котлы работают на высокой мощности (40-60 кВт). Их выбирают для частных домов от 500-600м² и более. Минусы: повышенный расход электричества, занимают много места в доме. Их ставят на кухне или в ванной. Обычно выделяют отдельное помещение. Работают бесшумно. Нужна выделенная линия на 380 В.

Напольный электрокотел

Настенные котлы покупают для дач, квартир и домов до 500 м². Иногда их используют как вспомогательное оборудование, когда основное выходит из строя. Экономно тратят энергию, имеют компактный размер, их ставят на кухне, в коридоре, или любом другом удобном месте. Не всегда выпускаются с контуром для горячего водоснабжения. На это нужно обратить внимание, если задача не только топить дом, но и греть воду.

Настенный электрокотел

Хотите понимать, за что платите?

Тогда учитывайте разные способы нагрева теплоносителя в котлах. Их три вида: ТЭНовые, электродные и индукционные.

Хотите сэкономить – выбирайте ТЭНовый котёл. Нагреватель в таком котле – это трубчатые элементы со спиралью внутри. Сам ТЭН вмонтирован в теплообменник, который заполняется водой (или другим теплоносителем). Для безопасности и длительной работы в корпус врезана запорно-регулирующая арматура. ТЭНовые котлы проверены временем и доступны в цене. Можно заливать любой вид теплоносителя. Имеет простое строение и легко чинится. К недостаткам такого котла относят налёт, который со временем накипает на ТЭНе. Очищают его самостоятельно, иначе падает КПД котла. Этого можно избежать, если обеспечить качественный теплоноситель – мягкая вода или дистиллированная. Спираль в ТЭНе тоже подвержена прогоранию, её можно заменить.

ТЭНовый электрокотел

Электродный котёл превращает электроэнергию в тепло через ионный обмен. Вода с растворёнными в ней солями превращается в электролит. Она протекает между двух электродов и нагревается через переменное электрическое напряжение. Такие котлы компактные, простые в конструкции, безопасные и стоят недорого. Не нужен объёмный бак и насос для циркуляции. Главный минус – нужно следить за качеством теплоносителя: вода должна соответствовать значениям удельного сопротивления. Если качество не соответствует, КПД снижается, а котёл и вовсе может перестать работать. Также придётся менять электроды, т.к. они растворяются в воде в процессе пользования. Для электродных котлов делают особо надёжную систему заземления.

Электродный котел

Внутри индукционного котла размещена катушка (индуктор). Она, как антенна, создаёт магнитное поле с высоким напряжением. Внутри катушки быстро нагревается металлический сердечник. Он отдаёт тепло жидкости. Это может быть вода или этиленгликоль. Такие котлы не затратные в процессе работы. Пожаробезопасны, не имеют подвижных механизмов, поэтому прослужат долго. Не нужно отдельное помещение для установки. КПД составляет 99%. Почти не страдают накипью. К минусам индукционных котлов можно отнести тот факт, что они довольно тяжёлые и объёмные. Стоят же такие котлы дороже других электрических.

Индукционный котел

Выбирая один из трех вариантов, нужно понимать: какую цель Вы преследуете. Если стоит задача сэкономить – берите проверенный и надёжный ТЭНовый механизм. Но будьте готовы к возможной накипи, которую нужно чистить. Если есть возможность, то лучше приобретите более дорогой, но эффективный индукционный котел. Он также хорош для комбинирования, например, с тёплым полом. В тандеме они прогревают дом за несколько минут.

Хотите точно знать, что получите желаемый результат?

Расчёт мощности котла

Даже зная, что котёл работает с КПД близким к 100%, не стоит уповать на то, что дом будет гарантированно обогрет. Поэтому Вам необходимо рассчитать мощность котла. Она вычисляется индивидуально для каждого дома, а связано это с разной степенью утепления. Примерную мощность вычисляют как 1 кВт на каждые 10м². Допустим, для дома 120 м² потребуется котёл 12 кВт. Это нижняя граница требуемой мощности. Для более точного расчёта эту цифру умножают на климатический коэффициент и добавляют 10-15 % возможных теплопотерь. Климатический коэффициент для Подмосковья и Москвы равен 1,2-1,5.

Подробнее о расчёте мощности котла Вы можете узнать здесь.

Хотите экономить на электроэнергии?

Экономим на электроэнергии

Для этого выбирайте модели с автоматическими ступенями мощности, где в котле вмонтирован термостат. При достижении теплоносителем заданной температуры, термостат блокирует цепь питания нагревателя. В котлах с микропроцессором удаётся экономить до 30% энергии. Если есть внешний датчик котла, то при прогреве воздуха в комнате до желаемой температуры, оборудование переходит на эконом-режим.

Также можно купить двухтарифный счётчик и использовать ночное отопление, когда цена за кВт меньше дневного тарифа. Ночью на улице холодно и дом протапливают в это время. А днём, если все отсутствуют, обогрев выключают.

Радиаторы прогреваются лучше, если котёл ставят в нижней точке отопительной системы. Это лучше предусмотреть на этапе проектирования системы отопления.

Если добавить к основному отоплению решение «тёплый пол», то оптимизируется расход тепла, дом станет теплее без дополнительных затрат на энергию.

Хотите разобраться с комплектацией?

Есть варианты в максимальной сборке. Это значит, что всё необходимое будет уже встроено: расширительный бачок, насос для циркуляции теплоносителя, автоматика. И котёл работает как мини-котельная. Такой вариант подходит тем, кто ценит время и не хочет самостоятельно докупать и монтировать дополнительные приборы.

Вариант с минимальной комплектацией могут себе позволить только люди, разбирающиеся в тонкостях выбора дополнительной комплектации и способные всё это смонтировать в единую систему. Придётся докупать отдельно бак, насос, блок безопасности и запорную арматуру.

Максимальная комплектация может выйти дешевле, если сложить все расходы второго варианта.

Правильно размещаем и монтируем

Ну вот мы и добрались до главного. Наши советы примерно обрисовали Вам картину необходимого оборудования. А теперь немного об установке.

Монтаж котла

Электрокотёл ставят в помещение, где нет доступа взрывоопасных соединений, токопроводящей пыли и кислотных паров. Необходимо контролировать влажность воздуха, она не должна превышать 80%, а температура внутри не выше +25 градусов.

Для размещения важно сохранить расстояние между корпусом и стенами от 5 сантиметров. Перед котлом оставляют от 70 сантиметров свободного подступа к оборудованию. При этом расстояние до потолка оставляют не меньше 80 сантиметров. Для подвесного котла расстояние до пола оставляют от 50 сантиметров. Такое же расстояние оставляют до ближайших труб.

Провода защищают от случайного попадания воды и конденсата с потолка. Для защиты кабеля используют кабель-канал или гофру из негорючего материала.

Напольный котёл устанавливают на подставку, которая продаётся в комплекте. Для настенного котла применяют анкера и дюбеля. Стену размечают и дрелью делают отверстия в горизонтальной плоскости. Минимальный перекос влияет на работоспособность котла. В отверстия забивают дюбеля и вкручивают анкера. Далее, подвешивают котёл.

Аппарат подключают напрямую от сети, для этого от коробки распределения тока ведут кабель к котлу. Чтобы защитить кабель от повреждений и не испортить интерьер дома, его прокладывают скрытым способом.

Чтобы скачки напряжения не вывели из строя приборы, к котлу подключают стабилизатор напряжения. Заземляющий провод ведут напрямую к котлу.

После соединения элементов, проверяют, нет ли оголённых контактов, не повреждена ли изоляция. Осматривают соединительные муфты, стыки на трубах, краны. Затем запускают систему: открывают задвижки оборудования и подают ток.

Резюмируем сказанное

Электрокотёл не так страшен по расходам на энергию, как его малюют. Чтобы выбрать оборудование, которое обеспечит дом теплом, учитывают параметры: мощность, предпочтительный способ нагрева, комплектацию, планируемый бюджет. Затем настраивают оборудование под режим жизни семьи и оптимизируют затраты.

Электрокотел с насосом: критерии выборы и нюансы монтажа

Сегодня время высоких технологий не только в ИТ, но и в сфере котельного оборудования. Электрокотел с насосом — это новое техническое решение автономного отопления в системе «Умный дом» для повышения эффективности теплоснабжения, создания комфортных условий проживания и безопасности при эксплуатации. Это направление имеет много энергосберегающих вариантов подключения и возможность интеграции в схему элементов зеленой энергетики – ветрогенераторов и солнечных коллекторов. Целесообразность применения схемы электроотопления и ГВС во многом будет зависеть от правильного выбора оборудования и его обвязки, поэтому пользователю необходимо знать все «подводные камни» этого направления.

Особенности конструкции и принцип работы

Электрический котел (ЭК) с насосом – это источник горячего теплоносителя для отопления и ГВС. В типовой схеме обвязки присутствует: насос, бачок расширительный, блок управления и безопасности, запорно-регулирующая арматура. Последние модификации котлов успешно объединяют все элементы схемы в одном корпусе.

Такая компоновка электрического котла с насосом не только упрощает монтаж и техобслуживание, но и создает современный вид агрегата, который способен успешно вписаться в интерьер любого помещения. Немаловажным фактом такой компоновки, является энергоэффективность, поскольку все рабочие элементы заизолированы в корпусе, что снижает тепловые потери установки и повышает общий КПД.

Несмотря на то, что в такой схеме должен присутствовать расширительный бачок, для слива лишнего теплоносителя, расширяющегося при нагреве воды, не все модели котлов комплектуются таким устройством, поэтому покупателю надо обратить внимание на данное условие при покупке котла электрического в торговой сети.

Циркуляционный насос является обязательным элементом схемы с принудительной циркуляцией и в двухконтурных электрокотлах. Он решает две задачи:

Циркуляция сетевой воды в контуре для отопления;
попеременное включение теплоносителя по контурам отопления и ГВС в двухконтурных системах. Когда пользователь открывает кран теплоноситель, проходит через бойлер ГВС, при закрытом кране — через отопительную систему.

В этом моменте существует один нюанс: производитель комплектует ЭК насосом соответствующей мощности с учетом усредненного значения гидравлического сопротивления системы, которая не всегда отражает реальные потери в сетях потребителей. Особенно в случае разноплановости объектов нагрева и разветвленности тепловой сети. Это приведет к тому, что насос просто «не потянет» систему пользователя, и она работать не будет даже с самым дорогим и современным отопителем. Для того чтобы избежать этой негативной ситуации, покупку ЭК с насосом начинают с расчета тепловой схемы отопления, для чего нужно обратиться к специалистам.

Как выглядит электрокотел с насосом

Принцип работы электрического котла — тепло генерируется из электричества в ТЭНах или индукционных элементах с большим омическим сопротивлением. Холодный теплоноситель поступает в ЭК с помощью насоса на обратном трубопроводе, равномерно омывает нагревательные элементы, в связи, с чем быстро повышает свою температуру и выходит из котла в контур отопления и ГВС.

Для того чтобы система работала, в схеме выполняется специальный ввод с защитой по давлению не более 3 бар и установкой обратного клапана. Регулировка процессом нагрева осуществляется с помощью термореле. При достижении теплоносителем рабочего значения температуры датчик отключает питание нагревательных элементов, а при падении – подает ток на ТЭНы.

Плюсы и минусы

Основываясь на опыте эксплуатации разных видов котлов для индивидуального теплоснабжения, специалисты, справедливо, считают, что самым удобным в управлении является электрокотел с циркуляционным насосом.

Преимущества обвязки электрокотлов с насосом:

Полная интеграция работы насоса с элементами тепловой схемы.
Низкие удельные показатели по собственному энергопотреблению для реализации поставленных задач, они практически не влияют на общие затраты на отопление.
Самый высокий КПД среди других источников отопления до 99%.
100 % автоматизация технологических процессов.
Экологичность – отсутствие вредных выбросов в атмосферу.
Низкие удельные коэффициенты материалоемкости, нет необходимости устанавливать дорогостоящее оборудование на дымоотвод, создавать тягу в котле и организовывать подачу воздуха в камеру сгорания.

Справедливости ради, необходимо отметить, что система обладает одним очень существенным недостатком — высокая стоимость электроэнергии на технологию генерации тепла. Существует несколько вариантов для снижения затрат на электроэнергию:

Эффективная теплоизоляция объекта отопления.
Использование комбинированной выработки тепла с включением в схему вторичных источников энергии: гелио, ветра, водяных тепловых насосов.
Переход на многатарифныйучет электроэнергии с включением в схему теплоснабжения – бака-аккумулятора для нагрева воды в период действия льготного тарифа.

Критерии выбора

Выбор оборудования зависит от нескольких факторов, но базовой является тепловая мощность объекта. Точный расчет может выполнить только специализированная организация. Но для прикидочного расчета используют простое соотношение мощности и площади нагрева для центральных районов, например, в Москве: для 10 м2 – требуемая мощность 1 кВт.

Следующий критерий – схема подключения, которая зависит от возможности абонентского ввода электросети в дом, напряжения и количество фаз. Для небольшого котла в 6 кВт (объект до 60 м2) можно выполнять подключение к однофазной сети 220В, а ЭК большей мощности потребуют трёхфазные сети (380 В). Многие производители выпускают агрегаты с возможностью подключения, как к трехфазным, так и однофазным сетям.

При выборе электрокотела с насосом нужно учитывать тепловую мощность

Следующий фактор — система безопасности она должна справляться с такими угрозами, как низкое или высокое давление сетевой воды, перегрев ТЭНа или замерзании воды. Управление ЭК выбирают из трех вариантов: ручное, цифровое или программируемое. Желательно выбрать агрегат с регулировкой мощности. В бюджетных моделях она ступенчатая, а в устройствах с программаторами — плавная.

В этом случае на основании данных датчиков давления и температуры, программное обеспечение позволяет автоматически установить режим. При использовании многотарифного счетчика максимальная нагрузка на котел будет действовать с 23:00 до 07:00. Немаловажное значение имеет наличие вспомогательных устройств в комплекте с насосом и расширительным баком: датчиков температур и давления, арматуры и манометров.

Расчет мощности оборудования

После того, как будет выполнен расчет тепловой схемы, установлено количество контуров, протяженность сети и выбрано точка для размещения источника, приступают к выбору параметров ЭК.
В торговой сети они реализуются с мощностью от 2 до 70 кВт, причем устройства с тепловой производительностью более 50 кВт применяются для промышленных объектов.

Расчет мощности поручают выполнить специальной организации, используют онлайн калькуляторы или рассчитывают по формуле: Wк=(SхWуд)/10,
где:

Wк – тепловая мощность агрегата, кВт;
S – общая отапливаемая площадь, м2;
Wуд – удельнаямощность на 1м2 площади, зависит от климатического района установи: для южных регионов 1.0, для центральных – 1.1 – 1.15, для северных – 1,2.

Пример расчета:
Климатический район – центр России.
Площадь нагрева – 160 м2.
Тепловая мощность: (160∙1,1)/10=17,6≈18 кВт.

Этот расчет вполне подойдет для одноконтурной схемы теплоснабжения, то есть только для отопления. В двухконтурных схемах с горячим водоснабжением потребуется провести дополнительный расчет на нужды ГВС, с учетом СНИПовских норм потребления горячей воды и числа пользователей услуг.

Следующий расчет, который потребуется в электроотоплении – расчет электросети для подключения агрегата. Неправильно выбранный кабель будет сильно перегревается при работе, с созданием аварийной пожароопасной ситуации. Для прикидочного расчета можно взять простое соотношение — ток в 1 А потребует сечения 1 мм2.
Пример расчета для определения площади сечения кабеля электрокотла:

Мощность – 6 кВт;
Сеть однофазная 220В.
Расчетная формула площади сечения проводника мм2: S= Wк/(U∙I).
U – 220 В,
I – 8 А.
Расчет: S= 6000/(8∙220)=3,41 мм2

Это довольно приближенный расчет, потребуется еще учитывать материал кабеля и его протяженность.

Все работы по установке электрооборудования должны проводиться с полным соблюдением требований отраслевых норм и стандартов, а также правил безопасности:

Запрещена установка агрегата в непосредственной близости с водопроводом или источником воды.
При монтаже соблюдают рекомендованные строительные расстояния между агрегатом и конструкциями.
Требуется обязательное подключение ЭК к контуру заземления.
Установка настенного устройства выполняется на стену из негорючих материалов.
Запрещена прокладка силовых кабелей под отопительными или водопроводными трубами. В местах возможного пересечения инженерных сетей устанавливается защитный металлический кожух.

Электрокотел с насосом необходимо устанавливать с полным соблюдением всех правил безопасности

Нюансы монтажа

Монтаж начинает с выбора места под электрокотельную, при установке мощных агрегатов более 6 кВт рекомендуется отдельное помещение без доступа посторонних лиц и детей. ТЭНовые конструкции отопительного котла промышленного изготовления допускается устанавливать на кухне.
ЭК располагают так, чтобы около него оставалось свободное место для обслуживания и ремонта.
Минимальные просветы:

до верхнего перекрытия помещения — 0.80 м;
до «0» отметки в случае навесного типа — не менее 0.50 м;
до стен — 0.05 м;
до труб — более 0.50 м;
перед фронтом котла — более 0.70 м.

Возможна установка не одного агрегата, а несколько, в этом случае обвязка их осуществляется параллельно, чтобы они работали с одинаковой нагрузкой.

Для настенной конструкции сначала устанавливают кронштейны, которые поставляются в комплекте с агрегатом.
После крепления их на стене дюбелями или анкерами навешивают корпус.
Напольный агрегат устанавливают на ровной подставке из диэлектрика.
Обвязывают контуры отопления и ГВС.
Устанавливают запорно-регулирующую арматуру на входном и выходном патрубке.
Устанавливают грязевик датчики, манометры и термометры по рабочей схеме.
Подключают агрегата к электросети. В качестве кабель-канала можно использовать гофрированный гибкий трубопровод.
Если скачки напряжения в сети нередки, то подключение нужно выполнять через стабилизатор.
Устанавливается электрозащита, мощность предохранителя выбирают выше самой большой токовой нагрузки котла в рабочем состоянии, заземление при подключении обязательно. Выполняют заземление 3- или 5- жилой в кабеле.

Нулевой рабочий провод N присоединяют к нулевой шине щитка.
Заземляющий РЕ провод присоединяется к своей шине «Земля».
Для силовой линии используют марку ВВГ кабеля с количеством жил 3 или 5, с сечениями соответствующей мощности ЭК, обычно размер обозначен в паспорте изделия.
Двухконтурный котел обвязывается через трехходовой клапан электрического типа. По сигналу термостата, он направляет поток теплоносителя на подогрев контура ГВС либо отопления.
После окончания монтажный работ котел осматривают и убеждаются в том, что он установлен строго горизонтально и к нему подключены все коммуникации.
Заполняют котел водой и под водопроводной водой делают опрессовку — определяют утечки в соединениях и исправность запорно-регулирующей арматуры.
Проверяют работу электрооборудования котла и циркуляционного насоса встроенного в котел.
Тестируют работоспособность датчиков и автоматики безопасности.

Электрические котлы с насосом это самый передовой метод отопления с возможностью современной регулировкой нагрева от 0 до 100 %, Используя систему «Умный дом» управление можно выполнять онлайн, вне стен дома. И хотя сам насос потребляет дополнительное электричество для своей работы, эти затраты окупаются быстро с учетом комфортности, автономности и безопасности услуг. Самое важное – у этой схемы большое будущее, учитывая, что в нее легко интегрируются любые вторичные энергоресурсы зеленой энергетики, в связи, с чем данный вид теплоснабжения набирает популярность во всем мире.

Электрические котлы с насосом и мембранным баком: выбор, установка, эксплуатация

Сегодня время высоких технологий не только в компьютерной отрасли, но и в сфере бытовой энергетики. Электрокотел с насосом — это новейшая технологическая разработка индивидуального теплоснабжения, способного интегрироваться в систему “Умный дом”.

Таким образом, собственник жилого объекта без проблем может создать комфортные условия проживания в доме и обеспечить безопасную эксплуатацию котельного оборудования, находясь на удаленном расстоянии.

1 Плюсы и минусы
2 Электрический котел с насосом и расширительным баком
- 2.1 Устройство
- 2.2 Как выбрать
- 2.3 Расчет мощности
- 2.4 Установка котла с помпой

Плюсы и минусы

Направление электроотопления относится к энергосберегающим технологиям, поскольку может быть интегрировано в схемы зеленой энергетики — ветровых и солнечных генераторов электрической энергии. Эффективность схемы электроотопления полностью зависит от профессионального подбора оснащения и схем обвязки котла.

Базируясь на практическом опыте применения различных вариантов отопительных котлов в системах индивидуального теплоснабжения, профессионалы, объективно считают, что наиболее комфортным в управлении режимами является котел с электрическими нагревательными элементами и принудительной циркуляцией теплоносителя электронасосом.

Преимущества схем электрических котлов с принудительной циркуляцией:

Абсолютная функциональность котла с компонентами схемы теплоснабжения.
Невысокие удельные характеристики по энергопотреблению на собственные нужды котла, при осуществлении установленных задач. Они по существу не влияют на общий расход электричества на выработку тепловой энергии.
Чрезвычайно большой КПД в числе остальных источников обогрева, во многих современных аппаратах КПД приближается до 99%.
100 % уровень автоматизации тепловых процессов.
Экологическая безопасность и защита окружающей среды, поскольку отсутствуют вредные выбросы в атмосферу с дымовыми газами, как например у газовых или твердотопливных котлов.
Низкая удельная материалоемкость, поскольку не требуется устанавливать дорогое оснащение дымоотводящих систем, для создания тяги в котлоагрегате и обеспечивать подачу первичного воздуха в топочную камеру.

Для достоверности, нужно заметить, что электронагрев имеет один очень существенный изъян, который фактически препятствует его широкому применению — высокая цена электричества в системе генерации тепловой энергии.

Пользователи, которые выбрали в качестве автономного отопления такой источник тепла, должны продумать варианты снижения себестоимости выработки тепловой энергии и приобретать электрокотлы от проверенных производителей.

Хорошей популярностью пользуется двухконтурный котел Protherm Savitr Stout Vaillant Wattek ZOTA по цене 49700 руб., мощностью 9 кВт, способный обогреть дом, площадью 95 м 2.

В современных схемах электроотопления присутствуют возможности для снижения расхода на электроэнергию:

Эффективная термоизоляция отапливаемого объекта.
Грамотное применение схем комбинированной выработки тепловой энергии с использованием вторичных источников энергии: солнца, ветроэнергетики и водяных тепловых насосов.
Устройство на вводе объекта многотарифного учета электричества.
Подключение бака-аккумулятора греющего теплоносителя для нагрева его в промежутке действия ночного дешевого тарифа.

Электрический котел с насосом и расширительным баком

Данную схему многие пользователи считают дорогой. И это действительно так, если к объекту отопления подведен магистральный газ или имеется дешевое твердое топливо или пеллеты.

В остальных схемах профессионалы говорят об эффективности электронагрева, особенно если схема будет оборудована циркуляционным насосом и расширительным баком.

Достоверные расчеты говорят о том, что при применении энергоэффективных схем электронагрева, вложенные затраты окупятся уже на пятом году эксплуатации такой системы теплоснабжения. Не менее важный аргумент в пользу применения подобного нагрева — это то, что порой он является единственно возможным источником для удаленных объектов и новостроек.

Устройство

В конструкции электрокотлов оборудованных помпами не существует чего-либо сложного. Ключевым отличием их от других аналогичных модификаций электронагрева считается присутствие насосного агрегата.

Базовые конструкции электрокотла:

Теплообменный аппарат, проточного или накопительного типа.
Нагревательный электрический элемент — ТЭН. Бюджетные установки имеют ТЭНы трубчатого типа исполнения. Более дорогостоящие современные высокотехнологические установки с принудительной циркуляцией теплоносителя оборудуются электродными греющими элементами.
Расширительная емкость, для термокомпенсации теплоносителя при нагреве отопительного контура.
Обратный и предохранительный клапан, могут устанавливаться раздельно или в одном устройстве. Они относятся к защитным приборам и служат для предохранения конструкции от разрывов при повышении давления в греющем контуре и защите от обратного хода теплоносителя, когда давление воды во внутридомовом отопительном контуре будет ниже, чем в котловом.
Фильтр очистки котловой воды и контура отопления от взвешенных веществ и продуктов коррозии.
Электронный управляющий блок и система автоматической защиты.
Центробежный электронасос для создания заданной скорости циркуляции воды во внутреннем контуре.

Как выбрать

Профессиональный выбор оборудования для электрического отопления — это 100 % гарантия эффективной работы системы. В противном случае перерасход электроэнергии, а значит и общая стоимость отопления, достигнет таких размеров, что собственник вынужден будет греться буржуйкой.

Подбирая электрокотел с циркуляционным насосом для автономного отопления, обращают внимание на следующие критерии:

Мощность, обозначается в кВт. Обеспечивает производительность ТЭНов в теплообменном аппарате и должна покрывать на 10-15 % все возможные тепловые потери объекта отопления. Мощность современных электрокотлов варьируется от 3 кВт до 70 кВт и зависит от возможности системы электропитания абонента. Самые мощные агрегаты применяются в промышленности и требуют трехфазного подключения.
Емкость накопительного теплообменника или внешний бойлер косвенного нагрева. Обеспечивает эффективность работы системы. Объем будет зависеть от тепловой нагрузки дома и возможности пикового нагрева воды в ночное время при дешевом дифтарифном учете электрической энергии. Минимальные показатели выбора: принимают 20 л емкости бака на 1 кВт мощности ТЭНов.
Рабочее напряжение в сети зависит от мощности котла, регламентируются действующими строительными нормами. К однофазным сетям 220 В допускается подключение агрегатов суммарной мощностью 12 кВт, что обеспечивает отоплением примерно 100-120 м2 жилой площади. Для больших нагрузок придется обустраивать трехфазный ввод и получать разрешение от энергонадзора.
Площадь сечения и марка коммутационных кабелей зависит от мощности котла, и оговариваются в заводских инструкциях в разделе монтаж оборудования. Как правило, котлы до 5 кВт оснащаются проводниковыми изделиями с сечением не менее 4 мм2, а агрегаты 12 кВт с однофазным подключением – 16 мм2.

Расчет мощности

Предварительно, перед тем как подобрать оптимальную модель электрокотла для отопления, производят основательные теплотехнические расчеты. Базовой величиной является общая площадь отапливаемых объектов.

Кроме того учитываются теплозащитные возможности конструкционных элементов здания и укомплектованность энергоэффективными оконными и дверными элементами. Расчет мощности выполняют по следующей формуле:

Мк = Псум x Руд /10м2,
где:

Рк — расчетная мощность электрокотла (кВт).
Псум — суммарная площадь отопления объекта (м2).
Руд — удельная мощность на 10 м2 отапливаемой площади для различных областей РФ. В зонах с суровыми климатическими условиями он находится в границах от 1.2-1.4, в центре России – 1, а в южных – 0.8.

Установка котла с помпой

Электрические отопительные котлы высокой мощности устанавливаются по проекту, после согласования с энергонадзором. В большинстве случаев до монтажа потребуется выполнить реконструкцию внутридомовых электрических сетей с заменой абонентского учета.

Такие работы, начиная от проекта, монтажа и наладки, выполняют специальные организации имеющие право на подобный вид работ. Для получения разрешения на использования электроэнергии для отопления от энергонадзора потребуется предварительно с ним согласовывать все этапы.

Поэтому работы проводятся только специалистами-энергетиками. Для того чтобы не было проблем в будущем, лучше заказать услугу под ключ, с оформлением всех разрешительных документов.

Проект электрокотельной должен включать в себя обязательные разделы, отвечать требованиям государственных норм и инструкции завода изготовителя. Прежде всего, начинают с выбора помещения для размещения котлов. При мощности котельной выше 6 кВт, в него должен быть ограничен доступ посторонних лиц и детей.

Размер помещения обуславливается габаритами котлов, чтобы была возможность свободного доступа для обслуживания. Особое внимание в проекте уделяется электробезопасности и надежности электрических коммуникаций.

Производительность насоса выбирается по мощности котла и внутридомовой системы отопления, чтобы обеспечить надежную циркуляцию теплоносителя до самой тупиковой точки радиаторной разводки.