Принцип действия инверторного котла
Традиционное электрическое оборудование работает по принципу передачи энергии непосредственно теплоносителю посредством ТЭНов. При этом, если прибор имеет в комплектации ТЭНы, то, следовательно, нужно подготовить место для нагрева воды.
ТЭНы также сильно подвержены влиянию коррозии, поэтому их необходимо защитить от необратимых процессов.
Инверторное оборудование работает на основе электромагнитной индукции. Генерация самого тока происходит благодаря переменному магнитному полю. С этой целью необходимо преобразовать постоянный сетевой ток в переменный. С этой задачей превосходно справляется инвертор, действие которого возможно, как от сети, так и от аккумуляторов.
Существует два вида контуров в инверторном котле:
- Магнитный, позволяющий генерировать магнитное поле переменного типа.
- Теплообменник, который способствует нагреву теплоносителя.
При соответствующей подачи переменного электричества, катушка начинает формировать магнитное поле. Это способствует нагреванию жидкости в системе и дальнейшей ее передачи по трубам.
Схема индукционной системы нагрева
Расход электроэнергии на инфракрасный теплый пол
Терморегулятор будет включать нагреватели при снижении температуры на 1 градус. Для восстановления заданной температуры системе обогрева потребуется 12 – 15 минут. Следовательно, во включенном состоянии термопленка в количестве 10 квадратных метров будет находиться приблизительно в течение 3-х часов в сутки. Это справедливо, если при постройке дома были учтены все требования СНиП по утеплению стен и термоизоляции окон и дверей.
При этих условиях будет потреблено 0,275 кВт/час электроэнергии, что в пересчете на сутки составит 6,6 киловатт, подлежащих оплате.
Нужно учитывать, что тепло, полученное от поверхности пола, позволит снизить температуру в контурах основного отопления, снижая затраты на него.
Уследить за всеми нюансами режима отопления нереально. Имеет смысл потратиться на систему оперативного программируемого режима обогрева, которая автоматически учтет, как погодные факторы, так и динамику колебания температуры в жилище.
Умягчение воды и накипь
Третий момент – при плохой подготовке воды и большой нагрузке, на поверхности нагревательных элементов образуется накипь. В индукционных, накипь исключена.
Во-первых, той самой накипи, как многие ее себе представляют, исходя из примера с чайником, в системах отопления нет. Так как жидкость там не закипает.
А вот отложения, безусловно есть всегда и везде. Причем в любых системах – газовых, тэновых, дровяных, индукционных и т.д.
«накипь» в газовом котле
Это именно те примеси, которые по любому присутствуют в воде. Налейте в чистый стакан воды, дайте ей испариться и на стенках вы увидите тонкую пленку.
Поэтому наличие примеси или ее отсутствие – это не недостаток или преимущество, а данность любой системы отопления.
Что же такое индукционный котел?
Индукционные системы отопления начали использовать в 80-х годах прошлого столетия на промышленных предприятиях. Бытовые же приборы появились только в середине девяностых годов. За последние десятилетия они были доработаны, и в их конструкцию были внесены некоторые обновления, однако, принцип их работы остается неизменным.
Название данных отопительных систем и приборов уже само по себе говорит о том, что в основе их функционирования лежит электромагнитная индукция. Суть принципа работы состоит в том, что если через проволоку достаточно большого диаметра в сечении, накрученную в виде катушки, пропустить переменный ток, то вокруг этой первичной обмотки создается мощное электромагнитное поле. Если в этом поле окажется проводник, то в нем будет наводиться (индуцироваться) напряжение. Ну а если силовые линии поля пересекают расположенный в нем сердечник из сплава, обладающего магнитными свойствами, то получается своеобразный короткозамкнутый контур. И за счёт появления на нем блуждающих токов Фуко, происходит очень быстрый и сильный нагрев этого материала.
Простейшая схема принципа работы индукционного нагревателя
Такой принцип широко используется, например, в сталелитейной промышленности. Нашли ему применение и для быстрого и высокотемпературного нагрева воды. Понятно, что в качестве сердечника в этом случае будет выступать труба или иной канал, по которому циркулирует теплоноситель.
А самый доступный для понятия пример индукционного нагревателя представляет собой проволоку, намотанную на трубу, изготовленную из диэлектрика, которая будет изолировать магнитный сердечник, помещаемый в ее внутреннее пространство.
Проволочная катушка подключается к электропитанию и создает электромагнитное поле. В результате воздействия переменного электромагнитного поля металлический стержень-сердечник будет нагреваться, передавая тепло теплоносителю, который затем поступает в трубы и радиаторы отопительного контура. В качестве теплоносителя в автономных системах отопления может быть использовано масло, вода или этиленгликоль.
Вместо сердечника, в современных котлах для теплообмена задействован целый лабиринт каналов и труб. Их стенки, выполненные из ферримагнитного сплава, обеспечивают большую площадь контакта с водой и оттого — очень интенсивный нагрев циркулирующего по ним теплоносителя
Это, конечно, очень упрощенное объяснение. В индукционных котлах промышленного производства в теплообменный ферромагнитным сердечником может являться целый лабиринт труб или каналов, а нередко, например, в вихревых нагревателях, в этом процессе задействован и корпус прибора.
Один индукционный котел правильно выбранной мощности способен обеспечить нагретым теплоносителем несколько контуров разветвленной системы отопления. Естественно, при грамотной расстановке коллекторов и циркуляционных насосов.
В системах отопления небольшой протяженности теплоноситель, нагреваясь, будет подниматься вверх, и создавшегося естественного давления обычно бывает достаточно для его естественной циркуляции. Если же отопительная магистраль довольно длинная и разветвлённая, завязана на коллекторы с дальнейшим распределением потоков теплоносителя по отдельным контурам, то в систему устанавливают один или несколько циркуляционных насосов, так как без них требуемого перемещения теплоносителя будет добиться невозможно.
Обзор производителей и моделей индукционных котлов
Для вас мы подготовили обзор производителей индукционных отопительных котлов, а также некоторых его моделей.
ВИН
Имеет множество моделей и тем самым предоставляет огромный выбор для потребителя. Мощность котлов отопления «ВИН» составляет от 3 кВт, площадь обогрева — от 30 м², начальная цена — от 32 000 рублей.
Рассмотрим особенности моделей котлов данного производителя в таблице.
| ВИН-3 | 30-40м2 | 220 | 32000 |
| ВИН-5 | 50-60 | 220 | 33000 |
| ВИН-7 | 70-90 | 220 | 37000 |
| ВИН-7 | 70-90 | 380 | 46000 |
| ВИН-10 | 100-120 | 380 | 50000 |
| ВИН-15 | 150-170 | 380 | 46000 |
| ВИН-20 | 200-230 | 380 | 60000 |
SAV
Характеристики котла отопления SAV – это лёгкость пользования и установки, экологичность, работа в автоматическом режиме, долговечность. Практически отсутствует возможность появления накипи, а деталей, которые движутся и подлежат износу, нет.
| 2,5 | 2100 | 220 | 32 950 |
| 3,5 | 2950 | 220 | 35 100 |
| 5 | 4235 | 220 | 37 000 |
| 5/2 | 4235 | 220 | 42 500 |
| 7/2 | 5970 | 220 | 45 000 |
| 7/3 | 5970 | 220/380 | 52 000 |
| 10 | 8750 | 220/380 | 55 000 |
| 15 | 12670 | 220/380 | 65 000 |
К недостаткам индукционного котла «САВ» можно отнести высокую стоимость. Цена моделей такого котла в пределах от 32 950 до 65 000 рублей. Еще два минуса – зависимость от электричества и затруднённый процесс регулировки мощности.
Гейзер
Существует множество моделей у данного производителя. Отличаются они высокой производительностью. Диапазон мощности от 4,5 до 250 кВт, а КПД достигает 98%.
Модели «Гейзер — 5» необходимо напряжение в сети 220 В, остальным основным моделям (10, 15, 20, 25, 50, 100, 250) — 380 В.
Уникальность этой модели в ее надёжности, как свидетельствуют отзывы. Эти котлы устойчивы и имеют второй класс по электробезопасности. Не требуют особенного техобслуживания, а за отсутствием продуктов горения, отсутствует и возможность получения вреда для здоровья. Котлы «Гейзер» отличаются малыми габаритами, вследствие чего агрегат можно устанавливать в небольшом пространстве. Работает модель довольно тихо, поэтому владельцам не придётся использовать материалы для звукоизоляции.
Как минус можно отметить сложную установку и подключение котла «Гейзер». Всем моделям индукционного котла отопления нужно 380/3ф. От сети могут работать только котлы с малой мощностью в 220/50.
Эдисон
Эта марка используется для отопления жилых помещений, а также зданий промышленных, административных и пр. Её модели различны (4,7; 13; 22; 50; 100; 250; 500). Такой индукционный котёл применяется в системах теплоснабжения замкнутых. Как правило, в качестве теплоносителя у него выступает вода. Нагреватель функционирует «на автомате», но по желанию можно изменять работу нагревателя либо по температуре теплоносителя, либо по температуре воздуха в здании.
Котёл Эдисон
Положительных характеристик котёл «Эдисон» имеет больше, чем негативных. К его достоинствам относят длительный срок службы, высокую электро- и пожаробезопасность, а также неизменяемый в процессе работы коэффициент полезного действия. К тому же, при покупке данного котла, вам не потребуется постоянно его контролировать и постоянно обслуживать.
Еще некоторые характеристики котла отопления «Эдисон»:
- частота тока 50 Гц;
- максимальная температура теплоносителя в градусах – 115;
- масса оборудования колеблется от 40 кг («Эдисон — 4,7») до 1500 кг («Эдисон — 500»).
- использование (с согласия изготовителя) различных теплоносителей, таких как масло, вода, антифриз.
Миратрон
Модельный ряд данных котлов имеет мощность в пределах от 6 до 30 кВт и также подходит для обогрева промышленных и жилых помещений (до 350 м2).
Котёл Миратрон
Вот ещё некоторые характеристики:
- коэффициент полезного действия котла отопления «Миратрон» 90%;
- отличная защита от накипи;
- правильное расходование энергии и экономия бюджета пользователя;
- подключение к любому виду электрической сети;
- работает очень тихо и не требует постоянного надзора;
- работа только с закрытыми отопительными системами;
- применение в управлении инверторного пускателя и, как следствие, высокая стоимость оборудования;
- большие вес и габариты котла.
Стоимость котла отопления «Миратрон» разная. К примеру, модель «Miratron А006» мощностью в 6 кВт, обогреваемой площадью 70 м² и весом 50 кг имеет цену 45000 рублей. «Miratron А006» с мощностью 15 кВт, площадью обогрева помещения в 170 м² и весом 80 кг – 65000 рублей.
Сравнение популярных моделей
Сравним некоторые модели разных производителей индукционных котлов отопления с похожими характеристиками.
| ВИН-5 | 4250 | 27 000 | Россия | 60 — 150 |
| Эдисон-5 | 5000 | 35 000 | Россия | 100 — 120 |
| ИНЭРА SAV | 4500 | 30 000 | Россия | 50 — 80 |
Также на рынке представлена ТЭНовые и электродные электрические котлы.
Что собой представляет индукционное отопление
В основе работы лежит явление электромагнитной индукции. Внутри котла создаётся электромагнитное поле, которое нагревает сердечник из ферромагнетика. Он-то и отдаёт тепло воде в системе вместо привычного ТЭНа.
Когда продавцы и производители ВИНов (вихревых индукционных нагревателей) говорят о его экономичности, имеют в виду скорость нагревания элемента и передача тепла в систему.
Если ТЭН нагреет воду в системе отопления в лучшем случае через 20, а то и 30—40 минут, то индукционный элемент на 10—15 минут быстрее.
Важно! В индукционном отоплении выбор теплоносителя довольно широк: это может быть не только вода, но и масло, этиленгликоль и любой антифриз
Принцип работы и устройство индукционного электрокотла
Подобны трансформатору.Генератор индукционного тока состоит из первичной и вторичной короткозамкнутых обмоток. Первичная обмотка превращает электрическую энергию в вихревой ток, а вторичная обмотка служит корпусом индуктора.
Ещё проще объяснит работу устройства индукционного нагревателя следующий пример:
- На трубу из диэлектрического материала (непроводящего электроток) наматывается катушка.
- Внутрь помещается сердечник из мартенситной или ферритной стали (ферромагнетик).
- Катушка под воздействием электричества создаёт магнитное поле.
- Магнитное поле нагревает сердечник (до 750 °С).
- Сердечник нагревает воду, проходящую через трубу.
Справка. Несмотря на то, что индукционный котёл может нагреть быстро большое количество теплоносителя, а явление индукции само создаёт конвекционное движение носителя в системе, чтобы без проблем отопить двухэтажный дом, нужно поставить в систему насос.
Чаще всего индукционный котёл представляет собой довольно компактный, не слишком высокий (40 см), но увесистый (до 23—30 кг) широкий баллон-трубу. Поэтому, чтобы он не обрушился, его ставят на прочные дополнительные крепления. Иногда для усиления эффекта используют спаянную секцию из нескольких таких баллонообразных труб-котлов.
Фото 1. Индукционный котёл, подключенный к отопительному контуру. Представляет из себя баллон небольшого размера.
Реже встречаются конструкции в форме шкафчика.
Но в любом случае индукционный котёл состоит из:
- Корпуса, состоящего из диэлектрического металла.
- Электроизоляционного слоя.
- Сердечника из ферромагнита (толщина до 7 мм).
- Температурного датчика в корпусе котла.
- Входного и выходного патрубков соединения с системой труб и радиаторов.
- Автовыключателей (в пульте управления).
- Терморегулятора (электроника в пульте управления).
А вот так может выглядеть система отопления, где:
- Насосдля циркуляции теплоносителя.
- Отопительные батареи.
- Индукционный котёл.
- Мембранный расширительный бак (для регулировки давления).
- Шкаф пульта управления.
- Запорный шаровой кран.
Внимание! Индукционный котёл годится только для закрытого контура отопления
Разновидности индукционных котлов
Все модели индукционных котлов работают по одному принципу, но имеются отличия в их конструктивном исполнении. По этому критерию они условно подразделяются на несколько видов, которые будут рассмотрены далее.
Кожуховые котлы. Кожух котла имеет цилиндрическую форму. В кожухе находится катушка индуктивности. Как внутри, так и снаружи катушки проходит теплообменник.
Поступающая во входящий патрубок рабочая жидкость проходит по теплообменнику, нагревается и через верхний патрубок поступает в отопительный контур. Котлы кожухового типа в России производит НПК «ИНЭРА». На рынке они известны под брендом SAV.
Котлы с объемными теплообменниками. Такой тип котлов еще называют индуктивно-кондуктивным. Агрегат имеет металлический корпус в виде цилиндра.
В корпусе размещена индукционная катушка с ферромагнитным стержнем, который выполняет функции теплообменника. Индуктивно-кондуктивные котлы на рынке представлены серией ВИН. Производитель – завод теплового оборудования «Альтернативная энергия».
Котлы с трубчатым теплообменником. Классические индукционные котлы имеют теплообменник в виде набора труб, огибающих катушку индуктивности. Первым на рынке был именно такой агрегат.
Индукционные котлы с инверторами. Индукционный котел может быть дополнен инвертором, в котором постоянный электрический ток аккумуляторов преобразуется в переменный высокочастотный и только потом поступает к катушке индуктивности.
Такое решение помогает получать необходимые вихревые токи для генерации тепла при отсутствии основного сетевого питания.
Использование инвертора в схеме с индукционными котлами позволяет стабилизировать поставку питания электрооборудованию и защитить его от перепадов напряжения в сети
Производители
- Популярны котлы «Галан». Оборудование российского производства. Применяются комплектующие, которые поставляются из-за рубежа. Приборы обладают автоматическим управлением, доступные.
- «Невский». Применяют в закрытых отопительных системах. Автоматикой задаются необходимые температурные параметры, устройство обеспечивает комфортные условия. Когда установленная температура будет достигнута, прибор отключается до небольшого остывания. Котел от компании «Невский» имеет надежную сборку, комплектующие.
- Импортный производитель Dakon (Чехия). Агрегатов с нагревателями от компании Dakon, насчитывается около 30 моделей. Возможны модели с дополнительным оборудованием – циркуляционный насос, расширительный бачок.
- Котел Kospel (Польша). Применяется в одноконтурных системах отопления.
Особенность схемы горизонтальной прокладки труб
Схема горизонтального отопления в двухэтажном доме
В подавляющем большинстве горизонтальная двухтрубная система отопления с нижней разводкой устанавливается в одно или двухэтажных частных домах. Но, кроме этого, она может применяться для подключения к централизованному отоплению. Особенностью подобной системы является горизонтальное расположение основной и обратной (для двухтрубной) магистрали.
При выборе этой системы прокладки трубопроводов необходимо учитывать нюансы подключения к различным видам отопления.
Центральное горизонтальное отопление
Для составления инженерной схемы следует руководствоваться нормами СНиП 41–01–2003. В нем говорится, что горизонтальная разводка системы отопления должна обеспечивать не только должную циркуляцию теплоносителя, но и обеспечить его учет. Для этого в многоквартирных домах обустраивают два стояка — с горячей водой и для приема остывшей жидкости. Обязательно выполняется расчет горизонтальной двухтрубной системы отопления, в которую входит монтаж теплового счетчика. Он устанавливается на входном патрубке сразу после подключения трубы к стояку.
Кроме этого, учитывается гидравлическое сопротивление на определенных участках магистрали
Это важно, так как горизонтальная разводка системы отопления будет эффективно работать только при поддержании соответствующего напора теплоносителя
Автономное горизонтальное отопление
Отопление с естественной циркуляцией
В частном доме или в квартире без подключения к центральному теплоснабжению чаще всего выбирается горизонтальная система отопления с нижней разводкой. Однако при этом нужно учитывать режим работы — с естественной циркуляцией или принудительной под давлением. В первом случае сразу от котла монтируется вертикальный стояк к которому подключаются горизонтальные участки.
К преимуществам этой схемы обустройства поддержания комфортного уровня температуры можно отнести следующее:
- Минимальные затраты на приобретение расходных материалов. В частности, горизонтальная однотрубная система отопления с естественной циркуляцией не включает в себя циркуляционный насос, мембранный расширительный бак и защитную арматуру — воздухоотводчики;
- Надежность работы. Так как давление в трубах равно атмосферному — превышение температурного режима компенсируется с помощью расширительного бачка.
Но также следует отметить и недостатки. Главным из них является инертность системы. Даже грамотно спроектированная горизонтальная однотрубная система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией не сможет обеспечить быстрый нагрев помещений. Это объясняется тем, что теплосеть начинает свое движение только после достижения определенной температуры. Для домов большой площадью (от 150 м.кв.) и при наличии двух этажей и более рекомендуется горизонтальная система отопления с нижней разводкой и принудительной циркуляцией жидкости.
Отопление с принудительной циркуляцией и горизонтальным расположением труб
В отличие от вышеописанной схемы для принудительной циркуляции не нужно делать стояк. Напор теплоносителя в горизонтальной двухтрубной системе отопления с нижней разводкой создается с помощью циркуляционного насоса. Это отражается на улучшении эксплуатационных качеств:
- Быстрое распределение горячей воды по всей магистрали;
- Возможность регулирования объема теплоносителя для каждого радиатора (только для двухтрубной системы);
- Для установки требуется меньшая площадь, так как отсутствует распределительный стояк.
В свою очередь, горизонтальную разводку системы отопления можно сочетать с коллекторной. Это актуально для трубопроводов с большой протяженностью. Таким образом можно добиться равномерного распределения горячей воды по всем комнатам дома.
Во время расчета горизонтальной двухтрубной системы отопления нужно учитывать поворотные узлы, именно в этих местах наибольшие гидравлические потери напора.
Разновидности
Общая классификация такая же, как и для других теплогенерирующих агрегатов – по мощности, питанию (одно- или трехфазные) и так далее. Принципиальное отличие между отопительными индукционными установками – в конструктивном исполнении электрической части. Существует две модификации.
На первичную обмотку индукционного нагревателя с блока питания котла подается пром/напряжение (220/50). Вторичная – замкнутый контур, по которому циркулирует жидкость. Он же является частью теплообменника, где и происходит нагрев теплоносителя системы отопления. В качестве такового может использоваться не только вода, но и антифриз. Ток довольно быстро повышает температуру контура, поэтому КПД всех котлов этой категории очень высокий.
ВИН.
Модели называются вихревыми (отсюда и аббревиатура). Главное отличие от предыдущей группы – в питании. На первичную обмотку оно поступает преобразованное, высокочастотное. Напряженность ЭМП усиливается за счет токов Фуко. Этому же способствует и специфика изготовления теплообменника и корпуса котла. Для их производства берутся ферромагнитные сплавы. Постоянное «перемагничивание» инициирует быстрый разогрев материала, поэтому такие котлы несколько эффективнее исполнения SAV. Однако их цена выше за счет совершенства конструкции.
Краткий обзор моделей
1. «Гейзер».
Неплохой котел для организации обогрева частного дома. Второй класс эл/безопасности не требует обустройства защитного зануления. Большой выбор как по мощности котла (4,5 – 250 кВт), так и по специфике монтажа. Если в схеме системы отопления предусмотрена накопительная емкость, устанавливается модификация «Е». В иных случаях (с теплообменником) – котлы категории «Б». Как недостаток отмечается сложность подключения агрегатов. От сети 220/50 работают лишь маломощные индукционные электрические котлы. Всем остальным моделям необходимо 380/3ф. Насколько это актуально для частного дома? Хотя, судя по отзывам владельцев, «Гейзер» отличается надежностью, устойчивостью в функционировании и каких-либо нареканий к этой марке котлов нет.
2. «Миратрон».
Такие котлы ориентированы на обогрев жилых строений (до 300 – 350 м2). Диапазон мощностей (кВт) – от 8,5 до 32. Для большинства домов этого достаточно. Собственники дают самые положительные отзывы о котлах марки «Миратрон», что вполне объяснимо. Во-первых, функционируют практически бесшумно. Во-вторых, не требуют постоянного контроля. В-третьих, экономичность достигается ступенчатым переключением мощности. На начальном этапе работы индукционного котла он разгоняется на повышенной, а потом переходит в оптимальный режим. В-четвертых, особенность конструкции гарантирует, что частный дом в любом случае без отопления не останется. И это, наверное, одно из самых главных преимуществ «Миратрон». Котлы этой марки оснащены несколькими индукционными нагревателями, чем обеспечивается не только возможность ступенчатого переключения, но и аварийное резервирование.
3. «Эдисон».
Ассортимент моделей большой – от небольших бытовых котлов до промышленных установок. Есть ограничение в использовании – только для закрытых контуров. Гарантированный КПД – 98 %.
4. Электрокотлы индукционного типа от ООО «Альтернативная Энергия» (С-Пб).
Все агрегаты ориентированы на отопление частных домов. Мощности котлов (кВт) – от 3 до 75. Второй класс эн/безопасности, возможность подключения к любому контуру обогрева – основная система, «теплый пол» и так далее. Современная схема автоматизации увеличивает стоимость продукции – от 29 890 рублей (3 кВт). Но есть и существенный плюс – компактность оборудования. Судя по отзывам, это и привлекает покупателей.
