Инверторное отопление дома, что и как работает

Отопительная система является одним из важнейших элементов любого дома, поскольку говорить о комфорте в холодном доме невозможно. Особенно важным является отопление в условиях холодного климата. Выбор отопительной системы зависит от множества параметров, но основными являются эффективность и экономичность. Зачастую отопление используется на протяжении полугода, а в некоторых регионах – целый год.

На фоне многих видов отопительных систем ярким пятном выделяются инверторные отопительные котлы, которые отличаются довольно большим количеством параметров. Инверторное отопление относится к категории устройств, использующих для обогрева дома электроэнергию.

Как правило, большая часть электрических отопительных конструкций расходует довольно большое количество энергии, поэтому производители бросают все усилия на увеличение КПД этих систем. В данной статье будет рассмотрен принцип действия и особенности инверторного отопления.

Конструкция инверторного отопительного котла

Преимущества и недостатки инверторного отопления

Инверторы в широком понимании являются устройствами, преобразующими постоянный ток в переменный, а принцип их работы основан на явлении электромагнитной индукции. Чем отличается инверторное отопление от других видов отопительных систем?

Список различий довольно внушителен:

1. В конструкции инверторных котлов отсутствуют подвижные детали и механизмы, поэтому износоустойчивость таких устройств выше. Таким образом, срок службы инверторных котлов значительно выше аналогичных устройств другого типа и обычно составляет не менее 10 лет.
2. Инверторные котлы имеют довольно простую конструкцию, и при необходимости его можно собрать самостоятельно.
3. Теплоноситель в инверторных котлах нагревается гораздо быстрее, чем в любой другой отопительной системе. Причина проста: в инверторных устройствах отсутствует привычный теплообменник, поэтому вся тепловая энергия идет на нагрев теплоносителя.
4. Почти каждый инверторный котел может работать с любым видом теплоносителя, поскольку в непосредственный контакт рабочие элементы котла с теплоносителем не вступают. Теплоноситель может оказывать влияние только на характеристики и показатели отопительной системы, но котел будет работать в штатном режиме.
5. Инверторные котлы стоят довольно дорого: если сравнивать с обычной бытовой техникой, то инверторный котел будет стоить как минимум в 2-3 раза больше.
6. Бытовые инверторные котлы имеют большой вес, но габариты таких устройств компенсируют этот недостаток. К тому же, удачная форма позволяет расположить такую конструкцию практически в любом месте.
7. Регулировка котла осуществляется при помощи сложных электронных систем, которые будут обеспечивать беспрерывную работу и контроль параметров котла. Таким образом, несмотря на простоту сборки самого котла, для самостоятельного создания контролирующих элементов придется изучить электронику. Установка электронных систем является обязательной, иначе оборудование может получить повреждения и выйти из строя.
8. Инверторные отопительные приборы не создают шума и относятся к пожаробезопасным устройствам: при работе не используется топливо, из-за которого может произойти воспламенение, и отсутствуют подвижные элементы.
9. Такие системы экологически чисты: поскольку топливо не применяется, то нет и выбросов в окружающую среду, ведь продукты сгорания отсутствуют.

Установка инверторного котла своими руками

При самостоятельной установке электрооборудования необходимо иметь некоторые знания и умения, но их перечень обычно невелик. Когда все материалы и инструменты готовы, можно начинать установку отопительной системы. Учитывая возможность внезапного отключения электричества, необходимо принять меры, которые позволят уберечь оборудование от повреждений.

Отличным решением данной проблемы будет приобретение инверторных отопительных батарей, стоимость которых довольно высока, но в дальнейшем они позволяют существенно сэкономить на обогреве здания.

Установка инверторных батарей дает возможность свести к минимуму возможный риск возникновения неполадок при отключении электроэнергии: автоматика за 10 миллисекунд переключит оборудование на режим резервного питания, что позволит удерживать рабочий температурный режим на прежнем уровне. Когда электричество включится, будет осуществлена обратная процедура, и котел будет работать в штатном режиме. Таким образом, инверторное отопление дома позволяет минимизировать контроль системы.

Автономные источники питания

Нередко для нормальной работы электрической отопительной системы ей приходится периодически переключаться на альтернативный источник питания, и аккумуляторы в таком случае будут гораздо удобнее, чем генераторы. Объяснение этой причины лежит на поверхности: генераторы очень зависимы от наличия топлива, которое нужно приобретать, доставлять, хранить и заправлять.

Аккумуляторы дают возможность исключить действия человека, поскольку все переключения в таком случае будут осуществляться автоматически. Кроме того, батареи гораздо лучше с точки зрения экологии и экономики, несмотря на их высокую стоимость.

Инверторное отопление является отличным решением для обогрева дома. Стоимость приобретения и установки такой конструкции обычно довольно высока, но в долгосрочной перспективе эти затраты компенсируются за счет хороших показателей такой системы.

Функционал инверторных котлов отопления

Использование электричества для нагрева помещений в холодное время года является достаточно эффективным и удобным вариантом – ведь этот энергоноситель имеется практически в каждом доме, квартире и даже производственной постройке. Вместе с тем, работа системы отопления на одной только электроэнергии обойдется дороже, чем стоимость использования любого другого оборудования. Именно для этого и были созданы инверторные котлы, имеющие сравнительно высокий КПД и минимальные тепловые потери при всех преимуществах электрических устройств.

Принцип действия

Модели, работающие на электричестве, передают энергию при помощи ТЭНов, для которых необходима и отдельная область для нагрева теплоносителя, и защита нагревающего элемента от воздействия коррозии. В то же время принцип работы инверторных котлов основан на явлении электромагнитной индукции.

Постоянный ток из сети преобразуется в переменный. Полученное в результате этого магнитное поле генерирует индукционный ток. А прибором, который позволяет все это осуществить, как раз и является инвертор, способный работать и от сети, и от аккумулятора (только для маломощных моделей).

Конструкция котла

Инверторный котел состоит из двух основных частей: магнитного контура и теплообменника. В задачи контура входит создание переменного магнитного поля.

Теплообменник нужен для передачи энергии от индукционного тока теплоносителю, увеличивая температуру последнего до уровня, необходимого для эффективного отопления.

Особенности оборудования

У инверторного котла, как и у каждого вида отопительных приборов, имеются свои плюсы. Благодаря этому оборудование пользуется достаточной популярностью среди потребителей и постепенно применяется все чаще. При этом, естественно, не обойтись и без минусов, хотя у таких котлов они не очень существенны.

Преимущества инверторного котла

Главными достоинствами такого устройства можно назвать:

• отсутствие нагревательных элементов, благодаря чему его характеристики выше, чем у электрокотлов;
• невысокую инерционность нагрева, что позволяет быстрее нагреть отапливаемое помещение, чем это способны сделать модели с ТЭНами;
• невысокие требования к качеству воды. Из-за того, что нагревательный элемент, то есть обмотка, не соприкасается с водой, химический состав теплоносителя важен лишь для трубопроводов и радиаторов;
• отсутствие необходимости в каких-либо разрешениях на установку, а также в отдельном помещении для монтажа.

Недостатки устройства

Любой технике не обойтись без недостатков. И у инверторного котла они следующие:

• сравнительно высокая стоимость покупки и не слишком широкий ассортимент;
• большие габариты и вес, не дающие возможности размещать инверторные устройства на стенах, что позволяло бы сэкономить больше пространства;
• сложная система управления оборудования при помощи электроники (именно ее наличие влияет и на цену).

Монтаж системы отопления

Перед тем, как начинать установку инверторной отопительной системы в здании, необходимо определить, какое именно оборудование для этого понадобится. Мощность изделия выбирают в зависимости от площади отапливаемых помещений с учетом теплопотерь и небольшого запаса.

Ориентировочно считается, что 1 кВт производительности нагревательного оборудования достаточно для обеспечения нормальных микроклиматических условий на территории 8–10 кв. м.

Для помещений с нестандартной высотой, например, производственных цехов, киловатта хватит на обогрев 2 кубометров воздуха.

Особенности в зависимости от типа оборудования

По рассчитанной мощности котла выбирают вид необходимой для его подключения электросети, которая может быть одно- и трехфазной. Первая подходит для оборудования мощностью до 10–12 кВт, чаще всего применяющегося для отопления дач или небольших частных домов. Трехфазная рассчитана на инверторные устройства производительностью выше 6 кВт.

При этом котлы мощностью от 6 до 12 кВт могут подключаться к сети с напряжением и 220, и 380 Вольт. Такое оборудование разрешается использовать без создания дополнительного контура.

Кроме того, выбирая инверторный котел для производственных помещений большого размера, предпочитают промышленное оборудование, имеющее увеличенные габариты, большие теплообменники и сложную систему преобразования тока. В то время как для домашнего использования понадобится бытовая модель, сравнительно компактная и дешевая.

Что учесть при установке?

Использование котлов инверторного типа позволяется и в самотечных, и в напорных системах отопления. С учетом того, что скорость нагрева теплоносителя большая, рекомендуется устанавливать в системе устройство для дозирования подачи воды из устройства в общую систему труб. Таким образом снижается потребность в новой нагретой жидкости и увеличивается эффективность прибора.

Перед началом монтажа стоит выяснить, достаточно ли будет параметров существующей электропроводки для работы нового оборудования. При необходимости провода заменяют другими, с большим сечением. Если же необходима трехфазная сеть, прокладываются дополнительные кабели отдельно от общей сети электроснабжения. Кроме того, для оборудования необходим специальный защитный блок, автоматически отключающий питание при резких перепадах напряжения в сети.

Устраивая инверторное отопление, следует не забыть:

• предусмотреть монтаж в системе специального воздуховыпускного клапана;
• об установке расширительного бака, необходимого для компенсации теплового расширения жидкости, а также циркуляционного насоса (если, конечно, система не является безнапорной);
• о расположении котла на определенном расстоянии от предметов мебели и других вещей;
• заземлить оборудование.

Также рекомендуется укомплектовать котел таким устройством для дистанционного управления, как электронный программатор или даже GSM-модуль. С их помощью можно обеспечить достаточно удобное отопление, например, загородного дома, посещаемого не ежедневно, а только на выходных.

Инверторные котлы отопления

Электрические котлы для отопления дома являются очень удобными, ведь могут работать в автоматическом режиме без использования сложнейшей электроники, занимают немного места, и их подключение представляет собой простую процедуру. Кроме этого, они являются безопасными. Лидером среди этих качеств является инверторный котел. Его другое название — индукционное устройство.

Строение

Такой электрокотел имеет очень простую конструкцию. Она представлена тремя контурами, которые вложены друг в друга.

1. Внутренний. Он представляет собой герметичную емкость в виде цилиндра, в котором происходит нагрев воды. В отличие от ТЭНовых или электродных электрокотлов внутри емкости инверторного устройства кроме воды или иного вида теплоносителя нет ничего. Контур имеет два патрубка. Один предназначен для подачи нагретого антифриза или воды в отопительную сеть, другой возвращает охлажденный теплоноситель из отопительной системы.
2. Средний контур. Он является электрической индукционной катушкой. Она обмотана вокруг бака с водой. Все электрические провода катушки являются изолированными, поэтому электрический ток никуда не передается. Стоит сказать, что в катушку поступает высокочастотный ток. Обмотка катушки может быть цилиндрической или тороидальной. Второй вариант представлен двумя сделанными из ферромагнитной стали трубами и обмотанными вокруг них проводами. Трубы находятся вверху и внизу котла, а также внутри каждого витка. Тороидальная катушка имеет больший КПД и меньший вес.
3. Внешний контур. Он является корпусом с теплоизоляцией. Благодаря ему устраняется случайный контакт человека с проводами, а также устраняется возможность утечки тепла из котла. Последняя особенность достигается благодаря применению теплоизоляции.

Стоит добавить, что в состав также входит:

1. Электрический преобразователь. Его задачей является приведение электрического тока к таким характеристикам, которые необходимы для правильной работы индукционной катушки. Инверторы для котла подают на катушку ток с частотой, достигающей 20 кГц.
2. Термодатчик.
3. Электронная схема управления.

Электрокотлы инверторные бывают:

1. Промышленными. Они имеют большие размеры, которые обусловлены объемным теплообменником. Кроме этого в них применяется сложная система преобразования электрического тока и цилиндрическая обмотка. Конечно, мощность таких агрегатов является очень большой.
2. Бытовыми. Они предназначены для отопления домов. В их состав входит тороидальная катушка, которая может получать электроэнергию не только с общей сети, но и от аккумуляторов. Размеры являются небольшими.

Принцип работы

Инверторные котлы отопления нагревают воду таким образом:

1. Электрический ток поступает к преобразователю.
2. Инверторы для котла увеличивают частоту и напряжение тока. Первая характеристика растет до 20 кГц.
3. Преобразованный ток подается на тороидальную обмотку, в которой формируется электромагнитное поле, а также возникают вихревые токи.
4. Электромагнитное поле выталкивает токи на внутренний стальной контур.
5. Контакт токов с контуром приводит к нагреванию теплообменника и циркулирующего по нему теплоносителя.

Нагрев сердечника (внутреннего контура) происходит очень быстро. Так, за 7 минут температура теплообменника поднимается до 75 °С.

Преимущества

Инверторный котел радует следующими плюсами:

1. Возможность работать с любым видом теплоносителя. То есть не имеет значения, циркулирует ли по отопительной системе вода или антифриз. Для сравнения стоит вспомнить электродные электрокотлы. Они могут работать только с водой или жидкостью, имеющей такую электропроводимость, как вода. Антифризы в них использовать не получится.
2. Инертность нагрева является малой. Это означает, что вода или другая жидкость быстро нагревается. Приятно то, что ускорить подогрев можно, использовав центробежный насос.
3. Долгий срок эксплуатации. Первыми элементами, которые могут выйти из строя, являются электрические. При этом катушка, автоматика или инверторы для котла работают очень долго. Стоит добавить, что такой плюс также является результатом того, что нагревательный элемент (индукционная катушка) не контактирует с теплоносителем, ведь катушка изолирована от жидкости. Со временем могут загрязниться стенки водяного бака, однако это возникает только в случае пренебрежения процедурой фильтрации воды перед заливкой в систему отопления.
4. Возможность разгерметизации корпуса практически нулевая. Поэтому волноваться за возможные утечки нет смысла.
5. Высокая пожаробезопасность. Твердотопливные и газовые котлы в этом плане очень сильно отстают.
6. Довольно слабый шум.
7. КПД составляет почти 100%.
8. Малые размеры. Они значительно меньше агрегатов на газе или твердом топливе. Правда, характеристик у инверторных котлов больше, чем у аналогичных электрокотлов.
9. Такой котел легко изготавливается своими руками.

Недостатки

Их перечень значительно короче. Он состоит из:

1. Относительно большой массы, если сравнивать эту характеристику с весом других электрических котлов.
2. Большей, чем у других отопительных электрических устройств, цены.
3. Возможности установки только в системы закрытого типа.
4. Потребности в сложной электронике для управления работой и режимами нагрева.