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.

Виды отопительных систем частного дома. Инверторное отопление, плюсы и минусы. Выбор и установка индукционного котла

Установка индукционного котла предполагает систему отопления закрытого типа, имеющую циркуляционный насос для обеспечения принудительной циркуляции теплоносителя и расширительный бак-экспанзомат.

Требование к установке индукционного котла — строгая вертикальность. Вводной патрубок в индукционных котлах может располагаться внизу или в боковой части, для разных моделей. Обратный трубопровод отопительного контура подключают к вводному патрубку, а подачу — на выводной патрубок (в разных моделях может находиться с верху или в верхнем уровне корпуса). Крепеж на стену выполняется с учетом массы котла и теплоносителя, циркулирующего в котле и по трубопроводам. Крепление должно быть надежным, а котел строго вертикальным. Требования к расстояниям:

• Корпус котла должен быть расположен не менее чем на 0,3 м от всех поверхностей (пол, потолок, стены и любые предметы) относительно боковых граней
• Аналогично — не менее 0,8 м от верхней и нижней грани котельного агрегата

Для подключения индукционного котла требуется заземление. В обвязке трубами из металла необходимости нет, возможны подсоединения металлопластиковых труб заземляющего контура на патрубки котла. Группу безопасности, состоящую из манометра, автоматического воздухоотводчика и предохранительного клапана, встраивают в локальный участок трубопровода в непосредственной близости к выводному патрубку котла. Затем по ходу размещается запорная арматура. Установку бачка-экспанзомата выполняют на обратный трубопровод. За точкой подключения расширительного бачка и до присоединения обратного трубопровода к вводному патрубку индукционного котла проводят подключение в последовательности: фильтра-отстойника, сетчатого фильтра грубой очистки, циркуляционного насоса и датчика потока (для контроля протока теплоносителя по обратному трубопроводу и его прохождения в котел).

Для подключения управляющей системы инверторного котла обязательным является выполнение правил устройства электроустановок (ПУЭ). Все системы подключают по схемам, регламентированным технической документацией на котел (техпаспорт).

О выборе инверторного котла

Отечественные модели инверторных агрегатов имеют исполнения: однофазный, мощность 2,5; 7,5 кВт и более мощные — трехфазный: от 8 до 65 кВт. Системы отопления с индукционными котлами включают как обязательные элементы, так и дополнительную комплектацию блоком управления: электронным программатором режимов до семи дней работы или программатором для удаленного управления.

Индукционные котлы не снижают мощностей при эксплуатации, поэтому подбирают модификацию по исходным данным отапливаемой площади. Но чтобы точно оценить потребность в мощности котла и теплотехнические параметры для конкретного дома, нужна вся информация об утеплении ограждающих конструкций и системах вентиляции. Предварительно определиться с минимальной мощностью котла можно по пропорции: на 10 м2 требуется мощность 0,6 кВт. Пример: комната площадью в 18 м2 требует для обогрева мощности котельной установки не менее 2,65 кВт.

Гарантию на индукционные котлы производители дают 36 месяцев, как на собственно котельный агрегат, так и на комплектацию электрооборудования. Основным моментом для долгой и надежной службы индукционных котлов без аварий и ремонтов является элемент сердечника-магнитопровода. Важна толщина стенки трубы, поскольку металл так или иначе будет подвергаться коррозии. Трубы для сердечников применяют толстостенные — с толщиной стенки не менее 1 см.

Технические характеристики и плюсы индукционных котлов

• Полностью отсутствуют подвижные, нагруженные, трущиеся детали, а также нагревательные элементы. Как следствие нет износа, не нужны периодические замены деталей и т.п.
• Возможно подключение и работа в нормальном режиме от электросетей постоянного тока и при низком напряжении. Как правило, модели электрических котлов не имеют таких возможностей
• В конструкции индукционного котла отсутствуют соединения с разъемами, что исключает протечки теплоносителя
• На рабочий режим и нагрев до рабочих показателей уходит намного меньше времени, если сравнивать со всеми другими видами электрокотлов
• Конструкция и особенности работы котла дают плюс в невозможности отложений накипи солей на внутренних поверхностях сердечника-магнитопровода. Во-первых, нагреватель и жидкость-теплоноситель имеют незначительную температурную разницу — до 30 градусов. Во-вторых, работа котла предполагает вибрации высокой частоты, вызываемые возникающими в сердечнике вихревыми токами, которые «отталкивают» ионные частицы солей от металла трубного сердечника
• Высокий класс по электробезопасности и пожарной безопасности (второй класс). Электрическая связь индукторной первичной обмотки и нагревателя-сердечника в конструкции индукционного котла исключена конструкционно, а нагрев теплоносителя и трубы-магнитопровода имеет интервал не более 30 градусов
• Для инверторных котлов не требуется топливо, дымоудаление и дымоходы, а также их чистка от сажи — как и для всех электрических котельных агрегатов
• Не нужна отдельная котельная и сбор разрешений на подключение котла
• Как подавляющее большинство электронагревательных аппаратов, инверторный котел имеет КПД, близкий к 98-100%, причем уменьшения мощности и КПД при эксплуатации не происходит, что выгодно отличает индукционный аппарат от электродных и ТЭНовых
• Средние сроки эксплуатации производители заявляют, как четверть века и более, причем профилактика не нужна. Чем толще стенка металлической трубы сердечника, тем меньше риски коррозионных процессов и долговечнее агрегат
• Нет особых требований к химическому составу теплоносителя. Возможно применение воды, масла, антифриза и других жидкостей, предварительная их подготовка и очистка не требуется, а до замены теплоноситель служит примерно десять лет
• Индукционные котлы работают абсолютно без шума
• Малая инерция, что дает экономию электроэнергии (у ТЭНовых нагревателей инерционность намного больше, но электродные котлы имеют еще меньшую инерцию, чем индукционные). Энергоэффективность индукционных котлов обусловлена применением электронного управления. Потребление энергии меньше, поскольку температура регулируется на определенном минимуме, и при ее возрастании управляющие элементы отключают котел от электропитания, и возобновляют подключение, как только температура понижается ниже уровня, который задает пользователь
• Для монтажных работ по установке котла не требуется привлекать высококвалифицированных специалистов
• Котлы можно применять для всех систем обогрева по закрытому типу, в том числе системе теплого пола и обогрева плинтусами, поскольку минимум порога нагрева теплоносителя всего 35 градусов
• Максимальное допустимое давление для системы отопления, работающей от инверторного котла, является 0,30 Мпа

К недостаткам инверторных котлов следует отнести:

• Немалые габариты и массу. Параметры небольшого однофазного котла с мощностью 2,5 квт: диаметр 125 мм, высота 0,45 м и вес более 20 кг
• Основная деталь управляющей системы — инверторный пускатель — обуславливает немалую стоимость котла. Цены на инверторные котлы на сегодня немалые
• Невозможность применения в отопительных системах открытого типа
• Наличие трудно экранируемых помех в радиусе несколько метров от места расположения котла. Котел генерирует волны длинные, средние и УКВ-диапазона. Организм человека никак эти волны не воспринимает и не реагирует. Замечалась реакция домашних животных на работу индукционных агрегатов, также в радиусе до десяти метров

Один из дополнительных плюсов применения индукционного котла в отопительной системе индивидуального дома или дачи тот, что можно поддерживать оптимально комфортную температуру в жилище, в котором не проживают постоянно, а приезжают на время. Для таких условий эксплуатации не требуются мощные модели котлов, поскольку котел мощностью 4,5 кВт может стабильно отапливать дом площадью до 100 м2 с постоянным уровнем температуры около 10-15 градусов. Создать комфортные условия в данном случае можно при наличии камина или печки. Такие отопительные комбинации популярны в районах с холодным климатом, поскольку имеется и тепловой комфорт, и определенная экономия энергии.