Принцип работы инверторного котла отопления, характеристики, плюсы и минусы

Преобразователь напряжения для отопительного котла виды и особенности

Если для закрытой системы обогрева личного дома применен электрический или котел на газе, то при перебоях в подаче электрической энергии обогрев помещений, естественно, будет прекращен. Во избежание подобного малоприятного явления было изобретено особое устройство — преобразователь напряжения для отопительного котла, которое стабильное напряжение аккумулятора превращает в синусоидальное напряжение 220 вольт с частотой 50 Гц.

Специфики преобразователей напряжения для газовых и электробойлеров

Преобразователь напряжения входит в состав источника бесперебойного питания (ИБН) для энергозависимых систем. ИБН дублируют электрическое питание, чем существенно делают лучше надежность работы оборудования для отопления. Данные устройства аварийного электрического снабжения включаются быстро при снижении уровня или полного отсутствия напряжения.

В системах отопления личных домов используются такие варианты бесперебойников:

• резервные ИБН, которые включаются исключительно при исчезновении или уменьшении ниже конкретного порога напряжения сети 220 в;
• линейно-интерактивные приборы содержат стабилизатор электрического напряжения для хорошей и неопасной работы электронного оборудования котла;
• системы двойного изменения работают регулярно в «online».

При подборе ИБН следует учесть, что преобразователь напряжения для газового водогрея должен обеспечить мощность, достаточную для хорошего функционирования всех потребителей электрической энергии – насос циркуляционный, автоматический блок. Фактически эта мощность как правило не больше 300 Вт с учетом нужного запаса.

Для электробойлеров, разного типа при подборе ИБН, к мощности применяемой блоком автоматики и циркулярными насосами необходимо добавить мощность потребляемую котлом.

Инверторные электрокотлы отопления

Если строго подойти к термину — инверторный отопительный котел, то подобное название отвечает прибору, питание которого выполняется через преобразователь напряжения двойного изменения. Напряжение сети 220 вольт выпрямляется и поступает на преобразователь напряжения, который превращает стабильное напряжение в напряжение высокой частоты в диапазоне 15 – 40 кГц для питания индуктора (обмотки) электрического индукционного котла.

Известны несколько видов индукционных котлов:

1. электромеханические котлы отопления SAV;
2. электромеханические вихревые котлы ВИН.

Электрокотлы SAV подключаются конкретно к электросети, однофазной или трехфазной в зависимости от мощности и схемы подсоединения. Если для увеличения мощности применяется каскадное подсоединения, то каждый прибор подсоединяется к индивидуальной фазе.

Вихревые электромеханические котлы типа ВИН разрабатывались как инверторные отопительные котлы с питанием индуктора высокочастотным напряжением.

Применение высокой частоты дало возможность сделать меньше габариты котла, количество витков индукторной обмотки и уменьшить его вес.

Большинство производителей рекомендуют вихревые котлы ВИН, которые, из-за чего то просят питания 220 v 50 Гц, т. е подобный домашний отопительный котел оказывается модернизированным котлом типа SAV. Назвать его инверторным вихревым прибором типа ВИН нельзя, так как утерян сам принцип – применение высокочастотного напряжения. В сети встречается очень большая путаница с использование терминов и понятий. Доходит даже до прямого обмана. К примеру, предлагается индукционный электробойлер А006. Смотрим его технические данные:

• общаяя мощность ТЕНОВ – 6 кВт;
• ступенчатая регулировка мощности – 3/6.

Уже только такие параметры четко формируют принадлежность котла к ТЭНовым обогревательным приборам.

Не обращая внимания на то, что индукционное оборудование одно из очень экономичных, безопасных и надежных, его широкое внедрение сдерживает цена электрической энергии. Использование ИБН, в его состав входят преобразователи напряжения для отапливания, в условиях неустойчивой сети вполне оправданы, т.к. делают больше надежность контура и предоставляют работу без перебоев. Термин инверторное теплоснабжение можно задействовать исключительно к вихревым индукционным котлам типа ВИН, индуктор которых не прекращает работу от высокочастотного напряжения вырабатываемого преобразователем напряжения.

Система отопления частного дома Защита от отключения электричества

Инверторное домашнее отопление, что и как не прекращает работу

1. Конструкция инверторного котла отопления

2. Плюсы и минусы инверторного теплоснабжения 3. Установка инверторного котла собственными руками 4. Независимые источники питания

Система отопления считается одним из самых важных компонентов каждого дома, так как говорить о удобстве в неотапливаемом доме невозможно. Очень важным считается теплоснабжение в условиях холодного климата. Выбор системы отопления зависит от большинства показателей, но ключевыми являются результативность и экономность. Очень часто теплоснабжение применяется на протяжении полугода, а в определенных регионах – весь год.

На фоне большинства видов систем отопления светлым пятном выделяются инверторные котлы отопления, которые выделяются неограниченным количеством показателей. Инверторное теплоснабжение относится к категории устройств, применяющих для обогревания дома электрическую энергию. В основном, основная часть электрических отопительных конструкций расходует очень большое количество энергии, благодаря этому производственники бросают все усилия на увеличение КПД данных систем. В этой публикации будет рассмотрен рабочий принцип и специфики инверторного теплоснабжения. В инверторном котле нагрев носителя тепла происходит благодаря конвертирования электроэнергии в тепловую, в конце концов греются батареи от сети. Котел состоит из 2-ух контуров: магнитного и теплообменного. Магнитный контур считается катушкой проводника, закрепленной на диэлектрике. В этом контуре создается электромагнитное поле, которое действует на металлический сердечник, установленый в теплообменном контуре. Собственно сердечник отдает получившуюся энергию тепла тепловому носителю. Преобразователи напряжения отопительные являются одним из самых перспективных видов устройств отопления, которые можно использовать как для отапливания личных домов, так и в виде отопителя для зданий для производства.

Плюсы и минусы инверторного теплоснабжения

Перечень различий довольно внушителен:

1. В конструкции инверторных котлов отсутствуют двигающиеся детали и механизмы, благодаря этому устойчивость к изнашиванию подобных устройств выше. Подобным образом, рабочий срок инверторных котлов намного выше подобных устройств иного типа и в большинстве случаев составляет не меньше 10 лет.
2. Инверторные котлы имеют довольно обычную конструкцию, и если понадобится его можно собрать своими руками.
3. Тепловой носитель в инверторных котлах нагревается намного быстрее, чем в любой иной системе отопления. Причина очень простая: в устройствах инверторного типа отсутствует обыкновенный теплообменный аппарат, благодаря этому вся тепловая энергия идет на нагрев носителя тепла.
4. Практически каждый инверторный котел способна работать с любым видом носителя тепла, так как в яркий контакт рабочие детали котла с носителем тепла не вступают. Тепловой носитель может влиять исключительно на характеристики и показатели системы отопления, но котел будет работать в нормальном режиме.
5. Инверторные котлы дорого стоят: в сравнении с обыкновенной домашней техникой, то инверторный котел будет стоить как минимум в несколько раз больше.
6. Домашние инверторные котлы имеют тяжелый вес, но размеры подобных устройств восполняют такой недостаток. Более того, успешная форма позволяет разместить подобную конструкцию фактически в любых местах.
7. Регулировка котла выполняется с помощью непростых электронных систем, которые будут давать беспрерывную работу и контроль показателей котла. Подобным образом, не обращая внимания на легкость сборки самого котла, для самостоятельного создания контролирующих компонентов придется выучить электронику. Установка электронных систем считается обязательной, иначе оборудование может повредиться и поломаться.
8. Инверторные радиаторы не делают шума и относятся к пожаробезопасным устройствам: во время работы не применяется горючее, в результате которого может случиться воспламенение, и отсутствуют двигающиеся детали.
9. Подобные системы экологично чисты: так как горючее не используется, то нет и выбросов в среду которая нас окружает, ведь газообразные, жидкие и твердые вещества отсутствуют.

Как грамотно подобрать инвертор для котла отопления

С каждым годом энергонезависимых моделей становится все меньше, заменяют их котлы с более сложной автоматикой, более эффективной закрытой камерой сгорания, встроенным циркуляционным насосом и прочими модулями, требующими подключения к электросети. При временном отключении электроснабжения или даже сильном падении напряжения, работать энергозависимые котлы не могут. Кроме того, нестабильное электроснабжение может привести к серьезной неисправности электронной платы и прочих модулей котла или вовсе к аварийной ситуации.

Чтобы в случае проблем с электроснабжением отопительный котел без вмешательства человека продолжил свою работу, используется инвертор, он же – преобразователь напряжения – в большинстве случаев наиболее дешевый, но эффективный способ обеспечения автономности системы отопления.

Читайте в статье

Что собой представляют и для чего нужны инверторы для котла отопления

Инвертор – это преобразователь постоянного тока в переменный с изменением величины напряжения. Он питается от встроенного или внешнего аккумулятора с напряжением 12, 24 или 48 В и генерирует на выходе напряжение 220 В, характерное стандартной однофазной бытовой электросети. Современные инверторы для котлов отопления также выдают стабильную синусоиду частотой 50 Гц, именно такая частота требуется для работы энергозависимых котлов.

Пример установленного и подключенного инвертора с двумя внешними аккумуляторами (12 В) в котельной с газовым котлом и буферной емкостью.

Хотя оборудование не является обязательным, его важность часто недооценивают. Инвертор необходим, чтобы:

• в автоматическом режиме, без перебоя в работе обеспечить нормальное питание любому энергозависимому котлу в случае перебоя в электроснабжении;
• восстановить нормальное напряжение 220 В в случае падения напряжения в сети ниже критической отметки, необходимой для работы котла;
• предотвратить замерзание системы отопления и ее повреждение вследствие отключения котла (если в качестве теплоносителя не используется антифриз);
• предотвратить выход из строя комплектующих котла вследствие скачка или падения напряжения, чаще всего это электронная плата управления (автоматика). Особенно уязвимы дорогостоящие котлы со сложной автоматикой такие, как Viessmann , Vaillant, Lamborgini , Ferroli , но также это касается и котлов российского производства, например энергозависимых моделей Лемакс . В таком случае инвертор отключит внешнее питание от электросети и на определенное время обеспечит нормальные характеристики электрического тока.

Многие производители оснащают современные модели инверторов дополнительными модулями: зарядным устройством, контроллером и т.д.. Это стирает многие отличия от ИБП (источников бесперебойного питания, имеющих более широкий функционал) и вызывает путаницу. В зависимости от модели, современный инвертор может иметь даже больший функционал, чем ИБП, хотя в классическом виде преобразователь напряжения – это лишь один из элементов источника бесперебойного питания.

Поэтому выбор между приборами неоднозначный, мы рекомендуем всегда сравнивать не разницу между приборами в целом, а возможности и стоимость конкретной модели преобразователя с возможностями и стоимостью конкретной модели источника бесперебойного питания.

Но в целом главное знать, что самый простой инвертор обеспечивает более длительное питание (от 2-4 часов и более), чем самый простой ИБП (от 20 до 30 мин). При этом стоимость бюджетного преобразователя даже с учетом покупки аккумулятора в среднем в 2 раза ниже, чем стоимость бюджетного бесперебойника.

Устройство и принцип работы

Принцип действия инвертора как отдельного элемента довольно прост. Чтобы обеспечить питание работающего от переменного напряжения потребителя (котла), подключив источник постоянного тока (аккумулятор), необходимо подключить источник сначала одной полярностью, затем отключить и подключить его уже обратной полярностью. Соответственно, чтобы получить требуемую частоту 50 Гц, необходимо произвести алгоритм переключения 50 раз в секунду, что и делают современные инверторы.

Функции переключения выполняет электронная плата с набором транзисторов или тристоров, работающих в ключевом режиме. Преобразователи мощностью свыше 300 Ватт выделяют при такой работе большое количество тепловой энергии, поэтому дополнительно оснащаются системой охлаждения.

Схема, отображающая принцип работы инвертора напряжения.

Рассмотрим принцип работы инвертора на примере схематического изображения выше. Слева изображен аккумулятор U_А с клеммами 1—2 и котел R_HL_H1 активно-индуктивного характера с клеммами 3—4. В момент времени I котел клеммами 3—4 подключается к клеммам 1—2 U_А, при этом напрвление тока – от U_А к L_HR_H1. В следующий момент времени II клеммы 3—4 изменяют свое положение и направление тока меняется на противоположное относительно котла – потребителя электрической энергии.

Как грамотно выбрать и подключить генератор для газового котла

Просто и доступно о видах преобразователей напряжения

Вид инвертора – это основной критерий при выборе, с которым необходимо определиться в первую очередь. Каждый из видов обладает определенными свойствами, алгоритмом работы и характеристиками.

Off-line

Off-line инверторы также называют резервными, они имеют наиболее простую конструкцию и алгоритм работы:

1. При нормальном напряжении в электросети, инвертор бездействует, а котел работает в штатном режиме, исключительно от электросети.
2. Как только напряжение в электрической сети снижается ниже критической отметки (обычно 175-190 В) или пропадает вовсе, инвертор мгновенно переключает питание котла на подключенный к преобразователю аккумулятор. Переключение происходит незаметно, в современных моделях за 4-8 мс, чего достаточно для бесперебойной работы котлоагрегата.
3. Как только напряжение в электрической сети восстанавливается, инвертор переключает питание на основную сеть и переходит в режим ожидания.

Также большинство приборов рассчитаны и на превышение напряжения, обычно они срабатывают при значениях свыше 260-300 В. Off-line инверторы наиболее простые и недорогие, цены на них начинаются от 4 тыс. руб.

Однако их лучше не использовать, если напряжение в электросети скачет слишком часто или постоянно. При такой нестабильности преобразователь производит переключения с основного источника питания на резервный слишком часто, что приводит к очень быстрому износу аккумуляторов.

Line-interactive

Линейно-интерактивные (Line-interactive) преобразователи напряжения являются наиболее оптимальными и универсальными для современного котла отопления. Помимо преобразователя и переключающего реле, как в Off-line приборах, в линейно-интерактивных моделях используется стабилизатор напряжения.

В стандартном режиме котел все так же потребляет электроэнергию из основной сети, однако напряжение выравнивается встроенным стабилизатором, некоторые более технологичные модели оснащены дополнительными фильтрами, сглаживающими шумы, устраняющими помехи в сети и т.д. При такой работе аккумулятор используется реже, а эффективность использования электроэнергии (КПД) гораздо выше.

Линейно-интерактивные модели часто имеют встроенный аккумулятор, способный обеспечить работу котла на протяжении 20-120 минут, при этом также возможно и подключение внешних дополнительных аккумуляторов, способных продлить автономность до нескольких дней.

Line-interactive инвертора достаточно всегда будет достаточно для любого газового, твердотопливного или маломощного электрического котла. Однако недостатки у такого оборудования также есть – слабое сглаживание синусоиды при помехах, нарушение ее равномерности при глубоких просадках или перепадах (время переключения 4-6 мс не защищает слишком чувствительные модули).

Как выбрать комнатный термостат и экономить до 30% в месяц на отоплении

On-line

Наиболее технологичные и дорогостоящие инверторы с двойным преобразованием. Упрощенный алгоритм работы выглядит так:

1. На входе инвертор преобразует переменное напряжение электрической сети в постоянное, величиной 12 В.
2. На выходе инвертор преобразовывает 12 V в 220 V с идеально чистой синусоидой частотой 50 Гц.

Аккумуляторы в таком устройстве выполняют роль буферной емкости, необходимой для выравнивания параметров тока. Преимуществом технологии является то, что котел не контактирует с электрической сетью напрямую и при любых параметрах тока в сети получает идеальную, чистую синусоиду, выдаваемую инвертором. Однако в виду двойного преобразования, КПД такого оборудования ниже, до 90%.

Как выбрать инвертор для котла отопления

Определившись с видом, необходимо подобрать подходящие параметры преобразователя и определиться с необходимостью дополнительных возможностей.

Критерий выбора	Оптимальные параметры	Описание
1. Минимально необходимая мощность	300-600 Ватт (от 3 кВт для электрокотлов)	Максимальная потребляемая мощность котла всегда указывается в его паспорте. Например, для газовых котлов это в среднем 130-140 Вт. Большие всего электроэнергии используется при розжиге, в этот момент потребление может вырасти еще на 100 Ватт свыше максимального. Также мы рекомендуем закладывать 25-30% запаса мощности. Итого, для газового котла нужен инвертор мощностью 300, лучше – 600 Ватт.
2. Диапазон входного напряжения	От 180-190 до 250-260 В	Диапазон входного напряжения определяет критические значения, при достижении которых преобразователь будет переключать питание на аккумуляторы. Соответственно, чем меньше отклонения от 220 В, тем безопаснее такие параметры для работы котла.
3. Амплитуда искажения синусоиды и выходного напряжения	Частота: 50 Гц +- 0,5-1% Напряжение: 220 В +-8-10%	Амплитуда отклонений на выходе определяет качество работы инвертора, встроенного стабилизатора и фильтров помех. Соответственно, чем меньше отклонение, тем более «чистым» и «безопасным» будет питание котла.
4. Коэффициент полезного действия при преобразовании	КПД – 80-90%	Указывается в технических характеристиках далеко не всегда и отображает насколько эффективно прибор использует электроэнергию.
5. Наличие дополнительных защит	Защита от перегрузки Защита от всплесков напряжения Защита от молнии Фильтрация	Базовой и необходимой считается защита от перегрузки, которая реализована во всех современных инверторах, дополнительные защиты повышают безопасность и расширяют возможности, но и повышают стоимость прибора.

Также стоит обратить внимание на наличие встроенного аккумулятора и возможность подключения внешних источников питания (также их количество). Некоторые инверторы имеют возможность подключения солнечных панелей с напряжением 12 или 24 В.

Лучшие известные производители и модели: характеристики и цены

CyberPower SMP550EI

Один из наиболее распространенных и известных, проверенных производителей. Модель SMP550EI является одной из лучших в соотношении «цена-качество», представляет собой резервный инвертор с оптимальными для отопительного котла параметрами, необходимым минимумом защит. Имеется встроенный аккумулятор, возможность подключения внешних. Согласно отзывам покупателей работает практически бесшумно. Также отличается приятным дизайном.

Стоимость: 6 200-7 900 руб.

Exmork NB-Y300W LCD DC12V

Линейно-интерактивная модель российского производства, совмещающая в себе достаточной широкий функционал и оптимальные параметры за крайне доступную цену. Встроенный стабилизатор подразумевает чистый, хотя и не идеальный в сравнение с on-line моделями синус. Оснащен зарядным устройством. Отличается наличием большого количества защит: от перегрузки, короткого замыкания, перенапряжения, низкого напряжения, избыточного нагрева и т.д. Имеются версии мощностью 300, 600, 800 и 1000 Ватт

Стоимость: 6 100-6 500 руб.

POWERMAN ONLINE 1000

On-line преобразователь напряжения, один из лучших инверторов для котла отопления. Форма выходного напряжения – всегда чистая синусоидальная, не зависящая от параметров электросети. Имеются два встроенных аккумулятора по 9 Ач. Также отличается очень большим диапазоном работы – 115-295 В, поэтому отлично подходит в случаях, если частный дом расположен в проселочной местности с очень слабой и нестабильной, часто перегруженной подстанцией.

Единственные недостатки – высокий уровень шума (около 45 дБ) и отсутствие моделей мощностью менее 900 Ватт, но инвертор даже такой мощности стоит довольно недорого как для On-line вида.

Стоимость: 12 900-15 500 руб.

СибКонтакт ИС2-12-300

Недорогой и очень простой, но надежный и проверенный off-line инвертор российского производства. Отличается хорошими параметрами и возможностью кратковременного двойного форсирования по мощности, отдаваемой в нагрузку. Это подразумевает возможность подключать к прибору устройства, потребляющие на этапе включения мощность, которая превышает номинальную потребляемую мощность устройства. Т.е. – идеальное свойство для котлов, потребляющих при включении в среднем на 100 Ватт свыше номинала, даже самой недорогой модели Вт будет достаточно для любой системы отопления с одним насосом.

Также за такую сумму имеется немало встроенных защит: от короткого замыкания, перегрузки, перегрева, повышения напряжения, защита аккумулятора от полной разрядки.

Стоимость: 3 900-5 000 руб.