Индукциони котлови за грејање: врсте, преглед предности и мана, како одабрати добар модел

Предности и мане индукционих котлова

Електрично грејање је најједноставнија алтернатива конвенционалном грејању са гасним котловима. Правилно инсталиран систем ће одушевити потрошаче топлином, а опрема за индукционо грејање ће вам омогућити да рачунате на одсуство проблема. Погледајмо главне предности индукционих јединица:

• Компактност - ови котлови су заиста веома мали, по свом изгледу подсећају на цев великог пречника са цевима мањег пречника (систем грејања је повезан са цевима). Иако се неки индустријски дизајни не могу назвати компактним;
• Ефикасност близу 100% - скоро сва електрична енергија се претвара у топлоту.Ипак, и даље постоје мали губици, пошто нема ничег идеалног на свету;
• Дуг радни век - произвођачи тврде да је најмање 20-25 година. И то је тачно, јер овде нема традиционалних грејних елемената;
• Способност рада са било којом врстом расхладне течности;
• Каменац се не формира у индукционим котловима - тако се повољно упоређују са грејним елементима, на којима се још увек формира мала количина наслага креча;
• Повећана поузданост - индукциони калем има пристојну удаљеност од окрета до окрета, а завоји су одвојени од језгра поузданом изолацијом. Дакле, овде нема шта да се разбије. Само систем напајања, који укључује електронске компоненте, може покварити;
• Могућност само-монтаже - у томе нема ништа компликовано. Да, и овде нема подешавања.

Постоје и одређени недостаци:

Правилно и ефикасно монтиран индукциони котао није само лепа слика, већ и гаранција дугог и поузданог рада целог система.

• Висока цена - у систему грејања куће, индукциони котао ће постати најскупља јединица. Али трошак је вредан тога;
• Велика потрошња електричне енергије - обезбеђује високе трошкове за рад грејања;
• Сложенији дизајн - овде постоји струјни круг, који је одсутан у грејним елементима и склоповима електрода.

Главни недостатак су високе цене опреме, иако у томе нема ништа компликовано.

Поред тога, ако користите индукциони котао снаге веће од 7 кВ, онда ће вам требати трофазно напајање - то важи не само за индукцију, већ и за било које друге електричне грејне јединице.

Уређај и принцип рада котла

Када се електрична струја прође кроз проводни материјал, у њему се ослобађа топлота, чија је снага директно пропорционална јачини струје и њеном напону (Јоуле-Ленцов закон). Постоје два начина да се изазове проток струје у проводнику. Први је да га повежете директно на извор електричне енергије. Овај метод ћемо назвати контактом.

Други - бесконтактни - открио је Мајкл Фарадеј почетком 19. века. Научник је открио да када се мењају параметри магнетног поља које пролази кроз проводник, у последњем се појављује електромоторна сила (ЕМФ). Ова појава се назива електромагнетна индукција. Тамо где постоји ЕМФ, биће електрична струја, а самим тим и грејање, ау овом случају, бесконтактно. Такве струје се називају индуковане или вртложне или Фоуцаултове струје.

Индукциони котао за грејање - принцип рада

Електромагнетна индукција може бити узрокована на различите начине. Проводник се може померати или ротирати у константном магнетном пољу, као што се ради у савременим електричним генераторима. И можете променити параметре самог магнетног поља (интензитет и правац линија силе), остављајући проводник непомичним.

Такве манипулације магнетним пољем постале су могуће захваљујући још једном открићу. Као што је Ханс-Кристијан Ерстед сазнао 1820. године, жица намотана у облику завојнице, када се повеже са извором струје, претвара се у електромагнет. Променом параметара струје (јачине и правца) постићи ћемо промену параметара магнетног поља које генерише овај уређај. У овом случају ће се у проводнику који се налази у овом пољу појавити електрична струја, праћена загревањем.

Пошто се упознао са овим једноставним теоријским материјалом, читалац мора да је већ уопштено замислио уређај индукционог котла за грејање. Заиста, има прилично једноставан дизајн: унутар заштићеног и топлотно изолованог кућишта налази се цев од посебне легуре (може се користити и челик, али ће карактеристике бити нешто лошије), уграђена у рукав од диелектричног материјала ; на чахуру је намотана бакарна сабирница у облику завојнице, која је повезана са мрежом.

Индукција котла након уградње

Кроз две цеви, цев се урезује у систем грејања, због чега ће расхладна течност тећи кроз њу. Наизменична струја која тече кроз калем ће створити наизменично магнетно поље, које ће заузврат индуковати вртложне струје у цеви. Вртложне струје ће изазвати загревање зидова цеви и делимично расхладне течности у целој запремини затвореној унутар завојнице. За брже загревање уместо једне цеви може се уградити неколико паралелних цеви мањег пречника.

Читаоци који су свесни цене индукционих котлова су, наравно, посумњали да је њихов дизајн нешто више. На крају крајева, генератор топлоте, који се састоји само од цеви и комада жице, не може коштати 2,5 - 4 пута више од аналога грејног елемента. Да би загревање било довољно интензивно, потребно је кроз калем не пропуштати обичну струју из градске мреже фреквенције од 50 Хз, већ високофреквентну, па је индукциони котао опремљен исправљачем и инвертер.

Исправљач претвара наизменичну струју у једносмерну, а затим се напаја у инвертор - електронски модул који се састоји од пара кључних транзистора и контролног кола.На излазу претварача струја поново постаје наизменична, само са много већом фреквенцијом. Такав претварач није доступан у свим моделима индукционих котлова, неки од њих и даље раде на фреквенцији од 50 Хз. Међутим, употреба високофреквентне наизменичне струје може значајно смањити величину уређаја.

Принцип електромагнетне индукције

У различитим описима аутори указују на сличност индукционог котла са трансформатором. Ово је сасвим тачно: намотај жице игра улогу примарног намотаја, а цев са расхладном течношћу игра улогу краткоспојног секундарног намотаја и истовремено магнетног кола.

Зашто се онда трансформатор не загрева? Чињеница је да магнетно коло трансформатора није направљено од једног елемента, већ од мноштва плоча изолованих једна од друге. Али ни ова мера није у стању да у потпуности спречи загревање. Тако, на пример, у магнетном колу трансформатора са напоном од 110 кВ у режиму мировања, ослобађа се не мање од 11 кВ топлоте.

Опције за избор електричних котлова

У првој фази потребно је решити питање како одабрати прави електрични котао за грејање. Тренутно произвођачи нуде велики број модела који се разликују не само по карактеристикама дизајна, већ иу функционалности. Дакле, потрошач треба да зна основне параметре избора.

Пре него што изаберете електрични котао за грејање куће, требало би да правилно израчунате његову снагу. Рад било ког система за снабдевање топлотом је усмерен на компензацију топлотних губитака зграде. Због тога је прво потребно израчунати овај најважнији параметар. Да бисте то урадили, можете користити специјализоване програме.

Након тога, поставља се питање - купити фабрички модел или направити домаћи електрични котао за грејање. Да би то решили, стручњаци препоручују анализу следећих фактора:

• Интензитет уређаја. Ако планирате да стално користите опрему, најбоље је купити поуздан фабрички електрични котао за загревање воде. Када организујете грејање помоћне просторије (гараже) или сеоске викендице са малом површином, можете направити домаћи котао;
• Снабдевање топлом водом. Да бисте обезбедили топлу воду, потребно је уградити двокружни електрични котао за грејање куће. Проблематично је направити га сами, јер дизајн неће имати одговарајући степен поузданости. Инсталација и израчунавање параметара другог кола код куће је готово немогуће;
• Димензије. Они директно зависе од конфигурације опреме и њене снаге. Снабдевање топлотом мале куће може се извршити помоћу електродних или индукционих модела. Пошто је тешко направити електрични котао за грејање куће овог типа, бирају се шеме са грејним елементима;
• Мрежни напон. Зависи од снаге опреме. Скоро сви електрични котлови за грејање "уради сам" имају снагу не већу од 9 кВ. Ово омогућава повезивање на мрежу од 220 В.

Али за потрошача, одлучујући параметар је и даље трошак електричног котла за грејне батерије. Због тога је недавно било много опција за самосталну производњу ове врсте опреме за грејање. Међутим, да бисте упоредили електричне котлове за грејање урадите сами, требало би да сазнате карактеристике дизајна и рада фабричких модела.

Откривамо главни мит о индукционом грејању

Недавно су већ престали да говоре да је ефикасност индукционог грејања 2-3 пута већа од ефикасности котла за грејање. Али присталице индукционог котла тврде да котао са грејним елементом брзо губи својства и излази из употребе, јер на њему расте каменац!

Кажу да се током године капацитет котла за грејање смањује за 15-20%. Да ли је заиста?

Да, наслаге које се не греју заиста постоје, али никада не треба мешати систем грејања и водовод. На пример, каменац се ствара у водоводном систему, баш као што се формира у чајнику који свако јутро видимо у кухињи. То нам никада не смета у раду, знамо, а нема сумње да вода у сваком случају кључа у котлићу.

Напротив, у нама познатом систему грејања, нечистоће ретко улазе у воду. Слој наслага је веома танак и не представља значајну препреку за пренос топлоте.

Ако је енергија негде напустила мрежу, она нигде потпуно не нестаје. Претвара се у апсолутну топлоту и загрева расхладну течност, која се, заузврат, загрева тачно са истом ефикасношћу као што је претходно загревана и како ће се увек загревати. Да није тако, онда би десетка била растргана од вишка енергије.

Чим се појави каменац, размена топлоте се одвија на вишој температури. Не може бити говора о било каквом смањењу ефикасности, без обзира на температуру у грејном елементу.

Принцип рада

Принцип електромагнетне индукције идентификовао је 1831. године енглески физичар Мајкл Фарадеј. Почетком двадесетог века његов постулат је уведен у производњу у виду грејног елемента за топљење метала.Испоставља се да су индукциони котлови постали познати већ дуго времена и да су коришћени, али само на нивоу производње.

Принцип рада електромагнетне индукције заснива се на формирању електромагнетног поља које загрева било који феромагнетни материјал (за који се магнет залепи) ако се постави у центар овог поља. Стварање електромагнетног поља је лако. Ово захтева завојницу, пожељно направљену од бакарне жице, која је под напоном. Унутар завојнице се формира магнетно поље.

Унутра је уграђена цев од диелектрика (који не пропушта електричну струју), око ње је намотан калем, а унутра је уграђена челична шипка.

Ако се, на пример, у њега угради челична шипка, онда ће се сигурно загрејати до високих температура. На овом принципу је изграђен дизајн индукционог котла за грејање.

А расхладна течност (вода или антифриз) тече кроз унутрашњу шупљину цеви, пере шипку. Штап загрејан електромагнетним пољем преноси топлоту на расхладну течност.

Постоји једна суптилна тачка у принципу рада индукционих котлова која се врти по Јоуле Лензовом закону. Ако повећате отпор штапа, можете повећати његово загревање. А повећање се врши на два начина:

• повећати дужину и смањити попречни пресек;
• направите га од метала са високим отпором, на пример, од нихрома.

Референца! Ове методе се користе појединачно или у комбинацији. На тај начин се контролише снага котла.

Врсте индукционих грејача за систем грејања

На тржишту постоје две врсте уређаја.Прва јединица ради са вртложним струјама за загревање расхладне течности, снабдевајући примарни намотај напон од 220 В (50 херца), а друга са истим струјама, али преноси напон преко претварача. У другом случају, јединица је одговорна за претварање стандардног мрежног напона у струје повећане фреквенције до 20 килохерца.

Инвертер је уређај који повећава ефикасност индукционог котла без повећања величине и тежине опреме. Захваљујући претварачу, опрема ради у економичном режиму. Постоји само један минус - употреба бакарног намотаја, због чега су инвертерски грејачи скупљи од стандардних модела са грејним елементима.

Уређаји су класификовани према врсти материјала - вртложни уређаји су опремљени измењивачем топлоте од феромагнетних легура, САВ котлови имају цевасте челичне измењиваче топлоте затвореног типа.

Индукционо грејање се формира помоћу једне од врста грејача:

1. ВИН. Вртложни инвертерски котлови који претварају фреквенцију електричне мреже. Компактни и немасивни уређаји се згодно монтирају на ограниченим површинама. Уређаји укључују измењивач топлоте од феромагнетне легуре, секундарни намотај и магнетно коло су представљени измењивачем топлоте и кућиштем. Јединица је допуњена аутоматском контролном јединицом, доводном и циркулационом пумпом.

1. САВ. То су котлови без инвертера, раде на струји од 220 В (50 херца), која се напаја на индуктор. Секундарни намотај изгледа као цевасти челични измењивач топлоте, загрејан Фоуцаултовим струјама. Котао је опремљен пумпом за циркулацију расхладне течности. У продаји су јединице за рад од напонске мреже од 220 В, 380 В.

Главни елементи и распоред котлова

Ако је шема индукционог штедњака позната, онда дизајн котла такође неће изазвати потешкоће.

Главни детаљи:

• Хеатер. Ово је језгро завојнице, које може бити у облику једне или више цеви. Ако је ово једна цев, онда су њене димензије прилично велике, паралелно је повезана мрежа цеви мањег пресека.
• Калем. Врста трансформатора са више намотаја. Први је додавање језгра, због чега се формира електромагнетно поље које покреће вртложне струје. Секундарни намотај - тело јединице, које прима струје и преноси топлоту на расхладну течност
• инвертер. У котловима постоји ВИН, потребан је за претварање једносмерне струје у високофреквентну.
• Разводне цеви. Елементи за повезивање мреже за грејање. Једна цев је дизајнирана за снабдевање расхладне течности за грејање, друга - за транспорт загрејане воде у систем грејања.

Смањење ефикасности електричног котла

Други аргумент приликом поређења је да индукциони котао не губи своју првобитну снагу током периода рада. Али у грејном елементу због формирања каменца, то се дешава по редоследу ствари.

Чак се понекад дају прорачуни према којима се за само годину дана снага грејног елемента смањује за 15-20%. То значи да се и његова ефикасност смањује.

Погледајмо ово изблиза.

Ефикасност скоро сваког електричног котла прелази 98%. Па чак и котлови који раде на микроталасним струјама од 25 кХз и више, шта се може променити за вас? Додајте додатних један и по проценат, али истовремено скочите цену за 100%?!

Што се тиче наслага на грејном елементу, оне су заиста присутне.

А шта се дешава тамо где нема сталног снабдевања нечистоћама? Мали слој наслага се може слегнути на грејни елемент, међутим:

овај слој није довољно дебео

ни на који начин не омета пренос топлоте

И сходно томе, котао ни на који начин не губи своју првобитну ефикасност.

То јест, у ствари, и на чистом грејном елементу и на прљавом, преноси се иста количина енергије, само на различитим температурама.

Како одабрати уређај за грејање

Приликом избора инвертерског котла за грејање, вреди узети у обзир многе факторе.

Пре свега, морате обратити пажњу на његову снагу. Током века трајања котла, овај параметар остаје непромењен. Узима се у обзир да је за загревање 1 м2 потребно 60 В

Израда прорачуна је веома лака. Потребно је додати површину балских соба и помножити са назначеним бројем. Ако кућа није изолована, онда је боље изабрати моћније моделе, јер ће бити значајних губитака топлоте.

Узима се у обзир да је за загревање 1 м2 потребно 60 вати. Израда прорачуна је веома лака. Потребно је додати површину балских соба и помножити са назначеним бројем. Ако кућа није изолована, онда је боље изабрати моћније моделе, јер ће бити значајних губитака топлоте.

Важан фактор су карактеристике рада куће. Ако се користи само за привремени боравак, онда нема потребе да се температура у просторијама стално одржава на датом нивоу. У таквим случајевима можете у потпуности проћи са јединицом снаге не више од 6 кВ.

Приликом избора обратите пажњу на конфигурацију котла. Погодно је присуство електронске програмске јединице са диодним термостатом. Помоћу њега можете подесити јединицу да ради неколико дана, па чак и недељу дана унапред

Поред тога, у присуству такве јединице, могуће је контролисати систем са удаљености. Ово омогућава претходно загревање куће пре доласка.

Помоћу њега можете подесити јединицу да ради неколико дана, па чак и недељу дана унапред. Поред тога, у присуству такве јединице, могуће је контролисати систем са удаљености. Ово омогућава загревање куће пре доласка.

Важан параметар је дебљина зидова језгра. Отпорност елемента на корозију ће зависити од тога. Дакле, што су зидови дебљи, то је већа заштита. Ово су главни параметри које треба узети у обзир при избору уређаја и изградњи система грејања. Ако цена није прихватљива, онда можете користити аналоге или сами изградити котао. Да бисте то урадили, потребно је само да имате одређена знања и вештине.

Како ради индукциони грејач?

Врло једноставна. Ми примењујемо радни напон на завојницу. У калему се ствара електромагнетно поље. Пажљиво читамо - ево суштине његовог рада:

Електромагнетно поље индукује Фоуцаултове струје или вртложне струје у цеви за грејање и метална цев почиње да се загрева.

Ако неко не зна, магнетно коло трансформатора је посебно регрутовано од многих танких плоча од електричног челика, изолованих једна од друге.

Ово се ради управо да би се избегли губици енергије од загревања вртложним струјама.

Чињеница је да што је проводник масивнији, то ће се више загрејати од Фоуцаултових струја, заузврат, сила вртложних струја може се повећати брзином промене магнетног флукса.

Да ли знате да је енергетски трансформатор напон 110 кВ на у празном ходу и без оптерећења се ослобађа топлотна снага од око 11 киловата?

Ово је углавном због ефекта вртложних струја, које загревају магнетно коло, на којем су примарни и секундарни намотаји обучени.

Истовремено, магнетно коло је ламинирано, а да је чврсто, губици топлоте би се вишеструко повећали!

А трансформатор би једноставно изгорео од прегревања.

Индукциони електрични котао ради на истом принципу и челична цев са водом која пролази унутар завојнице се јако загрева, АЛИ! - због циркулације воде, топлота има времена да се одведе из цеви у систем грејања и прегреје не настаје.

Али може ли бити економичнији у поређењу са електричним котловима на грејним елементима? За шта?

Ево, хајде да прво размислимо без рашчлањивања и поређења ове две врсте котлова:

Имај кућу

Није важно шта и није важно где. Иако под водом, чак и на Евересту. Ова кућа има губитак топлоте од 6 киловата

Ова кућа има губитак топлоте од 6 киловата.

Кроз зидове, кроз прозоре, кроз плафон итд. - топлота се губи и да би се одржала константна температура ти топлотни губици се морају надокнадити и за то је, наравно, потребно и 6 киловата топлоте.

И није важно где и како се узима ова топлота, ова топлотна енергија је 6 киловата - чак и ложи ватру, чак и гас, чак и бензин, најважније је да се ови неопходни киловати топлоте ослобађају!

Сада најважнија ствар:

за загревање такве куће биће вам потребан и индукциони грејач и електрични котао на грејним елементима - свеједно, снага је такође најмање 6 кВ.

Другим речима, котао једноставно претвара електричну енергију у топлотну енергију.

А како он то ради, апсолутно није важно, јер нама је најважније да у кући буде топло.Енергија се једноставно трансформише из једног облика у други, из електричне у топлотну. А ако је котао доделио топлоту за 6 кВ, онда је из мреже узимао најмање исту количину електричне енергије, а с обзиром да ефикасност котлова није 100%, онда се чак и мало више енергије троши из мреже

А ако је котао доделио топлоту за 6 кВ, онда је из мреже узимао најмање исту количину електричне енергије, а с обзиром да ефикасност котлова није 100%, онда се чак и мало више енергије троши из мреже

Енергија се једноставно трансформише из једног облика у други, из електричне у топлотну. А ако је котао доделио топлоту за 6 кВ, онда је из мреже узео најмање исту количину електричне енергије, а с обзиром да ефикасност котлова није 100%, онда се још више енергије троши из мреже.

Онда је можда ефикасност индукционог котла већа? Према произвођачима, ова вредност достиже 98%.

Исто важи и за електрични котао са грејним елементима. Њихова ефикасност достиже 99%.

Па, размислите сами - где још може да оде енергија у грејном елементу, осим како да се издвојите у топлоти?

Сва енергија која се троши из мреже грејних елемената претвара се у топлотну енергију. Узео сам 5 кВ - доделио сам 5 кВ топлоте.

Узео сам 100 кВ - доделио 100 кВ топлоте. Па, можда мало мање ако се узме у обзир губитак енергије у прелазном отпору на стезаљкама грејног елемента, али опет, овај губитак енергије се ослобађа у виду топлоте (стезаљка се загрева) и у напојним кабловима.

Али – шта су стеге, да је пресек кабла исти по параметрима и код вортекс индукционог електричног котла и код грејног елемента.

Механизам деловања довода топлоте са индукционе плоче

Дизајн котла је заснован на електричним индукторима, они укључују 2 краткоспојна намотаја. Унутрашњи намотај модификује долазну електричну енергију у вртложне струје.У средини јединице појављује се електрично поље, које затим улази у други круг.

Секундарна компонента делује као грејни елемент јединице за довод топлоте и тела котла.

Он преноси енергију која се појавила на носач топлоте система за грејање. У улози носача топлоте који су намењени за такве котлове користе специјализовано уље, филтрирану воду или течност која се не смрзава.

На унутрашњи намотај грејача утиче електрична енергија, што доприноси појави напона и формирању вртложних струја. Примљена енергија се преноси на секундарни намотај, након чега се језгро загрева. Када дође до загревања целе површине носача топлоте, он ће пренети топлотни ток на уређаје за грејање.

Како ради индукциони котао за грејање

Подсетимо се физике из школског програма. Ако се феромагнетни проводник стави у наизменично електромагнетно поље, тада ће се енергија електромагнетног поља неповратно трансформисати у топлотну енергију овог проводника. Физику процеса описују два Максвелова закона и Ленц-Џулов закон, који нас овде не интересују.

То јест, ако се наизменична струја пропушта кроз завојницу (индуктор), онда ће се електрична енергија индуктора бесконтактно пренети у топлотну енергију проводника постављеног у поље завојнице. Након тога, проводник се може користити као грејни елемент система грејања.

У овом принципу је важна реч „бесконтактно“. То јест, у овом систему нема губитака због отпора контактних група и жица.

Због тога се индукциони електрични котлови сматрају најекономичнијим (веома висока ефикасност).