Kocioł indukcyjny jest najlepszym źródłem ciepła elektrycznego dla systemów grzewczych

Treść artykułu

• Historia kotła indukcyjnego
• Urządzenie i zasada działania
• Charakterystyka kotła indukcyjnego
• Jak zainstalować kocioł indukcyjny
• Jak wybrać kocioł indukcyjny

W tym artykule: Historia powstania kotłów indukcyjnych; zasada działania i urządzenie kotła; wady i zalety kotłów indukcyjnych; jak zainstalować kocioł w zamkniętym systemie grzewczym; dobór kotła indukcyjnego.

Paliwa organiczne, takie jak drewno, węgiel, produkty ropopochodne i gaz ziemny, stanowią główną grupę nośników energii na ziemi wykorzystywanych do ogrzewania naszych domów i mieszkań. Jednak każda z jego odmian ma dwie poważne wady, a ta druga jest szczególnie krytyczna na poziomie gospodarstwa domowego – gdy w ogóle nie będzie paliwa organicznego ze względu na pełną produkcję, to w niektórych regionach WNP jest niezwykle trudno z jakiegokolwiek powodu. I w tak rozpaczliwej sytuacji właściciele domów zwracają się ku ogrzewaniu kotłów elektrycznych, a ich wybór leży pomiędzy kotłami z grzałkami a kotłami z termicznymi grzejnikami elektrycznymi – tj. nie ma wyboru jako takiego. Ale są też elektryczne kotły indukcyjne, a ich właściwości eksploatacyjne są dość wysokie …

Historia kotła indukcyjnego

Od około 1822 do 1831 roku genialny angielski naukowiec i badacz Michael Faraday przeprowadził serię eksperymentów, których celem było przekształcenie magnetyzmu w elektryczność. Dopiero pod koniec sierpnia 1831 roku kolejny eksperyment Faradaya przyniósł rezultat, na który naukowiec liczył – po otrzymaniu prądu elektrycznego w uzwojeniu pierwotnym nawiniętym na okrągły żelazny rdzeń odkrył indukcję elektromagnetyczną..

Odkrycie Michaela Faradaya było pierwotnie wykorzystywane w transformatorach, generatorach i silnikach, ale stało się pożądane dopiero 70 lat później – od początku XX wieku tempo rozwoju przemysłu wymagało nowych metod topienia metali w warsztacie. Pierwsza huta indukcyjna została otwarta w Sheffield w Anglii w 1927 roku.

XX wieku powstały kotły indukcyjne, które były używane do ogrzewania w przedsiębiorstwach przemysłowych, w tym w ZSRR: pierwszy rodzaj pobierał prąd o częstotliwości 50 Hz, drugi – o częstotliwości 1 kHz i więcej. Wymiary i waga przemysłowych kotłów indukcyjnych są imponujące, płyn chłodzący w nich krąży przez uzwojenie wtórne rur umieszczonych na szczycie metalowego rdzenia z uzwojeniem pierwotnym. Szeregowe modele kotłów indukcyjnych przeznaczonych do domowych systemów grzewczych i różniące się od przemysłowych analogów znacznie mniejszym rozmiarem i wagą, pojawiły się w Rosji w latach 90.ubiegłego wieku.

Należy zauważyć, że fizyk-wynalazca Nikolo Tesla nie ma bezpośredniego związku z kotłem indukcyjnym – może z wyjątkiem odkrycia przemiennego prądu elektrycznego.

Urządzenie i zasada działania

Korpus kotła indukcyjnego jest wielowarstwowy – rdzeń z podwójną ścianką, następnie warstwa izolacji elektrycznej i cieplnej, następnie korpus zewnętrzny (zewnętrzny). W przeciwieństwie do przemysłowych kotłów indukcyjnych z uzwojeniem cylindrycznym, w kotłach domowych stosuje się toroidalne uzwojenie z drutu miedzianego, wykonane między dwiema spawanymi ze sobą rurami ze stali ferromagnetycznej o ściance większej niż 10 mm, średnica wewnętrzna jest mniejsza niż średnica zewnętrzna. W rezultacie uzyskuje się mniejszą wagę, wyższą sprawność i małe wymiary kotła w porównaniu z analogami przemysłowymi. Rura wewnętrzna z uzwojeniem toroidalnym pełni rolę rdzenia (obwodu magnetycznego), rura wewnętrzna jest elementem grzewczym chłodziwa.

Płyn chłodzący, woda lub płyn niezamarzający wpływa do kotła rurą wlotową przyspawaną przez obie metalowe rury. Ze względu na dużą powierzchnię wewnętrzną wewnętrznego wymiennika rurowego, nośnik ciepła odbiera około 98% energii cieplnej wytwarzanej przez kocioł indukcyjny i to w krótszym czasie niż ogrzewanie za pomocą elementów grzejnych, ze względu na mniejszą bezwładność. Prąd indukcyjny wytwarzany przez pole magnetyczne o wysokiej częstotliwości z uzwojenia zewnętrznego do rury wewnętrznej powoduje nagrzewanie chłodziwa, a drgania ścian przy wysokich częstotliwościach zapobiegają gromadzeniu się kamienia na metalowych ścianach. Zewnętrzna warstwa izolacji elektrycznej i cieplnej zapewnia pełną ochronę przed ewentualnymi wyciekami prądu elektrycznego i stratami ciepła.

Prąd przemienny pod napięciem, którego częstotliwość wynosi około 20 kHz, jest dostarczany do kotła z półprzewodnikowego przetwornika inwerterowego. Oprócz falownika, pakiet kotła z falownikiem zawiera elektroniczny termostat (czujnik temperatury jest wbudowany w korpus kotła) i wyłączniki automatyczne.

Podgrzewanie chłodziwa w kotle indukcyjnym następuje w wyniku nagrzewania stalowego rdzenia przez prądy wirowe wywołane przez pole elektromagnetyczne generowane przez prąd wysokiego napięcia. Po podłączeniu zasilania kotła następuje: prąd wysokiego napięcia płynie do pierwotnego uzwojenia toroidalnego kotła, powstałe w ten sposób pole elektromagnetyczne wciska prądy wirowe na zewnętrzną powierzchnię stalowego rdzenia, zwiększa się ich gęstość, a rura rdzenia nagrzewa się najpierw od zewnątrz, a następnie całkowicie. Ciepło wytwarzane przez kocioł jest pochłaniane przez krążący w nim nośnik ciepła i dostarczane do urządzeń grzewczych. Ogrzanie rdzenia kotła indukcyjnego do temperatury roboczej 75 ° C zajmuje około 7 minut.

Charakterystyka kotła indukcyjnego

Ten typ kotłów grzewczych ma szereg zalet w stosunku do tradycyjnych elementów grzejnych, ale ma również wady, w tym specyficzne tylko dla takich kotłów. Przyjrzyjmy się bliżej zaletom i wadom kotłów indukcyjnych, zaczynając od pozytywnych cech:

• całkowity brak jakichkolwiek elementów grzejnych, a także elementy ruchome i mocno obciążone, które ulegają zużyciu podczas pracy i wymagają okresowej wymiany;
• możliwość pracy z sieci niskiego napięcia i prądu stałego, co jest zwykle niedopuszczalne w przypadku innych typów kotłów elektrycznych;
• konstrukcja kotła nie zawiera rozłącznych połączeń tj. prawdopodobieństwo wycieku jest całkowicie wykluczone;
• znacznie szybsze ogrzewanie do temperatury roboczej w porównaniu z innymi typami elektrycznych kotłów grzewczych;
• ochrona przed tworzeniem się kamienia *;
• wysoki ogień (klasa II) i bezpieczeństwo elektryczne, ponieważ element grzejny (rdzeń) nie jest elektrycznie połączony bezpośrednio z cewką (uzwojeniem pierwotnym), a różnica temperatur między rdzeniem a chłodziwem nie przekracza 30 ° С;
• konstrukcja kotła nie wymaga instalacji komina;
• nie ma potrzeby instalowania kotła indukcyjnego w oddzielnym pomieszczeniu;
• Jak każdy grzejnik elektryczny, sprawność takiego kotła jest bliska 100%. Nawiasem mówiąc, wartość ta nie zmienia się przez lata eksploatacji, w przeciwieństwie do kotłów z elementami grzejnymi i elektrodą;
• średni okres użytkowania wynosi 25 lat i więcej (w zależności od grubości metalowych rur tworzących rdzeń kotła), a przy tym urządzeniu nie są wymagane żadne prace konserwacyjne;
• pozwala na użycie prawie każdego chłodziwa w układzie grzewczym (woda, płyn niezamarzający, olej itp.) i bez wstępnego przygotowania;
• wymiana zużytego chłodziwa w systemie grzewczym odbywa się raz na 10 lat;
• absolutnie bezgłośna praca;
• niska bezwładność, która oszczędza energię dzięki efektywnemu sterowaniu pracą kotła za pomocą automatyki elektronicznej **. Należy zauważyć, że bezwładność kotłów indukcyjnych jest mniejsza niż bezwładności elementów grzejnych, ale wyższa niż kotłów elektrodowych;
• instalacja kotła nie wymaga zaangażowania wysoko wykwalifikowanych specjalistów;
• dopuszcza się stosowanie do wszelkich zamkniętych systemów grzewczych, w tym do ogrzewania „ciepłej podłogi” oraz do ogrzewania listew przypodłogowych – minimalny próg temperatury ogrzewania chłodziwa wynosi 35 ° С.

* – osady zgorzeliny na wewnętrznych powierzchniach rdzenia nie tworzą się ze względu na niewielką różnicę temperatur między nagrzewnicą a czynnikiem chłodzącym, nieprzekraczającą 30 ° C, a także na skutek drgań o wysokiej częstotliwości wywołanych prądami wirowymi, które odpychają jony soli z wewnętrznych ścian rury.

** – sterowanie elektroniczne kotła indukcyjnego zapewnia mniejsze zużycie energii poprzez utrzymanie temperatury na ściśle określonym poziomie tj. gdy wzrośnie, zasilanie kotła jest natychmiast wyłączane i wznawiane dopiero, gdy temperatura spadnie poniżej temperatury zadanej przez użytkownika.

Należy zauważyć, że maksymalne dopuszczalne ciśnienie w systemie grzewczym z podgrzewaniem chłodziwa z kotła indukcyjnego nie powinno przekraczać 0,3 MPa.

Wady kotłów indukcyjnych:

• znaczny rozmiar i waga. Na przykład kocioł jednofazowy o mocy 2,5 kW, o wysokości 450 mm i średnicy 121 mm, waży 23 kg;
• wysoki koszt – od 30000 rubli. i wyżej. Częściowo cena kotłów indukcyjnych wynika z obecności rozrusznika inwerterowego w układzie sterowania, który sam w sobie nie jest tani;
• instalacja tylko w zamkniętych systemach grzewczych;
• w trakcie pracy, w zależności od mocy kotła, generowane są zakłócenia w zakresie fal radiowych długofalowych, średnich i UKF w odległości kilku metrów od jego lokalizacji, których nie można całkowicie ekranować. Nie ma to jednak wpływu na organizm ludzki, tylko zwierzęta domowe (psy, koty) są w stanie je poczuć..

Jak zainstalować kocioł indukcyjny

Montaż takich kotłów jest dozwolony tylko w zamkniętym systemie grzewczym wyposażonym w pompę wymuszoną obiegową i zbiornik wyrównawczy ekspansomatu. Kocioł indukcyjny ustawiony jest ściśle w pionie, rura powrotna obiegu grzewczego podłączona jest do rury wlotowej (w zależności od modelu znajdującej się od dołu lub z boku w dolnej części korpusu), a rurociąg zasilający do rury wylotowej (umieszczonej w górnej części korpusu lub od góry). Kocioł indukcyjny mocowany jest do ściany za pomocą łączników, które mogą utrzymać własny ciężar oraz ciężar czynnika grzewczego, który napełnia kocioł podczas pracy. Odległość od korpusu kotła do pobliskiego obiektu, ścian, sufitu i podłogi musi wynosić co najmniej 300 mm po bokach, co najmniej 800 mm – od dołu i od góry.

Podczas prac instalacyjnych kocioł indukcyjny musi być uziemiony. Nie jest wymagane opasywanie metalowymi rurami, można podłączyć metalowo-plastikowe rury obwodu bezpośrednio do dysz kotła. W odcinku rurociągu znajdującym się niedaleko rury wylotowej kotła wbudowana jest grupa bezpieczeństwa – manometr, automatyczny odpowietrznik i zawór wybuchowy. Zawory odcinające można zamontować w obiegu grzewczym za punktami ustawienia grupy bezpieczeństwa, zbiorniku ekspansomatu – w sekcji powrotnej. Po umieszczeniu ekspansomatu i przed wprowadzeniem rurociągu powrotnego do kotła indukcyjnego, w obwód wbudowany jest sekwencyjnie filtr osadnikowy, filtr gruboziarnisty, pompa obiegowa i czujnik przepływu (umożliwia sterowanie przepływem chłodziwa wzdłuż obwodu powrotnego, jego przepływem do kotła). Układ sterowania kotłem indukcyjnym jest instalowany zgodnie z zasadami PUE i jest podłączony do kotła zgodnie ze schematami podanymi w jego paszporcie technicznym.

Jak wybrać kocioł indukcyjny

Rynek rosyjski reprezentowany jest głównie przez jedno- i trójfazowe kotły indukcyjne dwóch krajowych producentów – LLC „Alternative Energy” (marka „VIN”) i CJSC „NPK” INERA (marka „SAV”), o mocy od 2,5 do 7 kW ( jednofazowe) i od 7 do 60 kW (trójfazowe).

Oprócz obowiązkowych elementów, które są wyposażone w układ grzewczy z kotłem indukcyjnym i aby ułatwić jego sterowanie, dopuszcza się uzupełnienie o elektroniczny programator trybów pracy kotła na tydzień lub programator, który pozwala zdalnie sterować pracą systemu grzewczego za pośrednictwem kanału GSM.

Biorąc pod uwagę, że moc kotłów indukcyjnych nie maleje na przestrzeni lat eksploatacji, doboru wymaganego modelu dokonuje się przy stosunku 60 W / m² obszar do ogrzania. Na przykład dla lokali o łącznej powierzchni 20 m² potrzebujesz kotła o mocy 3 kW. Aby dokładnie obliczyć wymaganą moc kotła w odniesieniu do konkretnego budynku, konieczne jest zaangażowanie specjalistów, którzy ocenią stopień izolacji znajdujących się w nim pomieszczeń..

Okres gwarancji na kotły indukcyjne wynosi 3 lata na sam kocioł i rok na wyposażenie elektryczne szafy, z którą jest kompletowany. Decydującym momentem w okresie bezawaryjnej pracy takich kotłów jest grubość stalowego rdzenia rury wewnętrznej – im grubsza jego ścianka, tym dłużej wytrzyma ona procesy korozyjne. Optymalna grubość ścianki rury rdzeniowej wynosi 10 mm.

Wygoda użytkowania elektrycznych kotłów indukcyjnych polega również na możliwości utrzymania optymalnej temperatury w budynkach, które co jakiś czas odwiedzają właściciele. W tym przypadku szczególnie mocny model nie będzie potrzebny, ponieważ nawet kocioł o mocy 6 kW jest w stanie utrzymać temperaturę w domu o powierzchni np. 120 m² na poziomie 12-15 ° С. A ponieważ w wiejskiej chacie zwykle znajduje się kominek, topiąc go można łatwo i szybko podnieść temperaturę utrzymywaną przez kocioł indukcyjny do komfortowego poziomu, co byłoby niemożliwe w nieogrzewanym budynku.

Powiązane Wpisy:

1. Samodzielna kontrola i konserwacja systemów grzewczych w prywatnym domu Treść artykułu Karta badań okresowych Kotłownia, wentylacja i komin Konserwacja zespołu grzewczego Usługa przedstartowa jesienią Płukanie i konserwacja prewencyjna systemu rurociągów Ze wszystkich systemów inżynierii domowej ogrzewanie ma największą złożoność. Ważne...
2. Pompy obiegowe do systemów grzewczych Treść artykułu Pompy grzewcze – historia Urządzenie i zasada działania Rodzaje pomp obiegowych Pompy grzewcze – jak je dobrać Wybór miejsca i instalacja pompy obiegowej W tym artykule: Historia pomp obiegowych...
3. Projekt i montaż instalacji wodociągowych i grzewczych dla domu wykonanego z rur metalowo-polimerowych Treść artykułu Wymagania standardów państwowych i resortowych Projektowanie instalacji wodociągowych i grzewczych Schematy zaopatrzenia w zimną i ciepłą wodę Schematy ogrzewania Dobór wzmocnionych rur z tworzywa sztucznego Wykonanie instalacji wodociągowych i...
4. Wąż metalowy do kabla elektrycznego: dobór i montaż W tym artykule nasza strona z poradami powie Ci, dlaczego potrzebujesz metalowej tulei, jest to również metalowa rurka falista do przewodów elektrycznych. Dowiemy się, jakie są węże metalowe, ustalimy kryteria ich...