Sadržaj članka
- Povijest indukcijskog kotla
- Uređaj i princip rada
- Karakteristike indukcijskog kotla
- Kako instalirati indukcijski kotao
- Kako odabrati indukcijski kotao
U ovom članku: Povijest stvaranja indukcijskih kotlova; načelo rada i uređaj kotla; prednosti i nedostaci indukcijskih kotlova; kako instalirati kotao u zatvoreni sustav grijanja; izbor indukcijskog kotla.
Organska goriva, poput drva, ugljena, naftnih derivata i prirodnog plina, čine glavnu skupinu nosača energije na zemlji koja se koristi za grijanje naših domova i stanova. Međutim, svaka od njegovih sorti ima dvije ozbiljne nedostatke, a druga je posebno kritična na razini kućanstva – jednom kada organsko gorivo uopće neće postojati zbog pune proizvodnje, u nekim regijama ZND-a iz bilo kojeg razloga, izuzetno ga je teško dobiti. I u takvoj se očajničkoj situaciji vlasnici kuća okreću grijanju električnih kotlova, a njihov izbor leži između kotlova s grijaćim elementima i kotlova s toplinskim električnim grijačima – tj. nema izbora kao takvog. Ali postoje i električni indukcijski kotlovi, a njihove radne karakteristike su prilično visoke …
Povijest indukcijskog kotla
Otprilike od 1822. do 1831. godine sjajni engleski znanstvenik i istraživač Michael Faraday proveo je niz eksperimenata s ciljem pretvaranja magnetizma u električnu energiju. I tek krajem kolovoza 1831. još jedan Faradayev pokus dao je rezultat kojem se znanstvenik nadao – primivši električnu struju u namotu primarne žice namotane u okruglo željezno jezgro, otkrio je elektromagnetsku indukciju.
Otkriće Michaela Faradaya izvorno se koristilo u transformatorima, generatorima i motorima, ali postalo je stvarno potraženo tek 70 godina kasnije – od početka 20. stoljeća, tempo industrijskog razvoja zahtijevao je nove metode taljenja metala u radionici. A prva indukcijska topionica otvorena je u Sheffieldu u Engleskoj 1927. godine.
U 80-im godinama XX. St. Stvoreni su indukcijski kotlovi koji su korišteni za grijanje u industrijskim poduzećima, uključujući u SSSR-u: prvi je tip trošio struju s frekvencijom 50 Hz, drugi – s frekvencijom od 1 kHz i više. Dimenzije i težina industrijskih indukcijskih kotlova prilično su impresivne, rashladno sredstvo u njima cirkulira kroz sekundarno namotavanje cijevi postavljenih na metalnu jezgru s primarnim namotom. Serijski modeli indukcijskih kotlova namijenjeni za kućne sustave grijanja i koji se razlikuju od industrijskih analoga u mnogo manjoj veličini i težini, pojavili su se u Rusiji 90-ih godina prošlog stoljeća.
Treba napomenuti da fizičar-izumitelj Nikolo Tesla nema izravni odnos prema indukcijskom kotlu – osim možda otkrićem izmjenične električne struje.
Uređaj i princip rada
Tijelo indukcijskog kotla je višeslojno – jezgra s dvostrukim zidom, zatim slojem električne i toplinske izolacije, zatim vanjsko (vanjsko) tijelo. Za razliku od industrijskih indukcijskih kotlova s cilindričnim namotom, domaći kotlovi koriste toroidno namotavanje bakrene žice napravljeno između dvije cijevi od feromagnetskog čelika zavarene jedna na drugu sa stijenkom većom od 10 mm, unutarnji je promjer manji od vanjskog promjera. Kao rezultat, postiže se manja težina, veća učinkovitost i male dimenzije kotla u usporedbi s industrijskim analogima. Unutarnja cijev s toroidnim namotom djeluje kao jezgra (magnetski krug), unutarnja cijev je grijaći element za rashladno sredstvo.
Rashladno sredstvo, voda ili antifriz, ulazi u kotao kroz ulaznu cijev zavarenu kroz obje metalne cijevi. Zbog velikog unutarnjeg područja unutarnjeg izmjenjivača topline cijevi, nosač topline prima oko 98% toplinske energije stvorene indukcijskim bojlerom, i u kraćem vremenu od zagrijavanja grijaćim elementima, zbog manje inercije. Indukcijska struja koju generira visokofrekventno magnetsko polje od vanjskog namota do unutarnje cijevi uzrokuje zagrijavanje medija za grijanje, dok vibracije zidova na visokim frekvencijama sprječavaju nakupljanje kamenca na metalnim zidovima. Vanjski sloj električne i toplinske izolacije pruža potpunu zaštitu od mogućih curenja električne struje i gubitka topline..
Naizmjenična struja pod naponom, čija frekvencija iznosi oko 20 kHz, dovodi se u kotao iz pretvarača poluvodičkog pretvarača. Uz pretvarač, paket pretvarača uključuje elektronički termostat (temperaturni senzor je ugrađen u tijelo kotla) i prekidače.
Zagrijavanje rashladne tekućine u indukcijskom kotlu nastaje zbog zagrijavanja čelične jezgre vrtložnim strujama uzrokovanim elektromagnetskim poljem koje generira struja visokog napona. Kada je priključena snaga kotla, događa se sljedeće – struja visokog napona teče do primarnog toroidnog namota kotla, rezultirajuće elektromagnetsko polje pritisne vrtložne struje u vanjsku površinu čelične jezgre, njihova gustoća raste i jezgra se cijev prvo zagrijava izvana, a zatim u potpunosti. Toplinu koju generira kotao apsorbira toplinski nosač koji cirkulira kroz njega i dostavlja se grijaćim uređajima. Za grijanje jezgre indukcijskog kotla potrebno je oko 7 minuta do radne temperature od 75 ° C.
Karakteristike indukcijskog kotla
Ova vrsta kotlova za grijanje ima niz prednosti u odnosu na tradicionalne grijaće elemente, ali ima i nedostatke, uključujući i one specifične samo za takve kotlove. Pogledajmo bliže prednosti i nedostatke indukcijskih kotlova, počevši od pozitivnih karakteristika:
- potpuna odsutnost grijaćih elemenata, kao i pokretni i visoko opterećeni elementi koji su podložni habanju tijekom rada i zahtijevaju periodičnu zamjenu;
- sposobnost rada iz mreže niskog napona i mreže sa konstantnom strujom, što je obično neprihvatljivo za druge vrste električnih kotlova;
- konstrukcija kotla ne sadrži odvojive spojeve, tj. vjerojatnost propuštanja potpuno je isključena;
- značajno brže zagrijavanje na radnu temperaturu, u usporedbi s bilo kojim drugim vrstama električnih kotlova za grijanje;
- zaštita od stvaranja kamenca *;
- velika vatra (klasa II) i električna sigurnost, jer grijaći element (jezgra) nije električno spojen na induktor (primarno navijanje), a temperaturna razlika između jezgre i rashladnog sredstva ne prelazi 30 ° C;
- dizajn kotla ne zahtijeva postavljanje dimnjaka;
- nema potrebe instalirati indukcijski kotao u zasebnu sobu;
- Kao i bilo koji električni grijač, učinkovitost takvog kotla je blizu 100%. Usput, ta se vrijednost ne mijenja tijekom godina rada, za razliku od kotlova s grijaćim elementima i elektrodom;
- prosječni radni vijek je 25 godina i više (ovisi o debljini metalnih cijevi koje čine jezgro kotla), a s ovom opremom nisu potrebni nikakvi radovi na održavanju;
- omogućuje vam upotrebu gotovo bilo kojeg rashladnog sredstva u sustavu grijanja (voda, antifriz, ulje itd.), i bez bilo kakve prethodne pripreme;
- zamjena istrošenog rashladnog sredstva u sustavu grijanja provodi se jednom u 10 godina;
- apsolutni bezumni rad;
- mala inercija, što štedi energiju zahvaljujući učinkovitoj kontroli rada kotla pomoću elektroničke automatizacije **. Potrebno je napomenuti da je inercija indukcijskih kotlova manja od one grijaćih elemenata, ali veća od one elektrode.
- instalacija kotla ne zahtijeva sudjelovanje visoko kvalificiranih stručnjaka;
- dopušteno je koristiti za zatvorene sustave grijanja, uključujući i za “topli pod” i za podno grijanje – minimalni prag za temperaturu grijanja za grijanje je 35 ° C.
* – naslage ljestvice na unutarnjim površinama cijevi jezgre ne nastaju zbog male temperaturne razlike između grijača i rashladnog sredstva, koja ne prelazi 30 ° C, kao i zbog visokofrekventnih vibracija uzrokovanih vrtložnim strujama koje odbijaju ione soli iz unutarnjih zidova cijevi.
** – elektroničko upravljanje indukcijskim kotlom osigurava manju potrošnju energije održavanjem temperature na strogo određenoj razini, tj. kad se digne, napajanje bojlerom se odmah isključuje i nastavlja se tek kada temperatura padne ispod korisničke temperature.
Treba napomenuti da najveći dopušteni tlak u sustavu grijanja s grijanjem rashladne tekućine iz indukcijskog kotla ne smije prelaziti 0,3 MPa.
Slabosti indukcijskih kotlova:
- značajne veličine i težine. Na primjer, jednofazni kotao snage 2,5 kW, visine 450 mm i promjera 121 mm, teži 23 kg;
- visoki trošak – od 30 000 rubalja. i više. Dijelom, cijena indukcijskih kotlova je zbog prisutnosti pretvarača pretvarača u upravljačkom sustavu, što samo po sebi nije jeftino;
- ugradnja samo u zatvorene sustave grijanja;
- tijekom rada, ovisno o snazi kotla, nastaju smetnje u dugovalnom, srednjovalnom i VHF radio opsegu na udaljenosti od nekoliko metara od njegove lokacije, što se ne može u potpunosti provjeriti. Međutim, to nema utjecaja na ljudsko tijelo, samo domaće životinje (psi, mačke) mogu ih osjetiti..
Kako instalirati indukcijski kotao
Ugradnja takvih kotlova dopuštena je samo u zatvorenom sustavu grijanja opremljenom pumpom za prisilnu cirkulaciju i ekspanzorskim ekspanzijskim spremnikom. Indukcijski kotao postavljen je strogo okomito, povratna cijev kruga grijanja spojena je na ulaznu cijev (ovisno o modelu, koja se nalazi na dnu ili na strani, u donjem dijelu tijela), a dovodni cjevovod povezan je s izlaznom cijevi (koja se nalazi na gornjoj strani tijela ili odozgo). Indukcijski kotao pričvršćen je na zid pričvršćivačima koji mogu podnijeti vlastitu težinu i težinu medija za grijanje koji puni kotao tijekom rada. Udaljenost tijela od kotla od bilo kojeg obližnjeg objekta, zidova, stropa i poda mora biti najmanje 300 mm sa njegovih strana, najmanje 800 mm – odozdo i odozgo.
Tijekom instalacijskih radova, indukcijski kotao mora biti uzemljen. Vezanje metalnim cijevima nije potrebno, metalne i plastične cijevi kruga možete spojiti izravno na mlaznice kotla. Sigurnosna skupina ugrađena je u dio cjevovoda koji se nalazi nedaleko od izlazne cijevi kotla – manometar, automatski ventilator za zrak i eksplozivni ventil. Zaporni ventili mogu se instalirati u krug grijanja nakon mjesta postavljanja sigurnosne skupine, spremnik expansomat – u povratnom dijelu. Nakon točke u koju se postavlja ekspansomat i prije uvođenja povratnog cjevovoda u indukcijski kotao, u krug se sekvencijalno ugrađuju taložni filter, filtar grube mreže, cirkulacijska pumpa i senzor protoka (omogućuje vam kontrolu protoka rashladne tekućine duž povratnog kruga, njegov dotok u bojler). Sustav upravljanja indukcijskim kotlom instaliran je u skladu s pravilima PUE-a i povezan je s bojlerom u skladu s dijagramima navedenim u njihovoj tehničkoj putovnici.
Kako odabrati indukcijski kotao
Na ruskom tržištu uglavnom postoje jednofazni i trofazni indukcijski kotlovi dva domaća proizvođača – LLC „Alternativna energija“ (marka „VIN“) i CJSC „NPK„ INERA “(marka„ SAV “), kapaciteta od 2,5 do 7 kW ( jednofazni) i od 7 do 60 kW (trofazni).
Pored obaveznih elemenata koji su opremljeni sustavom grijanja s indukcijskim bojlerom, a radi lakše kontrole, dopušteno je kompletirati s elektroničkim programerskim uređajem za načine rada kotla u trajanju od tjedan dana ili programatorom koji vam omogućuje daljinsko upravljanje sustavom grijanja putem GSM kanala.
S obzirom da se snaga indukcijskih bojlera ne smanjuje tijekom godina rada, odabir potrebnog modela vrši se u omjeru 60 W po m2 područje koje se zagrijava. Na primjer, za prostore ukupne površine 20 m2 potreban vam je kotao kapaciteta 3 kW. Da biste precizno izračunali potrebnu snagu kotla u odnosu na određenu zgradu, potrebno je uključiti stručnjake koji će procijeniti stupanj izolacije prostora u njemu..
Garancijsko razdoblje za indukcijske kotlove je 3 godine za sam kotao i godinu dana za električnu opremu ormara s kojim se puni. Određujući trenutak u trajanju besprijekornog rada takvih kotlova je debljina čelične unutarnje jezgre cijevi – što je deblji njegov zid, to će duže moći podnijeti korozivne procese. Optimalna debljina stijenke jezgrene cijevi je 10 mm.
Pogodnost korištenja električnih indukcijskih kotlova također leži u mogućnosti održavanja optimalne temperature u zgradama koje povremeno posjećuju vlasnici. U ovom slučaju posebno moćan model neće biti potreban, jer čak i kotao od 6 kW može održavati temperaturu u kući s, na primjer, površinom od 120 m2 na razini od 12-15 ° S. A budući da u seoskoj kućici obično postoji kamin, otapanjem možete lako i brzo podići temperaturu koju održava indukcijski kotao na ugodnu razinu, što bi bilo nemoguće u grijanoj zgradi.
Koji su prednosti indukcijskog bojlera u usporedbi s drugim izvorima električne topline za sustave grijanja?