Indukcijski kotli za ogrevanje: vrste, pregled prednosti in slabosti, kako izbrati dober model

Na trgu gospodinjskih aparatov indukcijski kotel za ogrevanje ostaja novost, čeprav priljubljenost takšne inovativne rešitve strmo narašča. Med električnimi kotli indukcijski modeli predstavljajo približno 30%. Kaj pa to napravo loči od svojih konkurentov z običajnimi grelniki ali elektrodami?

Povedali vam bomo vse o načelu delovanja in edinstvenih prednostih opreme, katere delo temelji na uporabi indukcije. V predlaganem članku so predstavljene in podrobno opisane njene različice. Naši nasveti za montažo vam bodo pomagali brez težav urediti ali posodobiti ogrevalni sistem za kočo, trgovino ali skladišče.

Posebnosti konstrukcije in delovanja

Indukcijski kotel lahko proizvaja toploto in ogreva prostore zahvaljujoč elektromagnetni indukciji. Ta fizikalni pojav je odkril že Faraday med svojimi poskusi s cilindrično magnetno palico, okoli katere je bila v obliki spirale navita bakrena žica.

Naprava indukcijskega agregata

Sodoben indukcijski kotel za ogrevanje prav tako vključuje indukcijsko tuljavo in jedro. Pri prehodu izmeničnega električnega toka skozi tuljavo nastane elektromagnetno polje.

Polje ustvarja vrtinčne električne tokove, ki segrevajo jedro, toplota iz katerega se prenaša na toplotni nosilec. Količina te toplote se določa po formuli Joule-Lenz.

Indukcijski kotel za ogrevanje je kompleksen večkomponentni agregat. Da bi bolje razumeli načelo delovanja indukcijske naprave, se je vredno spomniti šolskega tečaja fizike.

Indukcijski kotel za ogrevanje je sestavljen iz dveh glavnih delov. V enem od njih, ki ga sestavljata tuljava in jedro, nastaja magnetno polje. Drugi del je toplotni izmenjevalnik z delovno tekočino (toplotnim nosilcem).

Funkcijo toplotnega nosilca opravlja navadna voda ali mešanica vode z etilenglikolom. Možna je tudi uporaba drugih tekočin, katerih izbira je odvisna od konkretnega modela kotla.

Ogrevalni sistem z indukcijskim kotlom je vedno vključen v zaprti krog. Montažna shema vključuje tudi membransko posodo, ki je potrebna za sprejem presežka vode, ki nastane zaradi njenega toplotnega raztezanja. Če takšna posoda ni predvidena v kompletu, se jo kupi posebej.

Specifika uporabe v ogrevalnih krogih

Indukcijski kotli so namenjeni delovanju v sistemu s prisilno cirkulacijo. Zato mora biti v shemi priključitve obvezno prisoten cirkulacijska črpalka, ki spodbuja premikanje delovne tekočine po ogrevalnem krogu.

Ta potreba je pogojena z relativno majhnimi volumni toplotnih izmenjevalcev – zaradi hitrega segrevanja voda v njih zavre hitreje, kot nastane gravitacijska cirkulacija.

Indukcijski kotli se dobavljajo v kompletu z zunanjo krmilno enoto, namenjeno avtomatizaciji delovanja ogrevalne opreme.

V večkrožnih sistemih so cirkulacijske črpalke nameščene na vsak krog. Če v hiši deluje sistem talnega ogrevanja, morata biti v kompletu razdelilni kolektor in dodatna črpalka.

Krmilni sistem kotla vključuje poleg termoregulatorja in temperaturnih senzorjev tudi tako imenovano varnostno skupino, ki je namenjena preprečevanju pregrevanja, previsokega tlaka in presežene trdnosti delov.

V varnostno skupino običajno spadajo manometer, odzračevalniki in varnostni ventili. Zaščita pred napetostnimi sunki se izvaja s pomočjo avtomatskih komponent. Obdelava posameznih delov s smolo (compound) povečuje njihovo zaščito. Zahvaljujoč zaščitnim komponentam je zagotovljeno varno in neprekinjeno delovanje kotla.

V montažno shemo ogrevalnega sistema z indukcijskim kotlom obvezno vključujejo ekspanzijsko posodo in varnostno skupino, ki preprečuje presežek tlaka v zaprtem krogu.

Gospodinjski indukcijski kotli, odvisno od nazivne moči, delujejo na napetosti 220 V ali 380 V pri frekvenci toka 50 Hz. Da bi električni kotel priključili na omrežje, je treba obvestiti lokalno energetsko podjetje (dobavitelja električne energije) in pridobiti njegovo odobritev.

Priključitev je lahko enofazna ali trifazna. Žice, uporabljene za priključitev električnega napajanja, morajo imeti ustrezen presek.

V indukcijski napravi se segrevanje uravnava s cikličnim vklopom in izklopom. Temu procesu pomagajo temperaturni senzorji (termočlen), ki so del krmilnega sistema.

Indukcijski kotel v prerezu s prikazom smeri gibanja toplotnega nosilca. V hladnem stanju toplotni nosilec vstopa skozi spodnji priključek in se po segrevanju dovaja skozi zgornji priključek v ogrevalni sistem.

Uporabnik nastavi optimalni temperaturni režim, kotel pa se po segrevanju toplotnega nosilca na določeno temperaturo samodejno izklopi in se po ohladitvi ponovno vklopi.

Zahvaljujoč neprekinjenemu ciklu segrevanja toplotnega nosilca se v ogrevanih prostorih vzdržuje udobna mikroklima. Pri mnogih modelih se podatki o temperaturi in drugih delovnih parametrih prikazujejo na zaslonu, kar olajša nadzor nad delovanjem opreme.

Opcijsko so indukcijski ogrevalni kotli opremljeni z GSM-moduli za nadzor temperature v prostoru in upravljanje prek pametnega telefona iz katere koli točke na svetu, kjer je internet. Ko se vračate z dopusta ali službene poti, lahko vnaprej vklopite ogrevalni sistem in pripravite dom za prihod.

Različice indukcijskih kotlov

Vsi modeli indukcijskih kotlov delujejo po enakem načelu, vendar obstajajo razlike v njihovi konstrukcijski izvedbi. Po tem kriteriju jih pogojno delimo na več vrst, ki bodo obravnavane v nadaljevanju.

Ohišni kotli. Ohišje kotla ima cilindrično obliko. V ohišju je tuljava induktivnosti. Tako znotraj kot zunaj tuljave poteka toplotni izmenjevalnik.

Delovna tekočina, ki vstopa v vhodni priključek, teče skozi toplotni izmenjevalnik, se segreje in skozi zgornji priključek vstopi v ogrevalni krog. Kotle ohišnega tipa v Rusiji proizvaja NPK «INERA». Na trgu so znani pod blagovno znamko SAV.

Kotli s prostorninskimi toplotnimi izmenjevalniki. Takšen tip kotlov imenujemo tudi induktivno-konduktiven. Agregat ima kovinsko ohišje v obliki valja.

V ohišju je nameščena indukcijska tuljava s feromagnetnim jedrom, ki opravlja funkcije toplotnega izmenjevalnika. Induktivno-konduktivne kotle na trgu predstavlja serija VIN. Proizvajalec – tovarna toplotne opreme »Alternativna energija«.

Kotli s cevnim toplotnim izmenjevalnikom. Klasični indukcijski kotli imajo toplotni izmenjevalnik v obliki nabora cevi, ki ovijajo indukcijsko tuljavo. Prvi na trgu je bil prav tak agregat.

Indukcijski kotli z inverterji. Indukcijski kotel je lahko dopolnjen z inverterjem, v katerem se enosmerni električni tok akumulatorjev pretvori v izmenični visokofrekvenčni in šele nato prispe do indukcijske tuljave.

Takšna rešitev pomaga pridobiti potrebne vrtinčne tokove za proizvodnjo toplote ob odsotnosti glavnega omrežnega napajanja.

Uporaba inverterja v vezju z indukcijskimi kotli omogoča stabilizacijo napajanja električne opreme in njeno zaščito pred nihanji napetosti v omrežju.

Kaj morate vedeti o montaži?

V dobavni komplet elektrotehničnih naprav je vključen tehnični list s podrobnim opisom lastnosti in navodila, v katerih so navedena pravila za namestitev in uporabo. Namestitev kotlov je treba izvesti v skladu s priloženim priročnikom.

Ob pomanjkljivostih, na primer, če v sistemu ni črpalke za prisilno kroženje, je kotel lahko izključen iz garancijskega servisa. Zato proizvajalci priporočajo, da za namestitev najamete izkušene vodovodarje ali usposobljene zaposlene v organizaciji, ki je prodala električno opremo.

Indukcijski kotel je lahko vgrajen v obstoječi ogrevalni sistem bodisi kot glavni bodisi kot rezervni ob vzporedni priključitvi. Kar zadeva mesto namestitve, se morate dosledno držati pravil, ki so standardna za vse električne grelne naprave.

Grelnik mora biti nameščen na razdalji vsaj 80 cm od stropa in tal. Razdalja do stene mora znašati vsaj 30 cm. Kot vsaka močna energetska oprema mora biti indukcijski kotel ozemljen v skladu z GOST 12.2.007.0.

Prerez kabla, ki se uporablja za priključitev indukcijskega kotla, se izračuna glede na moč opreme. Električna napeljava se polaga v kabelske kanale ali v cevi.

Prednosti indukcijskih kotlov za ogrevanje

Indukcijski kotli imajo številne absolutne in primerjalne prednosti, vključno z naslednjimi:

• najvišji izkoristek med vsemi električnimi kotli;
• nespremenljivost energetskih lastnosti;
• minimalne zahteve za ogrevalni medij;
• povečana zanesljivost;
• rekordno dolga življenjska doba;
• sposobnost avtonomnega delovanja;
• enostavna namestitev brez prezračevalnega sistema;
• avtomatski krmilni sistem;
• ni potrebe po dobavi in skladiščenju goriva:
• segrevanje ogrevalnega medija do 95 stopinj;
• visoka raven varnosti.

Naprava pretvarja električno energijo v toplotno z izkoristkom 98–99%. Za segrevanje ogrevalnega medija je potrebnih 7–10 minut. Preprosta konstrukcija, v kateri ni gibljivih mehanskih delov, in jeklene zlitine, uporabljene kot materiali za izdelavo, naredijo indukcijske kotle rekordno vzdržljive.

Takšno opremo lahko onesposobi le poškodba električne izolacije. Toda kot kaže praksa delovanja transformatorjev, ki so po svoji konstrukciji v veliki meri podobni indukcijskim kotlom, lahko ti resnično zdržijo več desetletij.

Po zagotovilih proizvajalcev naprave, ki delujejo na podlagi elektromagnetne indukcije, zagotavljajo neprekinjeno ogrevanje prostorov v trajanju 100.000 ur, to je 30 kurilnih sezon. Pri tem se njihova moč s časom ne zmanjšuje, česar ne moremo reči za elektrodne in navadne uporovne kotle.

Indukcijski kotli se lahko uporabljajo tako kot glavna kot tudi kot dodatna oprema. Na primer, za pripravo toplotnega nosilca za občasno uporabljan sistem talnega ogrevanja.

Isti razlogi, ki določajo trajnost in večjo zanesljivost indukcijskih grelnikov, hkrati znižujejo stroške obratovanja. Indukcijski kotel ne potrebuje rednega servisnega vzdrževanja in popravil, kar prihrani sredstva.

V primerjavi z mnogimi drugimi vrstami goriva ostaja uporaba električne energije za ogrevanje hiš najugodnejša. To še posebej velja za neplinificirana naselja.

Konstrukcija certificiranega indukcijskega kotla preprečuje kratke stike. Proizvajalci trdijo, da ima vsak model najvišji razred električne varnosti. Indukcijskega kotla ne smemo zamenjevati z mikrovalovno pečico, saj se za njegovo delovanje uporablja drugačna frekvenca električnega toka.

Segrevanje toplotnega nosilca v indukcijskem kotlu poteka enakomerno – temperaturna razlika v sistemu ne presega 30 °C. To pomeni, da lokalna pregrevanja, ki bi lahko povzročila požar, niso prisotna, zaradi česar so takšne naprave požarno varne.

Zaradi namagnetovanja toplotnega nosilca, drobnih vibracij, neopaznih za okolico, in turbulentnih vrtincev se v indukcijskih kotlih skoraj ne tvorijo mineralne usedline, kar ugodno vpliva na učinkovitost. Spomnimo, da debela plast vodnega kamna upočasni hitrost in učinkovitost segrevanja toplotnega nosilca.

Za povečanje moči se lahko uporabi kaskada treh ali več indukcijskih kotlov s skupno omarico za upravljanje. Takšna rešitev bo pomagala ogreti dvonadstropno vilo.

Če upoštevamo navodila za uporabo, navedena v priročniku, se po montaži in nastavitvi temperaturnega režima na kotel ni treba več spominjati skozi celotno kurilno sezono. Za razliko od trdogorivnih «sorodnikov» indukcijske naprave ne zahtevajo rednega polnjenja drv in premoga ter odstranjevanja pepela. Ni potrebno čiščenje cevi, kar jih loči od drugih vrst električnih kotlov.

Sam kotel in dodatna oprema zanj zavzameta malo prostora in ju je mogoče namestiti v prostor z majhno površino. Komponente krmilnega sistema omogočajo uporabo indukcijskih kotlov v povezavi z drugo klimatsko opremo.

Indukcijske kotle je mogoče integrirati v inteligentni sistem upravljanja domače opreme, imenovan “Pametni dom”

Slabosti indukcijskih modelov

Idealnih tehničnih rešitev še ni. Tudi najbolj popolna oprema ima svoje pomanjkljivosti in indukcijski ogrevalni kotel ni izjema.

Zanj so značilne:

• visoka cena;
• velika teža;
• hrup.

Pri izdelavi indukcijskih kotlov se uporabljajo dragi materiali, vključno s feromagnetiki, ki reagirajo na magnetno polje.

Da kotel opravlja svojo funkcijo, morajo inženirji natančno izračunati premer žice tuljave, število njenih ovojev, velikost jedra in druge parametre. Nato morajo biti vsi ti izračuni realizirani v končnem izdelku.

Tako je proizvodnja indukcijskih naprav delovno in materialno intenziven proces, kar povzroča visoke proizvodne stroške. Hkrati se ta pomanjkljivost izravnava zaradi dolge življenjske dobe in minimalnih obratovalnih stroškov.

Kompaktne dimenzije kotla se kombinirajo z njegovo znatno težo, kar je posledica velikega števila jeklenih delov. Nekateri modeli tehtajo 40 kg. Indukcijski kotel med delovanjem povzroča rahel hrup, vendar se to pomanjkljivost zlahka odpravi z protihrupnimi podlogami, ki jih je priporočljivo namestiti med montažo.

Pravila za izbiro opreme

Pri izbiri modela indukcijskega kotla sta glavna kriterija njegova moč in značilnosti ogrevanega prostora. Izhaja se iz tega, da je za ogrevanje 10 m² pri višini stropa do 3 metre potreben 1 kW.

Tako je površino ogrevanega prostora dovolj deliti z 10 in kot rezultat bo pridobljena potrebna nazivna moč električnega kotla. Na primer, za hišo velikosti 100 m² bo potreben indukcijski grelnik moči 10 kW.

Če ni želje po natančnem izračunu potrebne moči kotla, lahko uporabite poenostavljeno različico. V skladu z njo so indukcijski kotli z močjo le 3–4 kW sposobni ogreti prostor s površino 30–40 m²

Da ne bi preplačevali za nepotrebno moč in ne zmrzovali v primeru njenega pomanjkanja, je treba oceniti specifične značilnosti hiše ali drugega objekta, vključno z materiali sten, površino oken, obstojem toplotne izolacije in podobno, in na podlagi teh podatkov izbrati ogrevalno opremo.

Ne škodi vprašati prodajalca tudi o faktorju moči, to je razmerju med delovno in navidezno močjo izbranega modela. Ta kazalnik imenujemo kosinus fi (Cos φ) in ga merimo v volt-amperih. Pomaga ugotoviti, kolikšen delež porabljene električne energije se porabi neposredno za ogrevanje nosilca toplote in kolikšen za ustvarjanje magnetnega polja.

Vrednosti faktorja moči so v območju od 0 do 1. Pri indukcijskih kotlih s skrbno zasnovano konstrukcijo je Cos φ 0,97–0,98 kVA, kar velja za odličen kazalnik, saj se skoraj vsa porabljena elektrika porabi za ogrevanje delovne tekočine.

Raznolikost modelov omogoča izbiro možnosti za uporabo kot glavni ali rezervni vir toplote. Močni kotli, ki delujejo na napetost 380 V, lahko samostojno ogrevajo hiše, poslovne in industrijske objekte velike kvadrature.

Za uporabo na koči ali v garaži je mogoče učinkovit indukcijski kotel izdelati z lastnimi rokami. S podrobnim vodnikom za sestavo uporabnega samogradnega izdelka se boste seznanili v naslednjem članku.

Zaključki in koristen video na to temo

Video bo nazorno prikazal princip delovanja indukcijske naprave:

Mnenje strokovnjaka o varnosti uporabe indukcijskega kotla:

Video predstavitve indukcijskih kotlov podjetja ZSTM (Tovarna sibirskega tehnološkega strojništva):

Indukcijski ogrevalni kotli imajo številne prednosti in konkurenčne prednosti ob majhnih ali lahko odpravljivih pomanjkljivostih. Kako ugodna je takšna možnost za ogrevanje določene hiše, se lahko odločite šele, ko pretehtate vse 'za' in 'proti'.

Nesporno dejstvo ostaja stalna rast povpraševanja po takšni opremi, ta trend pa se bo najverjetneje ohranil tudi v prihodnosti.

Želite povedati o svojih izkušnjah pri izbiri, montaži, uporabi indukcijskega kotla? Ali imate koristne informacije o tej temi, ki bi jih želeli deliti z obiskovalci spletnega mesta? Prosim, napišite komentarje, objavite fotografije, postavite vprašanja v spodnjem obrazcu.