Indukcijski kotlovi za grijanje: vrste, pregled prednosti i nedostataka, kako odabrati dobar model

Na tržištu kućanskih uređaja indukcijski kotao za grijanje ostaje novost, iako popularnost takvog inovativnog rješenja naglo raste. Među električnim kotlovima udio indukcijskih modela iznosi oko 30%. Po čemu se ovaj uređaj razlikuje od svojih konkurenata s običnim grijaćim elementima ili elektrodama?

Ispričat ćemo vam sve o principu rada i jedinstvenim prednostima opreme čiji se rad temelji na korištenju indukcije. U članku koji predlažemo navedene su i detaljno opisane njegove vrste. Naši savjeti za montažu pomoći će vam bez problema urediti ili modernizirati sustav grijanja vikendice, trgovine ili skladišta.

Značajke konstrukcije i rada

Indukcijski kotao može proizvoditi toplinu i grijati prostorije zahvaljujući elektromagnetskoj indukciji. Ovu fizičku pojavu otkrio je još Faraday tijekom svojih eksperimenata s cilindričnim magnetskim štapom, oko kojeg je bila namotana bakrena žica u obliku spirale.

Uređaj indukcijskog agregata

Moderni indukcijski kotao za grijanje također uključuje zavojnicu induktiviteta i jezgru. Prolaskom izmjenične električne struje kroz zavojnicu nastaje elektromagnetsko polje.

Polje stvara vrtložne električne struje koje zagrijavaju jezgru, a toplina se s jezgre prenosi na toplinski medij. Količina te topline određena je Joule-Lenzovim zakonom.

Indukcijski kotao za grijanje složen je višekomponentni agregat. Da bismo bolje razumjeli princip rada indukcijskog uređaja, vrijedi se prisjetiti školskog tečaja fizike

Indukcijski kotao za grijanje sastoji se od dva glavna dijela. U jednom od njih, koji se sastoji od zavojnice i jezgre, nastaje magnetsko polje. Drugi dio je izmjenjivač topline s radnom tekućinom (toplinskim medijem).

Funkciju toplinskog medija obavlja obična voda ili mješavina vode s etilen glikolom. Moguće je korištenje i drugih tekućina, čiji odabir ovisi o specifičnom modelu kotla.

Sustav grijanja s indukcijskim kotlom uvijek se uključuje u zatvoreni krug. U montažnu shemu ulazi i membranski spremnik, potreban za prihvat viška vode koji nastaje zbog njezinog toplinskog širenja. Ako takav spremnik nije predviđen u kompletu, kupuje se zasebno.

Specifičnosti korištenja u krugovima grijanja

Indukcijski kotlovi namijenjeni su za rad u sustavu s prisilnom cirkulacijom. Stoga u shemi povezivanja obavezno mora biti prisutna cirkulacijska pumpa koja potiče kretanje radne tekućine kroz krug grijanja.

Takva potreba uvjetovana je relativno malim volumenima izmjenjivača topline – zbog brzog zagrijavanja voda u njima brže proključa nego što nastaje gravitacijska cirkulacija.

Indukcijski kotlovi isporučuju se u kompletu s vanjskom upravljačkom jedinicom namijenjenom za automatizaciju rada opreme za grijanje.

U višekružnim sustavima cirkulacijske pumpe postavljaju se na svaki krug. Ako u kući radi sustav podnog grijanja, tada u kompletu moraju biti razdjelni kolektor i dodatna pumpa.

Sustav upravljanja kotlom uključuje, osim termoregulatora i temperaturnih senzora, i takozvanu sigurnosnu grupu koja je namijenjena sprječavanju pregrijavanja, prekoračenja tlaka i granice čvrstoće dijelova.

U sigurnosnu grupu obično ulaze manometar, odzračivači zraka i sigurnosni ventili. Zaštita od naponskih skokova ostvaruje se pomoću automatskih komponenti. Obrada pojedinih dijelova spojnom smjesom povećava njihovu zaštićenost. Zahvaljujući zaštitnim komponentama osigurava se siguran i neprekidan rad kotla.

U shemu sklopa sustava grijanja s indukcijskim kotlom obavezno se uključuje ekspanzijski spremnik i sigurnosna grupa koja sprječava prekoračenje tlaka u zatvorenom krugu.

Kućanski indukcijski kotlovi, ovisno o nazivnoj snazi, rade na naponu od 220 V ili 380 V pri frekvenciji struje od 50 Hz. Kako bi se električni kotao spojio na mrežu, potrebno je obavijestiti lokalnu energetsku tvrtku (dobavljača električne energije) i dobiti njezino odobrenje.

Priključak može biti jednofazni i trofazni. Žice koje se koriste za spajanje napajanja moraju imati odgovarajući presjek.

U indukcijskom uređaju grijanje se regulira njegovim cikličkim uključivanjem i isključivanjem. Tom procesu pomažu temperaturni senzori (termopar) koji su dio sustava upravljanja.

Indukcijski kotao u presjeku s prikazom smjera kretanja toplinskog medija. U hladnom stanju toplinski medij ulazi kroz donji priključak, a nakon zagrijavanja se isporučuje kroz gornji priključak u sustav grijanja.

Korisnik postavlja optimalni temperaturni režim, a kotao se nakon zagrijavanja toplinskog medija na određenu temperaturu automatski isključuje, a nakon hlađenja ponovno uključuje.

Zahvaljujući neprekidnom ciklusu zagrijavanja toplinskog medija, u grijanim prostorijama održava se ugodna mikroklima. U mnogim modelima podaci o temperaturi i drugim radnim parametrima prikazuju se na zaslonu, što olakšava kontrolu nad radom opreme.

Opcionalno, indukcijski kotlovi za grijanje opremljeni su GSM-modulima za kontrolu temperature u prostoriji i upravljanje putem pametnog telefona iz bilo koje točke svijeta gdje postoji internet. Vraćajući se s odmora ili službenog puta, možete unaprijed uključiti sustav grijanja i pripremiti dom za dolazak.

Vrste indukcijskih kotlova

Svi modeli indukcijskih kotlova rade po istom principu, ali postoje razlike u njihovom konstrukcijskom izvedbi. Po ovom kriteriju se uvjetno dijele na nekoliko vrsta koje će biti razmotrene u nastavku.

Oklopni kotlovi. Oklop kotla ima cilindričan oblik. U oklopu se nalazi zavojnica induktiviteta. Kako unutar tako i izvan zavojnice prolazi izmjenjivač topline.

Radna tekućina koja ulazi u ulazni priključak prolazi kroz izmjenjivač topline, zagrijava se i kroz gornji priključak ulazi u krug grijanja. Kotlove oklopnog tipa u Rusiji proizvodi NPK «INERA». Na tržištu su poznati pod robnom markom SAV.

Kotlovi s volumenskim izmjenjivačima topline. Takav tip kotlova još se naziva induktivno-konduktivnim. Agregat ima metalno kućište u obliku cilindra.

U kućištu je smještena indukcijska zavojnica s feromagnetnom šipkom koja obavlja funkcije izmjenjivača topline. Induktivno-konduktivni kotlovi na tržištu su predstavljeni serijom VIN. Proizvođač – tvornica toplinske opreme «Alternativna energija».

Kotlovi s cjevastim izmjenjivačem topline. Klasični indukcijski kotlovi imaju izmjenjivač topline u obliku skupa cijevi koje obavijaju zavojnicu induktiviteta. Prvi na tržištu je bio upravo takav agregat.

Indukcijski kotlovi s izmjenjivačima. Indukcijski kotao može biti dopunjen izmjenjivačem u kojem se istosmjerna električna struja akumulatora pretvara u izmjeničnu visokofrekventnu i tek tada dolazi do zavojnice induktiviteta.

Takvo rješenje pomaže dobivanju potrebnih vrtložnih struja za generiranje topline u nedostatku glavnog mrežnog napajanja.

Korištenje pretvarača u shemi s indukcijskim kotlovima omogućuje stabilizaciju napajanja električne opreme i zaštitu od naponskih oscilacija u mreži

Što trebate znati o montaži?

U isporučni komplet elektrotehničkih uređaja uključen je tehnički list s detaljnim opisom karakteristika i uputama koje navode pravila montaže i rada. Instalaciju kotlova treba izvesti prema priloženom priručniku.

U slučaju nedostataka, na primjer, ako u sustavu nema pumpe za prisilnu cirkulaciju, kotao može biti uklonjen iz jamstvenog servisa. Stoga proizvođači preporučuju angažiranje iskusnih vodoinstalatera ili obučenih djelatnika organizacije koja je prodala električnu opremu.

Indukcijski kotao može se ugraditi u postojeći sustav grijanja kao glavni ili rezervni uz paralelno spajanje. Što se tiče mjesta montaže, obavezno se treba pridržavati pravila standardnih za sve električne grijače.

Grijač mora biti udaljen najmanje 80 cm od stropa i poda. Razmak od zida mora biti najmanje 30 cm. Kao i svaka snažna energetska oprema, indukcijski kotao mora biti uzemljen u skladu s GOST 12.2.007.0.

Poprečni presjek kabela koji se koristi za priključivanje indukcijskog kotla izračunava se na temelju snage opreme. Električno ožičenje postavlja se u kabelske kanale ili u rebraste cijevi

Prednosti indukcijskih kotlova za grijanje

Indukcijski kotlovi imaju mnoge apsolutne i usporedne prednosti, uključujući sljedeće:

• najviša učinkovitost među svim električnim kotlovima;
• nepromjenjivost energetskih karakteristika;
• minimalni zahtjevi za nositeljem topline;
• povećana pouzdanost;
• rekordno dug vijek trajanja;
• sposobnost autonomnog rada;
• jednostavna montaža bez ventilacijskog sustava;
• automatski upravljački sustav;
• nema potrebe za dostavom i skladištenjem goriva:
• zagrijavanje toplinskog medija do 95 stupnjeva;
• visoka razina sigurnosti.

Uređaj pretvara električnu energiju u toplinsku s učinkovitošću od 98-99%. Za zagrijavanje toplinskog medija potrebno je 7-10 minuta. Jednostavna konstrukcija, bez pokretnih mehaničkih dijelova, i čelične legure korištene kao materijali za izradu čine indukcijske kotlove rekordno izdržljivima.

Takvu opremu može onesposobiti samo oštećenje električne izolacije. No, kako pokazuje praksa rada transformatora, koji su po svojoj konstrukciji uvelike slični indukcijskim kotlovima, oni doista mogu trajati mnogo desetljeća.

Prema uvjeravanjima proizvođača, uređaji koji rade na principu elektromagnetske indukcije osiguravaju neprekidno grijanje prostorija tijekom 100 tisuća sati, odnosno 30 sezona grijanja. Pritom im se snaga ne smanjuje tijekom vremena, što se ne može reći za elektrodne i obične grijaće kotlove.

Indukcijski kotlovi mogu se koristiti i kao glavna i kao dodatna oprema. Na primjer, za pripremu toplinskog medija za povremeno korišteni sustav podnog grijanja.

Isti razlozi koji određuju dugotrajnost i povećanu pouzdanost indukcijskih grijača istodobno smanjuju troškove rada. Indukcijski kotao ne zahtijeva redovito servisno održavanje i popravke, što štedi novac.

U usporedbi s mnogim drugim vrstama goriva, korištenje električne energije za grijanje kuća ostaje najisplativije. Osobito se to odnosi na neplinificirana naselja.

Konstrukcija certificiranog indukcijskog kotla sprječava kratke spojeve. Proizvođači tvrde da svaki model ima najvišu klasu električne sigurnosti. Ne treba brkati indukcijski kotao s mikrovalnom pećnicom, jer se za njegov rad koristi druga frekvencija električne struje.

Zagrijavanje toplinskog medija u indukcijskom kotlu odvija se ravnomjerno – temperaturna razlika u sustavu nije veća od 30 °C. Odnosno, nema lokalnih pregrijavanja koja bi mogla dovesti do požara, što takve uređaje čini sigurnima od požara.

Zahvaljujući magnetiziranju toplinskog medija, laganoj vibraciji neprimjetnoj za okolinu i turbulentnim vrtlozima, u indukcijskim kotlovima gotovo da se ne stvaraju mineralne naslage, što povoljno utječe na učinkovitost. Podsjetimo, debeli sloj kamenca usporava brzinu i učinkovitost zagrijavanja toplinskog medija.

Za povećanje snage može se koristiti kaskada od tri ili više indukcijskih kotlova sa zajedničkim upravljačkim ormarom. Takvo rješenje će pomoći u grijanju dvokatne vile.

Ako se poštuju upute za rad navedene u priručniku, nakon montaže i podešavanja temperature, na kotao se više ne mora misliti tijekom cijele sezone grijanja. Za razliku od srodnika na kruto gorivo, indukcijski uređaji ne zahtijevaju redovito punjenje drva i ugljena te uklanjanje pepela. Nije potrebno čišćenje cijevi, što ih razlikuje od drugih vrsta električnih kotlova.

Sam kotao i dodatna oprema za njega zauzimaju malo mjesta i mogu se instalirati u prostoriji male površine. Komponente upravljačkog sustava omogućuju korištenje indukcijskih kotlova u kombinaciji s drugom klimatskom opremom.

Indukcijski kotlovi mogu se integirati u inteligentni sustav upravljanja kućnom opremom, nazvan “Pametna kuća”

Nedostaci indukcijskih modela

Idelahni tehničkih rješenja još uvijek nema. Čak i najsavršenija oprema ima svoj e nedostake, a indukcijski kotao za grijanje nije iznimka.

Za njega su karakteristični:

• visoka cijena;
• velika težina;
• buka.

Pri izradi indukcijskih kotlova koriste se skupocjeni materijali, uključujući feromagnete koji reagiraju na magnetsko polje.

Da bi kotao obavljao svoju funkciju, inženjeri moraju točno izračunati promjer žice zavojnice, broj njezinih zavoja, veličinu jezgre i druge parametre. Zatim se svi ti proračuni moraju provesti u gotovom proizvodu.

Dakle, proizvodnja indukcijskih uređaja je radno i materijalno intenzivan proces, što uvjetuje visoku cijenu proizvoda. Istodobno, ovaj se nedostatak poništava zahvaljujući dugom vijeku trajanja i minimalnim troškovima tijekom rada.

Kompaktne dimenzije kotla kombiniraju se s njegovom značajnom težinom, što se objašnjava velikim brojem čeličnih dijela. Neki modeli teže 40 kg. Indukcijski kotao tijekom rada proizvodi neznatnu buku, ali se taj nedostatak lako otklanja pomoću zvučno izolacijskih podmetača koje se preporučuje ugraditi tijekom montaže.

Pravila odabira opreme

Pri odabiru modela indukcijskog kotla glavni kriteriji su njegova snaga i karakteristike grijanog prostora. Polazi se od toga da je za grijanje 10 m² uz visinu stropa do 3 metra potrebno 1 kW.

Dakle, površinu grijanog prostora dovoljno je podijeliti s 10 i kao rezultat će se dobiti potrebna nazivna snaga električnog kotla. Na primjer, za kuću od 100 m² bit će potreban indukcijski grijač od 10 kW.

Ako nema želje za vrljo preciznim izračunom potrebne snage kotla, može se koristiti pojednostavljena varijanta. Prema njoj, indukcijski kotlovi snage samo 3-4 kW mogu zagrijati prostor površine 30-40 m²

Kako ne biste preplatili za nepotrebnu snagu i ne smrzavali se u slučaju njezina nedostatka, potrebno je procijeniti konkretne karakteristike kuće ili drugog objekta, uključujući materijale zidova, površinu prozora, postojanje toplinske izolacije i ostalo, te na temelju tih podataka odabrati opremu za grijanje.

Ne smeta pitati prodavatelja i o faktoru snage, odnosno omjeru aktivne i prividne snage odabranog modela. Taj se pokazatelj naziva kosinus fi (Cos φ) i mjeri se u volt-amperima. Pomaže odrediti koji se udio potrošene električne energije troši izravno na zagrijavanje toplinskog nosača, a koji na stvaranje magnetskog polja.

Vrijednosti faktora snage kreću se od 0 do 1. Kod indukcijskih kotlova dobro promišljene konstrukcije Cos φ iznosi 0,97-0,98 kVA, što se smatra izvrsnim pokazateljem, jer se gotovo sva potrošena električna energija troši na zagrijavanje radne tekućine.

Raznolikost modela omogućuje odabir varijante za korištenje kao glavnog ili rezervnog izvora topline. Snažni kotlovi koji rade na naponu od 380 V mogu samostalno grijati kuće, komercijalne i industrijske objekte velike kvadrature.

Za korištenje u vikendici ili garaži učinkovit indukcijski kotao možete izraditi vlastitim rukama. Detaljan vodič za sastavljanje korisne samogradnje donosi sljedeći članak.

Zaključci i koristan video na temu

Videozapis jasno prikazuje princip rada indukcijskog agregata:

Stručno mišljenje o sigurnosti rada indukcijskog kotla:

Video-prezentacije indukcijskih kotlova od ZSTM (Zavoda Sibirskog Tehnološkog Strojarstva):

Indukcijski kotlovi za grijanje imaju mnoge prednosti i konkurentske prednosti uz neznatne ili lako uklonjive nedostatke. Koliko je takva opcija isplativa za grijanje određene kuće, može se odlučiti samo vaganjem svih 'za' i 'protiv'.

Nepobitna činjenica ostaje stalni rast potražnje za takvom opremom, a taj će se trend najvjerojatnije zadržati i u budućnosti.

Želite li ispričati o vlastitom iskustvu u odabiru, montaži, radu indukcijskog kotla? Raspolažete li korisnim informacijama o temi koje biste željeli podijeliti s posjetiteljima stranice? Pišite, molimo, komentare, objavljujte fotografije, postavljajte pitanja u donjem obrascu.