Газовый инвертор для отопления

Газовый инвертор для отопления

Использование электричества для нагрева помещений в холодное время года является достаточно эффективным и удобным вариантом – ведь этот энергоноситель имеется практически в каждом доме, квартире и даже производственной постройке. Вместе с тем, работа системы отопления на одной только электроэнергии обойдется дороже, чем стоимость использования любого другого оборудования. Именно для этого и были созданы инверторные котлы, имеющие сравнительно высокий КПД и минимальные тепловые потери при всех преимуществах электрических устройств.

Принцип действия

Модели, работающие на электричестве, передают энергию при помощи ТЭНов, для которых необходима и отдельная область для нагрева теплоносителя, и защита нагревающего элемента от воздействия коррозии. В то же время принцип работы инверторных котлов основан на явлении электромагнитной индукции.

Постоянный ток из сети преобразуется в переменный. Полученное в результате этого магнитное поле генерирует индукционный ток. А прибором, который позволяет все это осуществить, как раз и является инвертор, способный работать и от сети, и от аккумулятора (только для маломощных моделей).

Конструкция котла

Инверторный котел состоит из двух основных частей: магнитного контура и теплообменника. В задачи контура входит создание переменного магнитного поля.

Теплообменник нужен для передачи энергии от индукционного тока теплоносителю, увеличивая температуру последнего до уровня, необходимого для эффективного отопления.

Особенности оборудования

У инверторного котла, как и у каждого вида отопительных приборов, имеются свои плюсы. Благодаря этому оборудование пользуется достаточной популярностью среди потребителей и постепенно применяется все чаще. При этом, естественно, не обойтись и без минусов, хотя у таких котлов они не очень существенны.

Преимущества инверторного котла

Главными достоинствами такого устройства можно назвать:

  • отсутствие нагревательных элементов, благодаря чему его характеристики выше, чем у электрокотлов;
  • невысокую инерционность нагрева, что позволяет быстрее нагреть отапливаемое помещение, чем это способны сделать модели с ТЭНами;
  • невысокие требования к качеству воды. Из-за того, что нагревательный элемент, то есть обмотка, не соприкасается с водой, химический состав теплоносителя важен лишь для трубопроводов и радиаторов;
  • отсутствие необходимости в каких-либо разрешениях на установку, а также в отдельном помещении для монтажа.

Недостатки устройства

Любой технике не обойтись без недостатков. И у инверторного котла они следующие:

  • сравнительно высокая стоимость покупки и не слишком широкий ассортимент;
  • большие габариты и вес, не дающие возможности размещать инверторные устройства на стенах, что позволяло бы сэкономить больше пространства;
  • сложная система управления оборудования при помощи электроники (именно ее наличие влияет и на цену).

Монтаж системы отопления

Перед тем, как начинать установку инверторной отопительной системы в здании, необходимо определить, какое именно оборудование для этого понадобится. Мощность изделия выбирают в зависимости от площади отапливаемых помещений с учетом теплопотерь и небольшого запаса.

Ориентировочно считается, что 1 кВт производительности нагревательного оборудования достаточно для обеспечения нормальных микроклиматических условий на территории 8–10 кв. м.

Для помещений с нестандартной высотой, например, производственных цехов, киловатта хватит на обогрев 2 кубометров воздуха.

Особенности в зависимости от типа оборудования

По рассчитанной мощности котла выбирают вид необходимой для его подключения электросети, которая может быть одно- и трехфазной. Первая подходит для оборудования мощностью до 10–12 кВт, чаще всего применяющегося для отопления дач или небольших частных домов. Трехфазная рассчитана на инверторные устройства производительностью выше 6 кВт.

При этом котлы мощностью от 6 до 12 кВт могут подключаться к сети с напряжением и 220, и 380 Вольт. Такое оборудование разрешается использовать без создания дополнительного контура.

Кроме того, выбирая инверторный котел для производственных помещений большого размера, предпочитают промышленное оборудование, имеющее увеличенные габариты, большие теплообменники и сложную систему преобразования тока. В то время как для домашнего использования понадобится бытовая модель, сравнительно компактная и дешевая.

Что учесть при установке?

Использование котлов инверторного типа позволяется и в самотечных, и в напорных системах отопления. С учетом того, что скорость нагрева теплоносителя большая, рекомендуется устанавливать в системе устройство для дозирования подачи воды из устройства в общую систему труб. Таким образом снижается потребность в новой нагретой жидкости и увеличивается эффективность прибора.

Перед началом монтажа стоит выяснить, достаточно ли будет параметров существующей электропроводки для работы нового оборудования. При необходимости провода заменяют другими, с большим сечением. Если же необходима трехфазная сеть, прокладываются дополнительные кабели отдельно от общей сети электроснабжения. Кроме того, для оборудования необходим специальный защитный блок, автоматически отключающий питание при резких перепадах напряжения в сети.

Устраивая инверторное отопление, следует не забыть:

  • предусмотреть монтаж в системе специального воздуховыпускного клапана;
  • об установке расширительного бака, необходимого для компенсации теплового расширения жидкости, а также циркуляционного насоса (если, конечно, система не является безнапорной);
  • о расположении котла на определенном расстоянии от предметов мебели и других вещей;
  • заземлить оборудование.

Также рекомендуется укомплектовать котел таким устройством для дистанционного управления, как электронный программатор или даже GSM-модуль. С их помощью можно обеспечить достаточно удобное отопление, например, загородного дома, посещаемого не ежедневно, а только на выходных.

Электрические котлы для отопления дома являются очень удобными, ведь могут работать в автоматическом режиме без использования сложнейшей электроники, занимают немного места, и их подключение представляет собой простую процедуру. Кроме этого, они являются безопасными. Лидером среди этих качеств является инверторный котел. Его другое название — индукционное устройство.

Читайте также:  Икеа дизайн интерьера спальни

Строение

Такой электрокотел имеет очень простую конструкцию. Она представлена тремя контурами, которые вложены друг в друга.

  1. Внутренний. Он представляет собой герметичную емкость в виде цилиндра, в котором происходит нагрев воды. В отличие от ТЭНовых или электродных электрокотлов внутри емкости инверторного устройства кроме воды или иного вида теплоносителя нет ничего. Контур имеет два патрубка. Один предназначен для подачи нагретого антифриза или воды в отопительную сеть, другой возвращает охлажденный теплоноситель из отопительной системы.
  2. Средний контур. Он является электрической индукционной катушкой. Она обмотана вокруг бака с водой. Все электрические провода катушки являются изолированными, поэтому электрический ток никуда не передается. Стоит сказать, что в катушку поступает высокочастотный ток. Обмотка катушки может быть цилиндрической или тороидальной. Второй вариант представлен двумя сделанными из ферромагнитной стали трубами и обмотанными вокруг них проводами. Трубы находятся вверху и внизу котла, а также внутри каждого витка. Тороидальная катушка имеет больший КПД и меньший вес.
  3. Внешний контур. Он является корпусом с теплоизоляцией. Благодаря ему устраняется случайный контакт человека с проводами, а также устраняется возможность утечки тепла из котла. Последняя особенность достигается благодаря применению теплоизоляции.

Стоит добавить, что в состав также входит:

  1. Электрический преобразователь. Его задачей является приведение электрического тока к таким характеристикам, которые необходимы для правильной работы индукционной катушки. Инверторы для котла подают на катушку ток с частотой, достигающей 20 кГц.
  2. Термодатчик.
  3. Электронная схема управления.

Электрокотлы инверторные бывают:

  1. Промышленными. Они имеют большие размеры, которые обусловлены объемным теплообменником. Кроме этого в них применяется сложная система преобразования электрического тока и цилиндрическая обмотка. Конечно, мощность таких агрегатов является очень большой.
  2. Бытовыми. Они предназначены для отопления домов. В их состав входит тороидальная катушка, которая может получать электроэнергию не только с общей сети, но и от аккумуляторов. Размеры являются небольшими.

Принцип работы

Инверторные котлы отопления нагревают воду таким образом:

  1. Электрический ток поступает к преобразователю.
  2. Инверторы для котла увеличивают частоту и напряжение тока. Первая характеристика растет до 20 кГц.
  3. Преобразованный ток подается на тороидальную обмотку, в которой формируется электромагнитное поле, а также возникают вихревые токи.
  4. Электромагнитное поле выталкивает токи на внутренний стальной контур.
  5. Контакт токов с контуром приводит к нагреванию теплообменника и циркулирующего по нему теплоносителя.

Нагрев сердечника (внутреннего контура) происходит очень быстро. Так, за 7 минут температура теплообменника поднимается до 75 °С.

Преимущества

Инверторный котел радует следующими плюсами:

  1. Возможность работать с любым видом теплоносителя. То есть не имеет значения, циркулирует ли по отопительной системе вода или антифриз. Для сравнения стоит вспомнить электродные электрокотлы. Они могут работать только с водой или жидкостью, имеющей такую электропроводимость, как вода. Антифризы в них использовать не получится.
  2. Инертность нагрева является малой. Это означает, что вода или другая жидкость быстро нагревается. Приятно то, что ускорить подогрев можно, использовав центробежный насос.
  3. Долгий срок эксплуатации. Первыми элементами, которые могут выйти из строя, являются электрические. При этом катушка, автоматика или инверторы для котла работают очень долго. Стоит добавить, что такой плюс также является результатом того, что нагревательный элемент (индукционная катушка) не контактирует с теплоносителем, ведь катушка изолирована от жидкости. Со временем могут загрязниться стенки водяного бака, однако это возникает только в случае пренебрежения процедурой фильтрации воды перед заливкой в систему отопления.
  4. Возможность разгерметизации корпуса практически нулевая. Поэтому волноваться за возможные утечки нет смысла.
  5. Высокая пожаробезопасность. Твердотопливные и газовые котлы в этом плане очень сильно отстают.
  6. Довольно слабый шум.
  7. КПД составляет почти 100%.
  8. Малые размеры. Они значительно меньше агрегатов на газе или твердом топливе. Правда, характеристик у инверторных котлов больше, чем у аналогичных электрокотлов.
  9. Такой котел легко изготавливается своими руками.

Недостатки

Их перечень значительно короче. Он состоит из:

  1. Относительно большой массы, если сравнивать эту характеристику с весом других электрических котлов.
  2. Большей, чем у других отопительных электрических устройств, цены.
  3. Возможности установки только в системы закрытого типа.
  4. Потребности в сложной электронике для управления работой и режимами нагрева.

Автономные системы газового отопления набирают все большую популярность у владельцев частных домов и автосервисов. Их достоинство — это не только дешевизна используемого топлива, но и отсутствие необходимости в постоянном контроле: современный газовый котел автоматически управляет подачей газа к горелке и разжигает ее. Отсюда понятен и ощутимый минус газовых котлов такого типа: как только отключится внешнее питание, котел погаснет, а циркуляционные насосы остановятся.

При длительных и регулярных отключениях электроэнергии единственным способом поддержания работоспособности системы отопления станет использование резервного генератора. Если же отключения питания не отличаются длительностью, значительно удобнее будет применение источника бесперебойного питания (бесперебойника), способного моментально восстановить напряжение 220 В в розетке на определенный промежуток времени.

Устройство и принцип действия

Независимо от того, по какой из трех схем выполнен конкретный бесперебойник, его ключевыми элементами являются аккумулятор и инвертор. Аккумулятор (в наиболее мощных моделях — батарея аккумуляторов) является накопителем энергии, при отключении питания от внешней сети от него запитывается инвертор — электронный преобразователь, генерирующий на выходе переменный ток с заданным напряжением и частотой. В бесперебойниках используются гелевые или AGM-аккумуляторы с номинальным напряжением 12 В.

Читайте также:  Измерение удельного сопротивления земли

Именно в выходном каскаде инвертора скрывается ряд особенностей, крайне важных в нашем случае:

  • Все оборудование, рассчитанное на работу от бытовой сети 220 В, проектируется в расчете на синусоидальную форму питающего напряжения (так называемый «чистый синус»). В то же время генерация сигнала такой формы выходным каскадом инвертора достаточно сложна, и осциллограмма от дешевых инверторов от чистого синуса будет отличаться весьма сильно — в них используются простые импульсные преобразователи. В первую очередь, это может вызвать сбои в работе контрольной электроники газового котла, во вторую — значительно увеличит индуктивные потери в обмотках электродвигателей циркуляционных насосов. Характерным сигналом о неправильной работе инвертора станет ощутимый гул электродвигателей. Длительная работа несовершенного инвертора с индуктивной нагрузкой может вызвать перегрев и пробой силовых транзисторов выходного каскада и, как следствие, полный выход бесперебойника из строя.
  • Для защиты выходного каскада инвертора от перегрузки в него включаются защитные схемы, полностью отключающие нагрузку при превышении тока потребления. Так как циркуляционные насосы, как и любое устройство, имеющее в составе электродвигатель, при включении потребляют мощность в несколько раз больше номинальной, при подключении их к инвертору без достаточного запаса по мощности он встанет в режим защиты, оставив Вашу отопительную систему без питания.

Предлагаем посмотреть обзор устройства от компании Inelt, мы еще вернемся к нему позже

Типы бесперебойников

По конструктивному исполнению источники бесперебойного питания делятся на три типа:

  • Оффлайновые ИБП — это наиболее простой класс приборов, всем знакомый по компьютерным бесперебойникам. К их входу подключена контрольная схема, осуществляющая заряд аккумулятора и переключающая силовое реле на выходе бесперебойника с внешнего ввода на встроенный инвертор при пропадании внешнего питания или его значительном отличии по напряжению от заданных 220 В. Такой инвертор максимально прост и дешев, но и наименее эффективно из всех типов расходует запас энергии в аккумуляторе.

  • Онлайновые инверторы для котла в отличие от оффлайновых имеют на входе встроенный стабилизатор и благодаря этому переходят на резервирование питания от аккумулятора только при отключении питания в сети. При отклонении его напряжения от 220 В работает стабилизатор. Эта схема дороже, но и более эффективна при условии использования в сети с сильным суточным плаванием напряжения (например, маломощная подстанция в частном секторе). Оффлайн-инвертор в таких условиях будет переходить в резервный режим слишком часто, потребовав установки перед ним отдельного стабилизатора напряжения.

  • Линейно-интерактивные инверторы — это наиболее совершенный класс устройств. В них входное напряжение сразу преобразуется в постоянный ток, подаваемый на выходной инвертор, а аккумулятор подключен между блоками. Аналогичным образом (если не брать в расчет аккумуляторную батарею) устроен обычный сварочный инвертор. Таким образом, питающее напряжение всегда стабилизировано, а при его отключении не происходит задержек на переключение выхода ИБП с внешней сети на инвертор.

Выбор и расчет инвертора

При расчете требуемой выходной мощности инвертора нужно учитывать, что наличие в цепи нагрузки электродвигателей циркуляционных насосов вызовет рост как постоянного потребления тока, что определяет так называемый коэффициент мощности электродвигателя (косинус фи), так и значительную токовую нагрузку в момент запуска насосов. Максимальная мощность потребления не должна составлять более 75% от максимальной мощности выходного каскада инвертора, особенно это касается устройств класса line-interactive, в которых инвертор работает постоянно.

Для примера расчета возьмем систему, состоящую из газового котла Baxi Fourtech и двух насосов Oasis 25/2. Так как сама электроника котла не имеет индуктивной составляющей нагрузки, его номинальную электрическую мощность в 130 Вт примем в расчет без коррекции. Насосы имеют номинальную мощность 35 Вт. Если бы производитель не указывал также и потребляемую мощность (в данном случае — 60 Вт), ее можно было бы определить как двукратную от номинальной. Следовательно, потребление двух насосов составит 120 Вт на установившемся режиме, задав двукратный запас на пусковой ток и суммировав с потреблением самого котла, мы получим цифру в 370 ватт. С учетом запаса мощности для выходного каскада инвертора нам понадобится преобразователь мощностью не менее 0,5 кВт.

Если производитель инвертора указывает его мощность в киловольт-амперах (кВА), перевести ее в киловатты можно, зная коэффициент мощности (cos φ) самого инвертора. Так, бесперебойник с cos φ=0,8 и мощностью 1 кВА имеет реальную мощность 800 Вт.

Вторым параметром при выборе бесперебойника является время, в течение которого он сможет обеспечивать питанием предполагаемую нагрузку. При ее расчете нужно учитывать, что в среднем работоспособность выходного преобразователя ИБП сохраняется при исчерпании не более 75% емкости аккумулятора. К примеру, если мы используем аккумулятор с емкостью 60 А*ч, реально он сможет отдать не более 45. Далее с учетом среднего КПД инвертора 80% получаем следующее:

  • Нагрузка из предыдущего примера в установившемся режиме — 250 Вт, учтя потери в инверторе получаем забираемую от аккумулятора мощность в 312 Вт.
  • При номинальном напряжении 12 В эта мощность означает потребление тока в 26 А — обеспечивать нагрузку полностью заряженный аккумулятор сможет приблизительно 1,7 часа.
Читайте также:  Белый шкаф купе в коридоре

Тип выбираемого бесперебойника определяет как бюджет, так и особенности используемой электросети. При относительной стабильности напряжения в сети достаточно приобрести ИБП класса «оффлайн», если же напряжение сильно плавает, более разумным будет либо дополнить его внешним стабилизатором, либо сразу купить инвертор класса «онлайн» или линейно-интерактивный. Так как инверторы требуемой мощности обычно используют внешние аккумуляторы, стоит уточнить, какой максимальный ток зарядки они могут обеспечивать.

Учитывая, что оптимальным для заряда аккумулятора является ток в 10% от его номинальной емкости, устройство с заявленным зарядным током в 6 А будет работать с аккумуляторами емкостью до 60 ампер-часов.

Правила установки ИБП для газового котла

Нельзя размещать ИБП вблизи от труб подводки холодной воды двухконтурных котлов (на них образуется конденсат), а также рядом с трубами отопления, чтобы не нарушать эффективность охлаждения инвертора. Аккумуляторные батареи также не должны подвергаться воздействию низких или чрезмерно высоких температур.

Нельзя использовать ИБП совместно со свинцово-кислотными аккумуляторами, если это прямо не указано в инструкции по эксплуатации данного бесперебойника. Различие в токовых характеристиках заряда у свинцово-кислотных и гелевых батарей может привести к неправильной работе зарядного устройства ИБП.

Устройства класса offline желательно использовать совместно со стабилизатором напряжения, подключаемым между ними и внешней сетью.

При использовании в системе отопления фазозависимого газового котла совместно с ИБП его выход соединяется с нагрузкой через разделительный трансформатор. Это связано с тем, что при работе инвертора оба его выхода являются фазами относительно заземления, в то время как фазозависимому котлу требуются четко определенные фаза и нейтраль питания. Для этого и служит разделительный трансформатор, один из выводов вторичной обмотки которого заземляется.

Модели инверторов

Ограниченный объем статьи позволит включить в обзор лишь наиболее распространенные модели инверторов.

Начнет обзор с модели Helior Sigma 1 KSL, предлагаем для начала посмотреть видео

Марка, модель Характеристики Краткое описание Цена
Helior Sigma 1 KSL Тип: online
АКБ: внешние, зарядный ток 6А
Мощность: 800 Вт
Диапазон входных напряжений: 138-300 В при 60% нагрузке
ИБП напольного исполнения, способный работать без перехода в резервирование питания при широком диапазоне напряжений. Может использовать свинцово-кислотные автомобильные аккумуляторы. Отзывы владельцев описывают это устройство как достаточно надежное и эффективное при доступной цене. Может использоваться без АКБ в качестве стабилизатора напряжения (например, в летний период). 17600 р.
Lanches (East) EA910 II RT LCDH Тип: online
АКБ: внешние, зарядный ток 6А
Мощность: 900 Вт
Диапазон входных напряжений: 145-295 В при 100% нагрузке
Требует использования двух последовательно соединенных батарей (рабочее напряжение 24В). Выход инвертора уже имеет четкую нейтраль, что необходимо для фазозависимых котлов. 22680 р.
Eaton Powerware 9130 700 Тип: online
АКБ: встроенная
Мощность: 630 Вт
Диапазон входных напряжений: 160-276 В при 100% нагрузке
Этот инвертор в силу использования встроенного аккумулятора пригоден только для использования в условиях кратковременных отключений электроэнергии: время работы от полностью заряженной батареи при 50% нагрузке не более 19 минут. 27760 р.
INELT Intelligent 500LT2 Тип: line-interactive
АКБ: внешняя, зарядный ток 8А
Мощность: 300 Вт
Диапазон входных напряжений: 165-270 В
Этот инвертор является одним из самых дешевых аппаратов линейно-интерактивного класса. Хотя небольшая выходная мощность и не позволит использовать его в системах отопления с большим количеством мощных насосов, для небольших зданий он будет прекрасным выбором благодаря поддержке аккумуляторов емкостью до 250 А*ч. При этом в компленкт уже входит аккумулятор, позволяющий работать при 100% нагрузке до 43 минут. 16650 р.
N-Power Smart-Vision S1000N LT Тип: line-interactive
АКБ: внешняя, зарядный ток 12А
Мощность: 600 Вт
Диапазон входных напряжений: 165-280 В
Еще один представитель класса линейно-интерактивных устройств. Для работы требуется аккумулятор с напряжением 24В — при последовательном соединении двух 12 В батарей с емкостью 50 А*ч при максимальной нагрузке прибор проработает почти 2 часа. Аккумуляторы в комплект не входят. 14600 р.
Powerman Online 1000 Plus Тип: online
АКБ: внешние, зарядный ток 6А
Мощность: 800 Вт
Диапазон входных напряжений: 115-295 В
Доступный по цене ИБП онлайн-класса с широким диапазоном работы встроенного стабилизатора. требует для работы два последовательно соединенных свинцово-кислотных аккумулятора, есть встроенная защита от глубокого разряда батарей. 16130 р.
SVEN Reserve Home 1000 Тип: line-interactive
АКБ: внешняя, зарядный ток 10А
Мощность: 600 Вт
Диапазон входных напряжений: 150-275 В
Хотя диапазон рабочих напряжений этого ИБП и меньше, чем у большинства рассмотренных устройств, стоит отметить мощное зарядное устройство и рабочее напряжение 12 В в отличие от большинства других приборов, требующих приобретение двух батарей для получения 24 В. 11280 р.

Обзор на ИБП SVEN

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector