Nel mercato degli elettrodomestici, una caldaia per riscaldamento a induzione rimane una novità, sebbene la popolarità di una soluzione così innovativa stia crescendo rapidamente. Tra caldaie elettriche la quota dei modelli a induzione rappresenta circa il 30%. In che modo questa unità differisce dai suoi concorrenti con elementi riscaldanti o elettrodi convenzionali?
Ti parleremo del principio di funzionamento e dei vantaggi unici delle apparecchiature basate sull'uso dell'induzione. Nell'articolo che abbiamo proposto, le sue varietà sono riportate e descritte in dettaglio. I nostri suggerimenti per l'installazione ti aiuteranno ad attrezzare o aggiornare facilmente il sistema di riscaldamento di un cottage, un negozio o un magazzino.
Il contenuto dell'articolo:
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Caratteristiche di progettazione e funzionamento
- Il dispositivo dell'unità di induzione
- Specifiche di utilizzo nei circuiti di riscaldamento
- Varietà di caldaie a induzione
- Cosa devi sapere sull'installazione?
- Vantaggi delle caldaie a induzione
- Svantaggi dei modelli a induzione
- Regole di selezione dell'attrezzatura
- Conclusioni e video utili sull'argomento
Caratteristiche di progettazione e funzionamento
Una caldaia a induzione è in grado di generare calore e riscaldare ambienti grazie all'induzione elettromagnetica. Questo fenomeno fisico fu scoperto da Faraday durante i suoi esperimenti con una barra magnetica cilindrica, attorno alla quale era avvolto un filo di rame a forma di spirale.
Il dispositivo dell'unità di induzione
Una moderna caldaia per riscaldamento a induzione include anche un induttore e un nucleo. Quando una corrente elettrica alternata passa attraverso una bobina, viene generato un campo elettromagnetico.
Il campo genera correnti elettriche parassite che riscaldano il nucleo, il cui calore viene trasferito al liquido di raffreddamento. La quantità di questo calore è determinata dalla formula di Joule-Lenz.
La caldaia per riscaldamento a induzione è un'unità complessa multicomponente. Per comprendere meglio il principio di funzionamento di un dispositivo a induzione, vale la pena ricordare un corso di fisica scolastica
La caldaia per riscaldamento a induzione è composta da due parti principali. In uno di essi, costituito da una bobina e un nucleo, si forma un campo magnetico. La seconda parte è uno scambiatore di calore con un fluido di lavoro (liquido di raffreddamento).
La funzione del portatore di calore è svolta da acqua normale o da una miscela di acqua e glicole etilenico. È possibile utilizzare altri liquidi, la cui scelta dipende dal modello specifico della caldaia.
L'impianto di riscaldamento con caldaia ad induzione si accende sempre alle ore circuito chiuso. Lo schema di installazione include anche un serbatoio a membrana, necessario per ricevere l'acqua in eccesso, che si verifica a causa della sua espansione termica. Se tale serbatoio non è incluso nella confezione, viene acquistato separatamente.
Specifiche di utilizzo nei circuiti di riscaldamento
Le caldaie a induzione sono progettate per funzionare in un sistema a circolazione forzata. Pertanto, lo schema di collegamento deve contenere pompa di circolazione, stimolando il movimento del fluido di lavoro lungo il circuito di riscaldamento.
Questa necessità è dovuta ai volumi relativamente piccoli degli scambiatori di calore – a causa del rapido riscaldamento, l'acqua al loro interno bolle più velocemente della circolazione gravitazionale.
Le caldaie a induzione vengono fornite complete di un telecomando predisposto per automatizzare il funzionamento degli impianti di riscaldamento
Nei sistemi multicircuito, le pompe di circolazione sono installate su ciascun circuito. Se in casa funziona un sistema di riscaldamento a pavimento, è necessario includere il collettore di distribuzione e una pompa aggiuntiva.
Il sistema di controllo della caldaia comprende, oltre al termostato e ai sensori di temperatura, i cosiddetti gruppo di sicurezza, progettato per prevenire il surriscaldamento, la sovrappressione e la resistenza alla trazione delle parti.
Il gruppo di sicurezza di solito include un manometro, prese d'aria e valvole di sicurezza. La protezione contro le sovratensioni è implementata da componenti automatici. La lavorazione dei singoli pezzi con un compound ne aumenta la sicurezza. Grazie ai componenti di protezione è garantito il funzionamento sicuro e senza interruzioni della caldaia.
Lo schema di montaggio dell'impianto di riscaldamento con caldaia ad induzione deve prevedere un vaso di espansione e un gruppo di sicurezza che impedisca la sovrapressione in circuito chiuso
Le caldaie a induzione per uso domestico, a seconda della potenza nominale, funzionano con una tensione di 220 V o 380 V con una frequenza di corrente di 50 Hz. a caldaia elettrica connesso alla rete, sarà necessario avvisare l'azienda elettrica locale (fornitore di energia elettrica) e ottenere la loro approvazione.
Il collegamento può essere monofase o trifase. I fili utilizzati per collegare l'alimentazione devono avere la sezione adeguata.
In un apparecchio a induzione, il riscaldamento è controllato accendendolo e spegnendolo. Questo processo è assistito sensori di temperatura (termocoppia) inclusa nel sistema di controllo.
Una caldaia a induzione in una sezione che mostra la direzione del movimento del liquido di raffreddamento. A freddo, il liquido di raffreddamento entra attraverso il tubo inferiore e dopo il riscaldamento viene fornito attraverso il tubo superiore all'impianto di riscaldamento
L'utente imposta il regime di temperatura ottimale e la caldaia, dopo aver riscaldato il liquido di raffreddamento a una certa temperatura, si spegne automaticamente e dopo il raffreddamento si riaccende.
Grazie al ciclo di riscaldamento continuo del liquido di raffreddamento, negli ambienti riscaldati viene mantenuto un microclima confortevole. In molti modelli vengono visualizzati i dati sulla temperatura e altri parametri operativi, il che semplifica il controllo del funzionamento dell'apparecchiatura.
Opzionalmente, le caldaie per riscaldamento a induzione sono dotate di moduli GSM per controllare la temperatura nella stanza e controllarla tramite uno smartphone da qualsiasi parte del mondo in cui è disponibile Internet. Di ritorno da vacanza o viaggio di lavoro, è possibile accendere in anticipo l'impianto di riscaldamento e preparare la casa all'arrivo
Varietà di caldaie a induzione
Tutti i modelli di caldaie a induzione funzionano secondo lo stesso principio, ma ci sono differenze nel loro design. Secondo questo criterio, sono suddivisi condizionatamente in diversi tipi, che saranno discussi di seguito.
involucro caldaie. Il mantello della caldaia ha una forma cilindrica. L'involucro contiene un induttore. Uno scambiatore di calore passa sia all'interno che all'esterno della batteria.
Il fluido di lavoro che entra nel tubo di ingresso passa attraverso lo scambiatore di calore, si riscalda ed entra nel circuito di riscaldamento attraverso il tubo superiore. Caldaie involucro digitare in Russia produce NPC «INERA». Nel mercato sono conosciuti con il marchio SAV.
Caldaie con scambiatori di calore alla rinfusa. Questo tipo di caldaia è anche chiamato induttivo-conduttivo. L'unità ha una custodia in metallo a forma di cilindro.
L'alloggiamento contiene una bobina di induzione con un'asta ferromagnetica, che funge da scambiatore di calore. Induttivamente-conduttivo le caldaie in commercio sono rappresentate dalla serie VIN. Produttore – impianto di apparecchiature termiche "Energia Alternativa".
Caldaie con scambiatore di calore tubolare. Le caldaie a induzione classiche hanno uno scambiatore di calore sotto forma di una serie di tubi che avvolgono un induttore. Questa unità è stata la prima sul mercato.
Caldaie a induzione con inverter. La caldaia a induzione può essere integrata con un inverter, in cui la corrente elettrica continua delle batterie viene convertita in corrente alternata ad alta frequenza e solo allora va all'induttore.
Questa soluzione consente di ottenere le correnti parassite necessarie per la generazione di calore in assenza della rete elettrica.
L'uso di un inverter in un circuito con caldaie a induzione consente di stabilizzare l'alimentazione di apparecchiature elettriche e di proteggerle da sbalzi di tensione
Cosa devi sapere sull'installazione?
Il set di consegna dei dispositivi elettrici include un passaporto tecnico con una descrizione dettagliata delle caratteristiche e delle istruzioni, che indicano le regole per l'installazione e il funzionamento. L'installazione delle caldaie deve essere eseguita secondo il manuale allegato.
In caso di carenze, ad esempio, se l'impianto non dispone di una pompa per la circolazione forzata, la caldaia può essere ritirata dal servizio di garanzia. Pertanto, i produttori raccomandano di coinvolgere nell'installazione idraulici esperti o dipendenti addestrati dell'organizzazione che ha venduto le apparecchiature elettriche.
La caldaia a induzione può essere integrata in un sistema di riscaldamento esistente come principale o di riserva se collegata in parallelo. Per quanto riguarda il sito di installazione, assicurati di seguire le regole standard per tutti i riscaldatori elettrici.
Il riscaldatore deve trovarsi ad almeno 80 cm dal soffitto e dal pavimento. Lo spazio con il muro dovrebbe essere di almeno 30 cm. Come qualsiasi potente apparecchiatura di alimentazione, la caldaia a induzione deve essere collegata a terra secondo GOST 12.2.007.0.
La sezione del cavo utilizzato per collegare la caldaia ad induzione è calcolata in base alla potenza dell'apparecchiatura. Il cablaggio viene posato in canaline per cavi o in corrugato
Vantaggi delle caldaie a induzione
Le caldaie a induzione presentano molti vantaggi assoluti e comparativi, tra cui i seguenti:
- la più alta efficienza tra tutte caldaie elettriche;
- invariabilità delle caratteristiche energetiche;
- requisiti minimi per liquido di raffreddamento;
- maggiore affidabilità;
- registrare una lunga durata;
- capacità di lavorare in autonomia;
- semplice installazione senza sistema di ventilazione;
- sistema di controllo automatico;
- nessuna necessità di consegna e stoccaggio di carburante:
- riscaldare il liquido di raffreddamento fino a 95 gradi;
- alto livello di sicurezza.
Il dispositivo converte l'energia elettrica in energia termica con un'efficienza del 98-99%. Occorrono 7-10 minuti per riscaldare il liquido di raffreddamento. Con un design semplice senza parti meccaniche in movimento, le leghe di acciaio utilizzate come materiali da costruzione rendono le caldaie a induzione durature da record.
Solo i danni a tali apparecchiature possono disabilitare isolamento elettrico. Ma come dimostra la pratica di far funzionare i trasformatori, che nella loro progettazione sono per molti versi simili alle caldaie a induzione, sono davvero in grado di durare per molti decenni.
Secondo i produttori, le unità funzionanti per effetto dell'induzione elettromagnetica, fornire il riscaldamento ininterrotto degli ambienti per 100 mila ore, ovvero 30 riscaldamento le stagioni. Allo stesso tempo, la loro potenza non diminuisce nel tempo, cosa che non si può dire dell'elettrodo e del convenzionale elementi riscaldanti caldaie.
Le caldaie a induzione possono essere utilizzate sia come attrezzatura principale che come attrezzatura aggiuntiva. Ad esempio, preparare un liquido di raffreddamento per un sistema di riscaldamento a pavimento utilizzato in modo irregolare
Le stesse ragioni che determinano la durata e la maggiore affidabilità dei riscaldatori a induzione riducono anche i costi di esercizio. La caldaia a induzione non necessita di manutenzione e riparazione regolari, il che consente di risparmiare denaro.
Rispetto a molti altri combustibili, l'uso dell'elettricità per riscaldare le case rimane il più redditizio. Soprattutto si tratta non gassificato insediamenti.
Il design della caldaia a induzione certificata evita i cortocircuiti. I produttori affermano che qualsiasi modello ha la classe più alta sicurezza elettrica. Una caldaia a induzione non deve essere confusa con un forno a microonde, poiché per il suo funzionamento viene utilizzata una diversa frequenza di corrente elettrica.
Il riscaldamento del liquido di raffreddamento nella caldaia a induzione avviene in modo uniforme – la differenza di temperatura nel sistema non è superiore a 30°С. Cioè, non ci sono surriscaldamenti locali che possono portare a un incendio, il che rende tali unità ignifughe.
A causa della magnetizzazione del liquido di raffreddamento, vibrazioni fini, impercettibili agli altri e vortici turbolenti, in le caldaie a induzione praticamente non formano depositi minerali, che influiscono favorevolmente efficienza. Ricordiamo che uno spesso strato di calcare rallenta la velocità e l'efficienza del riscaldamento del liquido di raffreddamento.
Per aumentare la potenza, è possibile utilizzare una cascata di tre o più caldaie a induzione con un quadro elettrico comune. Questa soluzione aiuterà a riscaldare una villa a due piani
Se si seguono le regole operative specificate nelle istruzioni, dopo l'installazione e l'impostazione del regime di temperatura, non è possibile ricordare la caldaia per l'intera stagione di riscaldamento. a differenza di "fratelli" combustibili solidi, gli apparecchi a induzione non richiedono il caricamento regolare di legna da ardere e la rimozione di carbone e cenere. Non è richiesta la pulizia dei tubi, il che li distingue dagli altri tipi caldaie elettriche.
La caldaia stessa e i suoi accessori occupano poco spazio e possono essere installati in uno spazio ridotto. I componenti del sistema di controllo consentono l'utilizzo di caldaie a induzione in un unico fascio con altre apparecchiature climatiche.
Le caldaie a induzione possono essere integrate in un sistema di controllo intelligente delle apparecchiature domestiche chiamato "Smart Home"
Svantaggi dei modelli a induzione
Le soluzioni tecniche ideali non esistono ancora. Anche l'attrezzatura più avanzata ha i suoi inconvenienti e una caldaia per riscaldamento a induzione non fa eccezione.
È caratterizzato da:
- alto prezzo;
- grande peso;
- rumore.
Nella produzione di caldaie a induzione vengono utilizzati materiali costosi, inclusi ferromagneti che reagiscono a un campo magnetico.
Affinché la caldaia possa svolgere la sua funzione, gli ingegneri devono calcolare con precisione il diametro del filo della bobina, il numero di giri, la dimensione del nucleo e altri parametri. Quindi tutti questi calcoli devono essere implementati nel prodotto finito.
Pertanto, la produzione di dispositivi a induzione è un processo ad alta intensità di manodopera e di metalli, che causa un alto costo di produzione. Allo stesso tempo, questo inconveniente è livellato a causa della lunga durata e dei costi operativi minimi.
Le dimensioni compatte della caldaia si combinano con il suo peso significativo, che si spiega con l'elevato numero di parti in acciaio. Alcuni modelli pesano 40 kg. La caldaia a induzione emette un leggero rumore durante il funzionamento, ma questo inconveniente viene facilmente eliminato fonoassorbente guarnizioni consigliate per l'installazione.
Regole di selezione dell'attrezzatura
Quando si sceglie un modello di caldaia a induzione, i criteri principali sono la sua potenza e le caratteristiche della stanza riscaldata. Si presume che per il riscaldamento di 10 mq. M. con un'altezza del soffitto fino a 3 metri, è richiesto 1 kW.
Pertanto, è sufficiente dividere l'area della stanza riscaldata per 10 e, di conseguenza, si otterrà la potenza nominale richiesta. caldaia elettrica. Ad esempio, per una casa di 100 mq. m. è richiesto un riscaldatore a induzione da 10 kW.
Se non si desidera calcolare la potenza della caldaia richiesta con un'elevata precisione, è possibile utilizzare una versione semplificata. Secondo esso, le caldaie a induzione con una potenza di soli 3-4 kW sono in grado di riscaldare una stanza con una superficie di 30-40 m²
Per non sovrapagare una potenza superflua e non congelare in caso di sua mancanza, è necessario valutare le caratteristiche specifiche di una casa o altro oggetto, compresi i materiali delle pareti, l'area della finestra, l'isolamento termico, ecc. e, sulla base di questi dati, scegliere l'attrezzatura per il riscaldamento.
Non fa male chiedere al venditore il fattore di potenza, ovvero il rapporto tra la potenza attiva e totale del modello selezionato. Questo indicatore è chiamato coseno di phi (Cos φ) e si misura in volt-ampere. Aiuta a determinare quale percentuale dell'elettricità consumata viene spesa direttamente per riscaldare il liquido di raffreddamento e quale percentuale viene utilizzata per generare un campo magnetico.
I valori del fattore di potenza sono compresi tra 0 e 1. In caldaie a induzione ben progettate Cos φ è 0,97-0,98 kVA, che è considerato un ottimo indicatore, poiché quasi tutta l'elettricità consumata viene spesa per riscaldare il fluido di lavoro.
Una varietà di modelli consente di scegliere un'opzione da utilizzare come fonte di calore principale o di riserva. Potenti caldaie funzionanti con tensione di 380 V sono in grado di riscaldare autonomamente abitazioni, strutture commerciali e industriali di grandi piazze.
Efficiente per l'uso in casa di campagna o in garage caldaia ad induzione puoi crearne uno tuo. Il seguente articolo ti fornirà una guida dettagliata per assemblare un utile prodotto fatto in casa.
Conclusioni e video utili sull'argomento
Il video dimostrerà chiaramente il principio di funzionamento dell'unità a induzione:
Parere di esperti sulla sicurezza di funzionamento di una caldaia a induzione:
Presentazioni video di caldaie a induzione di ZSTM (Siberian Technological Machine Building Plant):
Le caldaie per riscaldamento a induzione presentano molti vantaggi e vantaggi competitivi con carenze minori o facilmente eliminabili. Quanto sia redditizia questa opzione per il riscaldamento di una particolare casa può essere deciso solo valutando tutti i pro e i contro.
Il fatto indiscutibile rimane la costante crescita della domanda di tali apparecchiature, e questa tendenza è destinata a continuare in futuro.
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