No mercado de eletrodomésticos, uma caldeira de aquecimento por indução continua sendo uma novidade, embora a popularidade de uma solução tão inovadora esteja crescendo rapidamente. Dentre caldeiras elétricas a participação dos modelos de indução é de cerca de 30%. Como esta unidade difere de seus concorrentes com elementos de aquecimento convencionais ou eletrodos?
Contaremos tudo sobre o princípio de operação e as vantagens exclusivas dos equipamentos baseados no uso de indução. No artigo que propusemos, suas variedades são dadas e descritas em detalhes. Nossas dicas de instalação ajudarão você a equipar ou atualizar facilmente o sistema de aquecimento de uma casa de campo, loja ou armazém.
O conteúdo do artigo:
-
Características de design e operação
- O dispositivo da unidade de indução
- Especificidades de uso em circuitos de aquecimento
- Variedades de caldeiras de indução
- O que você precisa saber sobre instalação?
- Vantagens das caldeiras de aquecimento por indução
- Desvantagens dos modelos de indução
- Regras de seleção de equipamentos
- Conclusões e vídeo útil sobre o tema
Características de design e operação
Uma caldeira de indução é capaz de gerar calor e aquecer ambientes graças à indução eletromagnética. Este fenômeno físico foi descoberto por Faraday durante seus experimentos com uma barra magnética cilíndrica, em torno da qual um fio de cobre foi enrolado em forma de espiral.
O dispositivo da unidade de indução
Uma caldeira de aquecimento por indução moderna também inclui um indutor e um núcleo. Quando uma corrente elétrica alternada passa por uma bobina, um campo eletromagnético é gerado.
O campo gera correntes elétricas parasitas que aquecem o núcleo, cujo calor é transferido para o refrigerante. A quantidade deste calor é determinada pela fórmula de Joule-Lenz.
A caldeira de aquecimento por indução é uma unidade complexa de vários componentes. Para entender melhor o princípio de funcionamento de um dispositivo de indução, vale lembrar de um curso de física escolar
A caldeira de aquecimento por indução consiste em duas partes principais. Em um deles, composto por uma bobina e um núcleo, é formado um campo magnético. A segunda parte é um trocador de calor com um fluido de trabalho (refrigerante).
A função do transportador de calor é realizada por água comum ou uma mistura de água e etilenoglicol. É possível utilizar outros líquidos, cuja escolha depende do modelo específico da caldeira.
O sistema de aquecimento com caldeira de indução liga sempre circuito fechado. O diagrama de instalação também inclui um tanque de membrana, necessário para receber o excesso de água, que ocorre devido à sua expansão térmica. Se esse tanque não estiver incluído no pacote, ele será adquirido separadamente.
Especificidades de uso em circuitos de aquecimento
As caldeiras de indução são projetadas para trabalhar em um sistema de circulação forçada. Portanto, o diagrama de conexão deve conter Bomba de circulação, estimulando o movimento do fluido de trabalho ao longo do circuito de aquecimento.
Essa necessidade se deve aos volumes relativamente pequenos de trocadores de calor – devido ao aquecimento rápido, a água neles ferve mais rápido do que ocorre a circulação gravitacional.
As caldeiras de indução são fornecidas completas com uma unidade de controle remoto projetada para automatizar a operação de equipamentos de aquecimento
Em sistemas multicircuitos, bombas de circulação são instaladas em cada circuito. Se um sistema de aquecimento de piso funcionar em casa, o coletor de distribuição e uma bomba adicional devem ser incluídos.
O sistema de controle da caldeira inclui, além do termostato e sensores de temperatura, os chamados grupo de segurança, que é projetado para evitar superaquecimento, sobrepressão e resistência à tração das peças.
O grupo de segurança geralmente inclui um manômetro, saídas de ar e válvulas de segurança. A proteção contra surtos é implementada por componentes automáticos. O processamento de peças individuais com um composto aumenta sua segurança. Graças aos componentes de proteção, é garantido o funcionamento seguro e ininterrupto da caldeira.
O esquema de montagem do sistema de aquecimento com caldeira de indução deve incluir um tanque de expansão e um grupo de segurança que evita o excesso de pressão em circuito fechado
As caldeiras de indução domésticas, dependendo da potência nominal, funcionam com uma tensão de 220 V ou 380 V com uma frequência de corrente de 50 Hz. Para caldeira elétrica conectado à rede, você precisará notificar a empresa de energia local (fornecedor de eletricidade) e obter sua aprovação.
A conexão pode ser monofásica ou trifásica. Os fios usados para conectar a fonte de alimentação devem ter a seção transversal apropriada.
Em um aparelho de indução, o aquecimento é controlado ligando e desligando. Este processo é assistido sensores de temperatura (termopar) incluído no sistema de controle.
Uma caldeira de indução em uma seção mostrando a direção do movimento do refrigerante. No estado frio, o refrigerante entra pelo tubo inferior e após o aquecimento é fornecido pelo tubo superior ao sistema de aquecimento
O usuário define o regime de temperatura ideal e a caldeira, após aquecer o refrigerante a uma determinada temperatura, desliga automaticamente e, após o resfriamento, liga novamente.
Graças ao ciclo de aquecimento contínuo do refrigerante, um microclima confortável é mantido em salas aquecidas. Em muitos modelos são exibidos dados de temperatura e outros parâmetros operacionais, o que facilita o controle do funcionamento do equipamento.
Opcionalmente, as caldeiras de aquecimento por indução são equipadas com módulos GSM para controlar a temperatura da sala e controlá-la através de um smartphone de qualquer lugar do mundo onde a Internet esteja disponível. Voltando de férias ou viagem de negócios, você pode ligar o sistema de aquecimento com antecedência e preparar a casa para a chegada
Variedades de caldeiras de indução
Todos os modelos de caldeiras de indução funcionam com o mesmo princípio, mas existem diferenças em seu design. De acordo com esse critério, eles são divididos condicionalmente em vários tipos, que serão discutidos a seguir.
Revestimento caldeiras. A carcaça da caldeira tem uma forma cilíndrica. A caixa contém um indutor. Um trocador de calor passa dentro e fora da bobina.
O fluido de trabalho que entra no tubo de entrada passa pelo trocador de calor, aquece e entra no circuito de aquecimento pelo tubo superior. Caldeiras invólucro tipo na Rússia produz NPC «INERA». No mercado são conhecidos pela marca SAV.
Caldeiras com trocadores de calor a granel. Este tipo de caldeira também é chamado de indutivo-condutor. A unidade tem uma caixa de metal na forma de um cilindro.
A carcaça contém uma bobina de indução com uma haste ferromagnética, que atua como trocador de calor. Indutivamente-condutor as caldeiras do mercado são representadas pela série VIN. Fabricante – planta de equipamentos térmicos "Energia Alternativa".
Caldeiras com permutador de calor tubular. As caldeiras de indução clássicas têm um trocador de calor na forma de um conjunto de tubos que envolvem um indutor. Esta unidade foi a primeira no mercado.
Caldeiras de indução com inversores. A caldeira de indução pode ser complementada com um inversor, no qual a corrente elétrica direta das baterias é convertida em corrente alternada de alta frequência e só então vai para o indutor.
Esta solução ajuda a obter as correntes parasitas necessárias para a geração de calor na ausência da rede principal.
O uso de um inversor em um circuito com caldeiras de indução permite estabilizar o fornecimento de energia para equipamentos elétricos e protegê-los contra surtos de energia
O que você precisa saber sobre instalação?
O conjunto de entrega de dispositivos elétricos inclui um passaporte técnico com uma descrição detalhada das características e instruções, que indicam as regras de instalação e operação. A instalação das caldeiras deve ser realizada de acordo com o manual anexo.
Em caso de deficiências, por exemplo, se o sistema não possuir uma bomba para circulação forçada, a caldeira pode ser retirada do serviço de garantia. Portanto, os fabricantes recomendam que encanadores experientes ou funcionários treinados da organização que vendeu o equipamento elétrico sejam envolvidos na instalação.
A caldeira de indução pode ser integrada em um sistema de aquecimento existente como principal ou reserva quando conectada em paralelo. Quanto ao local de instalação, certifique-se de seguir as regras padrão para todos os aquecedores elétricos.
O aquecedor deve estar a pelo menos 80 cm do teto e do chão. A folga com a parede deve ser de pelo menos 30 cm. Como qualquer equipamento de energia potente, a caldeira de indução deve ser aterrada de acordo com GOST 12.2.007.0.
A seção transversal do cabo usado para conectar a caldeira de indução é calculada com base na potência do equipamento. A fiação é colocada em canais a cabo ou em corrugação
Vantagens das caldeiras de aquecimento por indução
As caldeiras de indução têm muitas vantagens absolutas e comparativas, incluindo as seguintes:
- a mais alta eficiência entre todos caldeiras elétricas;
- invariabilidade das características energéticas;
- requisitos mínimos para refrigerante;
- maior confiabilidade;
- gravar longa vida útil;
- capacidade de trabalhar de forma autónoma;
- instalação simples sem sistema de ventilação;
- sistema de controle automático;
- sem necessidade de entrega e armazenamento de combustível:
- aquecer o refrigerante até 95 graus;
- alto nível de segurança.
O dispositivo converte energia elétrica em energia térmica com uma eficiência de 98-99%. Demora 7-10 minutos para aquecer o refrigerante. Com um design simples, sem partes mecânicas móveis, as ligas de aço usadas como materiais de construção tornam as caldeiras de indução duráveis.
Apenas danos a tais equipamentos podem desabilitar isolamento elétrico. Mas, como mostra a prática de operar transformadores, que em seu design são em muitos aspectos semelhantes às caldeiras de indução, eles são realmente capazes de durar muitas décadas.
De acordo com os fabricantes, as unidades que operam devido ao efeito da indução eletromagnética, fornecer aquecimento ambiente ininterrupto por 100 mil horas, ou seja, 30 temporadas. Ao mesmo tempo, sua potência não diminui com o tempo, o que não pode ser dito sobre eletrodo e convencional elementos de aquecimento caldeiras.
As caldeiras de indução podem ser usadas como equipamento principal e adicional. Por exemplo, prepare um refrigerante para um sistema de piso radiante usado irregularmente
As mesmas razões que determinam a durabilidade e o aumento da confiabilidade dos aquecedores por indução também reduzem o custo de operação. A caldeira de indução não precisa de manutenção e reparo regulares, o que economiza dinheiro.
Comparado a muitos outros combustíveis, o uso de eletricidade para aquecer residências continua sendo o mais lucrativo. Sobretudo diz respeito não gaseificado assentamentos.
O design da caldeira de indução certificada evita curtos-circuitos. Os fabricantes afirmam que qualquer modelo tem a classe mais alta segurança elétrica. Uma caldeira de indução não deve ser confundida com um forno de microondas, pois uma frequência diferente de corrente elétrica é usada para seu funcionamento.
O aquecimento do refrigerante na caldeira de indução ocorre uniformemente – diferença de temperatura no sistema não é superior a 30°С. Ou seja, não há superaquecimentos locais que possam levar a um incêndio, o que torna essas unidades à prova de fogo.
Devido à magnetização do refrigerante, vibração fina, imperceptível a outros e redemoinhos turbulentos, em caldeiras de indução praticamente não formam depósitos minerais, o que afeta favoravelmente eficiência. Lembre-se de que uma espessa camada de incrustação diminui a velocidade e a eficiência do aquecimento do refrigerante.
Para aumentar a potência, pode ser usada uma cascata de três ou mais caldeiras de indução com um painel de controle comum. Esta solução ajudará a aquecer uma mansão de dois andares
Se você seguir as regras de operação especificadas nas instruções, após a instalação e a configuração do regime de temperatura, você não poderá se lembrar da caldeira durante toda a temporada de aquecimento. diferente combustível sólido "irmãos", os aparelhos de indução não requerem carregamento regular de lenha e remoção de carvão e cinzas. A limpeza dos tubos não é necessária, o que os distingue de outros tipos caldeiras elétricas.
A própria caldeira e seus acessórios ocupam pouco espaço e podem ser instalados em uma pequena área. Os componentes do sistema de controle permitem o uso de caldeiras de indução em conjunto com outros equipamentos climáticos.
As caldeiras de indução podem ser integradas em um sistema inteligente de controle de equipamentos domésticos chamado "Smart Home"
Desvantagens dos modelos de indução
Soluções técnicas ideais ainda não existem. Mesmo o equipamento mais avançado tem suas desvantagens e uma caldeira de aquecimento por indução não é exceção.
Caracteriza-se por:
- Preço Alto;
- grande peso;
- ruído.
Na fabricação de caldeiras de indução, são utilizados materiais caros, incluindo ferroímãs que reagem a um campo magnético.
Para que a caldeira desempenhe sua função, os engenheiros devem calcular com precisão o diâmetro do fio da bobina, o número de voltas, o tamanho do núcleo e outros parâmetros. Em seguida, todos esses cálculos devem ser implementados no produto acabado.
Assim, a produção de dispositivos de indução é um processo intensivo em mão-de-obra e metal-intensivo, o que acarreta um alto custo de produção. Ao mesmo tempo, essa desvantagem é nivelada devido à longa vida útil e aos custos operacionais mínimos.
As dimensões compactas da caldeira são combinadas com seu peso significativo, que é explicado pelo grande número de peças de aço. Alguns modelos pesam 40 kg. A caldeira de indução faz um leve ruído durante a operação, mas esta desvantagem é facilmente eliminada por absorvente de ruído juntas recomendadas para instalação.
Regras de seleção de equipamentos
Ao escolher um modelo de caldeira de indução, os principais critérios são sua potência e características da sala aquecida. Supõe-se que para aquecimento de 10 sq. m. com uma altura de teto de até 3 metros, é necessário 1 kW.
Assim, basta dividir a área da sala aquecida por 10 e, como resultado, será obtida a potência nominal necessária. caldeira elétrica. Por exemplo, para uma casa de 100 m². m. é necessário um aquecedor de indução de 10 kW.
Se não houver desejo de calcular a potência necessária da caldeira com alta precisão, você pode usar uma versão simplificada. Segundo ele, as caldeiras de indução com potência de apenas 3-4 kW são capazes de aquecer uma sala com uma área de 30-40 m²
Para não pagar demais por energia desnecessária e não congelar em caso de falta, é necessário avaliar as características específicas de uma casa ou outro objeto, incluindo materiais de parede, área da janela, isolamento térmico, etc., e com base nesses dados, escolha o equipamento de aquecimento.
Não custa perguntar ao vendedor sobre o fator de potência, ou seja, a relação entre a potência ativa e total do modelo selecionado. Este indicador é chamado de cosseno de phi (Porque φ) e é medido em volt-ampères. Ele ajuda a determinar qual proporção da eletricidade consumida é gasta diretamente no aquecimento do refrigerante e qual proporção é usada para gerar um campo magnético.
Os valores do fator de potência estão entre 0 e 1. Em caldeiras de indução bem projetadas Porque φ é 0,97-0,98 kVA, que é considerado um excelente indicador, pois quase toda a energia elétrica consumida é gasta no aquecimento do fluido de trabalho.
Uma variedade de modelos permite que você escolha uma opção para uso como fonte de calor principal ou reserva. Caldeiras potentes operando em tensão de 380 V são capazes de aquecer de forma independente residências, instalações comerciais e industriais de grandes praças.
Eficiente para uso na casa de campo ou na garagem caldeira de indução Você pode fazer o seu próprio. O artigo a seguir apresentará um guia detalhado para montar um produto caseiro útil.
Conclusões e vídeo útil sobre o tema
O vídeo demonstrará claramente o princípio de funcionamento da unidade de indução:
Opinião de especialistas sobre a segurança da operação de uma caldeira de indução:
Apresentações em vídeo de caldeiras de indução da ZSTM (Siberian Technological Machine Building Plant):
As caldeiras de aquecimento por indução têm muitas vantagens e vantagens competitivas com deficiências menores ou facilmente eliminadas. Quão lucrativa é essa opção para aquecer uma casa específica só pode ser decidida pesando todos os prós e contras.
O fato indiscutível continua sendo o constante crescimento da demanda por esses equipamentos, e essa tendência deve continuar no futuro.
Você quer falar sobre sua própria experiência na seleção, instalação, operação de uma caldeira de indução? Você tem informações úteis sobre um tópico que vale a pena compartilhar com os visitantes do site. Por favor, escreva comentários, poste fotos, faça perguntas no formulário de bloqueio abaixo.
