Cazane de încălzire prin inducție: tipuri, prezentare a avantajelor și dezavantajelor, cum să alegeți un model bun

Pe piața electrocasnicelor, cazanul de încălzire prin inducție rămâne o noutate, deși popularitatea acestei soluții inovatoare crește rapid. Dintre cazanele electrice, ponderea modelelor cu inducție este de aproximativ 30%. Cu ce se deosebește acest agregat de concurenții săi cu rezistențe electrice obișnuite sau cu electrozi?

Vă vom spune totul despre principiul de funcționare și avantajele unice ale echipamentului care funcționează pe bază de inducție. În articolul propus de noi sunt prezentate și descrise în detaliu varietățile sale. Sfaturile noastre privind montajul vă vor ajuta să amenajați sau să modernizați fără probleme sistemul de încălzire al unui cămin, magazin sau depozit.

Particularități ale construcției și exploatării

Cazanul cu inducție este capabil să producă căldură și să încălzească încăperile datorită inducției electromagnetice. Acest fenomen fizic a fost descoperit de Faraday în timpul experimentelor sale cu un cilindru magnetic în jurul căruia era înfășurat un fir de cupru în formă de spirală.

Construcția agregatului cu inducție

Cazanul modern de încălzire prin inducție include, de asemenea, o bobină de inductanță și un miez. La trecerea curentului electric alternativ prin bobină, se generează un câmp electromagnetic.

Câmpul generează curenți electrici turbionari care încălzesc miezul, iar căldura de la acesta este transferată fluidului termic. Cantitatea acestei călduri este determinată de formula Joule-Lenz.

Cazanul de încălzire prin inducție reprezintă un agregat complex, multicomponent. Pentru a înțelege mai bine principiul de funcționare al dispozitivului cu inducție, merită să reamintim cursul de fizică din școală.

Cazanul de încălzire prin inducție este format din două părți principale. Într-una dintre ele, formată dintr-o bobină și un miez, are loc formarea câmpului magnetic. A doua parte este un schimbător de căldură cu lichid de lucru (fluid termic).

Funcția de fluid termic este îndeplinită de apa obișnuită sau de un amestec de apă cu etilenglicol. Este posibilă utilizarea și a altor lichide, a căror alegere depinde de modelul specific al cazanului.

Sistemul de încălzire cu un cazan cu inducție se include întotdeauna într-un circuit închis. În schema de montaj intră și un vas de expansiune cu membrană, necesar pentru preluarea excesului de apă apărut din cauza dilatației termice a acesteia. Dacă un astfel de vas nu este prevăzut în configurație, se achiziționează separat.

Specificul utilizării în circuitele de încălzire

Cazanele cu inducție sunt destinate funcționării într-un sistem cu circulație forțată. Prin urmare, în schema de conectare trebuie să fie prezentă neapărat o pompă de circulație, care stimulează deplasarea fluidului de lucru prin circuitul de încălzire.

Această necesitate este condiționată de volumele relativ mici ale schimbătoarelor de căldură – datorită încălzirii rapide, apa din ele fierbe mai repede decât apare circulația gravitațională.

Cazanele cu inducție sunt livrate împreună cu o unitate de comandă externă, destinată automatizării funcționării echipamentului de încălzire

În sistemele cu mai multe circuite, pompele de circulație se montează pe fiecare circuit. Dacă în casă funcționează un sistem de pardoseală încălzită, în configurație trebuie să includă un colector de distribuție și o pompă suplimentară.

Sistemul de comandă al cazanului include, pe lângă termostat și senzorii de temperatură, și așa-numitul grup de siguranță, destinat prevenirii supraîncălzirii, depășirii presiunii și limitei de rezistență a pieselor.

Grupul de siguranță include de obicei un manometru, aerisitoare și supape de siguranță. Protecția împotriva supratensiunilor se realizează cu ajutorul componentelor automate. Tratarea unor piese individuale cu compus le crește gradul de protecție. Datorită componentelor de protecție se asigură o exploatare sigură și neîntreruptă a cazanului.

În schema de asamblare a sistemului de încălzire cu cazan cu inducție se includ obligatoriu un vas de expansiune și un grup de siguranță, care împiedică depășirea presiunii în circuitul închis

Cazanele cu inducție de uz casnic, în funcție de puterea nominală, funcționează la tensiunea de 220 V sau 380 V cu frecvența curentului de 50 Hz. Pentru a conecta cazanul electric la rețea, va fi necesar să anunțați compania locală de energie (furnizorul de energie electrică) și să obțineți aprobarea acesteia.

Conectarea poate fi monofazată sau trifazată. Firele utilizate pentru conectarea la alimentarea electrică trebuie să aibă secțiunea corespunzătoare.

În aparatul cu inducție, încălzirea se reglează prin pornirea și oprirea sa ciclică. Acest proces este sprijinit de senzorii de temperatură (termocuplu) care fac parte din sistemul de comandă.

Cazanul cu inducție în secțiune, cu indicarea direcției de mișcare a agentului termic. În stare rece, agentul termic intră prin racordul inferior și, după încălzire, este furnizat prin racordul superior în sistemul de încălzire.

Utilizatorul stabilește regimul optim de temperatură, iar cazanul, după încălzirea agentului termic la o anumită temperatură, se oprește automat, iar după răcire, se pornește din nou.

Datorită ciclului continuu de încălzire a agentului termic, în încăperile încălzite se menține un microclimat confortabil. La multe modele, datele despre temperatură și alți parametri de lucru sunt afișate pe display, ceea ce facilitează controlul asupra funcționării echipamentului.

Opțional, cazanele cu inducție pentru încălzire sunt dotate cu module GSM pentru controlul temperaturii în încăpere și gestionarea prin smartphone din orice punct al lumii unde există internet. Întorcându-vă din concediu sau dintr-o deplasare de serviciu, puteți porni din timp sistemul de încălzire și pregăti casa pentru sosire.

Varietăți de cazane cu inducție

Toate modelele de cazane cu inducție funcționează după același principiu, dar există diferențe în construcția lor. Conform acestui criteriu, ele se împart convențional în mai multe tipuri, care vor fi examinate în continuare.

Cazane cu carcasă. Carcasa cazanului are formă cilindrică. În carcasă se află bobina de inducție. Atât în interiorul, cât și în exteriorul bobinei trece schimbătorul de căldură.

Lichidul de lucru care intră prin racordul de intrare trece prin schimbătorul de căldură, se încălzește și, prin racordul superior, intră în circuitul de încălzire. Cazanele de tip cu carcasă sunt produse în Rusia de NPC «INERA». Pe piață, acestea sunt cunoscute sub brandul SAV.

Cazane cu schimbătoare de căldură volumetrice. Acest tip de cazane mai este numit inductiv-conductiv. Aparatul are un corp metalic în formă de cilindru.

În corp este amplasată o bobină de inducție cu un miez feromagnetic, care îndeplinește funcțiile de schimbător de căldură. Cazanele inductiv-conductive sunt reprezentate pe piață de seria VIN. Producătorul – fabrica de echipamente termice „Alternativnaia Energia”.

Cazane cu schimbător de căldură tubular. Cazanele clasice cu inducție au un schimbător de căldură sub forma unui set de țevi care înconjoară bobina de inducție. Primul de pe piață a fost tocmai un astfel de agregat.

Cazane cu inducție cu invertoare. Cazanul cu inducție poate fi completat cu un invertor, în care curentul electric continuu al acumulatoarelor este transformat în curent alternativ de înaltă frecvență și abia apoi ajunge la bobina de inducție.

O astfel de soluție ajută la obținerea curenților turbionari necesari pentru generarea căldurii în absența alimentării principale de la rețea.

Utilizarea invertorului în schema cu cazane cu inducție permite stabilizarea alimentării cu energie electrică a echipamentelor și protejarea acestora de fluctuațiile de tensiune din rețea.

Ce trebuie să știți despre montaj?

În pachetul de livrare al aparatelor electrice este inclus pașaportul tehnic cu descrierea detaliată a caracteristicilor și instrucțiunile care specifică regulile de montaj și exploatare. Instalarea cazanelor trebuie efectuată conform manualului atașat.

În caz de deficiențe, de exemplu, dacă în sistem nu există o pompă pentru circulația forțată, cazanul poate fi scos din service-ul de garanție. De aceea, producătorii recomandă implicarea la montaj a unor instalatori experimentați sau a angajaților instruiți ai organizației care a vândut echipamentul electric.

Cazanul cu inducție poate fi integrat într-un sistem de încălzire existent fie ca sursă principală, fie ca rezervă, în cazul unei conexiuni paralele. În ceea ce privește locul de montaj, este obligatoriu să respectați regulile standard pentru toate dispozitivele electrice de încălzire.

Încălzitorul trebuie să fie amplasat la o distanță de cel puțin 80 cm de tavan și de podea. Spațiul față de perete trebuie să fie de cel puțin 30 cm. La fel ca orice echipament energetic puternic, cazanul cu inducție trebuie legat la pământ conform GOST 12.2.007.0.

Secțiunea cablului utilizat pentru conectarea cazanului cu inducție se calculează pe baza puterii echipamentului. Cablajul electric se instalează în canale de cabluri sau în tuburi ondulate.

Avantajele cazanelor de încălzire prin inducție

Cazanele cu inducție au multe avantaje absolute și comparative, inclusiv următoarele:

• cel mai ridicat randament dintre toate cazanele electrice;
• invariabilitatea caracteristicilor energetice;
• cerințe minime pentru agentul termic;
• fiabilitate sporită;
• durată de viață record de lungă;
• capacitatea de a funcționa autonom;
• montaj simplu fără sistem de ventilație;
• sistem automat de control;
• nu este nevoie de livrare și depozitare a combustibilului:
• încălzirea agentului termic până la 95 de grade;
• nivel ridicat de siguranță.

Dispozitivul transformă energia electrică în energie termică cu un randament de 98-99%. Pentru a încălzi agentul termic sunt necesare 7-10 minute. Construcția simplă, care nu are părți mecanice în mișcare, aliajele de oțel utilizate ca materiale de fabricație fac cazanele cu inducție extrem de durabile.

Singurul lucru care poate defecta un astfel de echipament este deteriorarea izolației electrice. Însă, după cum arată practica de exploatare a transformatoarelor, care prin construcția lor sunt în mare parte similare cu cazanele cu inducție, acestea pot funcționa într-adevăr multe decenii.

Potrivit asigurărilor producătorilor, unitățile care funcționează pe baza efectului de inducție electromagnetică asigură încălzirea neîntreruptă a încăperilor timp de 100 de mii de ore, adică 30 de sezoane de încălzire. În același timp, puterea lor nu scade în timp, ceea ce nu se poate spune despre cazanele cu electrozi și despre cazanele cu rezistență obișnuite.

Cazanele cu inducție pot fi utilizate atât ca echipament principal, cât și ca echipament suplimentar. De exemplu, pentru a pregăti agentul termic pentru un sistem de încălzire prin pardoseală utilizat neregulat.

Aceleleași cauze care determină durabilitatea și fiabilitatea sporită a încălzitoarelor cu inducție reduc în același timp costul de exploatare. Cazanul cu inducție nu necesită întreținere și reparații regulate, ceea ce economisește bani.

În comparație cu multe alte tipuri de combustibil, utilizarea energiei electrice pentru încălzirea locuințelor rămâne cea mai avantajoasă. Acest lucru este valabil în special pentru localitățile negazificate.

Construcția cazanului cu inducție certificat previne scurtcircuitele. Producătorii declară că orice model are cea mai înaltă clasă de siguranță electrică. Nu trebuie confundat cazanul cu inducție cu cuptorul cu microunde, deoarece pentru funcționarea sa se utilizează o altă frecvență a curentului electric.

Încălzirea agentului termic în cazanul cu inducție are loc uniform – diferența de temperatură în sistem nu depășește 30°C. Adică nu există supraîncălziri locale care ar putea duce la incendiu, ceea ce face aceste unități sigure la foc.

Datorită magnetizării agentului termic, vibrațiilor fine, imperceptibile pentru cei din jur și vârtejurilor turbulente, în cazanele cu inducție practic nu se formează depuneri minerale, ceea ce are un efect benefic asupra eficienței. Reamintim că un strat gros de calcar încetinește viteza și eficiența încălzirii agentului termic.

Pentru creșterea puterii se poate utiliza o cascadă de trei sau mai multe cazane cu inducție cu un tablou de comandă comun. O astfel de soluție va ajuta la încălzirea unui conac cu două etaje.

Dacă se respectă regulile de exploatare indicate în instrucțiuni, după montare și setarea regimului de temperatură, nu mai este nevoie să vă gândiți la cazan pe tot parcursul sezonului de încălzire. Spre deosebire de omologii pe combustibil solid, dispozitivele cu inducție nu necesită încărcarea regulată cu lemne și cărbuni și îndepărtarea cenușii. Nu este necesară curățarea țevilor, ceea ce le deosebește de alte tipuri de cazane electrice.

Centrala în sine și echipamentul suplimentar aferent ocupă puțin spațiu și poate fi instalată într-o încăpere de suprafață mică. Componentele sistemului de control permit utilizarea centralelor cu inducție împreună cu alte echipamente climatice.

Centralele cu inducție pot fi integrate într-un sistem inteligent de gestionare a echipamentelor casnice, numit “Casă inteligentă”

Dezavantajele modelelor cu inducție

Încă nu există soluții tehnice ideale. Chiar și cel mai performant echipament are dezavantajele sale, iar centrala de încălzire cu inducție nu face excepție.

Caracteristicile sale sunt:

• preț ridicat;
• greutate mare;
• zgomot.

La fabricarea centralelor cu inducție se utilizează materiale costisitoare, inclusiv feromagneți care reacționează la câmpul magnetic.

Pentru ca centrala să-și îndeplinească funcția, inginerii trebuie să calculeze cu exactitate diametrul firului bobinei, numărul de spire, dimensiunea miezului și alți parametri. Apoi, toate aceste calcule trebuie transpuse în produsul finit.

Astfel, producția dispozitivelor cu inducție este un proces laborios și care consumă mult metal, ceea ce determină costul ridicat al produselor. În același timp, acest dezavantaj este compensat de durata lungă de viață și costurile minime de exploatare.

Dimensiunile compacte ale centralei se combină cu greutatea sa considerabilă, ceea ce se explică prin numărul mare de piese din oțel. Unele modele cântăresc 40 kg. Centrala cu inducție emite un zgomot redus în timpul funcționării, dar acest dezavantaj este ușor de eliminat prin utilizarea garniturilor fonoabsorbante, care se recomandă a fi instalate la montaj.

Reguli de selectare a echipamentului

La alegerea unui model de centrală cu inducție, criteriile principale sunt puterea și caracteristicile încăperii încălzite. Se pornește de la premisa că pentru încălzirea a 10 mp cu o înălțime a tavanelor de până la 3 metri este necesar 1 kW.

Astfel, suprafața încăperii încălzite se împarte la 10 și se obține puterea nominală necesară a centralei electrice. De exemplu, pentru o casă de 100 mp este necesar un încălzitor cu inducție de 10 kW.

Dacă nu doriți să calculați cu mare precizie puterea necesară a centralei, puteți utiliza o variantă simplificată. Conform acesteia, centralele cu inducție de numai 3-4 kW pot încălzi o încăpere de 30-40 m²

Pentru a nu plăti în plus pentru o putere inutilă și a nu îngheța în cazul unui deficit, este necesar să evaluați caracteristicile specifice ale casei sau ale altui obiect, inclusiv materialele pereților, suprafața ferestrelor, prezența izolației termice și altele, iar pe baza acestor date să alegeți echipamentul de încălzire.

Nu strică să întrebați vânzătorul și despre factorul de putere, adică raportul dintre puterea activă și cea aparentă a modelului ales. Acest indicator se numește cosinus phi (Cos φ) și se măsoară în volți-amperi. Ajută să determinați ce proporție din energia electrică consumată este utilizată direct pentru încălzirea agentului termic și ce proporție – pentru generarea câmpului magnetic.

Valorile factorului de putere se situează între 0 și 1. La cazanele cu inducție cu o construcție bine gândită, Cos φ este de 0,97-0,98 kVA, ceea ce este considerat un indicator excelent, deoarece aproape toată electricitatea consumată este utilizată pentru încălzirea fluidului de lucru.

Varietatea modelelor permite alegerea unei opțiuni pentru utilizarea ca sursă principală sau de rezervă de căldură. Cazanele puternice, care funcționează la tensiunea de 380 V, pot încălzi independent case, obiecte comerciale și industriale de mare suprafață.

Pentru utilizare la dacha sau în garaj, un cazan cu inducție eficient poate fi confecționat cu propriile mâini. Cu un ghid detaliat de asamblare a acestui util obiect de casă vă va familiariza următorul articol.

Concluzii și material video util pe această temă

Videoclipul va demonstra vizual principiul de funcționare al agregatului cu inducție:

Opinia expertului privind siguranța exploatării cazanului cu inducție:

Prezentări video ale cazanelor cu inducție de la ZSTM (Fabrica de Mașini Tehnologice Siberiene):

Cazanele de încălzire cu inducție au multe avantaje și beneficii competitive, cu dezavantaje minore sau ușor de eliminat. Cât de avantajoasă este această opțiune pentru încălzirea unei anumite case se poate decide doar cântărind toate argumentele «pro» și «contra».

Un fapt incontestabil rămâne creșterea constantă a cererii pentru astfel de echipamente, iar această tendință, cel mai probabil, se va menține și în viitor.

Doriți să povestiți despre propria experiență în alegerea, montarea, exploatarea unui cazan cu inducție? Dispuneți de informații utile pe această temă, care merită împărtășite cu vizitatorii site-ului. Vă rugăm să scrieți comentarii, să publicați fotografii, să adresați întrebări în formularul de mai jos.