Indukcijas apkures katli: veidi, priekšrocību un trūkumu pārskats, kā izvēlēties labu modeli

Mājsaimniecības tehnikas tirgū indukcijas apkures katls joprojām ir jaunums, lai gan šāda inovatīva risinājuma popularitāte strauji aug. Starp elektriskajiem katliem indukcijas modeļu īpatsvars ir aptuveni 30%. Ar ko šis agregāts atšķiras no konkurentiem ar parastajiem sildelementiem vai elektrodiem?

Mēs pastāstīsim visu par darbības principu un unikālajām iekārtas priekšrocībām, kuras darbība balstās uz indukcijas izmantošanu. Mūsu piedāvātajā rakstā ir uzskaitīti un detalizēti aprakstīti tā veidi. Mūsu padomi par uzstādīšanu palīdzēs bez problēmām iekārtot vai modernizēt kotedžas, veikala vai noliktavas apkures sistēmu.

Konstrukcijas un ekspluatācijas īpatnības

Indukcijas katls spēj ražot siltumu un apsildīt telpas, pateicoties elektromagnētiskajai indukcijai. Šo fizikālo parādību atklāja jau Faradejs savu eksperimentu laikā ar cilindrisku magnētisku stieni, ap kuru spirāles veidā bija uztīta vara stieple.

Indukcijas agregāta uzbūve

Mūsdienīgs indukcijas apkures katls ietver arī induktivitātes spoli un serdi. Mainīgai elektriskajai strāvai ejot cauri spolei, rodas elektromagnētiskais lauks.

Lauks rada virpuļveida elektriskās strāvas, kas silda serdi, no kuras siltums tiek nodots siltumnesējam. Šī siltuma daudzumu nosaka pēc Džoula-Lenca formulas.

Indukcijas apkures katls ir sarežģīts daudzkomponentu agregāts. Lai labāk izprastu indukcijas ierīces darbības principu, ir vērts atcerēties skolas fizikas kursu.

Indukcijas apkures katls sastāv no divām galvenajām daļām. Vienā no tām, kas sastāv no spoles un serdes, notiek magnētiskā lauka veidošanās. Otrā daļa ir siltummainis ar darba šķidrumu (siltumnesēju).

Siltumnesēja funkciju pilda parasts ūdens vai ūdens maisījums ar etilēnglikolu. Iespējams izmantot arī citus šķidrumus, kuru izvēle ir atkarīga no konkrētā katla modeļa.

Apkures sistēma ar indukcijas katlu vienmēr tiek iekļauta slēgtā kontūrā. Montāžas shēmā ietilpst arī membrānas tvertne, kas nepieciešama liekā ūdens uzņemšanai, kas rodas tā termiskās izplešanās dēļ. Ja šāda tvertne nav paredzēta komplektācijā, to iegādājas atsevišķi.

Izmantošanas specifika apkures kontūros

Indukcijas katli ir paredzēti darbībai sistēmā ar piespiedu cirkulāciju. Tāpēc pieslēguma shēmā obligāti jābūt cirkulācijas sūknim, kas veicina darba šķidruma pārvietošanos pa apkures kontūru.

Šāda nepieciešamība ir saistīta ar salīdzinoši mazajiem siltummaiņu apjomiem – pateicoties ātrai sildīšanai, ūdens tajos uzvārās ātrāk, nekā rodas gravitācijas cirkulācija.

Indukcijas katli tiek piegādāti komplektā ar ārējo vadības bloku, kas paredzēts apkures iekārtu darbības automatizēšanai.

Daudzkontūru sistēmās cirkulācijas sūkņi tiek uzstādīti katrā kontūrā. Ja mājā darbojas siltās grīdas sistēma, tad komplektācijā jābūt sadales kolektoram un papildu sūknim.

Katla vadības sistēma papildus termoregulatoram un temperatūras sensoriem ietver arī tā saukto drošības grupu, kuras mērķis ir novērst pārkaršanu, spiediena pārsniegšanu un detaļu stiprības robežas pārsniegšanu.

Drošības grupā parasti ietilpst manometrs, gaisa atvadītāji un drošības vārsti. Aizsardzība pret sprieguma svārstībām tiek realizēta ar automātisku komponentu palīdzību. Atsevišķu detaļu apstrāde ar kompaundu paaugstina to aizsardzību. Pateicoties aizsardzības komponentiem, tiek nodrošināta katla droša un nepārtraukta ekspluatācija.

Apkures sistēmas montāžas shēmā ar indukcijas katlu obligāti iekļauj izplešanās tvertni un drošības grupu, kas novērš spiediena pārsniegšanu slēgtā kontūrā.

Mājsaimniecības indukcijas katli atkarībā no nominālās jaudas darbojas no 220 V vai 380 V sprieguma pie strāvas frekvences 50 Hz. Lai elektrisko katlu pieslēgtu tīklam, būs jāpaziņo vietējam enerģētikas uzņēmumam (elektroenerģijas piegādātājam) un jāsaņem tā apstiprinājums.

Pieslēgums var būt vienfāzes un trīsfāžu. Pieslēgšanai izmantotajiem elektrobarošanas vadiem jābūt atbilstoša šķērsgriezuma.

Indukcijas ierīcē sildīšana tiek regulēta, to cikliski ieslēdzot un izslēdzot. Šo procesu atvieglo temperatūras sensori (termopāris), kas ietilpst vadības sistēmā.

Indukcijas katls šķērsgriezumā ar norādītu siltumnesēja kustības virzienu. Aukstā stāvoklī siltumnesējs ieplūst caur apakšējo cauruli un pēc uzsildīšanas tiek padots caur augšējo cauruli apkures sistēmā.

Lietotājs iestata optimālo temperatūras režīmu, un pēc siltumnesēja uzsildīšanas līdz noteiktai temperatūrai katls automātiski izslēdzas, bet pēc atdzišanas atkal ieslēdzas.

Pateicoties nepārtrauktajam siltumnesēja uzsildīšanas ciklam, apsildāmajās telpās tiek uzturēts komfortabls mikroklimats. Daudzos modeļos temperatūras un citu darba parametru dati tiek attēloti displejā, kas atvieglo iekārtas darbības kontroli.

Pēc izvēles apkures indukcijas katli tiek aprīkoti ar GSM moduļiem, lai kontrolētu temperatūru telpā un vadītu to caur viedtālruni no jebkuras pasaules vietas, kur ir internets. Atgriežoties no atvaļinājuma vai komandējuma, var iepriekš ieslēgt apkures sistēmu un sagatavot māju ierašanās brīdim.

Indukcijas katlu dažādība

Visi indukcijas katlu modeļi darbojas pēc viena principa, taču atšķiras to konstruktīvais izpildījums. Pēc šī kritērija tos nosacīti iedala vairākos veidos, kas tiks apskatīti tālāk.

Apvalka katli. Katla apvalkam ir cilindriska forma. Apvalkā atrodas induktivitātes spole. Gan spoles iekšpusē, gan ārpusē iet siltummainis.

Ienākošā darba šķidruma caurule nonāk siltummainī, uzsilst un caur augšējo cauruli nonāk apkures kontūrā. Apvalka tipa katlus Krievijā ražo NPK «INĒRA». Tirgū tie ir pazīstami ar zīmolu SAV.

Katli ar tilpuma siltummaiņiem. Šādu katlu tipu vēl sauc par induktīvi-konduktīvu. Agregātam ir metāla korpuss cilindra formā.

Korpusā ir ievietota indukcijas spole ar feromagnētisku stieni, kas pilda siltummaiņa funkcijas. Induktīvi-konduktīvie katli tirgū ir pārstāvēti ar VIN sēriju. Ražotājs – siltuma iekārtu rūpnīca «Alternatīvā enerģija».

Katli ar cauruļveida siltummaini. Klasiskajiem indukcijas katliem ir siltummainis, kas sastāv no cauruļu komplekta, kas apņem indukcijas spoli. Pirmais tirgū bija tieši šāds agregāts.

Indukcijas katli ar inverteriem. Indukcijas katlu var papildināt ar inverteri, kurā akumulatoru līdzstrāva tiek pārveidota par maiņstrāvu ar augstu frekvenci un tikai pēc tam nonāk indukcijas spolē.

Šāds risinājums palīdz iegūt nepieciešamās virpuļstrāvas siltuma ģenerēšanai, ja nav pamata tīkla barošanas.

Invertora izmantošana shēmā ar indukcijas katliem ļauj stabilizēt elektroiekārtu barošanu un aizsargāt to no sprieguma svārstībām tīklā.

Kas jāzina par uzstādīšanu?

Elektrotehnisko ierīču piegādes komplektā ietilpst tehniskais datu lapa ar detalizētu raksturlielumu aprakstu un instrukcija, kurā norādīti montāžas un ekspluatācijas noteikumi. Katlu uzstādīšana jāveic saskaņā ar pievienoto rokasgrāmatu.

Ja ir trūkumi, piemēram, ja sistēmā nav piespiedu cirkulācijas sūkņa, katls var tikt noņemts no garantijas apkalpošanas. Tāpēc ražotāji iesaka montāžai piesaistīt pieredzējušus santehniķus vai apmācītus darbiniekus no organizācijas, kas pārdeva elektroiekārtu.

Indukcijas katls var tikt iestrādāts jau esošajā apkures sistēmā vai nu kā galvenais, vai kā rezerves, veicot paralēlu pieslēgumu. Attiecībā uz montāžas vietu obligāti jāievēro noteikumi, kas ir standarta visām elektriskajām apkures ierīcēm.

Sildītājam jāatrodas vismaz 80 cm attālumā no griestiem un grīdas. Atstarpei ar sienu jābūt vismaz 30 cm. Tāpat kā jebkurai jaudīgai energoiekārtai, indukcijas katlam jābūt iezemētam saskaņā ar GOST 12.2.007.0.

Kabeļa šķērsgriezumu, ko izmanto indukcijas katla pieslēgšanai, aprēķina, pamatojoties uz iekārtas jaudu. Elektroinstalāciju ievieto kabeļu kanālos vai gofrā.

Indukcijas apkures katlu priekšrocības

Indukcijas katliem ir daudz absolūtu un salīdzinošu priekšrocību, tostarp šādas:

• visaugstākā efektivitāte starp visiem elektriskajiem katliem;
• enerģētisko raksturlielumu nemainība;
• minimālas prasības siltumnesējam;
• paaugstināta uzticamība;
• rekordilgs kalpošanas laiks;
• spēja darboties autonomi;
• vienkārša montāža bez ventilācijas sistēmas;
• automātiska vadības sistēma;
• nav nepieciešamības pēc degvielas piegādes un uzglabāšanas:
• siltumnesēja uzsildīšana līdz 95 grādiem;
• augsts drošības līmenis.

Ierīce pārvērš elektrisko enerģiju siltumenerģijā ar lietderības koeficientu 98–99%. Lai uzsildītu siltumnesēju, nepieciešamas 7–10 minūtes. Vienkārša konstrukcija, kurā nav kustīgu mehānisku daļu, un tērauda sakausējumi, ko izmanto kā izgatavošanas materiālus, padara indukcijas katlus rekordilgizturīgus.

Šādu iekārtu var izvest no ierindas tikai elektroizolācijas bojājums. Bet, kā rāda transformatoru ekspluatācijas prakse, kas pēc savas konstrukcijas daudzējādā ziņā ir līdzīgi indukcijas katliem, tie patiešām spēj kalpot daudzus gadu desmitus.

Pēc ražotāju apliecinājumiem, iekārtas, kas darbojas ar elektromagnētiskās indukcijas efektu, nodrošina nepārtrauktu telpu apsildi 100 tūkstošu stundu garumā, tas ir, 30 apkures sezonu. Turklāt to jauda laika gaitā nesamazinās, ko nevar teikt par elektrodu un parastajiem tenu katliem.

Indukcijas katlus var izmantot gan kā galveno, gan kā papildu aprīkojumu. Piemēram, lai sagatavotu siltumnesēju neregulāri izmantotai siltās grīdas sistēmai.

Tie paši iemesli, kas nosaka indukcijas sildītāju ilgmūžību un paaugstināto uzticamību, vienlaikus samazina ekspluatācijas izmaksas. Indukcijas katlam nav nepieciešama regulāra apkope un remonts, kas ietaupa līdzekļus.

Salīdzinot ar daudziem citiem degvielas veidiem, elektroenerģijas izmantošana māju apsildei joprojām ir visizdevīgākā. Īpaši tas attiecas uz negazificētām apdzīvotām vietām.

Sertificēta indukcijas katla konstrukcija novērš īssavienojumus. Ražotāji apgalvo, ka jebkuram modelim ir augstākā elektrodrošības klase. Indukcijas katlu nedrīkst jaukt ar mikroviļņu krāsni, jo tā darbībai tiek izmantota cita elektriskās strāvas frekvence.

Siltumnesēja uzsildīšana indukcijas katlā notiek vienmērīgi – temperatūras starpība sistēmā nepārsniedz 30°C. Tas nozīmē, ka nav lokālu pārkaršanu, kas varētu izraisīt aizdegšanos, padarot šādas iekārtas ugunsdrošas.

Pateicoties siltumnesēja magnetizācijai, smalkai vibrācijai, kas nav pamanāma apkārtējiem, un turbulenti virpuļiem, indukcijas katlos praktiski neveidojas minerālu nogulsnes, kas labvēlīgi ietekmē efektivitāti. Atgādinām, ka biezs katlakmens slānis palēnina siltumnesēja sildīšanas ātrumu un efektivitāti.

Lai palielinātu jaudu, var izmantot trīs un vairāku indukcijas katlu kaskādi ar kopēju vadības skapi. Šāds risinājums palīdzēs apsildīt divstāvu savrupmāju.

Ja tiek ievēroti lietošanas instrukcijā norādītie ekspluatācijas noteikumi, pēc montāžas un temperatūras režīma iestatīšanas par katlu var aizmirst visā apkures sezonā. Atšķirībā no cietā kurināmā «brāļiem», indukcijas ierīcēm nav nepieciešama regulāra malkas un ogļu iekraušana un pelnu izņemšana. Nav nepieciešama cauruļu tīrīšana, kas tās atšķir no citiem elektrisko katlu veidiem.

Pats katls un tam pievienotais papildaprīkojums aizņem maz vietas un var tikt uzstādīts nelielas platības telpā. Vadības sistēmas komponenti ļauj izmantot indukcijas katlus kopā ar citām klimata iekārtām.

Indukcijas katlus var integrēt viedajā mājas iekārtu vadības sistēmā, ko sauc par “Viedo māju”

Indukcijas modeļu trūkumi

Ideālu tehnisku risinājumu pagaidām nav. Pat vispilnīgākajam aprīkojumam ir savi trūkumi, un indukcijas apkures katls nav izņēmums.

Tam ir raksturīgi:

• augsta cena;
• liels svars;
• trokšņi.

Indukcijas katlu izgatavošanā tiek izmantoti dārgi materiāli, tostarp feromagnētiskie materiāli, kas reaģē uz magnētisko lauku.

Lai katls pildītu savu funkciju, inženieriem precīzi jāaprēķina spoles vada diametrs, tā apgriezienu skaits, serdeņa izmērs un citi parametri. Pēc tam visi šie aprēķini ir jārealizē gatavajā izstrādājumā.

Tādējādi indukcijas ierīču ražošana ir darbietilpīgs un metālietilpīgs process, kas arī nosaka produkcijas augstās pašizmaksas. Tajā pašā laikā šis trūkums tiek kompensēts ar ilgu kalpošanas laiku un minimālām ekspluatācijas izmaksām.

Katla kompaktie izmēri apvienojas ar tā ievērojamo svaru, kas izskaidrojams ar lielo tērauda detaļu daudzumu. Daži modeļi sver 40 kg. Indukcijas katls darbības laikā rada nelielu troksni, taču šo trūkumu viegli novērš, izmantojot trokšņu slāpējošas blīves, kuras ieteicams uzstādīt montāžas laikā.

Iekārtas izvēles noteikumi

Izvēloties indukcijas katla modeli, galvenie kritēriji ir tā jauda un apsildāmās telpas raksturlielumi. Tiek pieņemts, ka 10 kv. m. lielas telpas apsildīšanai ar griestu augstumu līdz 3 metriem nepieciešams 1 kW.

Tādējādi apsildāmās telpas platību ir pietiekami dalīt ar 10, un rezultātā tiks iegūta nepieciešamā elektriskā katla nominālā jauda. Piemēram, mājai ar platību 100 kv. m. būs nepieciešams indukcijas sildītājs ar jaudu 10 kW.

Ja nav vēlēšanās ar augstu precizitāti aprēķināt nepieciešamo katla jaudu, var izmantot vienkāršotu variantu. Saskaņā ar to indukcijas katli ar jaudu tikai 3-4 kW spēj apsildīt telpu, kuras platība ir 30-40 m²

Lai nepārmaksātu par lieku jaudu un neciestu no aukstuma tās trūkuma gadījumā, ir nepieciešams novērtēt mājas vai cita objekta konkrētos raksturlielumus, tostarp sienu materiālus, logu laukumu, siltumizolācijas esamību un tā tālāk, un jau uz šo datu pamata izvēlēties apkures iekārtu.

Nav lieki painteresēties pie pārdevēja arī par jaudas koeficientu, t.i., aktīvās un pilnās jaudas attiecību izvēlētajam modelim. Šo rādītāju sauc par kosinusu fi (Cos φ) un mēra voltampēros. Tas palīdz noteikt, kāda daļa patērētās elektroenerģijas tiek izmantota tieši siltumnesēja sildīšanai, bet kāda – magnētiskā lauka ģenerēšanai.

Jaudas koeficienta vērtības ir diapazonā no 0 līdz 1. Indukcijas katliem ar labi pārdomātu konstrukciju Cos φ ir 0,97-0,98 kVA, kas tiek uzskatīts par izcilu rādītāju, jo gandrīz visa patērētā elektroenerģija tiek izmantota darba šķidruma sildīšanai.

Modeļu daudzveidība ļauj izvēlēties variantu izmantošanai kā galveno vai rezerves siltuma avotu. Jaudīgie katli, kas darbojas ar 380 V spriegumu, spēj paši apsildīt mājas, komerciālos un rūpnieciskos objektus ar lielu platību.

Lietošanai vasarnīcā vai garāžā efektīvu indukcijas katlu var izgatavot ar savām rokām. Detalizēta rokasgrāmata par noderīgas paštaisītas ierīces salikšanu ir sniegta nākamajā rakstā.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Video uzskatāmi demonstrēs indukcijas agregāta darbības principu:

Ekspertu viedoklis par indukcijas katla ekspluatācijas drošību:

Video prezentācijas par indukcijas katliem no ZSTM (Sibīrijas Tehnoloģiskās Mašīnbūves Rūpnīcas):

Indukcijas apkures katliem ir daudz priekšrocību un konkurences priekšrocības, ar nelieliem vai viegli novēršamiem trūkumiem. Cik izdevīgs ir šāds variants konkrētas mājas apkurei, var izlemt tikai izsverot visus "par" un "pret".

Neapstrīdams fakts ir pastāvīgais pieprasījuma pieaugums pēc šādas iekārtas, un šī tendence, visticamāk, saglabāsies arī nākotnē.

Vēlaties pastāstīt par savu pieredzi indukcijas katla izvēlē, uzstādīšanā, ekspluatācijā? Jums ir noderīga informācija par tēmu, ar ko vēlaties dalīties ar vietnes apmeklētājiem. Lūdzu, rakstiet komentārus, publicējiet fotoattēlus, uzdodiet jautājumus zemāk esošajā bloka formā.