Инверторная система: построение отопительной системы

Основные характеристики

Ресурс работы инверторных обогревателей выше за счет отсутствия пиковых нагрузок

Установка превращает входящий переменный ток в постоянный, а затем вновь преобразует постоянный в переменный, но уже с другими характеристиками. В результате прибор работает не с сетевым электричеством, а с током с улучшенными показателями. Таким образом исключают повреждение аппарата при скачках напряжения: обогреватель служит дольше, работает с большим КПД.

Изменяется и схема работы. Обычный отопитель при включении нагревает воздух до указанной температуры, а по достижении полностью отключается. Когда датчик сигнализирует о снижении температуры в комнате, прибор вновь включается. Однако запуск прибора вызывает кратковременную пиковую нагрузку. Такой режим способствует быстрому износу деталей.

Инверторный обогреватель для дома действует иначе. При включении отопитель нагревает воздух до указанной температуры, но после ее достижения не выключается, а снижает мощность работы до 5–10%. Когда температура падает ниже отмеченного значения, обогреватель увеличивает мощность.

В таком режиме мощность плавно увеличивается и снижается, а пиковые нагрузки отсутствуют. Температура тоже изменяется более плавно, что позволяет увеличить время отключения и снизить потребление электричества.

Инверторный обогреватель, конвектор с инверторным блоком управления, принцип действия.

Инверторный обогреватель (также известен как конвектор с инверторным блоком управления) впервые появился на рынке в 2017 году под брендами Electrolux и Ballu. Главная особенность этих обогревателей заключается в их рекордно низком энергопотреблении – на 80% ниже, чем у обычных обогревателей с механическим терморегулятором.

Принцип действия инверторного обогревателя

Инверторный конвектор нагляднее всего будет сравнить с системой климат-контроль в машине: как только мы садимся за руль, печка включается на полную, используя весь свой ресурс для скорейшего обогрева салона автомобиля. После того, как она достигает поставленной задачи, она не выключается, а переходит в минимальный режим мощности или же в режим наблюдения за температурой. Точно также работает и инверторный конвектор: сначала он работает, используя всю свою мощность, а приближаясь к нужной температуре, постепенно ее снижает, переходя в режим частичной загрузки.

Как это выглядит на практике: Есть конвектор с инверторным блоком управления и мощностью на 1.5 кВт. Есть комната на 20 м2. Нам нужно прогреть ее до +25 градусов. Мы его включаем, обогреватель работает на максимум, а чем ближе становится нужная температура, то он уменьшает мощность нагревательного элемента (следовательно снижается энергопотребление), чтобы помещение не было перегрето, а при достижении нужной отметки – работает в минимальном режиме или просто наблюдает за температурой. Минимальный режим – примерно 300 ватт. Что такое 300 ватт? Мощность старого советского кипятильника – 300 ватт. Этой мощности бывает достаточно, когда обогревателю просто приходится работать в поддерживающем режиме.

В то же время, если мы открываем дверь/окно и в нашем помещении становится заметно холоднее, инверторный конвектор замечает разницу изменения температур и сразу начинает греть на большей мощности, чтобы снова вернуть заданную человеком температуру. Здесь нет никаких фокусов с КПД, все происходит за счет измерения температуры в динамике (каждые 10 секунд блок управления замеряет температуру и понимает, что ему нужно делать – увеличить/уменьшить/ничего не делать) и умном управлении нагревательным элементом.

Графическое изображение работы инверторного обогревателя

Ниже схематическое изображение принципа работы инверторного конвектора. Как видите, он никогда не выключается, всегда находится в состоянии частичной загрузки, обеспечивая всегда ровную температуру и минимальное энергопотребление. Инверторный конвектор — зеленая линия, обычный — оранжевая линия.

Принцип работы водяного отопления

Система представляет собой замкнутый контур, в котором теплоноситель циркулирует по трубам от котла к радиаторам.

Остывая, вода вновь поступает к котлу, и цикл повторяется многократно.

В качестве теплоносителя чаще используют воду, реже — антифриз. Первый вариант выгоднее, а второй — безопаснее, так как системы не размерзнутся в суровые зимы.

Работу отопления регулируют дополнительные приборы, к которым относятся расширительный бак, манометры, предохранительные клапаны, запорная арматура.

Для создания замкнутой цепи используют трубопроводы

При выборе труб необходимо обратить внимание на материал изготовления. Популярные варианты — оцинкованная или нержавеющая сталь, медь, полимеры

Справка! Чаще выбирают металлопластиковые трубы. Изделия прочны, не подвержены коррозии, долговечны. Внутренние стенки таких трубопроводов гладкие, не зарастают окалиной и накипью, благодаря чему не теряют своих свойств с течением времени.

Естественная и принудительная циркуляция воды

Циркуляция воды обеспечивается за счёт естественных гравитационных процессов или специальных насосов (принудительная циркуляция).

Гравитационные системы выгодны в обустройстве и эксплуатации.

Для него не требуется дополнительное оборудование, а при работе нет шума. Нагретая вода поднимается вверх и распределяется по радиаторам, а остывшая опускается и поступает к котлу.

Движение теплоносителя не зависит от подачи энергии, поэтому в периоды отключения электричества дом остаётся тёплым.

Чтобы спроектировать и смонтировать систему с естественной циркуляцией воды, не требуется особых навыков. Достаточно продумать схему и выдержать необходимые уклоны.

Такое отопление способно бесперебойно работать в течение 30–35 лет. Максимум, что может потребоваться — мелкий ремонт.

Важно! У отопления с естественной циркуляцией воды есть существенный минус: система эффективна, если обустроена двухтрубная система. Когда контур один — радиаторы неравномерно прогреваются и каждый последующий холоднее предыдущего

При экономии на оборудовании приходится переплачивать за трубы и комплектующие.

Для принудительной циркуляции теплоносителя устанавливают насосы.

Такие системы более эффективны потому, что горячая вода быстро поступает к радиаторам, не успевая остыть в трубопроводе.

Отопление отлично работает, независимо от того, какая схема выбрана — одно- или двухтрубная. Однако при отключении электропитания обогрев прекращается, а дом быстро остывает.

Компромиссный вариант — продуманная схема, предусматривающая естественную и принудительную циркуляцию одновременно. При отключении электроэнергии отопление просто переключают в гравитационный режим в обход насоса.

Одно- и двухтрубная, коллекторная разводка

В зависимости от специфики движения теплоносителя и принципа работы различают однотрубную, двухтрубную, коллекторную систему. Каждая из схем имеет свои преимущества:

Однотрубная. Это стандартная схема, в которой сопротивление системы возрастает по мере удаления от котла, что ведёт к неравномерному прогреву радиаторов. Чтобы решить проблему, используют балансировочную арматуру.

Фото 2. Однотрубная схема отопительной системы с котлом, радиаторами, расширительным баком, циркуляционным насосом.

Двухтрубная. Схема предусматривает две трубы — подающую и обратную. Теплоноситель от котла подаётся ко всем радиаторам в цепи, благодаря чему они равномерно прогреваются. Двухтрубная разводка удобна, практична, но металлоёмкая, поэтому требует серьёзных затрат на обустройство.
Коллекторная (лучевая). Это идеальный вариант с точки зрения эксплуатационных характеристик и гидравлической стабильности. Для регулировки технологии работы радиаторов устанавливают шкаф, где размещают коллекторы, всю запорную, балансировочную арматуру. При необходимости отключается один или несколько радиаторов без ущерба для остальных приборов.

Определение диаметра труб

Для окончательного определения диаметра и толщины отопительных труб осталось обсудить вопрос относительно потерь теплоты.

Максимальное количество тепла уходит из помещения через стены – до 40%, через окна – 15%, пол – 10%, всё остальное через потолок/крышу. Для квартиры характерны потери в основном через окна и балконные модули

Существует несколько видов потерь теплоты в отапливаемых помещениях:

Потери давления потока в трубе. Этот параметр прямо пропорционален произведению удельной потери на трение внутри трубы (предоставляет производитель) на общую длину трубы. Но учитывая текущую задачу такие потери можно не учитывать.
Потери напора на местных трубных сопротивлениях – издержки теплоты на фитингах и внутри оборудования. Но учитывая условия задачи, небольшое количество фитинг-изгибов и число радиаторов, такими потерями можно пренебречь.
Теплопотери исходя из расположения квартиры. Существует ещё один тип тепловых издержек, но они больше связаны с расположением помещения относительного остального здания. Для обычной квартиры, которая находиться в средине дома и соседствует слева/справа/сверху/снизу с другими квартирами, тепловые потери через боковые стены, потолок и пол практически равны “0”.

В расчёт можно только взять потери через фасадную часть квартиры – балкон и центральное окно общей комнаты. Но это вопрос закрывается за счёт дополнения 2-3 секций к каждому из радиаторов.

Значение диаметра труб подбирают по расходу теплоносителя и скорости его циркуляции в отопительной магистрали

Анализируя выше изложенную информацию, стоит отметить что для рассчитанной скорости горячей воды в системе отопления известна табличная скорость перемещения частиц воды относительно стенки трубы в горизонтальном положении 0,3-0,7 м/с.

В помощь мастеру представляем так называемый чек-лист проведения вычислений для типичного гидравлического расчёта системы отопления:

сбор данных и расчёт мощности котла;
объём и скорость теплоносителя;
потери теплоты и диаметр труб.

Иногда при просчёте можно получить достаточно большой диаметр трубы, что бы перекрыть расчётный объём теплоносителя. Эту проблему можно решить увеличением литража котла или добавлением дополнительного расширительного бака.

На нашем сайте есть блок статей, посвященных расчету отопительной системы, советуем ознакомиться:

Тепловой расчёт системы отопления: как грамотно сделать расчет нагрузки на систему
Расчет водяного отопления: формулы, правила, примеры выполнения
Теплотехнический расчет здания: специфика и формулы выполнения вычислений + практические примеры

Выбираем инвертор

При выборе электрического обогревателя для дома убедитесь, что прибор безопасен

Обратите внимание на провода. Главные критерии – качество и устойчивость к перепадам напряжения

Обязательно, чтобы на приборе стояла маркировка СЕ. Ее наличие подтверждает, что обогреватель был изготовлен в соответствии с европейскими стандартами.

Для небольшой комнаты подойдет компактный инверторный обогреватель. Мощность прибора рассчитывается по формуле: на 1 квадратный метр требуется 100 Вт мощности.

Выбирайте конвектор с электронной системой управления. Это позволит задать точную температуру и управлять прибором на расстоянии (зависит от модели).

Timberk TEC.E0 M 2000 – экологичность и безопасность

Главная задача конвектора TEC.E0 M 2000 – обогрев помещений площадью до 15-20 кв. м. Такую технику стоит купить как для использования в квартире, так и для дачи или офиса. Безопасность эксплуатации обеспечивается наличием защитного датчика.

Кроме того, конструкция прибора допускает как настенный монтаж, так и установку на полу. В комплекте предусмотрены детали для двух вариантов – кронштейны и опорные ножки. Выбрать оптимальный режим можно с помощью удобного регулятора. Первая ступень обеспечивает мощность 1,2 кВт, вторая – 2 кВт.

К особенностям техники стоит отнести применяемую технологию Heating Energy Balance. Она повышает экологичность использования прибора и обеспечивает моментальный нагрев. Допустимые микроклиматические условия будут получены всего через 30-60 минут после включения прибора.

Среди других причин для покупки – устойчивость прибора к перепадам напряжения, небольшой вес, отсутствие шума при работе или выключении. Последняя особенность позволяет применять прибор для обогрева жилых комнат, включая спальню или детскую.

бесшумность работы;
установка на полу и крепление на стенах;
лёгкость – прибор весит всего 5 кг;
компактность – обогреватель не занимает много места;
наличие регулировки мощности;
надёжность защиты от падения;
скорость нагрева.

высушивание воздуха при работе;
длина шнура, из-за которой технику придётся ставить близко к розетке;
отсутствие колёс на ножках для перемещения прибора.

Выгодно и безопасно

Наконец важно отметить высокую надежность и неприхотливость системы. В отличие от водяного отопления, конвекторы не нуждаются в регулярном техобслуживании, высокий класс пылевлагозащиты позволяет использовать аппараты в помещениях с повышенной влажностью

Инверторные конвекторы прошли все необходимые испытания и имеют сертификат пожарной безопасности МЧС.

Анализ инверторной системы отопления Electrolux однозначно свидетельствует о явном выигрыше при ее использовании. Оборудование, равно как и его монтаж обойдутся дешевле, чем в случае с использованием водяного котла. Важным фактором является гибкость – из отдельных модулей легко собрать систему, подходящую для конкретного дома, разделить ее на зоны и управлять ими, в том числе с использованием технологии ограничения мощности. В плюс инверторной системе отопления необходимо также добавить ее длительный срок службы и высокий уровень комфорта, который обеспечивается постоянной тонкой подстройкой температуры в помещении.

Минимальные энергопотери

В этом и заключается главное преимущество инверторной системы отопления перед другими системами отопления, например, обогрева с помощью электрического котла и водяных радиаторов. Управляющая системой «умная» электроника не позволяют энергии расходоваться попусту. Это показали эксперименты, проведенные научной группой Московского энергетического института. Сравнение энергопотребления инверторной системы отопления с системой на электрическом котле и радиаторах для дома 118 кв. м., расположенного в Московской области показало, что в равных условиях, при поддержании заданной температуры инверторная система отопления потребляет на 40% меньше электроэнергии, чем система на электрическом котле и радиаторах.

Конвектор – это электрический обогреватель, сконструированный таким образом, чтобы обогревать помещение с помощью конвекции, то есть постоянного перемешивания воздуха. Конвектор отличается высоким КПД – до 99% использованной электроэнергии превращается в тепло. Энергопотери могут возникать, когда работой прибора управляет автоматика на основе простейшего термостата. В этом случае прибор сначала перегревает воздух выше требуемого значения и тратит больше энергии, затем выключается, давая время воздуху заметно остыть. Следует новый цикл подогрева и так далее. В этих циклах изнашивается сам прибор и тратятся лишние киловатты. Этого недостатка лишен инвертор.

Инверторный блок управления конвектора, измеряя температуру специальным высокочувствительным датчиком, плавно изменяет мощность нагревательного элемента не только в зависимости от текущей температуры, но и от скорости её изменения. Датчик реагирует на температурные изменения с точностью до 0,1 ?С. Для поддержания установленной температуры нагревательному элементу не нужно периодически включаться на полную мощность и выключаться. Достаточно постоянного небольшого потребления электроэнергии.

Инверторные отопительные котлы рабочий принцип, плюсы и минусы

Использование электроэнергии для отапливания имеет очень много хороших качеств. Так, если сопоставлять систему такого рода с отоплением на газу, то примечательно, что электричество есть в любом доме. Для электрического котла не надо разрешение, подобные котлы маленькие, а цена их меньше. Разумеется, стоимость электрической энергии для некоторых клиентов может полностью убрать плюсы. Однако в настоящее время разработки направлены на увеличение КПД котлов, уменьшение теплопотерь. И самая перспективная система в этом случае – это инверторные отопительные котлы.

Инверторный отопительный котел

В основном, если рассматривать традиционные электробойлеры, то тут, рабочий принцип — энергопередача к тепловому носителю выполняется с помощью Трубчатого нагревателя

Так, если в конструкции есть Нагревательный элемент трубчатого типа, то необходимо учесть также индивидуальное место Для того чтобы подогревать воду, защиту Трубчатого нагревателя от процесса ржавчины, а еще взять во внимание теплопотери

Инверторные (или электромеханические) отопительные котлы функционируют на принципе электромагнитной индукции.

Так, с помощью переменного магнитного поля происходит генерация индукционного тока. Для того чтобы данный процесс был реализован, необходимо постоянный ток из электросети преобразовывать в электрический ток. Этим и занимается преобразователь напряжения – он будет работать и от сети, и от аккумуляторов.

Рабочая схема индукционного котла отопления

Так, инверторный отопительный котел имеет 2 контура:

Магнитный. Вырабует переменое магнитное поле.
Трубный змеевик. Нагревает тепловой носитель.

Когда подается электрический ток, катушка выполняет магнитное поле, которое и выполняет водонагрев, находящейся в системе труб.

Чем прекрасен и чем плох инверторный котел

Инверторный отопительный котел имеет пару положительных качеств:

Так как нет ТЕНОВ, то характеристики эксплуатации становятся больше.
Инерционность нагревания небольшая. Так, если в системе есть центробежный насос, то быстрота нагрева носителя тепла будет выше.
Уменьшенные потребности к химическим особенностям носителя тепла. Ведь ТЕН, в этом случае – обмотка, не соприкасается прямым образом с водой. Благодаря этому состав носителя тепла будет определяться только характеристиками отопительных приборов и труб.

Устройство инверторного котла

Из минусов необходимо отметить:

В первую очередь, стоимость. По сравнению с котлами на Трубчатых нагревателях, то инверторные котлы будут дороже.
Довольно внушительные габариты и вес. Чтобы организовать систему отопления в помещениях большого размера, понадобится объемная камера теплопередачи, благодаря этому и приличное количество витков в катушке.
Для регулирования мощности требуется непростая электронная система управления.

Не обращая внимания на наличие этих недостатков, кол-во объектов, обогреваемых котлами, которые применяют преобразователей напряжения для отопительных котлов, растет.

Организация системы отопления

В зависимости от того, какая мощность, все инверторные котлы можно разделить на данные типы:

Промышленные. Они имеют большие размеры, очень непростую систему изменения тока (выполняет преобразователь напряжения для отопительного котла), объемные теплообменные аппараты.
Домашние. Для подобного варианта моделей свойственны довольно малые габариты, а еще – возможность работать от сети и от аккумуляторов.

Чтобы организовать систему отопления инверторного типа, необходимо очень тщательно заранее спроектировать ее.

Когда котел не прекращает работу – общая нагрузка в электрической сети помещений будет увеличиваться, благодаря этому прокладку проводки необходимо будет проводить с большим сечением.

Важный нюанс – это безопасность котла. И данный нюанс обязан быть подобающим образом гарантирован. Так, понадобится установить защитный электрический блок, который станет автоматично обесточивать котел, если в сети будут наблюдаться скачки напряжения.

Разновидности инверторных отопительных котлов

Электрический двухконтурный котел для водоснабжения и отопления дома

Нагревательное оборудование инверторного типа бывает двух видов – промышленное и бытовое. Промышленные котлы имеют внушительные размеры, поскольку внутри стоят объемные теплообменники. Помимо этого система преобразования электротока в них довольно сложная. То же самое касается цилиндрической обмотки. Все это обеспечивает значительную мощность прибора и возможность его использования в производственных целях и для обогрева помещений. При выборе мощности учитывают, что 1 кВт тепловой энергии достаточно для обогрева 2 кубометров производственных помещений.

Бытовые инверторные котлы предназначены для отопления частных домов. Они укомплектованы тороидальной катушкой, которая может получать питание как с общей сети, так и от источников бесперебойного питания. Бытовые агрегаты имеют более компактные размеры и стоят дешевле. Для выбора котла по мощности придерживаются правила, что на обогрев 10 м? помещения высотой не более трех метров достаточно 1 кВт тепловой энергии.

Разновидности приборов

Существуют два вида инверторных обогревателей — инфракрасный и газовый. Первый тип используется для обогрева жилых и хозяйственных помещений, а также дач и веранд. Такое оборудование хорошо переносит влагу и осадки.

Газовый обогреватель работает на природном и сжиженном топливе. Его главное преимущество — способность поддерживать тепло на больших площадях. Это очень производительный прибор, функционирующий при небольших затратах топлива. Он очень прост в эксплуатации и мобилен.

Кондиционеры нового поколения

Обычно это оборудование ассоциируется только с охлаждением воздуха в квартире. Но это не совсем так. Инверторные кондиционеры могут не только охлаждать, но и согревать жилое пространство.

Такие кондиционеры применяются в квартирах и офисах. Но если температура в зимнее время года будет составлять -26 градусов, прибор не сможет справиться с отоплением помещения в одиночку. Такой вариант будет неудобен для использования на даче или в гараже. Кондиционер отличается экологичностью. Во время его эксплуатации не происходит сжигания топлива, потому отсутствуют и выбросы пагубных веществ в атмосферу.

Инверторные кондиционеры имеют много достоинств. Выделяют следующие плюсы систем:

Регулировка нужной температуры происходит быстро.
Прибор функционирует практически без шума. Это достигается за счет встроенных вентиляторов, работающих на невысокой скорости.
По сравнению с другими моделями инверторный кондиционер экономит до 65% электроэнергии.
Во время использования системы исключено возникновение сквозняков, поскольку резких температурных перепадов не происходит.

Однако у каждого механизма есть свои недостатки. Инверторный кондиционер имеет такие минусы:

Более высокая цена, по сравнению с другими разновидностями систем.
Чувствительная электроника, реагирующая на перепады напряжения.
Невозможность включить компрессор при температуре -10 и +42 градуса.
Сложность в подборе запчастей.

Производители оборудования

Лидер по производству инверторных кондиционеров — Япония. Именно в этой стране и разработали такие системы впервые. Компания Daikin выпускает настенное оборудование для обслуживания жилых помещений. Кондиционеры имеют минимальный уровень шума, а также очищают воздух. Некоторые модели оснащены специальным датчиком экономии электроэнергии. Если в комнате никого нет более 20 минут, происходит переход на такой режим.

Большой выбор инверторных кондиционеров представлен и компанией Toshiba. Модели имеют оригинальный и эффектный дизайн, подходящий под любой современный интерьер. Оборудование достигает заданной температуры на 25% быстрее, чем другие обогреватели. Для работы системы не требуется большого расхода электроэнергии, напротив, она расходуется в 2 раза экономичнее. Модели оснащены воздушным фильтром, позволяющим уничтожить 99% болезнетворных бактерий в помещении.