Induktionspanna är den bästa källan till elektrisk värme för värmesystem

I den här artikeln: Historien om skapandet av induktionspannor; driftprincipen och pannanordningen; för- och nackdelar med induktionspannor; hur man installerar en panna i ett slutet värmesystem; val av en induktionspanna.

Organiska bränslen, som trä, kol, oljeprodukter och naturgas, utgör den huvudsakliga gruppen energibärare på jorden som används för att värma våra hem och lägenheter. Men någon av dess sorter har två allvarliga nackdelar, och den andra är särskilt kritisk på hushållsnivå – när det inte finns något organiskt bränsle alls på grund av full produktion, är det extremt svårt att få det i vissa regioner i OSS av någon anledning. Och i en så desperat situation vänder husägare sig till att värma upp elektriska pannor, och deras val ligger mellan pannor med värmeelement och pannor med värmeelektriska värmare – dvs. det finns inget val som sådan. Men det finns också elektriska induktionspannor, och deras prestanda är ganska hög …

Induktionspannans historia

Från cirka 1822 till 1831 genomförde den lysande engelska forskaren och utforskaren Michael Faraday en serie experiment med syftet att omvandla magnetism till elektricitet. Och först i slutet av augusti 1831 gav ett annat Faraday-experiment resultatet som forskaren hoppades på – efter att ha fått en elektrisk ström i en primärtråd som var lindad på en rund järnkärna upptäckte han elektromagnetisk induktion.

Michael Faradays upptäckt användes ursprungligen i transformatorer, generatorer och motorer, men den blev verkligen efterfrågad endast 70 år senare – sedan början av 1900-talet krävde takten i industriell utveckling nya metoder för att smälta metaller i en verkstad. Och det första induktionssmältverket öppnades i Sheffield, England, 1927.

På 80-talet av XX-talet skapades induktionspannor som användes för uppvärmning i industriföretag, inklusive i Sovjetunionen: den första typen förbrukade en ström med en frekvens på 50 Hz, den andra – med en frekvens av 1 kHz och högre. Dimensionerna och vikten på industriella induktionspannor är ganska imponerande, kylvätskan i dem cirkulerar genom en sekundär lindning av rör placerade ovanpå en metallkärna med en primärlindning. Seriella modeller av induktionspannor avsedda för inhemska värmesystem och skiljer sig från industriella analoger i betydligt mindre dimensioner och vikt, dök upp i Ryssland på 90-talet av förra seklet.

Det bör noteras att fysiker-uppfinnaren Nikolo Tesla inte har någon direkt relation till induktionspannan – förutom kanske genom upptäckten av växelström.

Enhet och funktionsprincip

Kroppen på en induktionspanna är flerskiktad – en kärna med en dubbel vägg, sedan ett lager av elektrisk och termisk isolering, sedan en yttre (yttre) kropp. Till skillnad från industriella induktionspannor med en cylindrisk lindning, i hushållspannor, används en toroidal koppartrådlindning, gjord mellan två ferromagnetiska stålrör svetsade till varandra med en vägg på mer än 10 mm, den inre diametern är mindre än ytterdiametern. Som ett resultat uppnås lägre vikt, högre effektivitet och små dimensioner på pannan i jämförelse med industriella analoger. Det inre röret med en toroidal lindning fungerar som en kärna (magnetisk krets), det inre är ett värmeelement för kylvätskan.

Kylvätskan, vatten eller frostskyddsmedel, kommer in i pannan genom ett inloppsrör svetsat genom båda metallrören. På grund av det stora inre området hos den inre rörvärmeväxlaren får värmebäraren ungefär 98% av värmeenergin genererad av induktionspannan och på kortare tid än uppvärmning med värmeelement på grund av mindre tröghet. Den induktionsström som alstras av ett högfrekvent magnetfält från den yttre lindningen till det inre röret får värmemediet att värmas upp, medan vibrationerna hos väggarna vid höga frekvenser förhindrar att skalan samlas på metallväggarna. Det yttre elektriska och värmeisolerande skiktet ger fullständigt skydd mot eventuella elektriska strömläckor och värmeförluster..

En växelström under spänning, vars frekvens är cirka 20 kHz, tillförs pannan från en halvledaromvandlaromvandlare. Förutom inverteraren innehåller inverterpannepaketet en elektronisk termostat (en temperatursensor är inbyggd i pannkroppen) och effektbrytare.

Uppvärmning av kylvätskan i en induktionspanna sker på grund av upphettningen av stålkärnan med virvelströmmar orsakade av det elektromagnetiska fältet som genereras av högspänningsströmmen. När pannkraften är ansluten inträffar följande – en högspänningsström flyter till den primära toroidala lindningen av pannan, det resulterande elektromagnetiska fältet pressar virvelströmmarna in i yttersidan av stålkärnan, deras täthet ökar och kärnröret värms upp först från utsidan och sedan helt. Värmen som genereras av pannan absorberas av värmebäraren som cirkulerar genom den och levereras till värmeanordningarna. Det tar ungefär 7 minuter att värma kärnan i en induktionspanna till en driftstemperatur på 75 ° C.

Induktionspannans egenskaper

Denna typ av värmepannor har ett antal fördelar jämfört med traditionella värmeelement, men den har också nackdelar, inklusive de som är specifika endast för sådana pannor. Låt oss titta närmare på fördelar och nackdelar med induktionspannor, med början med de positiva egenskaperna:

• fullständig frånvaro av värmeelement, såväl som rörliga och mycket belastade element som utsätts för slitage under drift och kräver periodisk byte;
• förmågan att driva från en lågspänning och konstant strömförsörjning, vilket vanligtvis är oacceptabelt för andra typer av elektriska pannor;
• pannstrukturen inte innehåller avtagbara anslutningar, d.v.s. sannolikheten för läckage är helt utesluten;
• betydligt snabbare uppvärmning till driftstemperatur jämfört med andra typer av elektriska värmepannor;
• skydd mot bildning av skala *;
• hög brand (klass II) och elsäkerhet, eftersom värmeelementet (kärnan) inte är elektriskt anslutet till induktorn (primärlindningen) direkt, och temperaturskillnaden mellan kärnan och kylvätskan inte överstiger 30 ° С;
• pannkonstruktionen kräver inte installation av en skorsten;
• det finns inget behov av att installera induktionspannan i ett separat rum;
• Liksom för alla elvärmare är effektiviteten hos en sådan panna nära 100%. Förresten, detta värde förändras inte under årens drift, i motsats till pannor med värmeelement och elektrod;
• den genomsnittliga livslängden är 25 år och mer (beroende på tjockleken på metallrör som bildar pannkärnan), och inget underhållsarbete krävs för denna utrustning;
• låter dig använda nästan vilken värmebärare som helst i värmesystemet (vatten, frostskyddsmedel, olja etc.) och utan någon förberedande förberedelse;
• utbyte av den använda kylvätskan i värmesystemet utförs en gång vart tionde år;
• absolut ljudlös operation;
• låg tröghet, vilket möjliggör energibesparing på grund av effektiv kontroll av pannans drift med elektronisk automatisering **. Det bör noteras att trögheten hos induktionspannor är lägre än hos värmeelement, men högre än för elektrodpannor;
• pannanläggning kräver inte deltagande av högt kvalificerade specialister;
• det är tillåtet att använda för alla slutna värmesystem, inklusive för ”varmt golv” och för basbordvärme – minimitemperaturgränsen för uppvärmning av kylvätska är 35 ° С.

* – Skalaavlagringar på kärnrörets inre ytor bildas inte på grund av den lilla temperaturskillnaden mellan värmaren och kylvätskan, som inte överstiger 30 ° C, liksom på grund av högfrekventa vibrationer orsakade av virvelströmmar som avvisar saltjoner från rörets innerväggar.

** – elektronisk styrning av induktionspannan ger mindre energiförbrukning genom att hålla temperaturen på en strikt specificerad nivå, dvs. när den stiger stängs strömtillförseln till pannan omedelbart och återupptas endast när temperaturen sjunker under den användarspecifika temperaturen.

Det bör noteras att det högsta tillåtna trycket i ett värmesystem med uppvärmning av kylmediet från en induktionspanna inte bör överstiga 0,3 MPa.

Nackdelar med induktionspannor:

• betydande storlek och vikt. Exempelvis väger en 2,5 kW enfas panna, med en höjd av 450 mm och en diameter på 121 mm, 23 kg;
• hög kostnad – från 30 000 rubel. och högre. Delvis beror priset på induktionspannor på närvaron av en växelriktarstarter i styrsystemet, vilket inte är billigt i sig;
• installation endast i slutna värmesystem;
• under drift, beroende på pannans effekt, alstras störningar i långvågs-, medelvågs- ​​och VHF-radioområdet på ett avstånd av flera meter från dess plats, vilket inte kan skärmas fullständigt. Detta har dock ingen effekt på människokroppen, bara husdjur (hundar, katter) kan känna dem..

Hur man installerar en induktionspanna

Installation av sådana pannor är endast tillåten i ett slutet värmesystem utrustat med en tvångscirkulationspump och en expansomat expansionsbehållare. Induktionspannan är placerad strikt vertikalt, värmekretsens returledning är ansluten till inloppsröret (beroende på modell, belägen i botten eller sidan, i den nedre delen av kroppen), och tillförselrörledningen är ansluten till utloppsröret (beläget på karossens övre sida eller ovanifrån). Induktionspannan är fixerad på väggen med fästanordningar som kan bära sin egen vikt och vikten på värmemediet som fyller pannan under drift. Avståndet från pannkroppen till alla närliggande föremål, väggar, tak och golv måste vara minst 300 mm på sidorna, minst 800 mm – underifrån och uppifrån.

Under installationen måste induktionspannan vara jordad. Bindning med metallrör krävs inte, du kan ansluta kretsens metall-plaströr direkt till pannmunstyckena. En säkerhetsgrupp är inbyggd i sektionen av rörledningen som ligger inte långt från pannans utloppsrör – en tryckmätare, en automatisk luftventilation och en explosiv ventil. Avstängningsventiler kan installeras i värmekretsen efter säkerhetsgruppens placering, expansomatbehållaren kan installeras i retursektionen. Efter den punkt där expansomaten placeras och innan returledningen sätts in i induktionspannan, byggs ett sedimenteringsfilter, ett grovt nätfilter, en cirkulationspump och en flödesgivare i kretsen (låter dig styra kylmedlets flöde längs returkretsen, dess flöde in i pannan) Styrsystemet för en induktionspanna installeras enligt PUE-reglerna och är ansluten till pannan enligt diagrammen som anges i dess tekniska pass.

Hur man väljer en induktionspanna

På den ryska marknaden finns det främst en- och trefas induktionspannor från två inhemska tillverkare – LLC ”Alternativ energi” (märke ”VIN”) och CJSC ”NPK” INERA ”(märke” SAV ”), med en kapacitet på 2,5 till 7 kW ( enfas) och från 7 till 60 kW (trefas).

Förutom de obligatoriska elementen, som är utrustade med ett värmesystem med en induktionspanna, och för att underlätta dess styrning, är det tillåtet att komplettera med en elektronisk programmeringsenhet för pannans driftsätt under en vecka eller en programmerare som gör att du kan kontrollera driften av värmesystemet på distans via en GSM-kanal.

Med tanke på att kraften hos induktionspannor inte minskar under årens drift görs valet av den erforderliga modellen i ett förhållande av 60 W per m² område som ska värmas. Till exempel för lokaler med en total yta på 20 m² du behöver en panna med en kapacitet på 3 kW. För att exakt beräkna den erforderliga pannkraften i förhållande till en specifik byggnad är det nödvändigt att involvera specialister som kommer att bedöma graden av isolering av lokalerna i den..

Garantiperioden för induktionspannor är 3 år för själva pannan och ett år för den elektriska utrustningen i skåpet som den är klar med. Det avgörande ögonblicket under den problemfria driften av sådana pannor är tjockleken på den inre rörkärnan av stål – ju tjockare dess vägg, desto längre kommer den att kunna motstå korrosiva processer. Den optimala väggtjockleken för kärnröret är 10 mm.

Bekvämligheten med att använda elektriska induktionspannor ligger också i förmågan att hålla den optimala temperaturen i byggnader som besöks av ägarna då och då. I det här fallet behövs inte en särskilt kraftfull modell eftersom till och med en 6 kW panna kan hålla temperaturen i ett hus med till exempel 120 m² vid nivån 12-15 ° С. Och eftersom en lantstuga vanligtvis har en öppen spis kan du enkelt och snabbt höja temperaturen som upprätthålls av induktionspannan till en bekväm nivå, vilket skulle vara omöjligt i en ouppvärmd byggnad.