Главная > Котлы > Применение инверторных обогревателей в отоплении

Применение инверторных обогревателей в отоплении

проверено экспертом

Среди множества видов отопительных приборов встречаются агрегаты, называемые инверторными. Рассмотрим, что это такое, и какому обогревательному устройству можно дать такое определение.

Что такое инвертор

Инвертор – это устройство, преобразующее постоянный электрический ток в переменный или повышающий значение напряжения, частоты переменного тока. Необходимость в таком преобразовании возникает при создании приборов и механизмов с чувствительной системой настроек, реагирующих на малейшее изменение параметров среды. Применяются инверторы во многих сферах: электросварка (по сути, сварочный аппарат – это и есть разновидность инвертора), управление электродвигателями и электроприводами, производство кондиционеров и обогревателей и т. д.

Как составная часть прибора, инверторы выглядят по-другому и индивидуального корпуса могут и не иметь.

Применение инверторов в отоплении

При производстве нагревательных приборов инверторы используются в качестве устройства, позволяющего выполнить точную предварительную настройку или регулировку уже в процессе эксплуатации агрегата.

Высокотехнологичные электрические приборы отопления, не имеющие в конструкции ТЭНов, ламп, нитей и спиралей нагрева, обязательно включают в себя инверторы, как устройства повышения функциональности и эффективности отопительного агрегата. К таким средствам отопления относятся вихревые индукционные нагреватели (ВИН) и инверторные кондиционеры. Оба этих прибора произошли от своих менее совершенных предшественников: ВИН – от индукционных котлов типа SAV, инверторные сплит-системы – от обычных систем кондиционирования.


ВИН-котлы отопления

Вин-котёл – это агрегат для оборудования жилья системой отопления и, в зависимости от модели, горячего водоснабжения. Устройство работает на электричестве и для нагрева воды использует известное более 100 лет явление электромагнитной индукции, открытое Фарадеем.

Упрощённо водонагревательный котёл представляет собой установленный вертикально металлический корпус цилиндрической формы, оборудованный двумя фитингами для входа-выхода воды. Внутри корпуса расположена первичная обмотка (катушка) – витки изолированного проводника, на концы которого подаётся напряжение. В катушку без контакта с ней помещена вторичная обмотка (сердечник), которой является участок трубы самой системы отопления с теплоносителем.



При подаче напряжения на концы первичной обмотки вокруг катушки индуцируется электромагнитное поле, которое вызывает образование в верхних слоях сердечника вихревых токов Фуко, разогревающих его поверхность с последующей передачей этого тепла теплоносителю.

От SAV-устройств ВИН-котёл отличается тем, что на концы первичной обмотки подаётся ток, частота которого в несколько раз повышена индуктором, входящим в конструкцию агрегата. Высокая частота электрического тока вызывает возникновение вокруг первичной обмотки электромагнитного поля большего значения напряжённости, которое, соответственно, обуславливает появление во вторичной обмотке вихревых потоков большей мощности.

Первичная и вторичная обмотки ВИН-агрегата изготавливаются из различных ферросплавов с разными по величине значениями собственного магнитного поля. Эти магнитные поля, взаимодействуя с индуцированным электрическим полем, способствуют нагреву сердечника.
Таким образом, совокупность перечисленных факторов повышает интенсивность нагрева верхних слоёв вторичной обмотки, но уменьшает его глубину, ускоряя процесс передачи тепла теплоносителю и сокращая время выхода системы отопления на заданную мощность.

Более совершенная конструкция ВИН-котлов обуславливает более высокую по сравнению с другими индукционными устройствами цену.

Инверторный кондиционер-обогреватель

Упрощённое бытовое название таких приборов «кондиционер» вводит в заблуждение относительно функциональности этих агрегатов. Действительно, одной из функций этого устройства является понижение температуры воздуха в помещении до заданного значения в летний период. Однако, агрегат может выполнять и обратную функцию – обогревать комнату в холодное время года.

Устройство и принцип действия

Чтобы понять принцип действия инверторного обогревателя, рассмотрим работу кондиционера без инвертора в конструкции, но всё же современного исполнения, не использующего воздух с улицы. Инверторный обогреватель имеет тот же алгоритм действия, только усовершенствованный.

Принцип работы обоих этих устройств основан на выделении газом тепла при сжатии и охлаждении жидкостью контактирующих с ней поверхностей при испарении. Газ, выполняющий в кондиционерах такую роль, называется хладагентом.

Свойства хладагента

В качестве хладагента в сплит-системах используется фторсодержащее соединение — фреон, который бывает более 40 видов. Перечислим 3 наиболее распространённых вида фреона:

  • R-22 – не эффективный при температуре ниже -5 и выше 40 градусов хладагент (t кипения -41 град.), из-за повышенного вредного воздействия на озоновый слой запрещённый к использованию в России;
  • R-410А – вещество (t кипения -51 град.) меньшего отрицательного воздействия на озоновый слой, эффективное к применению в диапазоне температур от -15 до +45 градусов, используется в большинстве систем кондиционирования;
  • R-32 – безопасный новейший хладагент (t кипения -52 град.), имеющий эффективность применения на 5% больше, чем R-410A.

Важно! При покупке кондиционера любого типа, особенно бывшего в употреблении, необходимо исключить вероятность покупки устройства на хладагенте R-22, из-за запрета использования ставшем дефицитом, который при необходимости зарядки устройства нельзя заменить другим видом фреона.

Функции составляющих блоков кондиционера

Современный кондиционер, называемый сплит-системой, состоит из двух блоков. Такое разделение на две составляющие позволило вынести из комнаты более шумный и, к тому же, громоздкий блок, оставив внутри компактный и, как правило, эстетично исполненный узел. Перемещение фреона производится насосом, расположенным в наружном блоке.

Принцип взаимодействия блоков сплит-системы

Внутренний блок сплит-системы содержит теплообменник (конденсатор). В режиме работы кондиционера на обогрев в теплообменнике производится сжатие фреона, при котором происходит повышение его температуры. Температура сжатого хладагента достигает 80 градусов, и тепло посредством циркуляции воздуха помещения через теплообменник передаётся в комнату. После отдачи тепла сжатый фреон переходит в жидкое состояние (конденсируется) и перемещается в наружный блок – в испаритель, давление в котором в десятки раз ниже. Резкое снижение давления приводит к закипанию хладагента с одновременным поглощением им тепла из окружающей среды. Температура закипания сжиженного фреона (в зависимости от вида) при большом перепаде давления– несколько десятков градусов ниже нуля, то есть наружный воздух температуры даже -15 градусов всё равно теплее. Поэтому поглощение закипевшим фреоном тепла происходит даже из морозного воздуха, и, чем ниже табличная температура кипения хладагента, тем из более холодного воздуха он в состоянии забрать тепло.

По окончании кипения поглотивший тепло из воздуха хладагент возвращается во внутренний блок и опять сжимается, конденсируясь, нагреваясь и нагревая теплообменник.

Конструктивные нюансы процесса

Сжатие хладагента с выделением тепла и испарение с его поглощением происходят не в каких-то камерах, а в двух змеевиках, расположенных в наружном и внутреннем блоках. После сжатия насосом в змеевике внутреннего блока фреон по трубке очень малого диаметра (капиллярной) попадает во внешний блок, но узость выходного отверстия капиллярной трубки препятствует заполнению наружного змеевика (испарителя) и вызывает испарение фреона с поглощением тепла среды.



Коротко процесс обогрева можно описать цепочкой из четырёх последовательных процессов: сжатие хладагента — выделение тепла – кипение (испарение) хладагента – поглощение тепла.

Если процесс пустить в обратном направлении, то конденсатор с испарителем поменяются ролями, и в помещении будет происходить охлаждение воздуха.

Алгоритм работы сплит-системы без инвертора

Обычный кондиционер может находиться только в двух состояниях – включен или выключен. Перед включением на нём выставляется требуемая температура воздуха в помещении, затем производится запуск, и компрессор начинает гонять хладагент по системе. Термодатчик сплит-системы контролирует температуру воздуха в помещении и сравнивает её с заданной величиной. Как только эти значения сровняются, компрессор будет автоматически выключен, и сплит-система будет бездействовать до тех пор, пока разница между величинами фактической и поддерживаемой температуры в комнате не достигнет 2-3 градусов. После этого компрессор вновь запустится на полную мощность по сигналу термостата.

Несовершенство алгоритма очевидно – включение системы на полную мощность без привязки к предстоящему объёму работы, что создаёт кратковременную, но чрезмерную нагрузку на электросеть. Кроме того, именно в момент запуска износ узлов оборудования и потребление электроэнергии максимальны, так как для запуска вращения ротора обычного, не инверторного компрессора необходимы стартовые токи больших величин.

Инверторная сплит-система

Действия кондиционера-обогревателя инверторного типа идентичны поведению обычной сплит-системы до того момента, когда после первого включения устройства значение температуры в помещении достигло заданного, и это значение необходимо поддерживать — подогревать воздух или охлаждать его, в зависимости от режима работы агрегата.

С этого момента его алгоритм работы отличается от агрегата без инвертора. Компрессор инверторной сплит-системы не выключается, а продолжает работу, но не на полную мощность, а в пределах 5% потенциала. Следовательно, инверторный обогреватель работает постоянно, без использования цикла включение-выключение, плавно регулируя интенсивность работы (обороты компрессора) для оптимального режима поддержания заданных температурных условий. При использовании инверторных сплит-систем колебания температуры в помещении находятся в пределах одного градуса, в отличие от скачкообразного обеспечения температурного режима с шагом в 2-4 градуса обычными кондиционерами.

Характеристики и классификация

Основная характеристика инверторных кондиционеров-обогревателей – мощность, причём, двух видов – потребляемая и полезная. Учитывая возможность этих агрегатов регулировать обороты компрессора, данные характеристики указываются в виде диапазонов. Например, полезная мощность 0,5 – 5,1 кВт указывает минимальное и максимальное её значение.

Важно! Следует учитывать, что верхнее значение диапазона указанной мощности превышает номинальную её величину, так как современные инверторные обогреватели-кондиционеры могут при необходимости (быстрый прогрев или охлаждение помещения) в течение кратковременного периода работать с превышением номинала.


Кроме мощности, инверторные агрегаты подразделяются в зависимости от используемого хладагента, важной характеристикой которого является температура закипания – критерий возможности использования устройства в режиме обогрева (чем ниже t кипения, тем при более низкой наружной температуре можно эксплуатировать систему как отопитель).

По исполнению инверторные кондиционеры подразделяются на:

  • настенные;
  • подпотолочные;
  • напольные.

Классификация по конструктивным особенностям и функциональности:

  • кассетные;
  • канальные.

К важным характеристикам инверторных кондиционеров относятся также уровень шума, габариты, параметры электропитания и т.д. Как правило, все эти данные указываются производителем в техническом паспорте изделия и инструкции по эксплуатации.

Для наглядности приведём сравнительную таблицу технических характеристик четырёх моделей инверторных сплит-систем McQuay M5MSY-BR, так как подробное описание всех параметров подобных высокотехнологичных устройств в быту редко востребовано.

Области применения

Инверторные кондиционеры-обогреватели применяются там, где важен уровень комфорта. Если помещение используется не часто и в течение суток не продолжительно, то в таких комнатах можно ограничиться установкой обычной сплит-системы, современные модели которых также имеют высокие технические характеристики.

Если же это детская комната, спальня или рабочий кабинет, комфортность продолжительного пребывания в которых должна быть обеспечена по определению, то оптимальным будет выбор инверторного устройства, более высокая цена которого оправдана большей функциональностью и комплексной экономичностью.

Достоинства

Этот вид систем кондиционирования и обогрева перспективен и постоянно совершенствуется. Чем новее модель, тем выше её технические характеристики, поэтому перечислим и прокомментируем достоинства, присущие всем инверторным кондиционерам-обогревателям и заявляемые маркетологами:

  • Экономичность – инверторные агрегаты экономичнее классических на 30%, но, учитывая высокую стоимость этих устройств, срок окупаемости разницы в цене составляет около трёх лет, а при кратковременном использовании это время увеличивается.
  • Низкий уровень шума – подтверждается, но этот параметр достигается не использованием инвертора, а зависит от моделей компрессоров, приводов и вентиляторов.
  • Долговечность – присутствует только при качественном компрессоре, правильном монтаже сплит-системы и тщательном уходе за ней (при невыполнении этих требований одинаково быстро выходят из строя как классические устройства, так и инверторные, содержащие дополнительно несколько электронных плат);
  • Точность и плавность поддержания температуры – подтверждаются только при отсутствии таких внешних факторов, как открывание окон, дверей или включение бытовых приборов, работа которых сопровождается нагревом (компьютер, духовка и т.д.).

Недостатки инверторных обогревателей

  • Высокая относительно обычных агрегатов цена, которая повышается с ростом совершенства моделей.
  • Высокая стоимость комплектующих при необходимости ремонта.
  • Чувствительность к параметрам потребляемого электричества.

Заключение

И всё же, при правильных установке и эксплуатации инверторные кондиционеры обеспечат более высокий уровень комфорта в помещении, чем это способны сделать классические агрегаты. Категорические восторженные утверждения маркетологов содержат и долю достоверной информации.

Автор статьи
Оставить комментарий

Комментарии (2)
  1. Хотим приобрести к лету инверторный кондиционер-обогреватель, чтобы зимой использовать также для обогрева. Продукцию какого производителя посоветуете? А ещё лучше – конкретные модели.

    1. Достойных моделей инверторных агрегатов на рынке много. При выборе главное не соблазниться дешевизной техники от никому не известного производителя. Важно также соответствие характеристик агрегата условиям эксплуатации, чтобы, в том числе, не переплачивать за невостребованную мощность.
      Из моделей, хорошо зарекомендовавших себя на российском рынке, можно назвать, например, Aeronik ASO/ASI-12HM – оптимальный вариант инвертора для аллергиков. Популярна также сплит-система Toshiba RAS-07EKV-EE/07EAV-EE — устройство с оптимальным набором наиболее востребованных функций. Для потребителей продукции премиум-уровня рекомендуется Mitsubishi Heavy Industries SRK-25ZM-S – надёжный инверторный кондиционер-обогреватель с топовым набором опций.

Наверх
Онлайн консультация
Прикрепите файл