Points d’article
- Histoire de la chaudière à induction
- Appareil et principe de fonctionnement
- Caractéristiques de la chaudière à induction
- Comment installer une chaudière à induction
- Comment choisir une chaudière à induction
Dans cet article: Histoire de la création des chaudières à induction; le principe de fonctionnement et le dispositif de la chaudière; avantages et inconvénients des chaudières à induction; comment installer une chaudière dans un système de chauffage fermé; sélection d’une chaudière à induction.
Les combustibles organiques, tels que le bois, le charbon, les produits pétroliers et le gaz naturel, constituent le principal groupe de vecteurs d’énergie sur terre utilisés pour chauffer nos maisons et nos appartements. Cependant, l’une de ses variétés présente deux inconvénients graves, et le second est particulièrement critique au niveau des ménages – une fois qu’il n’y aura pas de carburant organique du tout en raison de la pleine production, il est extrêmement difficile de l’obtenir dans certaines régions de la CEI pour quelque raison que ce soit. Et dans une situation aussi désespérée, les propriétaires se tournent vers le chauffage des chaudières électriques, et leur choix se situe entre les chaudières avec éléments chauffants et les chaudières avec radiateurs électriques thermiques – c.-à-d. il n’y a pas de choix en tant que tel. Mais il existe aussi des chaudières à induction électriques, et leurs caractéristiques de fonctionnement sont assez élevées …
Histoire de la chaudière à induction
D’environ 1822 à 1831, le brillant scientifique et chercheur anglais Michael Faraday a mené une série d’expériences dans le but de convertir le magnétisme en électricité. Et ce n’est qu’à la fin du mois d’août 1831 qu’une autre expérience de Faraday a donné le résultat espéré par le scientifique – ayant reçu un courant électrique dans un enroulement de fil primaire enroulé sur un noyau de fer rond, il a découvert l’induction électromagnétique..
La découverte de Michael Faraday était à l’origine utilisée dans les transformateurs, les générateurs et les moteurs, mais elle n’est devenue vraiment demandée que 70 ans plus tard – à partir du début du 20e siècle, le rythme du développement industriel exigeait de nouvelles méthodes de fusion des métaux dans un atelier. Et la première fonderie à induction a été ouverte à Sheffield, en Angleterre, en 1927.
Dans les années 80 du XXe siècle, des chaudières à induction ont été créées, utilisées pour le chauffage dans les entreprises industrielles, y compris en URSS: le premier type consommait du courant avec une fréquence de 50 Hz, le second – avec une fréquence de 1 kHz et plus. Les dimensions et le poids des chaudières à induction industrielles sont assez impressionnants, le liquide de refroidissement y circule à travers un enroulement secondaire de tuyaux placé au-dessus d’un noyau métallique avec un enroulement primaire. Des modèles en série de chaudières à induction destinés aux systèmes de chauffage domestique et différents des analogues industriels par une taille et un poids beaucoup plus petits, sont apparus en Russie dans les années 90 du siècle dernier.
Il est à noter que le physicien-inventeur Nikolo Tesla n’a aucun rapport direct avec la chaudière à induction – sauf peut-être par la découverte du courant électrique alternatif.
Appareil et principe de fonctionnement
Le corps d’une chaudière à induction est multicouche – un noyau à double paroi, puis une couche d’isolation électrique et thermique, puis un corps externe (externe). Contrairement aux chaudières à induction industrielles à enroulement cylindrique, les chaudières domestiques utilisent un enroulement de fil de cuivre toroïdal réalisé entre deux tuyaux en acier ferromagnétique soudés l’un à l’autre avec une paroi de plus de 10 mm, le diamètre intérieur est inférieur au diamètre extérieur. En conséquence, un poids inférieur, un rendement plus élevé et de petites dimensions de la chaudière sont obtenus par rapport aux analogues industriels. Le tube intérieur à enroulement toroïdal agit comme un noyau (circuit magnétique), l’intérieur est un élément chauffant pour le liquide de refroidissement.
Le liquide de refroidissement, eau ou antigel, entre dans la chaudière par un tuyau d’entrée soudé à travers les deux tuyaux métalliques. En raison de la grande surface interne de l’échangeur de chaleur à tube interne, le caloporteur reçoit environ 98% de l’énergie thermique générée par la chaudière à induction, et en un temps plus court que le chauffage avec des éléments chauffants, en raison d’une moindre inertie. Le courant d’induction généré par le champ magnétique haute fréquence de l’enroulement extérieur vers le tuyau intérieur fait chauffer le fluide chauffant, tandis que les vibrations des parois à hautes fréquences empêchent le tartre de s’accumuler sur les parois métalliques. La couche extérieure d’isolation électrique et thermique offre une protection complète contre les éventuelles fuites de courant électrique et les pertes de chaleur.
Un courant alternatif sous tension, dont la fréquence est d’environ 20 kHz, est fourni à la chaudière à partir d’un convertisseur inverseur à semi-conducteur. En plus de l’onduleur, l’ensemble de chaudière à onduleur comprend un thermostat électronique (un capteur de température est intégré dans le corps de la chaudière) et des disjoncteurs.
Le chauffage du liquide de refroidissement dans une chaudière à induction se produit en raison du chauffage du noyau en acier par des courants de Foucault provoqués par le champ électromagnétique généré par le courant haute tension. Lorsque l’alimentation de la chaudière est connectée, ce qui suit se produit: un courant haute tension circule dans l’enroulement toroïdal primaire de la chaudière, le champ électromagnétique résultant presse les courants de Foucault dans la surface extérieure du noyau en acier, leur densité augmente et le tube central se réchauffe d’abord de l’extérieur, puis complètement. La chaleur générée par la chaudière est absorbée par le caloporteur qui y circule et acheminée vers les appareils de chauffage. Il faut environ 7 minutes pour chauffer le cœur d’une chaudière à induction à une température de fonctionnement de 75 ° C.
Caractéristiques de la chaudière à induction
Ce type de chaudières de chauffage présente un certain nombre d’avantages par rapport aux éléments de chauffage traditionnels, mais il présente également des inconvénients, y compris ceux spécifiques uniquement pour de telles chaudières. Examinons de plus près les avantages et les inconvénients des chaudières à induction, en commençant par les caractéristiques positives:
- absence totale d’éléments chauffants, ainsi que d’éléments mobiles et fortement chargés qui sont sujets à l’usure pendant le fonctionnement et nécessitent un remplacement périodique;
- la capacité de fonctionner à partir d’un réseau électrique à basse tension et à courant constant, ce qui est généralement inacceptable pour d’autres types de chaudières électriques;
- la structure de la chaudière ne contient pas de raccords détachables, c’est-à-dire la probabilité de fuite est complètement exclue;
- chauffage beaucoup plus rapide à la température de fonctionnement, par rapport à tout autre type de chaudières électriques;
- protection contre la formation de tartre *;
- feu élevé (classe II) et sécurité électrique, car l’élément chauffant (noyau) n’est pas connecté électriquement à l’inducteur (enroulement primaire) directement et que la différence de température entre le noyau et le liquide de refroidissement ne dépasse pas 30 ° C;
- la conception de la chaudière ne nécessite pas l’installation d’une cheminée;
- il n’est pas nécessaire d’installer la chaudière à induction dans une pièce séparée;
- Comme tout radiateur électrique, le rendement d’une telle chaudière est proche de 100%. À propos, cette valeur ne change pas au fil des années de son fonctionnement, contrairement aux chaudières avec éléments chauffants et électrode;
- la durée de vie moyenne est de 25 ans et plus (en fonction de l’épaisseur des tuyaux métalliques formant le noyau de la chaudière), et aucun travail de maintenance n’est requis avec cet équipement;
- vous permet d’utiliser presque n’importe quel liquide de refroidissement dans le système de chauffage (eau, antigel, huile, etc.), et sans aucune préparation préalable;
- le remplacement du liquide de refroidissement usé dans le système de chauffage est effectué une fois tous les 10 ans;
- fonctionnement silencieux absolu;
- faible inertie, ce qui permet d’économiser de l’énergie grâce à un contrôle efficace du fonctionnement de la chaudière par automatisation électronique **. Il est à noter que l’inertie des chaudières à induction est inférieure à celle des éléments chauffants, mais supérieure à celle des chaudières à électrodes;
- l’installation de chaudières ne nécessite pas l’intervention de spécialistes hautement qualifiés;
- il est autorisé à utiliser pour tous les systèmes de chauffage fermés, y compris pour le « sol chaud » et pour le chauffage par plinthes – le seuil de température minimum pour chauffer le liquide de refroidissement est de 35 ° С.
* – les dépôts de tartre sur les surfaces internes du tube central ne se forment pas en raison de la faible différence de température entre le réchauffeur et le liquide de refroidissement, ne dépassant pas 30 ° C, ainsi qu’en raison des vibrations à haute fréquence causées par les courants de Foucault qui repoussent les ions de sel des parois internes du tuyau.
** – le contrôle électronique de la chaudière à induction réduit la consommation d’énergie en maintenant la température à un niveau strictement spécifié, c’est-à-dire lorsqu’il monte, l’alimentation électrique de la chaudière est immédiatement coupée et reprise uniquement lorsque la température descend en dessous de celle définie par l’utilisateur.
Il convient de noter que la pression maximale admissible dans un système de chauffage avec chauffage du liquide de refroidissement d’une chaudière à induction ne doit pas dépasser 0,3 MPa.
Inconvénients des chaudières à induction:
- taille et poids importants. Par exemple, une chaudière monophasée de 2,5 kW, d’une hauteur de 450 mm et d’un diamètre de 121 mm, pèse 23 kg;
- coût élevé – à partir de 30000 roubles. et plus haut. En partie, le prix des chaudières à induction est dû à la présence d’un démarreur inverseur dans le système de commande, ce qui n’est pas bon marché en soi;
- installation uniquement dans des systèmes de chauffage fermés;
- pendant le fonctionnement, en fonction de la puissance de la chaudière, des interférences sont générées dans les portées radio ondes longues, ondes moyennes et VHF à une distance de plusieurs mètres de son emplacement, qui ne peuvent pas être complètement masquées. Cependant, cela n’a aucun effet sur le corps humain, seuls les animaux domestiques (chiens, chats) sont capables de les sentir..
Comment installer une chaudière à induction
L’installation de telles chaudières n’est autorisée que dans un système de chauffage fermé équipé d’une pompe à circulation forcée et d’un vase d’expansion expansomat. La chaudière à induction est positionnée strictement verticalement, le tuyau de retour du circuit de chauffage est connecté au tuyau d’entrée (selon le modèle, situé en bas ou sur le côté, dans la partie inférieure du corps), et la canalisation d’alimentation est connectée au tuyau de sortie (situé dans la partie supérieure du corps ou par le haut). La chaudière à induction est fixée au mur avec des attaches qui peuvent supporter son propre poids et le poids du fluide chauffant qui remplit la chaudière pendant le fonctionnement. La distance entre le corps de la chaudière et tout objet à proximité, les murs, le plafond et le sol doit être d’au moins 300 mm sur ses côtés, d’au moins 800 mm – du dessous et du dessus.
Lors des travaux d’installation, la chaudière à induction doit être mise à la terre. Le cerclage avec des tuyaux métalliques n’est pas nécessaire, vous pouvez connecter les tuyaux métal-plastique du circuit directement aux buses de la chaudière. Un groupe de sécurité est intégré dans la section de la canalisation située non loin du tuyau de sortie de la chaudière – un manomètre, un évent automatique et une soupape explosive. Les vannes d’arrêt peuvent être installées dans le circuit de chauffage après les points de placement du groupe de sécurité, le ballon expansomat – dans la partie retour. Après le point où l’expansomat est placé et avant l’introduction de la conduite de retour dans la chaudière à induction, un filtre de décantation, un filtre à mailles grossières, une pompe de circulation et un capteur de débit sont séquentiellement intégrés dans le circuit (vous permet de contrôler le débit du liquide de refroidissement le long du circuit de retour, son débit dans la chaudière). Le système de contrôle de la chaudière à induction est installé conformément aux règles du PUE et est connecté à la chaudière conformément aux schémas donnés dans son passeport technique.
Comment choisir une chaudière à induction
Le marché russe est principalement représenté par les chaudières à induction monophasées et triphasées de deux fabricants nationaux – LLC « Alternative Energy » (marque « VIN ») et CJSC « NPK » INERA « (marque » SAV « ), d’une capacité de 2,5 à 7 kW ( monophasé) et de 7 à 60 kW (triphasé).
En plus des éléments obligatoires, qui sont équipés d’un système de chauffage avec une chaudière à induction, et pour faciliter son contrôle, il est permis de le compléter avec une unité de programmation électronique pour les modes de fonctionnement de la chaudière pendant une semaine ou un programmateur qui vous permet de contrôler le fonctionnement du système de chauffage à distance via un canal GSM.
Considérant que la puissance des chaudières à induction ne diminue pas au fil des années de fonctionnement, le choix du modèle requis se fait à un rapport de 60 W par m2 zone à chauffer. Par exemple, pour des locaux d’une superficie totale de 20 m2 vous avez besoin d’une chaudière d’une capacité de 3 kW. Pour calculer avec précision la puissance de chaudière requise par rapport à un bâtiment spécifique, il est nécessaire de faire appel à des spécialistes qui évalueront le degré d’isolation des locaux qui s’y trouvent..
La période de garantie pour les chaudières à induction est de 3 ans pour la chaudière elle-même et d’un an pour l’équipement électrique de l’armoire avec laquelle elle est complétée. Le moment déterminant dans la durée du fonctionnement sans problème de ces chaudières est l’épaisseur du noyau du tube intérieur en acier – plus sa paroi est épaisse, plus elle sera capable de résister aux processus corrosifs. L’épaisseur optimale de la paroi du tube central est de 10 mm.
La commodité d’utiliser des chaudières à induction électriques réside également dans la capacité à maintenir la température optimale dans les bâtiments que les propriétaires visitent de temps en temps. Dans ce cas, un modèle particulièrement puissant ne sera pas nécessaire, car même une chaudière de 6 kW est capable de maintenir la température dans une maison d’une superficie de, par exemple, 120 m2 au niveau de 12-15 ° С. Et comme il y a généralement une cheminée dans un chalet, en la faisant fondre, vous pouvez facilement et rapidement augmenter la température maintenue par la chaudière à induction à un niveau confortable, ce qui serait impossible dans un bâtiment non chauffé..
Quels sont les avantages de la chaudière à induction par rapport aux autres systèmes de chauffage électrique ? Est-elle plus efficace et économique ? Existe-t-il des inconvénients ou des limitations liés à son utilisation ? Comment fonctionne-t-elle précisément et est-elle adaptée à tous les types de logements ? J’aimerais en savoir plus sur cette technologie avant de prendre une décision pour mon système de chauffage.
Est-ce que la chaudière à induction est réellement la meilleure option pour les systèmes de chauffage électrique?