Принцип работы и критерии выбора инверторного обогревателя для квартиры и дома

Чем отличается отопление частного дома электроконвекторами

Otoplenie-doma-konvektorami.jpg

Использовать конвекторы лучше и экономичнее, чем электрокотел в таких случаях:

  • отапливаемая площадь частного дома менее 80-90 м2;
  • планируется покупка дорогостоящих моделей с точным электронным управлением и возможностью объединения приборов через общий термостат или приложение;
  • временное проживание в доме, когда меньшие эксплуатационные расходы электрокотла не окупят высокую стоимость покупки и монтажа всей системы.

Наиболее частое заблуждение – «конвекторы экономичнее электрокотла, поскольку при их работе тепловая энергия сразу же передается помещению (конвектор → воздух), в то время как тепловая энергия, выработанная электрокотлом проходит цикл электрокотел → теплоноситель → разводка по СО → радиаторы → воздух«.

Это действительно так, но стоит учитывать и описанные ранее факторы: более стабильное поддержание электрокотлом температуры, наличие ступенчатой или даже плавной регулировки мощности, возможность работы исходя из данных внешнего термостата – все это гораздо более влияет на экономичность, разница подтверждается практикой и отзывами владельцев.

Исключением являются случаи, когда сравниваются бюджетные электрические котлы со ступенчатой регулировкой мощности без внешнего управления и хорошие конвекторы высокого ценового сегмента (от 8-9 тыс. руб.)

Obogrev-elektricheskimi-konvektorami.jpg
Грамотное размещение и подключение конвектора к электросети дачного дома.

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.

invertor-obogrev5.png

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.

invertor-obogrev6.png

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.

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.

Устройство и принцип работы

Принцип действия инвертора как отдельного элемента довольно прост. Чтобы обеспечить питание работающего от переменного напряжения потребителя (котла), подключив источник постоянного тока (аккумулятор), необходимо подключить источник сначала одной полярностью, затем отключить и подключить его уже обратной полярностью. Соответственно, чтобы получить требуемую частоту 50 Гц, необходимо произвести алгоритм переключения 50 раз в секунду, что и делают современные инверторы.

Функции переключения выполняет электронная плата с набором транзисторов или тристоров, работающих в ключевом режиме. Преобразователи мощностью свыше 300 Ватт выделяют при такой работе большое количество тепловой энергии, поэтому дополнительно оснащаются системой охлаждения.

Shema-raboty-invertora.jpg
Схема, отображающая принцип работы инвертора напряжения.

Рассмотрим принцип работы инвертора на примере схематического изображения выше. Слева изображен аккумулятор UА с клеммами 12 и котел RHLH1 активно-индуктивного характера с клеммами 34. В момент времени I котел клеммами 34 подключается к клеммам 12UА, при этом напрвление тока – от UА к LHRH1. В следующий момент времени II клеммы 34 изменяют свое положение и направление тока меняется на противоположное относительно котла – потребителя электрической энергии.

Dizelnyj-generator.jpgКак грамотно выбрать и подключить генератор для газового котла

Отопление загородного дома без газа

Прежде чем закупать оборудование и материалы для альтернативной системы нагрева помещений стоит проанализировать доступные источники тепла. Любая система должна изначально быть экономически выгодной, необходимо брать в учет затраты на установку и запуск приспособлений.

Я советую рассматривать такие нюансы как:

  1. Стоимость теплоносителя.
  2. Обслуживание.
  3. Плановые ремонты.

Электрическое отопление загородного дома

Elektricheskoe-otoplenie-zagorodnogo-doma.jpg

Эксплуатация такого типа обогрева не затруднительна, ощутить существенные затраты можно только в загородных домах средней и большой площади. Хозяева меленьких построек смогут достаточно эффективно использовать электрообогреватели. К самым распространенным типам оборудования такого вида я могу отнести следующие:

  1. Тепловые завесы.
  2. Полы с подогревом.
  3. ТЭНовые электрокотлы.
  4. Масляные обогреватели.
  5. Керамические панели.

Некоторые экземпляры приборов не нуждаются в разводке труб, если в системе отсутствует котел, их достаточно просто установить под оконные проемы, обеспечив лишь подачу электричества. Не стоит забывать о правилах пожарной безопасности, для эффективного нагрева 50 кв. м. со стандартными потолками потребуется до 8 кВт мощности, сеть нельзя перегружать, в противном случае можно получить массу проблем.

Печное твердотопливное отопление

Котлы на твердом топливе не такие громоздкие, как печи старого образца, для реализации задуманного будет достаточно “грубы”, но возможность сделать разводку по дому и заменить теплоноситель в системе отопления более продуктивным, также не стоит недооценивать.

Чтобы оснастить помещения радиаторами и провести пластиковые трубы потребуется специальный насос, без него все попытки максимально обогреть воздух будут тщетными. Топливом выступает зачастую уголь и дрова, которые можно запросто закупить в нужном количестве, единственным минусом таких агрегатов будет обильное скопление мусора после распада продуктов сгорания, занятие его выбросом через какое-то время покажется обременительным.

Дизельное отопление загородного дома

КПД такого оборудования достаточно хороший, он достигает 85% в зависимости от марки агрегата и его состояния. Я заметил, что для беспрерывной работы котла отопления на дизеле в час достаточно 0.9 литра, по средним подсчетам за сутки вышло число 0.7 л/час. Не могу назвать дом слишком маленьким, его площадь составляет 100 кв. м.

Dizelnoe-otoplenie-zagorodnogo-doma.jpg

Такой тип оборудования лучше устанавливать в специально отведенных комнатах, место для котельной продумывается в первую очередь. Для максимальных показателей безопасности потолки не должны быть меньше 2.2 м, площадь превышать 4 кв. м, в комнате следует установить приточную вентиляцию, а запас топлива не стоит увеличивать больше чем на 800 литров.

Напольный обогрев

Достаточно хорошее решение для загородных домов, разводка может быть нескольких типов на выбор хозяина:

  1. Водяной.
  2. Электрической.
  3. Инфракрасной.

У каждого вида теплоносителя есть свои положительные и отрицательные стороны, для системы с жидкостью потребуется установка дополнительного котла, тогда как обогрев загородного дома электричеством будет проще реализовать, теплый пол может функционировать напрямую от сети, но ремонтные работы, связанные с кабелем, вызовут массу проблем, ведь они заливаются стяжкой.

Пленочный и стержневой инфракрасный тип обогрева считается современным, но его стоимость не для каждого хозяина будет удовлетворительной, так же как и обслуживание оборудования.

Отопление загородного дома камином

Для этого дровяного обогрева загородного дома потребуется монтаж воздушной разводки, что вызовет достаточно много как строительных, так и отделочных работ. Камины выглядят благородно, они придают атмосфере дома больше уюта и комфорта, но как элемент для выработки теплоносителя в загородной постройке я бы не рассматривал его.

Если строение очень маленькое, тогда его получится быстро прогреть, но когда площадь внушительная, такие приспособления нуждаются в дополнительном источнике тепла, и не будут автономным отоплением загородного дома.

Применение теплового насоса

Такой тип не предполагает сжигание топлива, используется исключительно энергия недр земли. Установив это оборудование, можно рассчитывать на бесконечный ресурс, ведь в процессе обогрева помещений необходимо лишь следить за работоспособностью теплового насоса для отопления и всех важных составляющих системы.

Геотермальное конденсирование происходит за счет специальных установок, которые обладают высокими показателями КПД, а энергозатраты при работе будут минимальными, этот фактор делает тип отопительной системы очень популярной.

Воздушный конвекторный обогрев

По сравнению с масляными радиаторами эти агрегаты способны достаточно быстро нагревать воздух в помещении благодаря принципу конвекции. В процессе работы приспособление обеспечивает цикличное перемещение холодной и теплой воздушной массы.

Оборудование оснащено ТЭНом, который выдает воздух через специальную решетку, некоторые модели снабжаются вентиляторами для принудительного ускорения циркуляции тепла в домах с конвекторами, для подключения потребуется только подача электроэнергии.

Котлы на альтернативном топливе

Рассматривая все варианты агрегатов для обеспечения отопления в загородных домах, зачастую я обращаю внимание на электродное оборудование, его можно назвать абсолютной новинкой в этом вопросе. Нельзя не отметить конденсационные котлы и индукционные модели устройств.

Но практичнее всего устанавливать в доме комбинированный тип оборудования, в этом случае получится избежать всевозможных нюансов в работе водяного отопления загородного дома.

Описание основных принципов конвекции

1-38-1110x934.jpg

Нагретый воздух становится легче и потому поднимается, а охлажденные потоки газов опускаются. Это принцип конвекции, который существует в природе и по нему работают все конвекционные приборы вне зависимости от энергоносителя, источника тепла. Эффективность перемещения теплого газа позволяет быстро прогревать пространство, поддерживать определенный температурный режим длительное время.

Как осуществляется прогрев помещений:

  1. В радиаторы вмонтирован элемент нагрева большой площади поверхности. Это объясняет оперативность нагревания потоков газа.
  2. Воздух поднимается из радиатора, на его место поступает холодный газ из нижней части комнаты.
  3. Замещение потоков помогает поддерживать циркуляцию, за счет чего достигается оптимальный баланс нагрева.

В продаже есть элементы, получающие питание от электричества, газа; водяные работают за счет циркуляции горячего теплоносителя.

Реклама

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий