Caldaie a induzione per riscaldamento: tipi, panoramica dei vantaggi e svantaggi, come scegliere un buon modello

Nel mercato degli elettrodomestici, la caldaia a induzione per riscaldamento rimane una novità, sebbene la popolarità di questa soluzione innovativa stia crescendo rapidamente. Tra le caldaie elettriche, le versioni a induzione rappresentano circa il 30%. Cosa distingue questo apparecchio dai suoi concorrenti con le tradizionali resistenze o gli elettrodi?

Le racconteremo tutto sul principio di funzionamento e sui vantaggi unici dell'apparecchiatura, il cui funzionamento si basa sull'impiego dell'induzione. Nell'articolo che Le proponiamo sono elencate e descritte in dettaglio le sue varietà. I nostri consigli per l'installazione La aiuteranno ad allestire o modernizzare senza problemi il sistema di riscaldamento di una villetta, un negozio o un magazzino.

Caratteristiche di costruzione e funzionamento

La caldaia a induzione è in grado di produrre calore e riscaldare gli ambienti grazie all'induzione elettromagnetica. Questo fenomeno fisico fu scoperto da Faraday durante i suoi esperimenti con una barra magnetica cilindrica, attorno alla quale era avvolto a spirale un filo di rame.

Struttura dell'apparecchio a induzione

La moderna caldaia a induzione per riscaldamento comprende anche una bobina di induttanza e un nucleo. Quando la corrente elettrica alternata attraversa la bobina, si genera un campo elettromagnetico.

Il campo genera correnti elettriche parassite che riscaldano il nucleo, il cui calore viene trasferito al fluido termovettore. La quantità di questo calore è determinata dalla formula di Joule-Lenz.

La caldaia a induzione per riscaldamento è un apparecchio complesso e multicomponente. Per comprendere meglio il principio di funzionamento del dispositivo a induzione, vale la pena ricordare il corso di fisica scolastico.

La caldaia a induzione per riscaldamento è composta da due parti principali. In una di esse, costituita dalla bobina e dal nucleo, avviene la formazione del campo magnetico. La seconda parte è rappresentata da uno scambiatore di calore con il liquido di lavoro (fluido termovettore).

La funzione del fluido termovettore è svolta dall'acqua normale o da una miscela di acqua con glicole etilenico. È possibile l'utilizzo di altri liquidi, la cui scelta dipende dal modello specifico della caldaia.

L'impianto di riscaldamento con una caldaia a induzione è sempre inserito in un circuito chiuso. Lo schema di installazione include anche un vaso di espansione a membrana, necessario per ricevere l'acqua in eccesso dovuta alla dilatazione termica. Se questo serbatoio non è previsto nella dotazione, viene acquistato separatamente.

Specificità d'uso nei circuiti di riscaldamento

Le caldaie a induzione sono progettate per funzionare in un sistema a circolazione forzata. Pertanto, nello schema di collegamento deve essere obbligatoriamente presente una pompa di circolazione che favorisce lo spostamento del liquido di lavoro nel circuito di riscaldamento.

Questa necessità è dovuta ai volumi relativamente piccoli degli scambiatori di calore – a causa del rapido riscaldamento, l'acqua al loro interno bolle più velocemente di quanto si generi la circolazione gravitazionale.

Le caldaie a induzione vengono fornite in dotazione con un'unità di controllo esterna, progettata per automatizzare il funzionamento dell'apparecchiatura di riscaldamento.

Nei sistemi a più circuiti, le pompe di circolazione vengono installate su ogni circuito. Se in casa è in funzione un sistema di riscaldamento a pavimento, la dotazione deve includere un collettore di distribuzione e una pompa aggiuntiva.

Il sistema di controllo della caldaia comprende, oltre al termoregolatore e ai sensori di temperatura, il cosiddetto gruppo di sicurezza, progettato per prevenire surriscaldamento, sovrappressione e il superamento del limite di resistenza dei componenti.

Il gruppo di sicurezza include solitamente un manometro, sfiatatoi e valvole di sicurezza. La protezione contro le sovratensioni è realizzata tramite componenti automatici. Il trattamento di singole parti con composto aumenta la loro protezione. Grazie ai componenti di sicurezza, è garantito un funzionamento sicuro e continuo della caldaia.

Nello schema di montaggio dell'impianto di riscaldamento con caldaia a induzione vengono obbligatoriamente inclusi un vaso di espansione e un gruppo di sicurezza, che impedisce il superamento della pressione nel circuito chiuso.

Le caldaie a induzione per uso domestico, in base alla potenza nominale, funzionano a 220 V o 380 V con frequenza di 50 Hz. Per collegare la caldaia elettrica alla rete, è necessario informare l'azienda energetica locale (fornitore di elettricità) e ottenere la sua approvazione.

Il collegamento può essere monofase o trifase. I cavi utilizzati per il collegamento dell'alimentazione elettrica devono avere la sezione appropriata.

Nell'apparecchio a induzione, il riscaldamento viene regolato accendendo e spegnendo ciclicamente. A questo processo contribuiscono i sensori di temperatura (termocoppia) che fanno parte del sistema di controllo.

Caldaia a induzione in sezione trasversale che mostra la direzione del flusso del fluido termovettore. A freddo, il fluido termovettore entra attraverso il tubo inferiore e, dopo il riscaldamento, viene inviato attraverso il tubo superiore all'impianto di riscaldamento.

L'utente imposta la temperatura ottimale e la caldaia, dopo aver riscaldato il fluido termovettore a una determinata temperatura, si spegne automaticamente e, dopo il raffreddamento, si riaccende.

Grazie al ciclo continuo di riscaldamento del fluido termovettore, negli ambienti riscaldati viene mantenuto un microclima confortevole. In molti modelli, i dati sulla temperatura e altri parametri operativi vengono visualizzati sul display, facilitando il controllo del funzionamento dell'apparecchiatura.

Opzionalmente, le caldaie a induzione per riscaldamento sono dotate di moduli GSM per il monitoraggio della temperatura ambiente e il controllo tramite smartphone da qualsiasi parte del mondo con connessione Internet. Tornando da una vacanza o da un viaggio di lavoro, è possibile accendere in anticipo l'impianto di riscaldamento e preparare la casa per l'arrivo.

Varietà di caldaie a induzione

Tutti i modelli di caldaie a induzione funzionano secondo lo stesso principio, ma presentano differenze nella loro costruzione. In base a questo criterio, vengono suddivisi in diverse tipologie, che verranno esaminate di seguito.

Caldaie a mantello. Il mantello della caldaia ha forma cilindrica. All'interno del mantello si trova la bobina di induzione. Lo scambiatore di calore passa sia all'interno che all'esterno della bobina.

Il liquido di lavoro che entra nel tubo di ingresso attraversa lo scambiatore di calore, si riscalda e attraverso il tubo superiore entra nel circuito di riscaldamento. Le caldaie di tipo a mantello in Russia sono prodotte da NPK «INERA». Sul mercato sono conosciute con il marchio SAV.

Caldaie con scambiatori di calore volumetrici. Questo tipo di caldaia è anche chiamato induttivo-conduttivo. L'apparecchio ha un corpo metallico a forma di cilindro.

All'interno del corpo è posizionata una bobina di induzione con un nucleo ferromagnetico che funge da scambiatore di calore. Le caldaie induttivo-conduttive sul mercato sono rappresentate dalla serie VIN. Produttore – lo stabilimento di apparecchiature termiche «Alternativnaja Energija».

Caldaie con scambiatore di calore tubolare. Le caldaie a induzione classiche hanno uno scambiatore di calore costituito da un insieme di tubi che avvolgono la bobina di induzione. Il primo sul mercato è stato proprio questo tipo di unità.

Caldaie a induzione con inverter. Una caldaia a induzione può essere integrata con un inverter, in cui la corrente elettrica continua delle batterie viene convertita in corrente alternata ad alta frequenza e solo successivamente arriva alla bobina di induttanza.

Questa soluzione aiuta a ottenere le necessarie correnti parassite per generare calore in assenza di alimentazione di rete principale.

L'uso dell'inverter in combinazione con caldaie a induzione consente di stabilizzare l'alimentazione elettrica alle apparecchiature e proteggerle dalle fluttuazioni di tensione nella rete.

Cosa occorre sapere sull'installazione?

Il kit di fornitura degli apparecchi elettrotecnici include il passaporto tecnico con la descrizione dettagliata delle caratteristiche e le istruzioni, dove sono indicate le norme di montaggio e di utilizzo. L'installazione delle caldaie deve essere eseguita secondo il manuale allegato.

In caso di difetti, ad esempio se nell'impianto non è presente una pompa per la circolazione forzata, la caldaia può essere esclusa dalla garanzia. Pertanto i produttori raccomandano di affidare l'installazione a idraulici esperti o a dipendenti formati dell'organizzazione che ha venduto l'apparecchiatura elettrica.

Una caldaia a induzione può essere integrata in un impianto di riscaldamento esistente come fonte principale o di riserva con collegamento in parallelo. Per quanto riguarda il luogo di installazione, è necessario attenersi alle regole standard per tutti gli apparecchi di riscaldamento elettrici.

Il riscaldatore deve essere posizionato a una distanza non inferiore a 80 cm dal soffitto e dal pavimento. La distanza dalla parete deve essere di almeno 30 cm. Come qualsiasi potente apparecchiatura energetica, la caldaia a induzione deve essere messa a terra secondo GOST 12.2.007.0.

La sezione del cavo utilizzato per il collegamento della caldaia a induzione viene calcolata in base alla potenza dell'apparecchiatura. Il cablaggio elettrico viene posato in canaline portacavi o in tubo corrugato.

Vantaggi delle caldaie a induzione per riscaldamento

Le caldaie a induzione presentano molti vantaggi assoluti e comparativi, tra cui:

• Il rendimento più alto tra tutte le caldaie elettriche;
• invariabilità delle caratteristiche energetiche;
• requisiti minimi per il liquido termovettore;
• maggiore affidabilità;
• durata di servizio eccezionalmente lunga;
• capacità di funzionare in modo autonomo;
• installazione semplice senza sistema di ventilazione;
• sistema di controllo automatico;
• nessuna necessità di trasporto e stoccaggio del combustibile:
• riscaldamento del fluido termovettore fino a 95 gradi;
• elevato livello di sicurezza.

L'apparecchio converte l'energia elettrica in energia termica con un coefficiente di rendimento del 98-99%. Per riscaldare il fluido termovettore sono necessari 7-10 minuti. La struttura semplice, priva di parti meccaniche in movimento, e le leghe di acciaio utilizzate come materiali di fabbricazione rendono le caldaie a induzione eccezionalmente durevoli.

Un guasto all'isolamento elettrico può mettere fuori uso un'apparecchiatura di questo tipo. Come dimostra la pratica di esercizio dei trasformatori, che per la loro struttura sono molto simili alle caldaie a induzione, essi possono effettivamente durare per molti decenni.

Secondo le dichiarazioni dei produttori, le unità che funzionano grazie all'effetto dell'induzione elettromagnetica garantiscono un riscaldamento ininterrotto degli ambienti per 100.000 ore, ovvero 30 stagioni di riscaldamento. Inoltre, la loro potenza non diminuisce nel tempo, cosa che non si può dire per le caldaie a elettrodi e per le normali caldaie a resistenza.

Le caldaie a induzione possono essere utilizzate sia come apparecchiatura principale che come apparecchiatura supplementare. Per esempio, per riscaldare il fluido termovettore per un sistema di riscaldamento a pavimento utilizzato in modo non continuativo.

Le stesse ragioni che determinano la longevità e l'affidabilità maggiore dei riscaldatori a induzione, riducono contemporaneamente il costo di esercizio. La caldaia a induzione non necessita di manutenzione e riparazione regolare, risparmiando denaro.

Rispetto a molti altri tipi di carburante, l'uso dell'energia elettrica per il riscaldamento delle case rimane il più conveniente. Ciò vale in particolare per i centri abitati non metanizzati.

Il design di una caldaia a induzione certificata previene i cortocircuiti. I produttori affermano che qualsiasi modello ha la classe più alta di sicurezza elettrica. Non bisogna confondere la caldaia a induzione con un forno a microonde, poiché per il suo funzionamento viene utilizzata una frequenza di corrente elettrica diversa.

Il riscaldamento del fluido termovettore nella caldaia a induzione avviene in modo uniforme – la differenza di temperatura nel sistema non supera i 30°C. Ciò significa che non ci sono surriscaldamenti locali che potrebbero causare incendi, rendendo tali apparecchi sicuri dal punto di vista antincendio.

Grazie alla magnetizzazione del fluido termovettore, alle vibrazioni sottili, impercettibili per gli altri, e ai vortici turbolenti, nelle caldaie a induzione non si formano quasi depositi minerali, il che influisce positivamente sull'efficienza. Ricordiamo che uno spesso strato di incrostazioni rallenta la velocità e l'efficacia del riscaldamento del fluido termovettore.

Per aumentare la potenza è possibile utilizzare una cascata di tre o più caldaie a induzione con un quadro di comando comune. Tale soluzione aiuterà a riscaldare una villa a due piani.

Se si rispettano le regole operative indicate nel manuale, dopo l'installazione e la regolazione della temperatura non è necessario pensare più alla caldaia per l'intera stagione di riscaldamento. A differenza delle caldaie a combustibile solido, gli apparecchi a induzione non richiedono il caricamento regolare di legna e carbone né la rimozione della cenere. Non è necessaria la pulizia dei tubi, il che li distingue da altri tipi di caldaie elettriche.

La caldaia stessa e le sue attrezzature aggiuntive occupano poco spazio e possono essere installate in una stanza di piccole dimensioni. I componenti del sistema di controllo consentono di utilizzare le caldaie a induzione in combinazione con altre apparecchiature climatiche.

Le caldaie a induzione possono essere integrate in un sistema di gestione intelligente delle apparecchiature domestiche, denominato “Casa intelligente”

Svantaggi dei modelli a induzione

Non esistono ancora soluzioni tecniche ideali. Anche le apparecchiature più perfezionate hanno i loro difetti e la caldaia a induzione per riscaldamento non fa eccezione.

Sono caratteristici di essa:

• prezzo elevato;
• peso elevato;
• rumore.

Nella fabbricazione delle caldaie a induzione vengono utilizzati materiali costosi, compresi i ferromagneti che reagiscono al campo magnetico.

Affinché la caldaia svolga la sua funzione, gli ingegneri devono calcolare con precisione il diametro del filo della bobina, il numero di spire, la dimensione del nucleo e altri parametri. Successivamente, tutti questi calcoli devono essere realizzati nel prodotto finito.

Pertanto, la produzione di dispositivi a induzione è un processo ad alta intensità di lavoro e di materiali, il che determina l'elevato costo di produzione. Allo stesso tempo, questo svantaggio viene compensato dalla lunga durata e dai costi minimi durante il funzionamento.

Le dimensioni compatte della caldaia si combinano con il suo peso notevole, dovuto al gran numero di parti in acciaio. Alcuni modelli pesano 40 kg. Durante il funzionamento, la caldaia a induzione emette un rumore lieve, ma questo inconveniente viene facilmente eliminato grazie a guarnizioni fonoassorbenti, che si consiglia di installare durante il montaggio.

Regole per la selezione dell'attrezzatura

Nella scelta di un modello di caldaia a induzione, i criteri principali sono la sua potenza e le caratteristiche dell'ambiente da riscaldare. Si parte dal presupposto che per riscaldare 10 m² con un'altezza del soffitto fino a 3 metri sia necessario 1 kW.

Pertanto, è sufficiente dividere la superficie dell'ambiente da riscaldare per 10 e si otterrà la potenza nominale necessaria della caldaia elettrica. Ad esempio, per una casa di 100 mq sarà necessario un riscaldatore a induzione da 10 kW.

Se non si desidera calcolare con elevata precisione la potenza necessaria della caldaia, si può utilizzare una versione semplificata. Secondo essa, le caldaie a induzione con una potenza di soli 3-4 kW sono in grado di riscaldare un ambiente di 30-40 m²

Per non pagare più del necessario per una potenza superflua e non soffrire il freddo in caso di insufficienza, è necessario valutare le caratteristiche specifiche della casa o di un altro edificio, inclusi i materiali delle pareti, la superficie delle finestre, la presenza di isolamento termico e così via, e sulla base di questi dati scegliere l'apparecchiatura di riscaldamento.

Non è male informarsi dal venditore anche sul fattore di potenza, cioè il rapporto tra potenza attiva e potenza apparente del modello scelto. Questo indicatore è chiamato coseno di φ (cos φ) e viene misurato in volt-ampere. Aiuta a determinare quanta parte dell'energia elettrica consumata viene spesa direttamente per il riscaldamento del liquido termovettore e quanta per la generazione del campo magnetico.

I valori del fattore di potenza sono compresi tra 0 e 1. Per le caldaie a induzione con un design ben studiato, Cos φ è compreso tra 0,97 e 0,98 kVA, che è considerato un ottimo indicatore, poiché quasi tutta l'elettricità consumata viene utilizzata per riscaldare il fluido di lavoro.

La varietà di modelli permette di scegliere una soluzione da utilizzare come fonte di calore principale o di riserva. Le caldaie potenti, funzionanti con tensione di 380 V, sono in grado di riscaldare autonomamente case, edifici commerciali e industriali di grandi dimensioni.

Per l'uso in una casa di campagna o in un garage, una caldaia a induzione efficiente può essere realizzata con le proprie mani. Il seguente articolo fornirà una guida dettagliata per assemblare un utile progetto fai-da-te.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Il video mostrerà chiaramente il principio di funzionamento dell'apparecchio a induzione:

Parere di un esperto sulla sicurezza d'uso della caldaia a induzione:

Video-presentazioni di caldaie a induzione della ZSTM (Zavoda Sibirskogo Tekhnologiceskogo Mašinostroenija):

Le caldaie a induzione per riscaldamento presentano molti pregi e vantaggi competitivi, con inconvenienti trascurabili o facilmente eliminabili. Quanto sia conveniente questa opzione per il riscaldamento di una specifica casa, lo si può decidere solo valutando tutti i «pro» e i «contro».

Resta un fatto innegabile la costante crescita della domanda di tali apparecchiature, e questa tendenza molto probabilmente continuerà anche in futuro.

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