Несмотря на огромное количество способов получения тепла с помощью природных ресурсов, владельцы жилья всё чаще обращаются к использованию для обогрева дома электронагревательных установок.
Котельные установки, работающие с использованием электроэнергии, экологичны , так как в атмосферу не выделяются продукты сгорания, появляющиеся при сжигании нефтепродуктов, газа, угля и даже дров.
Вихревой нагреватель
Ещё одним плюсом использования электрообогрева является простота обслуживания систем отопления , смонтированных на основе электрокотлов. Однако удобство применения электроэнергии для отопления жилья становится всё более затратным способом получения тепла в доме – оплата счета за потребление электричества с каждым отопительным сезоном становится для многих непосильной.
Владельцы домов начинают искать альтернативу электрокотлам, основой конструкции которых является стандартный ТЭН.
Постепенно набирают популярность индукционные электрические котлы, также преобразующие электроэнергию в тепло, необходимое для обогрева помещений. Однако их конструкция позволяет использовать энергоноситель гораздо экономнее , что значительно уменьшает текущие расходы на содержание дома в отопительный сезон.
Экономия электроэнергии идет за счёт быстрого нагрева теплоносителя системы отопления. Это происходит благодаря индукционному устройству, заменившему в котле традиционный ТЭН.
Кроме уменьшения расходов на отопление у данных котлов имеется солидное количество преимуществ перед другими электрокотлами – высокий КПД, долгий срок службы (не менее 25 лет) и отсутствие накипи .
Внутреннее устройство индукционного нагревателя и принцип его работы
Конструкция такого устройства, созданного для получения теплоэнергии, в простейшем виде аналогична трансформатору. Как и трансформатор, индукционный генератор состоит из короткозамкнутых обмоток – первичной и вторичной.
Первичная обмотка служит для преобразования электроэнергии в вихревые токи, создающие электромагнитное поле, направленное на вторичную обмотку. Вторичная обмотка одновременно является и корпусом индуктора, и нагревательным элементом, передающим полученную энергию в систему отопления. Теплоносителем может быть любая электропроводящая жидкость, начиная от обычной технической воды, до масла и антифриза.
Поскольку вихревой индукционный нагреватель (или просто вин) при работе не выделяет продукты разложения топлива, то он наиболее безопасен среди различных видов обогревательного оборудования, используемого для обеспечения теплом зданий различного назначения. Такая система отопления гарантирует благоприятный состав атмосферы, что означает сохранение её экологической чистоты.
Система отопления начинает работу сразу после подачи напряжения на внутреннюю обмотку . Возникающее электромагнитное поле направляет вихревые токи на поверхность сердечника, расположенную снаружи.
Их плотность практически моментально возрастает, нагревая поверхность сердечника, а затем и полностью весь элемент. Это тепло и служит для нагрева теплоносителя, циркулирующего в котле.
Зачем нужен для системы отопления? Виды устройства, и принцип его работы.
Стоит ли устанавливать терморегулятор на радиатор отопления? изделие?
Следует иметь в виду, что устройство врезается в отопительную систему при помощи двух патрубков. Нижний из них служит для подачи охлаждённого теплоносителя. Он монтируется на входе в котёл, а через второй патрубок нагревшийся теплоноситель направляется в отопительную систему.
Подача нагретого теплоносителя осуществляется за счёт гидростатического напора. Поскольку теплоноситель постоянно циркулирует в системе, осуществляя отвод горячей жидкости в систему отопления, то возможность перегрева оборудования полностью исключена .
Особенности монтажа котельной установки и её эксплуатации
Для обеспечения непрерывной циркуляции теплоносителя, система отопления, оборудованная индукционным электрокотлом, должна быть закрытая, в обязательном порядке снабжённая циркуляционным насосом. Существуют некоторые правила установки индукционного котла в помещении.
Котёл должен быть смонтирован на расстоянии не менее 30 см от поверхностей стен. От пола и от потолка дистанция должна быть более 80 см. Для возможности наблюдения за работой системы и обеспечения её безопасности сразу за патрубком вывода теплоносителя следует встроить манометр, подрывной клапан, автоматическое устройство, предназначенное для отвода воздуха.
Перед началом работы следует обязательно проверить наличие в системе теплоносителя. Подача электроэнергии при его отсутствии гарантирует выход оборудования из строя. Устанавливать такой котёл можно в любом помещении здания, с учётом его монтажа на указанном выше расстоянии от его стен, потолка и пола.
Многих потребителей, использовавших при монтаже системы пластиковые трубы, волнует вопрос: можно ли к ним подсоединять инновационный котёл? Такой проблемы не существует, пластиковые трубы для систем отопления рассчитаны на использование любого отопительного оборудования.
Читайте , как правильно выбрать расширительный бачок для системы отопления закрытого типа.
Преимущества и недостатки . Как выбрать и установить?
Как выбрать тепловой насос для отопления частного дома? Преимущества и недостатки систем отопления будущего.
Цена индукционного котла и стоимость установки
Выбор мощности индукционного котла, как и любого отопительного оборудования. определяется размером отапливаемой площади здания. От мощности зависит и стоимость оборудования. Самый недорогой ВИН котёл, из имеющихся в продаже, стоит около 30 тыс. рублей. Стоимость монтажа начинается от 6 тыс. рублей.
Мощность такого нагревателя составляет 6 кВт, что вполне достаточно для обогрева небольшого загородного дома. В нём имеется две секции нагрева, по 3 кВт каждая, что очень удобно при повышении наружной температуры воздуха. Такая конструкция отопительного оборудования позволяет значительно снизить расход электроэнергии на обогрев дома.
Отзыв:
Долго выбирал ВИН котел и купил SAV. На 5 кВт. Поскольку была задача отапливать дачный домик. Аппарат со своей задачей справляется неплохо. Единственный минус — часто выбивает автомат, и отказывается работать через УЗО. Буду проводить более мощную линию энергоснабжения. Возможно это решит проблему.
Индукционный электрический котёл своими руками
Простота конструкции позволяет домашним умельцам изготовить индукционный отопительный котёл вин самостоятельно. При изготовлении простейшего варианта такого нагревателя потребуется приобрести высокочастотный сварочный инвертор
.
Желательно, чтобы он был снабжён устройством для плавной регулировки тока. От величины сварочного тока (не менее 15 ампер) зависит мощность конструкции.
Также следует подготовить следующие материалы:
- толстостенную пластиковую трубу, внутренний диаметр которой чуть менее 5 см;
- проволока из нержавейки 7 мм;
- переходники для подсоединения к отопительной системе;
- эмалированный медный провод;
- мелкая металлическая сетка.
Проволока нарезается на кусочки около 5 см . Затем берётся пластиковая труба, на дне которой закрепляется металлическая сетка, а затем к основанию крепится переходник. Эта труба будет выполнять одновременно две функции — станет участком трубопровода отопительной системы и основой индукционной катушки.
Внутренняя часть трубы полностью заполняется обрезками проволоки . Они послужат материалом, нагреваемым электромагнитным полем, а закреплённая сетка из металла не даст им провалиться в трубопровод. Затем на верхнюю часть пластиковой трубы также устанавливается переходник.
Следующим этапом работы станет изготовление катушки . Вокруг основы из пластиковой трубы, заполненной обрезками проволоки, аккуратно наматываются 90 витков подготовленного медного провода. Провод должен быть расположен в средней части трубы.
Готовое устройство устанавливается с помощью переходников в разрыв трубопровода отопительной системы . Установка производится строго вертикально.
После монтажа катушку следует соединить с высокочастотным инвертором, а отопительную систему заполнить теплоносителем. Нагревательное устройство должно быть обязательно подключено к заземлению. Теперь можно начинать пользоваться нагревательным устройством, изготовленным собственноручно.
Для предотвращения потерь тепла и более эстетичного внешнего вида следует изготовить теплоизоляционный корпус.
Также смотрите видео о том, как сделать индукционное отопление своими руками:
Изучение потребительского спроса на рынке котельного оборудования говорит, что большая часть покупателей, использующих для отопления жилья электроэнергию, отдают предпочтение современным индукционным котлам заводского изготовления, оборудованными различными системами безопасности, мощными и экономичными. Такая обогревательная техника нового поколения с каждым годом становится более популярной.
Электрический котел, без всякого сомнения, прекрасная альтернатива газовому или твердотопливному оборудованию. Но есть у него существенный минус – большое потребление электроэнергии. В процессе поиска способов сократить расход электричества, был изобретен индукционный котел.
Справедливости ради стоит отметить, что принцип индукционной печи был придуман довольно давно, еще в 1887 году, и применялись они только в промышленности. Развитие технологического процесса позволило создать компактные модели нового поколения, пригодные для бытового применения, например, отопления частного дома.
Устройство и принцип действия
Основной элемент индукционного котла – трансформатор с тороидальной обмоткой. Само устройство такого котла состоит из таких элементов:
- Корпус агрегата, который изготовлен из металла.
- Слой электрозащиты и теплоизоляции.
- Сердечник, представляющий собой ферримагнитные трубки.
Обмотка сердечника выступает в роли первичной обмотки, а вторичной является корпус котла. В комплекте также идут:
В роли теплоносителя в такой системе может выступать не только обычная вода и антифриз, но и масло.
Принцип действия
В названии индукционный электрокотел, заложен принцип его действия – электромагнитная индукция. При подаче напряжения происходят следующие процессы:
- Создается электромагнитное поле.
- Сердечник нагревается до температуры 750 °C.
- Теплоноситель поступает через специальные патрубки и, проходя через сердечник, нагревается, передавая затем тепло радиаторам отопления дома.
Такой способ нагрева позволяет нагреть большой объем теплоносителя за короткий отрезок времени. При этом создающиеся конвекционные потоки позволяют обходиться без циркуляционного насоса.
Совет! Отсутствие циркуляционного насоса оправдано в небольших системах отопления. При отоплении индукционным котлом двухэтажного дома, его наличие обязательно.
Преимущества и недостатки индукционных котлов
Сначала рассмотрим положительные характеристики индукционных котлов:
- Высокий и постоянный КПД: до 99%.
- Такой котел не нуждается в обустройстве дымохода.
- Отсутствие подвижных и нагревательных элементов способствует высокой надежности и долговечности систем нового поколения.
- Бесшумность работы.
- Низкая инерционность системы позволяет экономить энергоноситель.
- Для установки индукционного котла не требуется отдельное помещение.
- Высокочастотная вибрация сердечника препятствует образованию накипи.
- Доступный монтаж не требует особых знаний и навыков.
- Высокий уровень пожаробезопасности в связи с отсутствием открытого огня и нагревательных элементов.
Как и все оборудование, индукционный котел отопления имеет не только плюсы, но и минусы, к которым относятся:
- На первом месте, конечно же, высокая стоимость таких котлов. Более привычный электрический тэновый котел стоит в 1,5 раза дешевле.
- Подключение производится только в закрытую систему отопления дома. При этом давление в ней нужно контролировать и держать ниже 0,3 Мпа.
- Значительный вес при малом размере. Этот факт следует учитывать при креплении котла на стену.
- Генерация помех во всем радиодиапазоне в радиусе нескольких метров (в зависимости от мощности котла). Такие помехи для человека абсолютно безопасны.
Совет! Основное преимущество аппаратов индукционного типа – быстрый и экономичный нагрев большого объема теплоносителя, для чего другим видам котлов понадобилось бы значительно больше времени. Именно это качество нашло свое применение в индукционных проточных водонагревателях.
Помощь в выборе котла
В связи с новизной такого оборудования, на отечественном рынке представлено всего два бренда:
- ВИН – производитель ООО «Альтернативная энергия». Этот вихревой нагреватель (именно так расшифровывается аббревиатура) потребляет преобразованное высокочастотное напряжение. На выходе из катушки это дает резкий скачек напряженности ЭМП и усиление поверхностных токов Фуко. Это позволяет корпусу и всем внутренним деталям, которые специально сделаны из особого ферримагнитного сплава, практически мгновенно разогреваться и передавать тепловую энергию теплоносителю. Можно сказать, что все узлы конструкции агрегата выступают как один теплообменник, это объясняет его высокую эффективность.
- SAV – производитель ЗАО «НПК «ИНЭРА». Этот индукционный котел состоит из короткозамкнутого лабиринта труб с теплоносителем, который выступает в роли вторичной обмотки. Переменный ток, сгенерированный в этой обмотке, дает возможность быстрого разогрева поверхности теплообменника. Благодаря разветвленному лабиринту труб в теплообменнике, теплоноситель, проходя через него, быстро нагревается, что объясняет высокий КПД этого вида котла. Благодаря закону самоиндукции, аппарат нового поколения позволяет катушке самостоятельно индуцировать необходимую реактивную мощность. Это позволяет использовать этот вид индукционных котлов в энергосетях с пониженным напряжением, что дает ощутимый результат при работе в сельской местности со слабыми электрическими подстанциями.
Все индукционные электрокотлы различаются по мощности и количества фаз подключения:
- Однофазные: мощность 2,5–7 кВт.
- Трехфазные: мощность 7–60 кВт.
Помимо стандартной автоматики (автоматических размыкателей), индукционный котел может комплектоваться электронным программатором. Этот прибор позволяет устанавливать режим работы котла на всю неделю, а при необходимости, осуществлять регулировку дистанционно – по GSM-каналу.
Расчет мощности котла
Чтобы рассчитать мощность системы максимально точно, необходимо приглашать специалистов. Но легко можно произвести приблизительный расчет, которого будет вполне достаточно. Для этого на каждый квадратный метр отапливаемой площади должно приходиться 60 Вт мощности котла.
Такой мощности вполне достаточно, ведь КПД очень высок и не снижается в процессе эксплуатации.
Совет! При выборе индукционного котла, необходимо уточнять толщину стенок сердечника. Оптимальная толщина – 10 мм. Такой сердечник гарантирует долгую и бесперебойную работу системы отопления дома.
Установка и подключение
Установка котлов такого типа довольно проста, но требует соблюдения определенной технологии:
- Монтаж производится только в закрытую отопительную систему.
- Обязательно оборудование такой системы расширительным баком типа экспанзомат.
- Целесообразность наличия циркуляционного насоса зависит от системы наклона труб отопления дома. В некоторых случаях при соблюдении правильного уклона, можно обойтись естественной циркуляцией.
- Необходимо выставить индукционный котел вертикально. При этом крепление к стене происходит через специальные «уши» или обычными хомутами, в зависимости от модели.
- При этом важно выдержать свободное расстояние между котлом и стенами: по бокам – не менее 30 см, сверху и снизу – не менее 80 см.
- Закрепляя агрегат, следует учитывать его солидный вес и выбирать для монтажа надежную несущую стену.
Подключение котла к системе отопления
Особенностью индукционного котла является тот факт, что выполнять обвязку из металлических труб нет необходимости. Можно выполнять подключение сразу металлопластиковыми или пластиковыми трубами:
- Патрубок, расположенный в верхней части корпуса, подсоединяется к подаче горячего теплоносителя в систему отопления дома.
- Затем к патрубку, расположенному в нижней части котла, подсоединяется труба отопления обратной подачи.
- На отрезке не более 80 см от выходного патрубка необходимо установить группу безопасности агрегата. Набор приборов, присутствующих в этой группе стандартный для всех видов котлов: автоматический предохранительный клапан, манометр и воздухоотводчик.
- После группы безопасности можно, но необязательно, сделать замыкание контура (соединение горячей подачи с обраткой). В некоторых аварийных случаях наличие малого контура предохраняет индукционный электрокотел от перегрева.
- В любом случае установка запорной арматуры происходит после смонтированной группы безопасности.
Далее, переходим к установке вспомогательных приборов на трубу обратной подачи. На малом контуре или перед запорной арматурой на обратку последовательно монтируются следующие приборы:
- Расширительный бачок.
- Фильтр-отстойник.
- Бронзовый фильтр грубой очистки.
- Циркуляционный насос.
- Датчик потока. Наличие в системе этого датчика позволяет контролировать циркуляцию теплоносителя и отключать котел в случае ее прекращения.
Более детальная схема подключения содержится в прилагаемой производителем инструкции, которую необходимо изучить перед началом установочных работ.
Электрическое подключение
Выполняя электрические подключения, необходимо использовать провода указанного в инструкции сечения. Электронные системы управления подключаются при помощи специальных разъемов, идущих в комплекте с оборудованием.
Совет! Важным моментом монтажа индукционного аппарата является подключение заземления. Его необходимо выполнить отдельным проводом (оптимально шиной) и подсоединить к существующему заземлению дома.
Обслуживание индукционных котлов
Как такового обслуживания индукционный котел не требует. Единственное, что можно порекомендовать в этом вопросе, это периодически проверять надежность заземления и электрические соединения.
В заключение стоит отметить, что индукционные котлы нового поколения идеально подходят для отопления дома, где хозяева подолгу отсутствуют или бывают наездами. Экономичность, автономность и безопасность такого вида отопительного оборудования вполне оправдывают его довольно высокую стоимость. А если использовать в такой системе в качестве теплоносителя антифриз, то заморозка ей точно не грозит.
Приняв решение обогревать свой дом с помощью электроэнергии либо установить дополнительный электрический источник тепла, домовладельцы задаются вопросом, - отопитель какого типа задействовать? Здесь выбор невелик, на рынке предлагаются электрические теплогенераторы трех типов: ТЭНовые, электродные и вихревые (индукционные). Последние представляют наибольший интерес, поскольку декларируются производителями в качестве нового и самого экономичного оборудования. Появились индукционные котлы сравнительно недавно, поэтому стоит изучить их подробнее.
Устройство вихревого индукционного котла
В действительности данное техническое решение далеко не ново, явление электромагнитной индукции, за счет которой функционируют электрические индукционные котлы отопления, открыто М. Фарадеем в далеком 1831 году. Просто благодаря современным материалам и технологиям явление взято за основу и реализовано в водогрейных установках относительно недавно.
Нагревание воды происходит за счет вихревых токов (токи Фуко), появляющихся в сердечнике катушки. Образуются они под воздействием переменного электрического поля, создаваемого витками катушки переменным током частотой 50 Гц. Сердечник выполнен в форме трубы, через нее и протекает теплоноситель при нагреве. По сути, аппарат представляет собой индукционный преобразователь электрической энергии в тепловую с эффективностью порядка 98%. Диаметр провода, из которого выполнена катушка, количество витков и размеры сердечника рассчитаны таким образом, чтобы нагревать воду до максимальной температуры 95 ºС и при этом не допустить перегрева обмотки.
Водонагреватели типа «ВИН»
Сердце агрегата – это катушка, состоящая из большого количества витков изолированного провода, и помещенная вертикально в цилиндрический корпус в виде сосуда. Внутрь катушки введен стержень из металла. Корпус сверху и снизу герметично закрыт приваренными крышками, наружу выведены клеммы для присоединения к электрической сети. Внутрь сосуда через нижний патрубок поступает холодный теплоноситель, которым заполняется все пространство внутри корпуса. Нагретая до необходимой температуры вода уходит в систему отопления через верхний патрубок.
В силу своей конструкции при подключении к сети теплогенератор постоянно работает на полную мощность, так как снабжать отопительную установку дополнительными устройствами регулировки напряжения нерационально. Гораздо проще использовать циклический подогрев и задействовать автоматику отключения / включения с датчиком температуры воды. Нужно только выставить необходимую температуру на дисплее выносного электронного блока и он будет производить нагрев теплоносителя до этой температуры, отключая водогрейный индукционный элемент при ее достижении. По истечении времени и остывании воды на несколько градусов автоматика снова включит нагрев, этот цикл будет повторяться постоянно.
Поскольку обмотка теплогенератора предусматривает однофазное подключение с напряжением питания 220 В, отопительные агрегаты индукционного типа не производятся с большой мощностью. Причина – слишком большая сила тока в цепи (свыше 50 ампер), под нее потребуется прокладка кабелей большого сечения, что само по себе очень дорого. Чтобы нарастить мощность, достаточно заключить три водогрейных установки в каскад и применить трехфазное присоединение с напряжением питания 380 В. К каждому аппарату каскада подключить отдельную фазу, на фото показан подобный пример работы индукционного отопления.
Конструктивные особенности нагревателей типа «Сибтехномаш»
Используя тот же эффект электромагнитной индукции, другое предприятие разрабатывает и производит водогрейные аппараты несколько иной конструкции, заслуживающей внимания. Дело в том, что электрическое поле, создаваемое многовитковой катушкой, имеет пространственную форму и распространяется от нее во все стороны. Если в агрегатах «ВИН» теплоноситель проходит внутри катушки, то устройство индукционного котла «Сибтехномаш» предусматривает спиралевидный теплообменник, находящийся снаружи обмотки, как показано на рисунке.
Обмотка создает вокруг себя переменное электрическое поле, вихревые токи нагревают витки трубы теплообменника, в которых движется вода. Катушки со змеевиками собраны в каскад по 3 штуки и прикреплены к общей раме. Подключение каждой из них осуществляется к отдельной фазе, напряжение питания — 380 В. Конструкция «Сибтехномаш» имеет несколько преимуществ:
- индукционные нагреватели имеют раздельную разборную конструкцию;
- в зоне действия электрического поля находится увеличенная площадь греющей поверхности и большее количество воды за счет спиральной схемы, что повышает скорость нагрева;
- трубопроводы теплообменника доступны для промывки и обслуживания.
Невзирая на отличия в конструкции теплогенератора, эффективность его работы составляет 98%, как и в нагревателях типа «ВИН», это значение КПД декларирует сам производитель. Долговечность агрегатов в том и другом случае определяется работоспособностью катушек, а точнее, сроком службы обмотки и электроизоляции, этот показатель заводы – изготовители устанавливают в пределах 30 лет.
Преимущества и недостатки
Реальные достоинства, которыми обладают индукционные котлы для отопления дома или производственного здания, заключаются в следующем:
- Высокая, как и у всех водогрейных установок, эффективность работы, находящаяся в пределах 97-98%.
- Долговечность, обусловленная отсутствием движущихся частей и простотой конструкции.
- Малые габариты, позволяющие поместить отопительное оборудование в помещение любых размеров.
- Высокая скорость нагрева теплоносителя и отсутствие инерции при его отключении.
- Комфорт при эксплуатации, индукционный электрокотел не требует к себе постоянного внимания хозяина дома, а частота его обслуживания целиком зависит от качества применяемой в системе воды.
Вихревые нагреватели поставляются с комплектами автоматики управления, что дает возможность связать теплогенераторы с другими климатическими системами дома.
Нагреватель в разрезе
Есть у данного оборудования и недостатки. Главный из них – высокая стоимость, особенно у теплогенераторов типа «Сибтехномаш». Если использовать эти агрегаты для промышленных целей вполне приемлемо, то индукционное отопление частного дома может оказаться неоправданно дорогим.
Опыт практического использования вихревых нагревателей домовладельцами и обслуживающим персоналом сервисных компаний пока что не слишком обширен, но на данный момент существенных нареканий на оборудование нет.
Мифы об индукционных котлах
Один из самых популярных мифов создают торговые представители, продающие индукционные электрические котлы. Суть в том, что эти котлы якобы на 20-30% эффективнее прочих нагревательных электроустановок, особенно ТЭНовых. Данная информация не соответствует действительности, поскольку все теплогенераторы, преобразующие электроэнергию в тепло, работают с эффективностью не ниже 96% в соответствии с физическим законом сохранения энергии. Неоспоримым является лишь факт, что ТЭНы разогревают теплоноситель несколько дольше по причине своей многослойной структуры. Вольфрамовая спираль прогревает сначала кварцевый песок, потом материал трубки, а потом уже воду. При этом энергия никуда не теряется, а КПД ТЭНового агрегата составляет 98%, как и вихревого.
Пример системы отопления
Другой миф гласит о том, что индукционный электрический котел совсем не требует обслуживания, поскольку переменное магнитное поле не дает отложениям оседать на греющих элементах. Этот вопрос зависит от качества воды и накипь на сердечнике катушки появляется точно так же, как и в ТЭНовых нагревателях, если теплоноситель не обессолен. Поэтому хотя бы 1 раз в 2 года сам теплогенератор и система отопления должны проходить процедуру промывки.
Вопреки заверениям продавцов, водонагреватель нельзя ставить в любом помещении. Причины две: опасность поражения током и наличие электромагнитного поля вокруг аппарата. Его лучше поместить в техническом помещении с ограниченным доступом (котельной).
Заключение
Отопительные установки, использующие для нагрева вихревые токи, действительно обладают многими достоинствами, особенно среди них привлекают скорость нагрева, компактность и долговечность. Насколько эти преимущества оправдывают высокую стоимость изделия – решать придется каждому домовладельцу в индивидуальном порядке.
Электрические индукционные котлы отопления позиционируются как очень экономичные средства обогрева жилья. В этой статье мы попытаемся трезво оценить эти устройства: расход электричества, удобство использования и прочие особенности решения.
На фото — герой нашей статьи.
Что это такое
Индукционный отопительный котел, как вполне логично следует из названия, использует принцип электромагнитной индукции. Если намотать из толстой проволоки катушку и пропустить через нее достаточно большой ток — в ней и, отчасти, вокруг нее возникнет электромагнитное поле .
Если поместить в катушку сердечник из любого ферромагнетика (говоря попросту — металла, к которому липнет магнит) — в нем возникнут вихревые токи, которые неизбежно заставят частицы металла двигаться быстрее. Нагреют.
А теперь давайте намотаем катушку на трубу из диэлектрика, а внутри любым способом закрепим стальной сердечник. Осталось вставить получившуюся конструкцию в контур отопления — вот, собственно, и готов, сделанный своими руками индукционный электрический котел отопления.
Принцип работы прост и понятен:
- Потребляемая электроэнергия преобразуется в электромагнитное поле.
- Его энергия тратится на нагрев сердечника.
- Сердечник отдает избыточное тепло теплоносителю — воде, маслу или этиленгликолю.
- Быстрый и сильный нагрев воды или другой жидкости в определенной области порождает в ней конвекционные потоки. Нагревшийся теплоноситель расширяется и стремится вверх. Создающийся перепад достаточен для работы контура умеренной протяженности; если нужно ускорить циркуляцию теплоносителя — используется обычный .
Обратите внимание: конструкция позиционируется как инновационное сверхэкономичное решение, позволяющее расходовать на 20-30 процентов меньше электроэнергии.
Мифы и реальность
Любой продавец заинтересован в продаже своего товара и ради того, чтобы его покупали, вполне способен исказить факты. Давайте проанализируем все основные тезисы, упоминающиеся в рекламе этого типа нагревательных устройств.
Новизна
Тезис: перед нами инновационная разработка, основанная на новом физическом принципе.
Реальность:
- Явление индукции было открыто Майклом Фарадеем почти два века назад — в 1831 году.
- В металлургии индукционные плавильные печи массово применяются со второй половины 20-го века.
- Ни новые материалы, ни какие-то высокие технологии при изготовлении индукционных котов не применяются.
Вывод: давно известный принцип работы используется лишь для того, чтобы создать и занять новую рыночную нишу.
Экономичность
Тезис: индукционные котлы для отопления дома позволяют экономить электричество, потребляя при той же теплоотдаче на 20-30 процентов меньше аналогов.
Реальность:
- Любой электрический прибор прямого нагрева, не совершающий механической работы (то есть не перемещающий никакой массы против вектора гравитации), преобразует 100% потребляемой электрической мощности в мощность тепловую.
КПД может различаться лишь за счет рассеивания тепла вокруг котла вместо нагрева теплоносителя.
Заметьте: если котел размещен в отапливаемом помещении — это тепло не теряется, а опять-таки идет на подогрев воздуха.
- Эффективность нагрева теплоносителя определяется температурой нагревательного элемента. В случае ТЭНа ее приходится искусственно ограничивать; монолитный сердечник может разогреваться почти до точки плавления.
В рекламных заявлениях часто приводятся результаты эксперимента, в котором индукционный котел нагрел фиксированный объем теплоносителя до определенной температуры за 3 часа, в то время как ТЭНовому на это понадобилось шесть. При этом затраты электроэнергии были незначительно меньше, нежели у индукционного.
Авторы эксперимента демонстративно игнорируют тот факт, что за 6 часов любой контур отопления рассеет намного больше тепла, чем за 3. Законы физики просты: чтобы получить киловатт-час тепловой энергии методом прямого нагрева с помощью электричества, нужно потратить киловатт-час электроэнергии. Точка.
- Большое количество тепла неизбежно будет выделяться на самой индуктивной катушке — просто потому, что она представляет собой проводник с ненулевым сопротивлением и текущим в нем большим током.
Нецелевое рассеивание тепла будет определяться качеством внешней теплоизоляции котла. Впрочем, если он расположен в доме — опять-таки тепло пойдет на его обогрев.
Выводы: мы имеем дело с манипулированием информацией ради подъема продаж.
Долговечность
Тезис: срок безотказной службы устройства превышает 25 лет. Оно крайне надежно по сравнению с традиционными отопителями и не нуждается в обслуживании.
Реальность:
- Котлы этого типа не содержат ни одной подвижной детали. Механический износ отсутствует как класс.
- Медная обмотка достаточной толщины при должном охлаждении теплоносителем будет служить неограниченно долго. Межвитковый пробой из-за плохой изоляции ей тоже не грозит: катушка наматывается не виток к витку, а с небольшими промежутками между ними.
- Сердечник при нагреве неизбежно будет подвергаться эрозии водой и пузырьками пара, постепенно разрушаясь. Однако при его достаточной толщине это очень долго не станет проблемой.
- Схема управления котлом должна содержать несколько довольно мощных транзисторов (ей придется управлять большими токами).
Срок службы полупроводников редко превышает 10 лет; впрочем, он в большой степени определяется тонкостью техпроцесса.
Грубо говоря, транзисторы, произведенные 30 лет назад, живут в несколько раз дольше нынешних. Здесь все зависит от примененной элементной базы.
Выводы: отопительные индукционные котлы вполне могут быть куда более долговечными по сравнению, как с традиционными ТЭНовыми устройствами с их ограниченным сроком службы нагревательных элементов, так и с электродными, в которых анод неизбежно растворяется в воде за несколько лет.
Неизменность характеристик
Тезис: для традиционных котлов характерно падение мощности благодаря накипи на нагревательных элементах. Здесь же характеристики неизменны.
Реальность:
- Реклама несколько переоценивает вред от накипи. В замкнутом контуре большому количеству известковых отложений неоткуда взяться; да и теплопроводность слоя отложений не настолько низка, чтобы серьезно теплоизолировать ТЭН.
- Применительно к сердечнику индукционного котла, однако, утверждение представляет собой чистую правду: накипь на нем практически не образуется даже в том случае, если вода богата известью.
Вихревые токи заставляют сердечник вибрировать, да и вскипающие у его поверхности мельчайшие пузырьки воды (при максимальной мощности, разумеется) разрушают любую накипь.
Эта каноническая фотография ТЭНа после нескольких лет эксплуатации — явное преувеличение проблемы.
Бесшумность
Тезис: устройство работает абсолютно бесшумно, выгодно отличаясь этим от альтернатив.
Реальность:
- любого типа не издает при своей работе громких звуков. Просто в силу своего устройства: нагрев воды не требует никаких акустических колебаний.
- Бесшумным индукционный нагреватель будет лишь в том случае, если для циркуляции воды используется порождаемая им конвекция. С другой стороны, ТЭНовые котлы всегда снабжаются насосами, которые вовсе не беззвучны.
- Если в контуре с нагревателем интересного нам типа большое гидравлическое сопротивление вынуждает применить насос — уровень шума будет таким же, как у ТЭНового котла.
Компактность
Тезис: индукционные отопительные котлы имеют небольшие размеры, благодаря которым могут монтироваться в любом помещении.
Реальность: при разумной мощности это действительно так. Устройству не нужна сколь-нибудь большая емкость, в которой нагревательные элементы греют теплоноситель: он представляет собой всего лишь отрезок трубы с намотанной на него катушкой.
Нюанс: в ТЭНовых электрических котлах существенную часть объема корпуса занимают циркуляционный насос и расширительный бак.
Выводы: в целом заявление абсолютно правдиво.
Безопасность
Тезис: устройство абсолютно безопасно.
Реальность: при утечке теплоносителя сердечник, оставшийся без охлаждения, расплавит крепление и корпус в считанные секунды. Положиться можно только на автоматическое отключение при перегреве или датчик давления.
Выводы: в плане безопасности эксплуатации конструкция ничем не отличается от конкурирующих решений.
Общая оценка
Перед нами удобное и компактное устройство для обогрева без каких-либо конструктивных недостатков. Цена котла этого типа примерно вдвое превышает стоимость ТЭНового нагревателя. При этом ни реальной экономии, ни каких-либо других чудес ждать от него не приходится.
Инструкция по монтажу вполне стандартна:
- В контуре должен присутствовать расширительный бачок;
- Для приборов мощностью от 7 КВт нужны 380 вольт;
- В системе с естественной циркуляцией котел монтируется строго вертикально;
- Для приборов большой мощности или в контуре с высоким гидравлическим сопротивлением обязательна .
Как обычно, некоторое количество дополнительной информации об индукционных нагревателях вы найдете в видео в конце статьи. Теплых зим!
Среди электрического водогрейного отопительного оборудования, особое место, занимает индукционный электрический котел. Принцип работы, основан на возникновении токов Фуко. Сфера эксплуатации, ограничена бытовыми и промышленными системами закрытого типа.
Устройство индукционного электрокотла
Устройство индукционного (инверторного) электрокотла, состоит из нескольких важных узлов, отвечающих за возбуждение электромагнитного поля и передачи тепла. Конструктивно, отопитель состоит из следующих элементов:
Такое устройство обеспечивает максимальное КПД, равное 99%. Индукционный электрокотёл имеет следующие преимущества:
- Использование инверторной технологии, дает необходимую интенсивность нагрева теплоносителя, предотвращая его перегрев и закипание. При этом, требуется создать условия для постоянной циркуляции жидкости внутри нагревающего элемента.
- Широкий диапазон рабочих температур. При необходимости, котел способен подключаться к энергосберегающим системам отопления, типа «теплые полы» или работать в режиме антизамерзания, поддерживая нагрев в пределах 10-15°С.
- Безопасность и эффективность – принципиальная электрическая схема, полностью исключает вероятность поражения электрическим током. Разогрев сердечника, происходит быстро, благодаря низкому уровню инерции. Используется меньшая температура нагрева теплообменника, чем в ТЭНовых котлах.
- Длительный срок службы инерционного электрокотла, варьируется от 40-60 лет. При этом, в течение всей эксплуатации, не потребуется менять нагревательный элемент.
Чем отличаются индукционные котлы от ТЭНовых
Главное отличие индукционного котла от электрического ТЭНового, заключается в различном принципе нагрева теплоносителя:- ТЭНовый котел – для нагрева, используется трубчатый нагреватель, со спиралью внутри, разогреваемой в результате замыкания электрической цепи. Сверху, нагревательный элемент заключен в оболочку из керамики или нержавеющей стали.
Для нагрева теплоносителя, вырабатываемое тепло проходит через несколько стадий. Сначала разогревается спираль. Тепло передается нагревающей поверхности и только затем теплоносителю. При этом, наблюдаются большие теплопотери. - Индукционный котел – в роли теплообменника, выступает полый ферромагнитный стержень, по которому циркулирует теплоноситель. Преимущества индукционных котлов перед обычными электрокотлами, заключаются в непосредственном подогреве жидкости системы отопления. Нагреваемый сердечник, сразу передает тепло.
Теплопотери сведены к минимуму, по причине двойной теплоизоляции корпуса. В результате принципа работы и особенностей конструкции, система отопления с использованием электрического индукционного котла, отличается высоким КПД 98-99%.
ТЭНовые котлы, для отопления и горячего водоснабжения, используют два отдельных нагревательных элемента, работающих одновременно при открытии крана ГВС. При этом, создается пиковая нагрузка на электросеть, увеличивается потребление электроэнергии. В индукционных теплогенераторах, подобного не происходит.
Ввиду шума и вибрации, наблюдаемых во время работы, и высокой стоимости, индукционные котлы, в первую очередь предназначены для отопления промышленных помещений.
Выбор электрокотла индукционного типа
Электрические котлы индукционного нагрева, представлены в широком ассортименте. При подборе подходящей модели, учитывают рабочие характеристики:- Потребляемая мощность – котлы с производительностью до 6-8 кВт, подключаются к двухфазной бытовой сети. Установка котлов большей производительности, требует выделения трехфазной сети, 380В.
- Среднесуточный расход электроэнергии есть в описании к котлу. При выборе, учитывают затраты на отопление. В некоторых случаях, экономически выгодно подключать электрокотел к уже существующей системе отопления с твердотопливным или жидкотопливным теплогенератором, в качестве вторичного источника тепла.
- Система управления – возможность удаленного контроля, подключение к комнатным и погодозависимым термодатчикам, увеличивают комфорт эксплуатации и обеспечивают автономность системы отопления.
Перед покупкой понравившегося электрокотла, было бы неплохо прочитать полное описание, особенности эксплуатации, допускаемый тип теплоносителя, срок службы, гарантийные обязательства производителя и т. д. Рабочие параметры, указанные в инструкции по эксплуатации, существенно облегчат выбор котла.
После подбора по рабочим параметрам, котельное оборудование выбирают по марке производителя. Неизменным спросом потребителя и хорошими теплотехническими характеристиками, отличаются следующие электрокотлы:
- ВИН – модель является аббревиатурой, обозначающей Вихревой Индукционный Нагреватель. Изготавливается компанией «Альтернативная энергия», расположенной в городе Ижевске. Популярность котлов ВИН, постоянно растет, что сделало возможным выход продукции на зарубежные рынки отопительного оборудования.
- SAV – котлы выпускаются компанией ЗАО "НПК "ИНЭРА". Производственные мощности предприятия, стали работать в 2007 г. Компания пропагандирует внедрение новых энергосберегающих технологий и создание конкурентоспособной продукции. Электрокотлы SAV, используются для обогрева жилых и промышленных комплексов.
- TECO-HOUSE – украинский производитель. Сфера деятельности концерна, обхватывает многие сферы производства, в том числе, изготовление отопительного оборудования.
Индукционные котлы TECO-HOUSE, отличаются уникальной системой управления, высокой теплоэффективностью и безопасностью. Продукция изготовлена по стандартам, действующим в странах ЕС и РФ. - Эдисон – электрокотел, выпускаемый компанией Сибтехномаш. Компания делает упор на изготовлении комплексных решений отопления, бытовых и промышленных зданий. На базе предприятия, разрабатывают и выпускаются модульные электрокотельные, оснащенные водонагревателями Эдисон.
- Miraton – российская марка, относительный новичок в производстве отопительного оборудования. На базе предприятия, изготавливают теплогенераторы для бытового применения. Преимущество продукции Miraton, уникальный дизайнерский корпус, что позволяет выполнить установку внутри жилого помещения.
Особенности эксплуатации индукционных электрокотлов
Цены на индукционные электрические котлы, превышают себестоимость ТЭНовых теплогенераторов на 30-40%. Чтобы не сделать необдуманных материальных затрат на приобретение котла, следует предварительно изучить особенности работы и эксплуатации выбираемой модели.Немалую помощь в этом, могут оказать реальные отзывы об электрических индукционных отопительных котлах.
Особенности эксплуатации:
- Универсальность – котел работает с любым типом теплоносителя, без снижения теплоэффективности и КПД.
- Подходит исключительно для систем с принудительной циркуляцией теплоносителя. Жидкость системы отопления, является естественным охлаждающим элементом нагретого сердечника. Если циркуляция прекратится, произойдет перегрев теплообменника.
- Сферы применения – производители, в основном, изготавливают промышленные электрические индукционные котлы отопления. Бытовые модели, выпускаются реже. Теплоэффективность индукционного устройства, усиливается по мере увеличения количества нагреваемого теплоносителя.
- Сроки эксплуатации – индукционные котлы стоят дорого. Расход электроэнергии, на 10-15% ниже, чем у ТЭНовых приборов. Экономия достигается и за счет длительного срока эксплуатации теплогенераторов, достигающего 40 лет.
