Индукционный нагреватель воды для отопления дома. Обзор индукционного котла для отопления частного дома

Постоянный рост стоимости энергоносителей стал причиной появления новых технологий отопления. Помимо модернизации уже существующих систем производители предлагают принципиально новые методы нагрева воды. Особый интерес представляет индукционное отопление частного дома котлом своими руками.

Особенности индукционного отопления

Для повышения температуры теплоносителя необходимо обеспечить передачу тепла от энергоносителя воде. В традиционных электрических котлах за это отвечают ТЭНы. Однако они имеют ряд недостатков, которые в первую очередь связаны с повышенным потреблением электричества. Современная индукционная печь отопления работает по другому принципу.

Для того чтобы сделать индукционное отопление своими руками – необходимо досконально изучить специфику его работы. В основе его функционирования заложен принцип электромагнитного индуктора. Его конструкция состоит из двух обмоток, каждая из которых выполняет определенную функцию:

Первичная . Необходима для преобразования подаваемого на нее электричества в вихревой ток. Это один из шагов для создания индукционного явления;
Вторичная . Вследствие воздействия электромагнитного поля начинает нагреваться, тем самым передавая полученную тепловую энергию теплоносителю.

На практике для изготовления индукционного отопления частного дома своими руками понадобится внешний контур, который выполняет функцию корпуса. Внутренний сердечник изготавливается из стального стрежня, толщина которого обычно равна 10 мм. Такая конструкция позволяет уменьшить массу, и в то же время повысить эффективность работы. Для заводских моделей показатель КПД может достигать 98%. В то же время даже правильно сделанный индукционный котел отопления своими руками имеет значение этой характеристики порядка 87-90%.

Все индукционные системы отопления не комплектуются циркуляционными насосами, расширительным баком и системой безопасности. Эти компоненты необходимо приобретать отдельно.

Плюсы и минусы индукционных котлов

Действительно ли этот тип теплоснабжения насколько эффективен, как его рекламируют производители? Читая отзывы об индукционном отоплении нельзя сделать однозначный вывод. Многие потребители жалуются на большой расход электроэнергии, некоторые самодельные модели котлов явно опасны в эксплуатации.

До того, как делать индукционный котел отопления своими руками, подбирать для него компоненты и комплектующие – рекомендуется детально ознакомиться с плюсами и минусами этого типа теплоснабжения.

Преимущества:

Но наряду с этим нужно учитывать и отрицательные моменты эксплуатации отопительных котлов этого типа:

Высокая стоимость заводских моделей. По-настоящему качественные электрические индукционные котлы отопления делаются с применением современных материалов, стоимость которых в большей степени и обуславливают высокую цену. Поэтому самодельные модели значительно уступают по качеству и техническим параметрам заводским;
Для установки котлов мощностью более 7 кВт потребует обустроить электросеть 380 В. В противном случае нагрузка не позволит работать оборудованию в нормальном режиме;
В случае отсутствия воды во время работы индукционной печи отопления произойдет перегрев и выход ее из строя. Поэтому в конструкцию должны входить датчики давления, которые соединяются с автоматическим выключателем. При падении давления будет выполнено автоматическое отключение устройства.

Определившись, что все-таки необходимо делать индукционное отопление самостоятельно – можно приступать к выбору оптимальной схемы котла и расчету его параметров.

Индукционный принцип нагрева уже не один десяток лет применяется в сталелитейной промышленности для нагрева металла. Именно из этой отрасли и пришли индукционные отопительные котлы.

Самодельный индукционный котел

Для изготовления индукционного отопление частного дома своими руками сначала необходимо сделать корпус. Для этого следует использовать жаропрочную сталь. В качестве внутреннего стержня обычно применяют стальную трубу, на которую устанавливают обмотку из медной проволоки.

Для уменьшения тепловых потерь наружные стенки утепляют базальтовой ватой. Таким образом возможен монтаж индукционных котлов для отопления частного дома в хозяйственных помещениях.

После установки внутреннего контура необходимо выполнить следующую работу:

Вывести контактные провода через специальные отверстия на внешней конструкции.
Тщательно заизолировать кабели в области их прохождения через наружный кожух.
Подключить котел к системе управления. Лучше всего приобрести заводскую модель этого компонента, так как в ней предусмотрены защитные и регулирующие элементы.

Перед первым запуском индукционного котла отопления сделанного своими руками, нужно проверить герметичность всей конструкции. Для этого следует герметизировать один из патрубков, а во второй с помощью насоса подать воду. После заполнения внутреннего пространства следует увеличить давление до максимального расчетного. Обычно этот показатель равен 15-20 атм.

На практике по-настоящему надежные и эффективные котлы для индукционного нагрева воды в отоплении нельзя сделать самостоятельно. Исключения составляют только небольшие конструкции, которые скорее выполняют функцию горячего водоснабжения, чем отопления.

Это связано со сложностью соблюдения всех технологических норм изготовления. Нередко в отзывах о самодельных индукционных котлах отопления можно столкнуться с попытками сделать их самостоятельно. Но после серии испытаний выбор останавливают на заводских моделях этого отопительного оборудования.

В случае неправильно сделанной обмотки возможно возникновение межвиткового электрического пробоя. Это приведет к короткому замыканию и выходу из строя оборудования. Поэтому котлы обязательно должны комплектоваться УЗО.

Правила организации индукционного отопления

Так как электрокотлы индукционные для отопления отличаются от обычных, то и требования к их эксплуатации также другие. Прежде всего, нужно знать, что установка этого типа оборудования возможна только в закрытых системах теплоснабжения. Для улучшения циркуляции теплоносителя можно установить насос.

Для того чтобы отопление из индукционной плиты было безопасным – необходимо адаптировать существующую проводку. Для этого следует посчитать мощность электрических приборов в доме, включая котел, и к полученной цифре прибавить запас 20%. Технические характеристики электрического кабеля должны быть не меньше полученной цифры.

Подключение индукционной печи теплоснабжения к электросети следует делать через отдельный кабель. Он должен соединяться непосредственно с центральным распределительным щитком. Подсоединение к этой силовой линии других приборов запрещено.

Для повышения эффективности и безопасности индукционного отопления, сделанного своими руками, потребуется установка следующих компонентов:

Расширительный бак . Необходим для компенсации давления в случае его превышения из-за перегрева теплоносителя. Температура внутри индукционного котла для отопления дома может достигать +110°С;
Датчик давления и температуры . Они подключаются к центральному блоку управления;
Циркуляционный насос . Его установка не обязательна, но желательна. Естественного теплового расширения воды может быть недостаточно для создания нормальной скорости движения;
Группа безопасности – воздухоотводчик и водной спускной клапан.

Часто в отзывах об индукционном отоплении можно встретить жалобы на деформацию пластиковых труб из-за чрезмерного перегрева воды. Во избежание этого все технические и эксплуатационные характеристики отопительной системы должны соответствовать предварительным расчетным.

Во избежание охлаждения воды при отключении электричества рекомендуется установить аварийный генератор. Это особо актуально для индукционных систем отопления частного дома.

Обзор производителей индукционных котлов

Но что делать, если требуются индукционные электрокотлы для отопления заводского производства? Увы, но в настоящее время на рынке не так много производителей, продукция которых отвечает мировым стандартам.

При комплектации индукционного отопления, которое делается своими руками, рекомендуется проанализировать текущие предложения на рынке. При этом необходимо не только ознакомиться с отзывами об индукционных отопительных котлах, но и проверить их соответствие текущим нормам. Сделать последнее будет непросто, так как в настоящее время нет ГОСТов и СНиПОв, регламентирующих производственный процесс их изготовления. Максимум, с чем можно свериться – с внутренними техническими условиями производителя.

Но как в таком случае укомплектовать индукционное отопление частного дома надежным оборудованием? Для решения этого вопроса предлагаем обзор производителей котлов для индукционных отопительных систем.

Гейзер

Одна из самых больших и надежных компаний по производству оборудования для электрического теплоснабжения. В настоящее время потребитель может выбрать индукционный котел отопления мощностью от 4,5 до 250 кВт. Примечательно, что конструкция имеет класс электробезопасности «2», что не требует организации дополнительного контура заземления.

В моделях серии «Е» есть накопительная емкость, что позволяет делать индукционный нагрев теплоносителя для отопления более экономичным.

Эдисон

Компания специализируется на выпуске больших отопительных систем, предназначенных для теплоснабжения общественных и производственных здании. В поставляемый комплекс оборудования входят все необходимые компоненты. В ассортименте есть модели, рассчитанные для отопления от индукционной плиты небольшой мощности. Но их количество крайне мало.

Миратрон

Особенностью электрических отопительных котлов индукционного типа от этой компании является модульная компоновка. Это дает возможность в любое время увеличить мощность системы теплоснабжения без полной замены оборудования. В ассортименте есть котлы от 4,5 до 30 кВт.

Перед приобретением электрокотла для индукционного отопления рекомендуется ознакомиться с его техническим паспортом. В нем должны быть указаны условия эксплуатации оборудования.

Постоянное повышение стоимости традиционных энергоносителей – природного газа, твердого топлива, приводит к тому, что владельцы частных домов и дач пытаются найти новые способы отопить помещения без излишних расходов. И одним из вариантов получения максимума эффекта при минимуме затрат является индукционный котел отопления.

Очень часто такие котлы называют самым экономичным видом отопления. И это утверждение имеет веские основания – ведь такое отопление подходит для любой площади помещений, а создать индукционный котел своими руками – не такая уж сложная задача, особенно для любителей мастерить.

Функциональные особенности индукционных котлов

Прежде всего, следует отметить, что индукционный котел отопления не требует переоборудования отопительной системы здания, поэтому он может быть монтирован не только в загородном доме средних размеров, но и применим для отопления помещений большой площади. Это очень удобно, а также – практично, ведь с традиционными системами отопления вам бы пришлось демонтировать старую систему, а при больших площадях – это было бы еще и затратно.

Простейшая конструкция генератора тепла на принципе индукции выглядит следующим образом: это трансформатор, то есть, электрический индуктор, который состоит из первичной и вторичной обмотки.

Первичная обмотка преобразовывает электрическую энергию в вихревые токи, направляет созданное электромагнитное поле на вторичную обмотку. Вторичная обмотка передает полученную энергию носителю тепла, роль которого играет вода, антифриз, масло и т.д.

Корпус индукционного котла включает внешний контур, сердечник, имеющий двойную стенку и слой тепло- и электроизоляции. Вес котла является не очень большим, но при этом повышается его коэффициент полезного действия. Так, носитель тепла получает примерно 98% тепловой энергии, так как в данном случае нет потерь.

В чем эффективность индукционного котла?

Инструкция, которая прилагается к такому устройству, как электрокотел индукционный для отопления, говорит пользователям о том, что такие котлы являются наиболее выгодными, нежели традиционные системы отопления. И благодаря такому оборудованию можно получить отличный эффект. Носитель тепла проходит двойной нагрев, а время на этот процесс сокращается практически в два раза, если провести параллель между такой системой и котлами с ТЭНами. А достигается подобный эффект благодаря более низкому уровню инерции. В ходе нагревания носителя тепла возникает магнитная индукция, а вследствие этого в трубопроводах не будет появляться накипь.

По сути, данный вид отопительного оборудования является вечным. За ним не требуется ухаживать, обслуживать его и чистить.

Самый простой индукционный котел – доступен каждому

Следует отметить, что создавать такие устройства, как индукционные котлы отопления бюджетного типа – это очень просто. Вам не потребуется наличие особого образования или глубоких познаний в отопительной технике. Однако следует заранее подготовить набор материалов и инструментов, которые потребуются вам для работы.

Совет – чтобы сборка вашего индукционного котла производилась быстро и легко, лучше сразу подготовить сварочный инвертор. При помощи этого устройства вы будете варить корпус генератора тепла, а также – подсоединять подающие и отводящие трубопроводы.

Для материала, который будет нагреваться в электромагнитном поле, лучше всего выбрать отрезки стальной проволоки или катанки. Диаметр не должен превышать 7 миллиметров, а длина – 5 сантиметров. Чтобы сделать корпус котла, который также будет служить в качестве участка трубопровода для носителя тепла и основы катушки индукции, можно взять обычную трубу из пластика, которая имеет толстые стенки (диаметр внутри должен быть не больше 5 сантиметров).

Индукционный электрический котел отопления будет подключаться к системе отопления с помощью специальных переходников. Через них будет идти холодный носитель тепла, а выходить – уже нагретый с помощью индукции. Стоит заметить, что первый переходник приваривается к основанию корпуса устройства. На дно трубы из пластика, которая подготавливается заранее, укладывается металлическая сетка – именно она будет в качестве барьера для отрезков металлической проволоки. Далее засыпаются кусочки порезанной по 5 сантиметров проволоки, их должно быть столько, чтобы заполнить все пространство трубы внутри. После этого закрывают верхнюю часть прибора.

Основным нагревательным компонентом такого генератора тепла является индукционная катушка.

Делается она из эмалированного медного провода. На корпус из трубы из пластика наматывают 90 витков провода. Но нужно смотреть, чтобы все было сделано аккуратно, - то есть, между участками должно быть одинаковое расстояние. После того, как такой индуктор готов, можно подсоединять его к отопительной системе.

Индукционные котлы отопления электрические являются компактными устройствами, а в плане конструкции они фактически элементарны. Такой аппарат можно сделать в любом участке трубопровода. Нужно будет лишь вырезать часть трубы из отопительной системы, затем переходниками установить индуктор в этот разрез. Касательно электрической сети, катушка индукционного котла подключается к высокочастотному инвертору. Но помните, что включать такое устройство можно только в том случае, если в системе есть носитель тепла, так как корпус может просто расплавиться от высоких температур.

Заметим, что стоимость такого котла – это сущие копейки. Единственный недостаток – это относительно небольшие габариты и внешний вид. Однако, установив такой индуктивный котел отопления, вы почувствуете положительный эффект, увеличите скорость нагревания носителя тепла.

Еще один вариант индукционного котла

Существует еще один вариант создания индукционного котла своими руками. Такие индуктивные котлы отопления, конечно, обойдутся немного дороже, однако эффективность их работы будет выше.

Сделать такой котел будет немного сложнее, чем предыдущий вариант. Вам понадобятся навыки работы со сварочным аппаратом, наличие трехфазного инвертора, который бы желательно крепился стационарно, а также – некоторых инструментов.

Отметим, что конструкция данного варианта индукционного котла будет состоять из двух труб, которые будут вварены друг в друга. Если смотреть со стороны торца, то такая конструкция напомнит вам бублик. Одновременно устройство будет и сердечником, который будет создавать электромагнитное поле, и нагревательным элементом.

Медная обмотка наматывается прямо на корпус котла. Благодаря этому будет достигнута повышенная производительность, сохранятся относительно небольшие размеры и вес устройства. Чтобы подводить и отводить носитель тепла, в индуктор ввариваются специальные патрубки.

Когда вы собираете такие индукционные котлы для отопления дома, следует учитывать несколько рекомендаций и требований к монтажу:

Такое устройство, как индукционный котел, можно монтировать только в закрытые системы отопления, которые оснащены насосом циркуляции.
Прибор может быть монтирован также в такие системы, которые используют пластиковые трубы.
Между системой индукционного отопления и стенами (или же предметами мебели, бытовой техники) должно быть не менее, чем 30 сантиметров свободного места. А от потолка и пола такие устройства размещают на расстоянии 80 сантиметров.

Конечно же, над таким вариантом котла вам придется поработать несколько больше и сложнее, однако эффект, который будет достигнут в дальнейшем, вас порадует. Такой индукционный котел, как показывают отзывы, является действительно производительным устройством, которое способно не только обеспечить вам качественное отопление жилья, но и еще прослужит вам не меньше 25-ти лет без обслуживания.

Использование индукционных котлов отопления предоставляет пользователям массу преимуществ. Среди них следует отметить несколько:

Прежде всего, это возможность работать с переменным и постоянным током.
В таком устройстве просто-напросто нет таких нагревательных элементов, которые будут изнашиваться.
Конструкция прибора предельно проста.
Не требуется для установки брать отдельное помещение. Все индукционные котлы относятся к 2-му классу, согласно пожарной безопасности.
Коэффициент полезного действия как самодельных, так и фабричных индукционных котлов, составляет практически 100% (обычно 98-99%). Если сравнивать с традиционными отопительными системами – это просто отличный результат.
Можно использовать несколько типов носителей тепла, при этом индукционный котел не потерпит никакого вреда. Так, можно применять не только воду, но и работать с маслом и антифризом.
Сделать индукционный котел самостоятельно не составит большого труда для вас, а по стоимости это получится очень дешево.

Таким образом, современные индукционные котлы – это устройства, которые относятся к технике нового поколения. Это не только практичные приборы, но и мощные, экономичные. Они способны обогреть не только обычный дачный дом, но и производственное помещение большой площади. При всем при этом – вы не тратитесь на сложный монтаж и обслуживание таких устройств.

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.

Автономное отопление в частном доме – очень сложная и важная задача, которую можно решить применением электрических котлов. В настоящее время существуют не только модели на ТЭНах, но и более экономные изделия – электродные и индукционные. Индукционный электрокотел пользуется большой популярностью, благодаря высокому КПД, и соответственно меньшим количеством потребляемой энергии для обогрева помещения. Рассмотрим подробнее возможности индукционного котельного оборудования, его достоинства и недостатки.

Принцип работы и устройство индукционного нагревателя

Индукция – это физическое явление, основанное на вихревых токах, которое открыл и исследовал французский физик Ж. Б. Л. Фуко. Индукционное котельное оборудование в своей работе применяет токи Фуко, функционирующие по принципу той самой электромагнитной индукции.

На катушку поступает переменное напряжение, образуется электромагнитное поле, которое провоцирует появление вихревых токов, нагревающих металл. Вода нагревается в теплообменнике и, циркулируя по системе, обогревает помещения в частном доме.

Современные отопительные агрегаты на основе индукции состоят из следующих элементов:

теплообменник или сердечник;
клеммная коробка;
катушка индуктивности;
шкаф управления;
проводники;
входной и выходной патрубки.

Для удобства эксплуатации оборудования, в его конструкцию могут включаться дополнительные элементы. По сути, котел такого типа представляет собой катушку индуктивности, которая помещена в небольшой, но очень тяжелый корпус из железного сплава.

При этом вместо сердечника в некоторых устройствах монтируется обычная металлическая трубка с теплоносителем. Однако наличие сердечника увеличивает площадь теплоотдачи.

Подобная система обладает высокой степенью надежности, поскольку индукционная катушка прочно запаивается в герметичном корпусе, не контактируя напрямую с теплоносителем. Возникновение пробоин в витках практически невозможно, так как их не накручивают слишком плотно, и в дополнение заливают специальным изолирующим составом.

Все это заключено в толстостенный массивный корпус, что гарантирует длительный срок эксплуатации. Производители дают гарантию на 5-10 лет, но продавцы котельного оборудования заявляют, индукционный электрокотел может прослужить около 30 лет без технического обслуживания.

Конструктивные особенности двух типов котлов

Прежде, чем приобрести индукционный электрический котел для автономного отопления дома необходимо определиться, какой вид оборудования наиболее подходит в вашем случае.

Существует два вида электрокотлов на основе вихревых токов, используемых для нагрева теплоносителя, – SAV и ВИН (вихревые), которые обладают характерными отличиями.

Электрокотел SAV для своей работы не требует наличия инвертора. В этом случае напряжение из сети в 50 герц подается прямо на обмотку (кутушку). В результате вторичная обмотка, представляющая собой систему металлических труб теплообменника, разогревается токами Фуко, быстро нагревая воду. Теплоноситель при помощи циркуляционного насоса движется по контуру системы отопления принудительно.

Индукционные котлы типа SAV производятся для напряжений в 220V и 380V. Оборудование, обладающее мощностью 2,5 кВт, способно обогреть комнату площадью до 30 м2. Приобрести данный котельный электрический агрегат SAV вместе с автоматикой и блоком управления можно за 27 000 – 32 000 рублей.

Индукционные электрокотлы типа ВИН (вихревые). Это модели нового поколения, для работы которых нужен специальный инвертор, преобразующий частоту электрической сети. Данное техническое решение позволяет сделать конструкции менее габаритной и более легкой, чем оборудование типа SAV. В данном случае теплообменник изготавливают из ферромагнитного сплава, а магнитопроводом и вторичной обмоткой выступает не только теплообменник, но и корпус агрегата.

Индукционный котел типа ВИН с мощностью в 3 кВт легко обогреет помещение с площадью 40 м2. Электрический котел ВИН в полной комплектации с блоком автоматики, насосом и циркуляционным насосом стоит несколько дороже – от 37 000 до 40 000 рублей.

Достоинства электроиндукционных котлов для отопления

Продавцы котельного оборудования рассыпаются в похвале, говоря об исключительных характеристиках индукционных агрегатов. Часть слов действительно правдива, другая часть – выдумка. К примеру, консультанты заявляют, что индукционные устройства экономят до 30% электричества по сравнению с электрокотлами на ТЭНе. Однако утверждение несколько преувеличено.

Дело в том, что оба типа котельного оборудования потребляют примерно одинаковое количество электроэнергии. Но индукционные котлы нагревают теплоноситель быстрее, чем ТЭНовый, в том числе, благодаря меньшей инерционности системы. Поэтому, если вовремя отключать агрегат, когда помещение достаточно нагрелось, то действительно счета за электричество будут меньше. При этом лучше оснастить систему отопления автоматикой с блоком управления.

КПД индукционного котла действительно очень высокий и приближен к показателю в ±98%, как и у ТЭНовых или электродных устройств. Однако, индукционные электрокотлы для отопления частного дома стоят больше, чем обычные ТЭНовые агрегаты. Блок управления и автоматика, особый сплав корпуса и обмотка увеличивают стоимость оборудования. При этом, как и другие технические приспособления, индукционные котлы отопления имеют достоинства и недостатки.

Перечислим основные преимущества электроиндукционных котлов:

высокая надежность, однако нельзя допускать, чтобы в системе не было жидкости;
можно применять любой вид теплоносителя;
нет необходимости в замене каких-либо элементов устройства;
накипь не образуется, благодаря постоянной высокочастотной вибрации;
долгий срок службы котла до 30-35 лет;
экономия ресурсов до 25 %, благодаря скорости нагрева;
монолитный корпус из ферросплава исключает возможность протечки;
не требуют отдельного помещения и обустройства вентиляции;
малогабаритность – отрезок трубы от 40 см до 1 м в длину;
бесшумный в процессе работы;
не нуждается в сервисном обслуживании;
теплоноситель нагревается очень быстро – за 5-7 минут;
автономная система работы;
простой монтаж.

Недостатками данных агрегатов можно назвать большой вес при малых габаритах – от 30 до 40 килограммов, а также высокая стоимость оборудования. Кроме того, для коттеджей в 2-3 этажа потребуется установка дополнительного циркуляционного насоса большой мощности.

Особенности монтажа индукционных обогревателей

Нынешние индукционные электрические котлы для отопления должны монтироваться только с закрытым контуром с мембранным расширительным баком и циркуляционным насосом. Принудительная циркуляция нужна в первую очередь из-за того что интенсивный нагрев и малый объем теплообменника препятствуют созданию естественной циркуляции вода закипит до того как создадутся условия для гравитационной циркуляции.

В том случае, если индукционный отопительный электрокотел используется, как теплогенератор, тогда необходимо использовать в контуре пластиковые трубопроводы ли изолировать металлические трубы от котла монтажом пластиковых фитингов. Котел необходимо обеспечить обязательным и качественным заземлением.

Требования по установке, как и для всех электрических котлов: от поверхности пола или потолка — 80 см, от стены — 30 см Монтаж блока безопасности в состав которого входит манометр, воздушный и предохранительный клапаны, является обязательным как и для всех закрытых систем отопления. В частных домах, обычно используют типовую систему подключения.

Установка индукционных котлов должна проходить согласно инструкции или требованиям, указанным в техническом паспорте. Прибор должен располагаться строго в вертикальном положении, нижний патрубок ввода подключается к обратке, верхний соответственно к подаче. Для этого должны использоваться только металлические или металлопластиковые трубы.

Если принято решение самостоятельно установить электрический котел, необходимо помнить о заземлении. В непосредственной близости необходимо установить группу безопасности шкаф управления, на вводе — фильтры и датчик потока.

Во время приобретения нужно внимательно смотреть на мощность оборудования, которая не падает в процессе использования. Оптимальным соотношением является 60 Вт на 1м2. Для того чтобы рассчитать эту характеристику, необходимо учитывать габариты всех помещений.

Если недостаточно теплоизоляции, нужно взять более мощный котел отопления. Нынешние индукционные агрегаты могут поддерживать невысокую температуру в редко используемых помещениях. Соответственно для дома вполне подойдет электрический котел на 6 кВт.

Таким образом, наиболее простым и оптимальным решением для отопления является установка электрического котла. Они действительно более экономичные из-за меньшей инерции системы, надежности (если использовать продуманную технологию и качественные материалы) и хорошей работы автоматики, которая включает в себя только систему для поддержки температуры. Данное оборудование монтируется как резервное в частных домах и для обогрева офисов и торговых павильонов.

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!

Главная » Сметы » Индукционный нагреватель воды для отопления дома. Обзор индукционного котла для отопления частного дома