Индукционные котлы отопления подробный обзор их эффективности в системах отопления частного дома, принцип работы электроиндукционных котлоагрегатов, цены и отзывы о них

Как работает индукционный нагреватель

Очень простой. Подаем на катушку рабочее напряжение. В катушке создается электромагнитное поле. Так что давайте внимательно прочитаем – вот суть его работы:

Электромагнитное поле индуцирует вихревые токи или вихревые токи в нагревательной трубке, и металлическая трубка начинает нагреваться.

Если кто не в курсе, магнитопровод трансформатора специально собран из множества тонких пластин электротехнической стали, изолированных друг от друга.

Это сделано именно для того, чтобы избежать потерь энергии из-за вихретокового нагрева.

Дело в том, что чем массивнее проводник, тем больше он будет нагреваться от вихревых токов, в свою очередь, сила воздействия вихревых токов может быть увеличена скоростью изменения магнитного потока.

Знаете ли вы, что силовой трансформатор с напряжением 110 кВ на холостом ходу, даже без нагрузки, выделяет тепловую мощность около 11 киловатт?

В основном это связано с действием вихревых токов, нагревающих магнитопровод, на котором изношены первичная и вторичная обмотки.

В то же время он магнитопроводящий, и, если бы он был цельным, тепловые потери увеличились бы во много раз!

А трансформатор просто перегорел бы.

Индукционный электрический котел работает по тому же принципу, и стальная труба с водой, проходящей внутри змеевика, становится очень горячей, НО! – за счет циркуляции воды тепло отводится от трубы в системе отопления и перегрева не происходит.

Но может ли это быть дешевле электрокотлов с ТЭНами? Какими средствами?

Давайте сначала подумаем об этом, не анализируя и не сравнивая эти два типа котлов:

Есть дом

Неважно что и где. И под водой, и на Эвересте

В этом доме потеря тепла составляет 6 киловатт.

Через стены, через окна, через потолок и так далее тепло теряется и для поддержания постоянной температуры необходимо компенсировать эти тепловые потери, а для этого, конечно, также необходимо 6 киловатт тепла.

И где бы и как ни бралось это тепло, эта тепловая энергия – 6 киловатт – хоть огонь, хоть газ, хоть бензин, главное, чтобы эти необходимые киловатты тепла выделялись!

Теперь самое главное:

для обогрева такого дома потребуется, чтобы индукционный нагреватель, то есть электрокотел на ТЭНах, еще имел мощность не менее 6 кВт.

Другими словами, котел просто преобразует электрическую энергию в тепло.

И как это сделать – совершенно не важно, ведь для нас главное, чтобы в доме было тепло. Энергия просто преобразуется из одного типа в другой, из электрической в ​​тепловую

А если котел выделил 6 кВт тепла, то он забрал из сети как минимум столько же электроэнергии, а так как КПД котлов не 100%, то энергии потребляется сетью даже немного больше

Энергия просто преобразуется из одного типа в другой, из электрической в ​​тепловую. А если на котел было выделено 6 кВт тепла, то из сети потребовалось как минимум столько же электроэнергии, а так как КПД котлов не 100%, то энергии потребляется сетью даже немного больше.

Итак, может ли КПД индукционного котла быть выше? По заявлению производителей, это значение достигает 98%.

То же касается и электрокотла с ТЭНами. Их КПД достигает 99%.

Что ж, подумайте сами: куда еще может уйти энергия в ТЭНе, как не как выделиться в тепле?

Вся энергия, потребляемая сетью нагревательного элемента, преобразуется в тепловую энергию. Я взял 5 кВт и выделил 5 кВт тепла.

Потребовалось 100 кВт – выделено 100 кВт тепла. Ну, может быть, немного меньше, если учесть потери энергии в переходном сопротивлении на выводах нагревательного элемента, но опять же, эта потеря энергии выделяется в виде тепла (зажим нагревается) и в кабелях Источник питания.

Но – что клеммы, то есть сечение кабеля, одинаковы по параметрам как для вихревого индукционного электрокотла, так и для ТЭНа.

Вихревой индукционный нагреватель

Вихревой индукционный нагреватель (ВИН) – это разновидность индукционной плиты. Он состоит из катушки, магнитопровода и теплообменника. Переменный ток, протекающий через катушку, образует переменное магнитное поле. Если в это поле поместить проводящий материал, он перегреется. Главное преимущество VIN в том, что температура индуктора не превышает 140 ° C. Кроме того, переменное магнитное поле противодействует образованию известкового налета. В отличие от вихревого теплогенератора, принцип работы ВИН подчиняется законам физики. КПД вихревого индукционного нагревателя близок к 100%, что дает право его использовать в системах отопления и других системах жидкостного нагрева. Но что нам обещают продавцы вихревых индукционных нагревателей? И здесь начинаются чудеса. Они обещают экономию до 50% по сравнению с обычными нагревательными элементами. То есть КПД нагревательного элемента составляет 50% или КПД по VIN равен 200%. Попробуем разобраться. Нижеподписавшийся не поленился и позвонил в несколько компаний, торгующих вихревыми индукционными нагревателями. Самый главный вопрос, который был задан: какую выгоду я получу, заплатив достаточно денег за это устройство? Вот ответы, которые я получил:

• У нас много продаж и все довольны

Фантастическая надежность и долговечность

Экономия до 50% по сравнению с нагревательными элементами

Нет шума

Что ж, первое и второе утверждения вызывают сомнения. Что касается шума, то нагревательные элементы тоже не издают шума. А вот с экономией – это интересно. Получается (со слов продавцов), что образование накипи на ТЭНе снижает его эффективность. Следовательно, эффективность VIN обусловлена ​​постоянной эффективностью нагревательных элементов. Но извините, как лестница снижает эффективность ТЭНов? Напомним закон сохранения энергии. Допустим, мы подали на ТЭН 1 кВт электроэнергии. В результате мы должны получить 1 кВт тепловой энергии. Если мы получаем меньше тепла, то оставшаяся энергия должна выделяться в какой-то другой форме. Я не помню, чтобы нагревательные элементы в воде светили или излучали, скажем, электромагнитные волны. Несомненно, лестница снижает теплоотдачу нагревательного элемента, но это никоим образом не влияет на его эффективность. При уменьшении теплоотдачи повышается температура самого нагревательного элемента и, следовательно, увеличивается его электрическое сопротивление. С увеличением электрического сопротивления мощность, потребляемая этим нагревательным элементом, уменьшается. На самом деле колебания температуры и энергопотребления настолько незначительны, что средний пользователь даже не заметит их. Чайник закипит за одну минуту или за одну минуту и ​​5 секунд – какое это имеет значение? При этом количество электроэнергии, необходимое для нагрева чайника водой, останется неизменным. Однако производители VIN пытаются переломить ситуацию и говорят о снижении эффективности.

Следовательно, VIN может быть альтернативой нагревательным элементам, но это не позволит сэкономить на расходах. Чудес не бывает А что касается «фантастической надежности», за деньги, которые стоит VIN, можно купить несколько электрокотлов и оформить бронирование. Надежность будет в разы выше.

Основные типы индукционных котлов

Перед тем, как купить индукционный электрический котел для дома, нужно выбрать, какой тип вам больше подойдет.

В продаже есть два типа: индукционные котлы SAV и вихревые котлы (VIN), которые имеют характерные отличия.

Индукционные отопительные котлы SAV

Котлам этого типа инвертор не нужен. На обмотку (индуктор) подается сетевое напряжение 50 Гц. Вторичная обмотка в виде системы металлических труб теплообменника очень быстро нагревается вихревыми токами. Нагретый теплоноситель принудительно перемещается по контуру с помощью циркуляционного насоса. Выпускаются котлы на напряжение 220В и 380В. Котел мощностью 2,5 кВт отапливает помещение площадью до 30 м2, а индукционный электрокотел в комплекте с блоком управления и автоматики можно купить по цене около 30 тысяч рублей.

Индукционные котлы ВИН (вихревые)

Это индукционные котлы нового поколения, для их работы необходим инвертор – преобразователь частоты электрической сети. Такое техническое решение позволило сделать устройство компактным и легким по сравнению с котлами типа SAV. Теплообменник выполнен из ферромагнитного материала, а магнитопровод и вторичная обмотка являются не только теплообменником, но и корпусом котла.

Котел типа ВИН мощностью 3 кВт может дать 40 м2 тепла.

В комплект входит блок автоматики, помпа и циркуляционный насос, поэтому цена на электрический индукционный котел отопления самая высокая – около 38 тысяч рублей.

Принцип действия инверторного котла

Традиционное электрическое оборудование работает по принципу передачи энергии непосредственно теплоносителю через нагревательные элементы. При этом, если у прибора в упаковке есть ТЭНы, то необходимо подготовить место для нагрева воды.

Нагревательные элементы также сильно подвержены коррозии, поэтому их необходимо защищать от необратимых процессов.

Инверторное оборудование работает на основе электромагнитной индукции. Сама генерация тока происходит за счет переменного магнитного поля. Для этого постоянный ток сети необходимо преобразовать в переменный. С этой задачей отлично справляется инвертор, работа которого возможна как от сети, так и от аккумуляторов.

В инверторном котле есть два типа схем:

1. Магнитный, позволяющий создавать переменное магнитное поле.
2. Теплообменник, помогающий нагреть охлаждающую жидкость.

При достаточной подаче переменного тока катушка начинает формировать магнитное поле. Это способствует нагреву жидкости в системе и ее дальнейшей передаче по трубам.

Схема системы индукционного нагрева

Водонагреватели типа ВИН

Сердцем устройства является катушка, состоящая из большого количества витков изолированного провода и размещенная вертикально в цилиндрическом корпусе в форме сосуда. Внутри катушки вставлен металлический стержень. Корпус герметично закрыт в верхней и нижней части приваренными крышками, клеммы выступают для подключения к сети. По нижнему патрубку в сосуд поступает холодный теплоноситель, заполняющий все пространство внутри корпуса. Вода, нагретая до необходимой температуры, через верхний патрубок поступает в систему отопления.

Нагревательный контур теплоносителя

В силу своей конструкции теплогенератор при подключении к сети постоянно работает на полную мощность, так как снабжать систему отопления дополнительными устройствами регулирования напряжения нерационально. Намного проще использовать циклический нагрев и включить автоматическое отключение / выключение с помощью датчика температуры воды. Достаточно установить требуемую температуру на дисплее удаленного электронного блока, и это нагреет хладагент до этой температуры, отключив элемент подачи горячей воды, когда она будет достигнута. По истечении времени, когда вода остынет на несколько градусов, автомат снова включит нагрев, и этот цикл будет повторяться постоянно.

Поскольку обмотка теплогенератора предусматривает однофазное подключение с питающим напряжением 220 В, нагревательные агрегаты индукционного типа большой мощности не производятся. Причина в том, что сила тока в цепи слишком велика (более 50 ампер), потребуется прокладка кабелей с большим сечением, что само по себе очень дорого. Для увеличения мощности достаточно каскадировать три системы водяного отопления и применить трехфазное подключение с питающим напряжением 380 В. Подключить отдельную фазу к каждому устройству каскада, на фото представлен аналогичный пример работы индукционного нагрева.

Отопление индукционными котлами

Особенности конструкции водонагревателей типа «Сибтехномаш» Используя тот же эффект электромагнитной индукции, другая компания разрабатывает и производит водонагревательные устройства несколько иной конструкции, заслуживающие 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 змеевика, то в конструкции индукционного котла Сибтехномаш предусмотрен спиральный теплообменник, расположенный вне обмотки, как показано на рисунке.

Обмотка создает вокруг себя переменное электрическое поле, вихревые токи нагревают катушки трубки теплообменника, по которой движется вода. Катушки собраны в каскад из 3 штук и закреплены на общей раме. Каждый из них подключен к отдельной фазе, напряжение питания 380 В. Конструкция Сибтехномаш имеет ряд преимуществ:

• индукционные нагреватели имеют раздельную складную конструкцию;
• в зоне действия электрического поля наблюдается увеличенная площадь поверхности нагрева и повышенное количество воды за счет спирального контура, что увеличивает скорость нагрева;
• линии теплообменника доступны для промывки и обслуживания.

Пример подключения индукционного котла

Несмотря на различия в конструкции теплогенератора, КПД его работы составляет 98%, так как в отопителях типа «ВИН» это значение КПД декларируется самим производителем. Срок службы агрегатов в обоих случаях определяется работой катушек, а точнее сроком службы обмотки и электроизоляции, этот показатель устанавливается производителями в пределах 30 лет.

Положительные и отрицательные стороны инверторного котла

Инверторные установки обладают рядом преимуществ, в том числе:

• увеличение рабочих параметров за счет отсутствия ТЭНов;
• небольшая инерция при нагреве, поэтому при наличии центробежного насоса теплоноситель будет нагреваться быстрее;
• на работу системы не влияет химический состав теплоносителя;
• возможность установки устройства в любом месте.

Как и другие системы отопления, инверторный котел имеет ряд недостатков:

• довольно высокая стоимость инверторного оборудования по сравнению с аналогичными устройствами, работающими на ТЭНах;
• имеет внушительные размеры и вес и поэтому требует усиления основания, на котором будет размещаться котел;
• устройству требуется электронная система управления для последующего регулирования мощности.

Несмотря на небольшие недостатки, инверторные котлы по-прежнему пользуются большой популярностью у потребителей, и спрос на них постоянно растет.

Инверторное устройство

Мифы об индукционных котлах

Один из самых популярных мифов создают торговые представители, занимающиеся продажей индукционных электрокотлов. Суть в том, что эти котлы якобы на 20-30% эффективнее других систем электрического отопления, особенно нагревательных элементов. Эта информация не соответствует действительности, так как все теплогенераторы, преобразующие электричество в тепло, работают с КПД не менее 96% по физическому закону сохранения энергии. Единственный неоспоримый факт – ТЭНы немного дольше нагревают теплоноситель за счет своей многослойной структуры. Вольфрамовый змеевик сначала нагревает кварцевый песок, затем материал трубки и, наконец, воду. В этом случае энергия никуда не рассеивается, а КПД блока нагревательных элементов составляет 98%, как и у вихря.

Пример системы отопления

Другой миф гласит, что индукционный электрический котел вообще не требует обслуживания, так как переменное магнитное поле предотвращает оседание отложений на нагревательных элементах. Этот вопрос зависит от качества воды, и накипь на сердечнике аккумулятора проявляется так же, как и на ТЭНах, если теплоноситель не опреснен. Поэтому не реже одного раза в 2 года и сам теплогенератор, и система отопления должны проходить процедуру промывки.

Вопреки заверениям продавцов водонагреватель нельзя устанавливать ни в одном помещении. На это есть две причины: опасность поражения электрическим током и наличие электромагнитного поля вокруг устройства. Желательно размещать его в техническом помещении с ограниченным доступом (котельная).

Системы отопления, в которых для обогрева используются вихревые токи, действительно имеют много преимуществ, в частности, скорость нагрева, компактность и продолжительность. Насколько эти преимущества оправдывают дороговизну изделия: решать каждому домовладельцу придется в индивидуальном порядке.

Индукционный водонагреватель

Индукционные водонагреватели имеют внутри корпус и оригинальный электрический индуктор (трансформатор), а его вторичная обмотка представляет собой металлическую трубку с самой водой в виде короткозамкнутой цепи.

В результате протекания в ней значительных электрических токов, вызванных индуктивно индуцированным электрическим напряжением в ней, эта трубка сильно нагревается и нагревает воду внутри нее своим теплом .

Проще говоря, как работает индукционный нагреватель-

это понижающий трансформатор, установленный в лампе

Сначала я решил, что если в названии есть слово «индукция», то нагрев осуществляется токами высокой частоты, как в микроволновой печи, оказалось, что это не так.

Высокая частота отсутствует вообще, питание от сети 220/380 вольт на промышленной частоте 50 Герц.

Технология на самом деле очень проста – в экранированной трубке находится обычная катушка – это как первичная обмотка трансформатора, если проводить аналогию с трансформатором.

Роль вторичной обмотки и одновременно магнитопровода играет металлическая нагревательная трубка!

Преимущества и недостатки

Реальные преимущества, которые имеют индукционные котлы для отопления дома или промышленного здания, следующие:

1. Высокая, как и во всех системах горячего водоснабжения, эффективность работы, которая находится в пределах 97-98%.
2. Долговечность благодаря отсутствию движущихся частей и простой конструкции.
3. Небольшие габариты, позволяющие разместить отопительное оборудование в помещении любого размера.
4. Высокая скорость нагрева теплоносителя и отсутствие инерции при выключении.
5. Комфортность в эксплуатации, индукционный электрокотел не требует постоянного внимания со стороны хозяина дома, а периодичность его обслуживания полностью зависит от качества воды, используемой в установке.

Вихревые обогреватели поставляются с комплектом управления, который позволяет подключать теплогенераторы к другим системам домашнего климата.

Секционный обогреватель

У этого оборудования тоже есть недостатки. Главная из них – высокая стоимость, особенно теплогенераторов типа «Сибтехномаш». Если использование этих агрегатов в промышленных целях допустимо, индукционный нагрев в частном доме может оказаться неоправданно дорогим.

Опыт практического использования вихревых обогревателей домовладельцами и обслуживающим персоналом коммунальных предприятий пока не очень обширен, но на данный момент к оборудованию нет существенных претензий.

Отзыв Электрический индукционный котел Альтернативная энергия ВИН-40 Отлично греет, при больших недостатках.

Решил как-то поменять обычный электрокотел. Необходимо отапливать 400 кв. Специалисты посоветовали взять индукционный котел, так как это инновационное оборудование и даже сэкономили мне много средств. Я понял. Сразу в бюджет. Стоит он вдвое дороже, чем электрический бойлер с резисторами. Ладно, думаю, на электричестве сэкономлю, когда котел зимой работает. Продавцы во время продажи убедились, что в котле нет ТЭНов и не нужно беспокоиться о замене элементов типа ТЭНов. У меня возник вопрос, как нагревается охлаждающая жидкость без ТЭНа. Оказалось, что нагревательный элемент – это индукционная катушка. И если при перегорании ТЭНа в обычном электрокотле есть возможность заменить ТЭН или отключить и оставить остальные ТЭНы, замена индукционной катушки проблематична и требует больших затрат! Но на самом деле его невозможно разобрать, не разрезав.Еще один недостаток котла – огромный вес. VIN – 40 весит около 250кг., На стену повесить ох какая проблема, хотя бы на анкерных болтах в сене. Вместе с котлом продается шкаф управления, в котором спрятаны все электронные компоненты. Своими глазами наблюдаю постоянное мигание лампочки при включенном котле. Плюс мощные электрические контакторы с их щелчками и шлепками действительно заставляют меня каждый раз подпрыгивать от удивления. Достаточно шумно во время работы, что делало установку в отдельном помещении. Плюс котел ВИН-40: 1. Рабочая температура легко регулируется, нажмите кнопку трижды. 2. Есть настройка разницы температур между включением и выключением котла. 3. Простота установки в систему отопления 4. Соединения для крепления котла резьбовые 5. Безопасность – нет открытых электрических мест КПД 98%, когда у меня был котел с ТЭНами, его мощность постоянно падала из-за корки и отложений на этих же нагревательных элементах. Но теперь я думаю, что все это было решаемо. Со всеми недостатками это БОЛЬШОЕ ОТЛИЧНО! На электричестве не сэкономишь!

Вихревой индукционный нагреватель ВИН Полезное своими руками

Оказывается, этот загадочный обогреватель VIN очень прост и легко собирается в домашних условиях. Кратко рассмотрим принцип работы.

Работа этих нагревателей основана на нагреве проводящих материалов вихревыми токами, индуцированными высокочастотным магнитным полем. Образовавшаяся тепловая энергия поглощается теплоносителем (водой, маслом и т.д.) и используется, например, для обогрева помещения.

Как видите, ничего сложного. Теперь посмотрим, как мне удалось все это применить на практике.

Чтобы не создавать лишних сложностей, я решил использовать готовый высокочастотный сварочный инвертор со сварочным током 15 А (у меня был образец с возможностью непрерывной регулировки тока). Можно, конечно, и посильнее. Все зависит от необходимой мощности ТЭНа. Так как я как раз проводил эксперимент, я взял имеющийся в наличии высокочастотный инвертор.

В качестве материала, который будет нагреваться в высокочастотном диапазоне, я решил использовать отрезки толстой стальной проволоки. Мне удалось взять катанку диаметром 7 мм и разрезать ее на куски примерно по 5 см. Нормальное железо тоже не ржавеет.

В качестве участка трубы, где будет нагреваться вода, я решил использовать толстую пластиковую трубу. Внутренний диаметр следует выбирать чуть меньше длины наших обрезков проволоки. К одной стороне трубы прикрепляем переходник для подключения к остальной системе отопления, на дно укладываем проволочную сетку (чтобы детали катанки не падали дальше) и заправляем нашу проволоку внутрь. Затем таким же образом закрываем свободный конец трубки вторым переходником. Вам нужно насыпать столько кусочков ниток, чтобы они заняли там все свободное место.

Теперь сделаем саму индукционную катушку: для этого просто по очереди обматываем центр нашей пластиковой катанки медной эмалированной проволокой (ПЭВ или аналогичный). Для моего инвертора хватит 80-90 витков провода диаметром 1,5 мм.

Это практически все. Осталось только включить наш прибор в пространстве в отопительном контуре, залить все водой, подключить к обмотке сварочный инвертор и включить насос (для обеспечения принудительной циркуляции воды в системе). Конечно, без воды включать инвертор категорически не рекомендуется, так как в этом случае гарантировано, что наша пластиковая трубка расплавится от нагретых кусков проводов внутри.

Итак, за несколько часов мне удалось собрать из подручных материалов рабочий вихревой индукционный нагреватель. Кстати, он очень экономичный: если верить тому, что говорят, его КПД достигает 98-99%!

Можно не останавливаться на достигнутом и для дальнейшего повышения эффективности организовать охлаждение нашего инвертора тем же теплоносителем, что и контур отопления. Правда, это имеет смысл только в том случае, если сама схема инвертора находится вне отапливаемого помещения.

также есть возможность организовать автоматический контроль температуры. Для этого просто возьмите термостат, включите его в разрыв линии питания инвертора и поместите датчик термостата в контролируемую зону.

Всем этим занимаюсь давно, но пишу об этом только сейчас (по настоятельной просьбе друга), так что фоторепортажа не будет. Честно говоря, я просто сам собрал обогреватель, нигде не включал, греть им ничего не пробовал. У меня даже насоса не было. Я просто налил воды внутрь и включил устройство. Вода быстро нагревается до кипения. Итак, как видите, описанная технология изготовления VIN действительно работает и в этом нет ничего сложного.

Устройство и принцип работы индукционного котла

Индукционный котел состоит из основных элементов:

• Корпуса;
• Индукционная катушка;
• Ядро.

Принцип работы индукционных агрегатов предельно прост: электрический ток, проходя через катушку, создает сильное электромагнитное поле. Согласно закону Джоуля-Ленца, под действием электромагнитных волн трубчатый сердечник сильно нагревается, отдавая тепловую энергию циркулирующему внутри него теплоносителю.

Производительность таких систем подчеркивается тем фактом, что с 30-х годов ХХ века принцип электромагнитного нагрева успешно применяется в печах для плавки металлов.