Вихревой индукционный нагреватель в системе отопления дома — Жми!

Сравнение тэнового котла отопления и индукционного одинаковой мощности. Почему индукционный не оправдывает своих ожиданий. Замена ТЭНов и накипь в системах — заблуждения и правда.

Что говорят производители индукционного отопления? 

Чаще всего производители индукционные котлы отопления сравнивают с традиционными, а традиционные – это 99% всех электрических котлов на рынке.

Сравнивают котлы всегда по такой схеме: выделяются мнимые недоработки котлов тэновых и положительные качества индукционного отопления дома.

Например, такие показатели:

• Весьма много элементов нагрева;
• Что якобы может один или даже несколько тэнов выти из строя;
• Утверждают, что котёл может потерять свою рабочую способность;
• Особое внимание они уделяют накипи, которая может появится в виде отложения прямо на самой поверхности элементов нагрева;
• Сложность и громоздкость конструкции обусловлена достаточно большим количеством электрических контактов;
• Создатели индукционных котлов утверждают, что их котлы служат больший срок за счёт того, что могут умягчать воду;
• Абсолютно необоснованное и голословное утверждение, что требуется периодическая замена прокладок, тэнов и ристеров.

Индукционный котел для обогрева дома- сравнение с котлом на ТЭНах

16 Май 2012 Электрообогрев дома

Приветствую вас, читатель моего сайта ceshka.ru!

Мне очень близка тема обогрева дома с помощью электрокотлов, о чем я неоднократно вам рассказывал как на основе самодельных электрокотлов, сделанных своими руками, так и котлов заводского изготовления, например очень качественного электрокотла Протерм, изготавливаемого в Словакии.

И вот недавно я чисто случайно наткнулся в интернете на применение свойств электромагнитной индукции в бытовом электрокотле.

На производстве это давно применяется- например плавят металл в индукционных печах. Но вот применение в быту- это интересно.

Меня очень заинтересовало эта информация. Речь идет о индукционном электрокотле где в качестве нагревательного элемента используется катушка индуктивности.

Кстати подобное устройство применяется и в современной индукционной бытовой электроплите, подробнее можете почитать в Википедии

Конечно сразу стал рыть информацию в интернете что это за  индукционный нагреватель, каков принцип его работы, есть ли у них преимущество перед электрокотлами на тэнах?

Оказалось все не так просто и радужно как казалось…

Конструкция

Вихревый индукционный обогреватель представляет собой прибор, в котором для подогрева теплоносителя используется энергия электромагнитного поля.

Иначе говоря, ВИН преобразует этот вид энергии в тепловую.

Этот вид индукционного котла состоит из следующих конструктивных частей:

1. Нагревательный элемент, как правило, представлен в виде металлической трубы, которая помещается в электромагнитное поле.
2. Индуктор, который является генератором электромагнитного поля. Обычно он представлен в виде цилиндра, состоящего из витков медной проволоки.
3. Генератор переменного тока. Этот узел отвечает за преобразование обычной электроэнергии в высокочастотный ток.

Индукционный водонагреватель

Индукционные водотеплонагреватели имеют корпус и оригинальный электрический индуктор(трансфоматор), внутри него , причем его вторичной обмоткой является сама металлическая труба с водой,в виде короткозамкнутого витка.

В результате  протекания значительных по величине электрических токов в ней, от индуктивно наведенного в ней электрического напряжения,  эта труба интенсивно разогревается и нагревает своим теплом и воду в ней .

Если выразиться в двух словах как работает индукционный нагреватель-

это понижающий трансформатор, который установили в трубу

Я сначала решил что если в названии присутствует слово “индукционный” то нагрев происходит токами высокой частоты типа как в микроволновке, оказалось что нет.

Никакой высокой частоты нет и в помине, питание от сети 220/380 вольт промышленной частоты 50 Герц.

Технология на самом деле очень проста- в экранированной трубе находится обыкновенная катушка- это как бы первичная обмотка трансформатора, если проводить аналогию с трансформатором.

Роль вторичной обмотки, а заодно и магнитопровода выполняет металлическая труба отопления!

Устройство и принцип работы

Корпус индукционного котла многослойный — сердечник с двойной стенкой, затем слой электро- и теплоизоляции, далее внешний (наружный) корпус. В отличие от промышленных индукционных котлов с цилиндрической обмоткой, в бытовых котлах используется тороидальная обмотка медным проводом, выполненная между двумя сваренными друг с другом трубами из ферромагнитной стали со стенкой более 10 мм, диаметр внутренней меньше диаметра внешней. В результате достигается меньший вес, больший КПД и малые габариты котла, по сравнению с промышленными аналогами. Внутренняя труба с тороидальной обмоткой выполняет роль сердечника (магнитопровода), внутренняя — нагревательного элемента для теплоносителя.

Теплоноситель, вода или антифриз, поступает в котел через вводный патрубок, вваренный сквозь обе металлические трубы. Благодаря большой внутренней площади внутренней трубы-теплообменника теплоноситель получает порядка 98% тепловой энергии, генерируемой индукционным котлом, причем за более короткое время, чем нагрев при помощи тэнов, по причине меньшей инерции. Индукционный ток, генерируемый высокочастотным магнитным полем с внешней обмотки на внутреннюю трубу, вызывает нагрев теплоносителя, в то время как вибрации стенок в высоких частотах не позволяют накипи отложиться на металлических стенках. Внешний электро- и теплоизоляционный слой обеспечивает полную защиту от возможных утечек электротока и теплопотерь.

Переменный ток под напряжением, частота которого около 20 кГц, поступает к котлу от полупроводникового инверторного преобразователя. Помимо инвертора в комплектацию инверторного котла входят электронный терморегулятор (датчик температуры встроен в корпус котла) и автоматические выключатели.

Нагрев теплоносителя в индукционном котле происходит за счет нагрева стального сердечника вихревыми токами, вызванными электромагнитным полем, генерируемым током высокого напряжения. При подключении питания котла происходит следующее — ток под высоким напряжением поступает на первичную тороидальную обмотку котла, возникшее в результате электромагнитное поле вдавливает вихревые токи в наружную поверхность стального сердечника, их плотность возрастает и труба сердечника нагревается сначала снаружи, а затем и полностью. Выработанное котлом тепло поглощается циркулирующим через него теплоносителем и доставляется к отопительным приборам. На нагрев сердечника индукционного котла до рабочей температуры 75°С уходит порядка 7 минут.

Принцип действия инверторного котла

Традиционное электрическое оборудование работает по принципу передачи энергии непосредственно теплоносителю посредством ТЭНов. При этом, если прибор имеет в комплектации ТЭНы, то, следовательно, нужно подготовить место для нагрева воды.

ТЭНы также сильно подвержены влиянию коррозии, поэтому их необходимо защитить от необратимых процессов.

Инверторное оборудование работает на основе электромагнитной индукции. Генерация самого тока происходит благодаря переменному магнитному полю. С этой целью необходимо преобразовать постоянный сетевой ток в переменный. С этой задачей превосходно справляется инвертор, действие которого возможно, как от сети, так и от аккумуляторов.

Существует два вида контуров в инверторном котле:

1. Магнитный, позволяющий генерировать магнитное поле переменного типа.
2. Теплообменник, который способствует нагреву теплоносителя.

При соответствующей подачи переменного электричества, катушка начинает формировать магнитное поле. Это способствует нагреванию жидкости в системе и дальнейшей ее передачи по трубам.

Схема индукционной системы нагрева

Как работает индукционный нагреватель

Очень просто. Подаем рабочее напряжение на катушку. В катушке создается электромагнитное поле. Дальше читаем внимательно- тут суть егоработы:

Электромагнитное поле наводит в трубе отопления токи Фуко или вихревые токи и металлическая труба начинает нагреваться.

Если кто не знает- у трансформатора магнитопровод набран специально из множества тонких пластин из электротехнической стали, изолированных друг от друга.

Это сделано именно для того, что бы избежать потерь энергии от нагрева вихревыми токами.

Дело в том, что чем массивнее проводник, тем сильнее он будет нагреваться от токов Фуко, в свою очередь увеличить силу воздействия вихревых токов можно скоростью изменения магнитного потока.

Знаете ли вы что у силового трансформатора напряжением 110 кВ на холостом ходу, даже без нагрузки выделяется тепловая мощность около 11 киловатт?

Это в основном именно за счет воздействия вихревых токов, которые нагревают магнитопровод, на который одеты первичная и вторичная обмотка.

При этом магнитопровод- шихтованный, а если бы он был цельный, то тепловые потери возросли бы многократно!

И тансформатор просто напросто сгорел бы от перегрева.

Индукционный электрокотел работает по этому же принципу и стальная труба с водой, проходящая внутри катушки очень сильно греется, НО!- за счет циркуляции воды тепло успевает отводиться от трубы в систему отопления и перегрева не происходит.

Но может ли он быть экономичнее по сравнению с электрокотлами на тэнах?  За счет чего?

Вот давайте сначала без разбора и сравнения этих двух типов котлов подумаем:

Есть дом. Не важно какой и не важно где. Хоть под водой, хоть на Эвересте. У этого дома теплопотери- 6 киловатт.

Через стены, через окна, через потолок и т.д.- тепло теряется и что бы поддержать постоянную температуру- надо компенсировать эти теплопотери и для этого надо естественно тоже 6 киловатт тепла.

И не важно где и как берется это тепло, эта тепловая энергия— 6 киловатт- хоть костер жги, хоть газ, хоть бензин, самое главное что бы выделялись эти нужные киловатты тепла!

Теперь самое главное:

для обогрева такого дома понадобится что индукционный нагреватель, что электрокотел на ТЭНах- все равно мощностью тоже не менее 6 кВт.

Другими словами- котел просто преобразует электрическую энергию в тепловую.

 А каким образом он это делает- совершенно не важно, ведь для нас самое важное что бы в доме было тепло.

Энергия- просто преобразуется из одного вида- в другой, из электрической- в тепловую. И если выделил котел тепла на 6кВт, то взял из сети электроэнергии как минимум- столько же, а учитывая что КПД у котлов не 100%, то и энергии потребляется из сети даже больше немного.

Тогда может быть КПД у индукционного котла выше? По заявлением произодителей это значение достигает 98%.

То же самое и у электрокотла с ТЭНами. КПД у них достигает 99%.

Ну сами подумайте- куда еще может деваться энергия в ТЭНе кроме как выделиться в тепло?

Вся энергия, потребленная из сети ТЭНой преобразуется в тепловую энергию. Взяла 5 кВт- выделила  5 кВт тепла.

Взяла 100 кВт- выделила 100 кВт тепла. Ну может чуть-чуть поменьше если учитывать потери энергии в переходном сопротивлении на зажимах тэны, но опять же- эта потеря энергии выделяется в виде тепла (греется зажим) и в подводящих кабелях.

Но- что зажимы, что сечение кабеля- одинаковые по параметрам и на вихревой индукционный электрокотел и на ТЭН.

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.

Схема нагрева теплоносителя

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.

Отопление индукционными котлами

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.

Пример подключения индукционного котла

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.

Покупать или не покупать индукционный котёл отопления?

Вы, конечно, сами должны принять для себя решение, какой именно котёл вам следует купить: качественный тэновый или же всё-таки более громоздкий, менее эффективный и дорогой индукционный котёл.

Но вы должны учитывать следующее: индукционный котёл – это агрегат не для систем отопления, тем более, если они индивидуальны и не требуют больших мощностей. Разумеется, без индукционного отопления в некоторых индустриальных областях технического производства обойтись невозможно, но это касается производственных задач.

Всё-таки тащить в свой дом сложный тяжёлый и дорогостоящий агрегат не за чем. Можно обойтись более изящным решением – тэновым котлом.

Производители индукционных котлов отопления дают заведомо не полную информацию о своей продукции, что вводит в заблуждение тех, кто делает выбор в сторону того или другого котла. Здесь важно говорить правду и показывать свой продукт со всех сторон, чтобы люди знали, что они покупают.

Как установить индукционный котел

Установка таких котлов допускается только в закрытую отопительную систему, оснащенную насосом принудительной циркуляции и расширительным бачком-экспанзоматом. Индукционный котел выставляется строго вертикально, к патрубку ввода (в зависимости от модели расположен снизу или сбоку, в нижней части корпуса) подключается обратка контура отопления, к выводному патрубку (находится в верхней боковой части корпуса или сверху) — подающий трубопровод. Индукционный котел крепится к стене при помощи креплений, способных выдержать его собственный вес и массу теплоносителя, заполняющего котел во время его работы. Дистанция от корпуса котла до любого близлежащего предмета, стен, потолка и пола должна быть не меньше 300 мм по его бокам, не меньше 800 мм — снизу и сверху.

В ходе установочных работ индукционный котел необходимо обязательно заземлить. Обвязка металлическими трубами не требуется, можно подсоединять металлопластиковые трубы контура непосредственно к патрубкам котла. В отрезок трубопровода, расположенный неподалеку от выводного патрубка котла, встраивается группа безопасности — манометр, воздухотводчик-автомат и подрывной клапан. Запорную арматуру можно устанавливать в отопительный контур после точек размещения группы безопасности, бачок-экспанзомат — на участке обратки. После точки размещения экспанзомата и до ввода трубопровода обратки в индукционный котел, в контур последовательно встраивают фильтр-отстойник, сетчатый фильтр грубой очистки, циркуляционный насос и датчик потока (позволяет контролировать проток теплоносителя по обратному контуру, его поступление в котел). Система управления индукционным котлом устанавливается согласно правил ПУЭ и подключается к котлу согласно схем, приведенных в его техническом паспорте.

Отзыв эксперта об индукционном котле отопления

Один из ведущих российских экспертов в сфере установки и обслуживания котлов в России Владимир Сухоруков в одной из своих передач на YouTube «Индукционный котел — большое недоразумение», вышедшей 12 декабря 2017 г., обстоятельно и подробно доказал, что индукционные котлы отопления проигрывают традиционным тэновым котлам.

Владимир Сухоруков не нашел ни одной причины для использования индукционного котла в котельной. Более того, он настоятельно советует ни при каких обстоятельствах не покупать индукционные котлы, когда есть качественные тэновые котлы, работающие стабильно и слаженно.

Возможно, надо прислушаться к совету эксперта.

Читайте так же:

Стоимость индукционного котла

Как вам такая цифра: индукционный котел мощностью 7 кВт –  30- 40 тыс.рублей в зависимости от производителя.

Трехфазная 9-киловаттная ТЭНа стОит максимум 1000 руб. Даже если вы будете ее раз в год менять (что маловероятно- на самом деле гораздо реже) то этих денег хватит на 40 лет.

Себестоимость самодельного электрокотла даже если учитывать современную цифровую автоматику- не превысит 10 тыс. руб.

Сами посчитайте: ТЭНа- ну пусть 1000 руб.; цифровой электронный блок автоматики- за 3000 можно хороший взять; на пуско-защитную аппаратуру еще 1000 уйдет,

остается 5000- на них надо купить обрезок железной трубы диаметром 100-120 мм и отводы для подсоединения труб отопления, сколько это точно стОит я не знаю, можно и из металолома сделать- вообще даром, плюс услуги сварщика- вот вам в себестоимость электрокотла.

30 тысяч рублей очень приличная сумма, за это вы получаете электронагреватель у которого преимущество в том, что из-за сильной вибрации внутри него НЕ образуется накипь, и еще одно- не нужно время на разогрев нагревательного элемента- нагрев начинается моментально.

Вывод такой: у индукционных котлов по моему мнению нет таких уж явных преимуществ, что бы отдавать за них такие деньги. Лично я буду для себя делать электрокотел на тэнах.

Но это только мое мнение, не более того, а пользоваться или нет индукционными нагревателями у себя дома- решать конечно же вам самим, уважаемые читатели моего сайта.

Расскажите и вы- знакомы ли вы с применением индукционных котлов для отопления дома?

Что вы думаете по поводу их эффективности? Может я в чем то ошибаюсь по вашему мнению? Напишите в комментариях. мне очень важно знать ваше мнение!

Узнайте первым о новых материалах сайта!

Просто заполни форму:

Теги: индукционный нагреватель

Устройство и принцип работы индукционного котла

Индукционный котел состоит из основных элементов:

• Корпуса;
• Индукционной катушки;
• Сердечника.

Принцип работы индукционных агрегатов чрезвычайно прост: проходя через катушку, электрический ток генерирует сильное электромагнитное поле. В соответствии с законом Джоуля – Ленца под воздействием электромагнитных волн трубчатый сердечник интенсивно разогревается, отдавая тепловую энергию циркулирующему внутри него теплоносителю.

О производительности таких систем свидетельствует тот факт, что, начиная с 30-х годов ХХ столетия, принцип электромагнитного нагрева успешно применяется в металлоплавильных печах.