Индукционный котел для отопления

Индукционный электрокотел предназначен для обогрева жилых помещений потоком жидкости, которая прогревается в теплообменнике за счет вихревых токов Фуко.

Оборудование отличается сниженным расходом электроэнергии (по сравнению с традиционными конструкциями), но использование дорогостоящих комплектующих и материалов повышает цену котла.

Типы индукционных котлов

Индукционные отопительные котлы различаются по частоте напряжения, подаваемого на рабочий нагревательный элемент. Стандартные модификации SAV подключаются к бытовой сети переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 220 или 380 В (для изделий с повышенной мощностью).

Оборудование вихревого типа (ВИН) оснащается преобразователем, формирующим переменный ток высокой частоты (10000 Гц и выше). Применение токов повышенной частоты позволяет снизить вес оборудования, но негативно влияет на стоимость изделий.

Дополнительным отличием является материал теплообменника. Бюджетные модели оснащаются стальными узлами, напряжение подается на обмотку, смонтированную на нагревательном элементе.

В металлических элементах наводятся токи, обеспечивающие прогрев деталей и находящейся внутри жидкости. В конструкции котла предусмотрен регулируемый насос с приводом от электрического двигателя, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя по контуру отопления.

Котлы вихревого типа используют для нагрева теплоносителя трубопровода из ферромагнитного материала. В качестве магнитопровода и вторичной обмотки применяются ферромагнитный контур, а также элементы конструкции корпуса изделия.

В комплект оборудования входит микропроцессорный блок управления, предусмотрена циркуляционная помпа, прокачивающая рабочую жидкость. Дополнительный насос предназначен для циркуляции теплоносителя по трубам контура отопления, смонтированного в здании.

Плюсы и минусы

Преимущества индукционного отопительного оборудования:

1. Повышенная надежность и безопасность эксплуатации за счет использования автоматики. Допускается применение различных жидких теплоносителей.
2. Повышенный КПД котла, превышающий 90%. Параметр зависит от конструктивных особенностей теплообменного контура.
3. Увеличенный срок эксплуатации, превышающий отметку 25 лет. Для повышения надежности используются катушки с разнесенными витками обмотки. Зазор между проводом заливается термоустойчивым компаундом. Из схемы оборудования исключены трущиеся детали (кроме быстросъемных электрических насосов), что дополнительно снижает вероятность поломки оборудования.


4. Быстрое начало работы за счет уменьшенных габаритов изделия. Поскольку электрический индукционный котел не имеет массивных металлических элементов конструкции, то нагрев жидкости начинается после включения питания.
5. Вибрирующий индукционный нагревательный элемент не покрывается слоем накипи. Для снижения вероятности образования отложений применяются специальные жидкости. Отсутствие отложений позволяет поддерживать равномерную мощность в процессе эксплуатации устройства. Для повышения функциональных характеристик рекомендуется вводить в состав рабочей жидкости реагенты, препятствующие образованию отложений.

Недостатки нагревательного оборудования с индукционным принципом нагрева жидкости:

1. Необходим постоянный контроль уровня жидкости в магистралях. При утечке происходит перегрев рабочего сердечника, выводящий отопительный котел из строя.
2. Повышенная цена оборудования и монтажа.
3. Затруднен процесс самостоятельного ремонта. Не предусмотрен демонтаж части компонентов конструкции, что повышает стоимость восстановительных работ.
4. Высокочастотный шум при работе части устройств. Подобное оборудование не рекомендуется устанавливать в жилых помещениях.

Устройство индукционного электрического котла

В основе конструкции индукционного электрического котла лежит сердечник, на который намотана обмотка. Витки изолированы друг от друга специальным составом, не разрушающимся при циклическом нагреве и охлаждении.

Внутри катушки расположен теплообменник, который нагревается при подключении питания. Вокруг них установлен герметичный металлический кожух, а пространство между деталями заполнено рабочей жидкостью. Кабели питания выведены из корпуса через изолированные герметичные рукава.

Принцип действия оборудования основан на возникновении токов Фуко, повышающих температуру теплообменника. Они генерируются при подаче рабочего напряжения на катушку.

Управление работой выполняется микропроцессорным блоком. Поддерживаются автоматические выключатели, отсекающие питание при выходе рабочих параметров за допустимые пределы.

Чем отличаются индукционные котлы от ТЭНовых

Отличие оборудования, оснащенного ТЭН, от индукционных котлов:

1. Состав комплекта. Индукционное оборудование поставляется в наборе с насосом, запорной арматурой, датчиками и предохранительным блоком. Увеличение перечня деталей приводит к повышению стоимости комплекта на 60-70% (при одинаковой мощности).
2. Управляющая электроника стандартного котла располагается внутри кожуха, индукционное оборудование укомплектовано отдельным шкафом.


3. Вес компонентов индукционного котла в 1,8-2,2 раза превышает массу деталей стандартного прибора с ТЭН.
4. Стандартный котел оборудован ступенчатым регулятором интенсивности нагрева жидкости, позволяющим вручную корректировать производительность и энергопотребление. Индукционный узел работает в едином режиме мощности; изменение степени нагрева корректируется производительностью насоса. Существуют модели с переключателями режимов, которые незначительно снижают мощность.
5. В конструкции индукционного оборудования используются реле, рассчитанные на коммутацию тока повышенной силы. При работе контактных групп происходят щелчки, сопровождающиеся просадкой напряжения в цепи электроснабжения. Котлы с ТЭН оснащаются малогабаритными реле с пониженной шумностью.
6. Изделия с ТЭН оборудованы блоками управления с модулем памяти, сохраняющим коды ошибок. Информация отображается на дисплее, владелец может самостоятельно расшифровать код и определить неисправность. Индукционные котлы не поддерживают подобной функции.

Особенности монтажа

Оборудование с индукторным нагревателем предназначено для работы в замкнутой системе отопления. В конструкции предусматривается герметичный расширительный резервуар (мембранный бак), в который уходит расширяющаяся при нагреве жидкость. Для циркуляции теплоносителя устанавливается электрическая помпа; конвекционный способ переноса нагретой жидкости не используется (из-за интенсивного прогрева раствора теплообменником).

Для разводки по помещению применяются пластиковые магистрали. Если в комнатах имеются стальные трубопроводы, то предусматриваются соединительные муфты из пластика, разобщающие металлические трубы и кожух нагревателя.

В цепи питания предусматривается заземляющий кабель, который подключается к общедомовому или индивидуальному контуру. Нагревательный блок крепится на поверхности стены через штатные точки фиксации (воздушный зазор между стеной и кожухом — 300 мм), расстояние от горизонтальных поверхностей должно составлять не менее 800 мм.

В конструкции предусматривается датчик потока, отображающий объем теплоносителя на выходе из насосной станции. На отводных магистралях монтируются предохранительные краны, позволяющие отключать комнаты от общего контура для ремонта магистралей.

В канале подачи горячей жидкости монтируется группа безопасности с датчиком аварийного отключения питания; предусматривается датчик температуры с индикатором значения. Электроника котла вынесена в отдельный распределительный шкаф, который монтируется на стене рядом с отопительным оборудованием.

Какой индукционный котел лучше выбрать

Перед тем как выбрать индукционный электрический котел для отопления, необходимо определить возможности электропроводки в доме. При использовании бытовой сети переменного тока напряжением 220 В допускается установка оборудования мощностью до 8 кВт.

Для коммутации используется отдельная магистраль питания, изготовленная из медного провода сечением 3-5 мм² и оснащенная индивидуальным предохранительным устройством. Оборудование с повышенной мощностью требует подключения к 3-фазной сети напряжением 380 В.

Выбор оборудования для отопления частного дома предусматривает оценку затрат на электроэнергию. Производитель указывает среднесуточную и пиковую мощность индукционных устройств.

Допускается использовать индукционные приборы в качестве дополнительного источника нагрева, работающего параллельно с котлами на твердом, жидком или газообразном топливе. В соединительных магистралях предусматриваются шаровые краны, позволяющие разобщать рабочие контуры.

Наибольшее распространение на рынке получило такое оборудование:

• вихревые установки, собираемые ижевским заводом компании «Альтернативная энергия»;
• котлы с индукционными блоками стандартного типа, собираемые предприятием НПК «ИНЭРА«;
• индукционные электрокотлы отопления компании «Сибтехномаш«;
• дизайнерские установки фирмы «Miraton«, отличающиеся оригинальным внешним видом.

Часть индукционных установок поддерживают установку блока управления, корректирующего рабочие параметры при помощи приложения на смартфоне владельца. Дополнительные температурные датчики обеспечивают снижение энергопотребления в зависимости от внешних погодных условий.

При выборе учитывается площадь обогрева, теплоизоляция дома и ряд других факторов. Рекомендуется обратиться к помощи специалистов, которые оценят возможности установленного оборудования и дадут рекомендации по выбору индукционного котла.

Источник: kotle.ru

История индукционного котла

Примерно с 1822 по 1831 годы блестящий английский ученый и исследователь Майкл Фарадей проводил серию опытов с целью преобразования магнетизма в электроэнергию. И только в конце августа 1831 года очередной опыт Фарадея дал результат, на который ученый так рассчитывал — получив электроток в первичной проволочной обмотке, намотанной на круглый сердечник из железа, он открыл электромагнитную индукцию.

Открытие Майкла Фарадея первоначально использовалось в трансформаторах, генераторах и двигателях, а по настоящему востребованным стало лишь спустя 70 лет — с начала XX века темпы развития промышленности потребовали новых способов плавления металлов в условиях цеха. И первая индукционная плавильня была открыта в английском Шеффилде, в 1927 году.

В 80-х годах XX века были созданы индукционные котлы, использовавшиеся для отопления на промышленных предприятиях, в том числе и в СССР: первый их тип потреблял ток частотой 50 Гц, второй — частотой от 1 кГц и выше.
змеры и вес промышленных индукционных котлов довольно внушительны, теплоноситель в них циркулирует по вторичной обмотке из труб, размещенной поверх металлического сердечника с первичной обмоткой. Серийные модели индукционных котлов, предназначенных для бытовых систем отопления и отличающиеся от промышленных аналогов значительно меньшими размерами и весом, появились в России в 90-е годы прошлого века.

Следует отметить, что физик-изобретатель Николо Тесла никакого прямого отношения к индукционному котлу не имеет — разве что, открытием переменного электротока.

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.

Характеристики индукционного котла

Данный вид отопительных котлов имеет ряд преимуществ перед традиционными тэновыми нагревателями, однако у него есть и недостатки, в том числе и специфичные только для таких котлов. Рассмотрим пристально плюсы и минусы индукционных котлов, начиная с положительных характеристик:

• полное отсутствие каких-либо нагревательных элементов, а также подвижных и высоконагруженных элементов, подвергающихся износу во время эксплуатации и требующих периодической замены;
• возможность работы от электросети с низким напряжением и с постоянным током, что обычно недопустимо для электрокотлов других типов;
• конструкция котла не содержит разъемных соединений, т.е. вероятность протечки полностью исключена;
• значительно более быстрый нагрев до рабочей температуры, по сравнению с любыми другими видами отопительных электрических котлов;
• защищенность от образования накипи *;
• высокая пожаро- (класс II) и электробезопасность, поскольку нагревательный элемент (сердечник) электрически не связан с индуктором (первичной обмоткой) напрямую, а разница температур между сердечником и теплоносителем не превышает 30°С;
• конструкция котла не требует установки дымохода;
• нет необходимости устанавливать индукционный котел в отдельном помещении;
• как и у любого электрического нагревателя, КПД такого котла близоко к 100%. Кстати, это значение не меняется с годами его эксплуатации, в отличие от котлов с тэнами и электродных;
• средний срок службы составляет 25 лет и выше (зависит от толщины металлических труб, образовывающих сердечник котла), причем никаких профилактических работ с этим оборудованием производить не требуется;
• позволяет использовать в отопительной системе практически любой теплоноситель (воду, антифриз, масло и т.д.), причем без какой-либо его предварительной подготовки;
• замена отработавшего теплоносителя в отопительной системе производится один раз в 10 лет;
• абсолютная бесшумность при работе;
• низкая инерционность, что позволяет экономить электроэнергию за счет эффективного управления работой котла при помощи электронной автоматики **. Следует отметить, что инерционность индукционных котлов ниже, чем у тэновых водонагревателей, однако более высокая, чем у электродных котлов;
• монтаж котла не требует привлечения специалистов высокой квалификации;
• допускается использование для любых закрытых систем отопления, в том числе для «теплого пола» и для плинтусного отопления — минимальный порог температуры нагрева теплоносителя составляет 35°С.

* — отложения накипи на внутренних поверхностях трубы-сердечника не образуются за счет малой разницы температур между нагревателем и теплоносителем, не превышающей 30°С, а также из-за высокочастотных вибраций, вызванных вихревыми токами, отталкивающих ионы солей от внутренних стенок трубы.

** — электронное управление индукционным котлом обеспечивает меньшее энергопотребление за счет поддержания температуры на строго заданном уровне, т.е. при ее нарастании электропитание котла немедленно отключается и возобновляется лишь при снижении температуры ниже заданной пользователем.

Следует отметить, что максимально допустимое давление в отопительной системе с нагревом теплоносителя от индукционного котла не должно превышать 0,3 МПа.

Минусы индукционных котлов:

• значительные размеры и вес. К примеру, однофазный котел мощностью 2,5 кВт, при высоте в 450 мм и диаметре 121 мм, весит 23 кг;
• высокая стоимость — от 30000 руб. и выше. Отчасти цена индукционных котлов объясняется присутствием в системе управления инверторного пускателя, который сам по себе недешев;
• установка только в закрытые отопительные системы;
• при работе, в зависимости от мощности котла, генерируются помехи в длинноволновом, средневолновом и УКВ-радиодиапазоне на дистанции нескольких метров от его местоположения, полностью экранировать которые невозможно. Впрочем, на человеческий организм это не оказывает никакого воздействия, лишь домашние животные (собаки, кошки) способны почувствовать их.

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.

Как выбрать индукционный котел

На российском рынке в основном представлены одно- и трехфазные индукционные котлы двух отечественных производителей — ООО «Альтернативная энергия» (брэнд «ВИН») и ЗАО «НПК «ИНЭРА» (брэнд «SAV»), мощностью от 2,5 до 7 кВт (однофазные) и от 7 до 60 кВт (трехфазные).

Помимо обязательных элементов, которыми оснащается отопительная система с индукционным котлом, и для облегчения его управления допускается комплектация блоком электронного программатора режимов работы котла на одну неделю или программатора, позволяющего управлять работой отопительной системы удаленно, по GSM-каналу.

Учитывая, что мощность индукционных котлов не снижается с годами эксплуатации, то подбор необходимой модели производится по соотношению 60 Вт на м2 площади, которую необходимо отапливать. К примеру, для помещений общей площадью 20 м2 понадобится котел мощностью 3 кВт. Для точного расчета необходимой мощности котла применительно к конкретному зданию, необходимо привлечение специалистов, которые оценят степень утепления помещений в нем.

Гарантийный срок для индукционных котлов составляет 3 года на сам котел и год на электрооборудование шкафа, которым он комплектуется. Определяющим моментом в длительности срока безаварийной эксплуатации таких котлов является толщина стальной внутренней трубы-сердечника — чем ее стенка толще, тем дольше она сможет противостоять коррозионным процессам. Оптимальная толщина стенки трубы-сердечника — 10 мм.

Удобство использования электрических индукционных котлов также заключается в возможности поддержания оптимальной температуры в зданиях, навещаемых хозяевами периодически, наездами. В этом случае особенно мощная модель не понадобится, поскольку даже 6 кВт котел способен поддерживать температуру в доме площадью, к примеру, в 120 м2 на уровне 12–15°С. А поскольку в дачном коттедже обычно имеется камин, то, растопив его, можно легко и быстро поднять поддерживаемую индукционным котлом температуру до комфортного уровня, что было бы невозможно в не отапливаемом здании.

© рмнт.ру, Игорь Максимов

Источник: zen.yandex.ru

Изготовление аппарата своими руками

Высокая стоимость индукционных отопителей, которая даже у базовых моделей может составлять 30 тысяч рублей и более, несколько ограничивает популярность этого вида техники. Благодаря простой конструкции агрегатов их вполне по силам сделать самостоятельно, что позволяет несколько сократить затраты на проживании в частном доме. Чтобы изготовить индукционный котел своими руками, не потребуются специальные знания или перепланировка имеющейся системы отопления в доме.

Простейшие модели индукционных отопительных котлов будут состоять из трансформатора с первичной и вторичной обмоткой. Уже в первичном контуре электроэнергия превращается в вихревой поток, который отвечает за нагрев оболочки аппарата и используемого теплоносителя. Корпус индукционного котла может быть выполнен из металлической или пластиковой трубы, а в качестве наполнителя используют металлические обрезки из диэлектрического металла.

Для самостоятельного изготовления котла потребуются следующие материалы и инструменты:

• Мощный сварочный аппарат.
• Металлическая сетка.
• Пластиковая толстостенная труба.
• Стальная или медная проволока диаметром не больше 7 миллиметров.
• Профессиональный инструмент.

Пластиковая труба, используемая в качестве корпуса отопителя, и индукционные катушки должны иметь внутренний диаметр около 50 миллиметров. Силовой медный провод наматывают без промежутков на пластиковую трубу. Нужно будет выполнить не меньше 90 витков. Внутрь выполненной индукционной катушки помещают нарезанные длиной в 70 миллиметров кусочки стального провода. Вся конструкция с двух сторон закрывается металлической сеткой. Для ее фиксации лучше всего использовать пластиковые или металлические хомуты. Выполненный отопитель с помощью соответствующих фитингов и системы патрубков подключается к имеющейся системе обогрева.

Всё, что останется сделать, — это провести пробный пуск индукционного котла. При подаче на катушку напряжения будет формироваться магнитное поле, которое разогревает находящиеся внутри пластиковой трубы обрезки стального провода. Имеется возможность уменьшения или увеличения интенсивности напряжения, что позволяет регулировать мощность нагрева теплоносителя. Дополнительно рекомендуется установить термодатчик и контролирующую автоматику, которая разрывает цепь, прекращая работу котла при нагреве жидкости до определённой температуры.

Индукционные котлы нового поколения — это универсальная в использовании функциональная техника, которая сочетает эффективность эксплуатации, компактные габариты и великолепную надежность. Сегодня в магазинах можно подобрать различные модификации индукционных котлов, отличающиеся показателями мощности, принципом работы и используемой автоматикой. Также возможно изготовление таких отопителей своими руками, что позволяет существенно сократить затраты на приобретение техники.

Источник: oventilyacii.ru