Принцип работы индукционного котла отопления

Индукционный котел отопления: принцип работы и устройство своими руками

В процессе планирования устройства отопительной системы на даче или в загородном доме многие пытаются решить проблему чрезмерных расходов на энергоносители путем установки индукционного котла отопления. Кроме экономии электроэнергии его устройство таково, что позволяет обходиться без вредных выбросов в окружающую среду и не представляет никакой опасности в процессе использования. Немаловажным аргументом в его пользу является и возможность его самостоятельного конструирования. В данной статье мы рассмотрим, что такое индукционный котел отопления: все про принцип работы + 2 варианта устройства своими руками. Кроме того, нам станут очевидны его преимущества перед обычными электрическими котлами и газовыми агрегатами.

Устройство индукционных котлов

В основу внутреннего устройства такого котла включен индуктор (трансформатор). Обычные бытовые индукционные котлы немного отличается от аналогичных промышленных с цилиндрической системой обмотки. В компактных котлах бытового назначения применяется медная обмотка тороидального типа.

Внешний корпус агрегата выполнен из окрашенного металла, затем идет толстый слой тепло- и электроизоляции, внутри которой находится сердечник с двойной стенкой. Он изготовлен из особой ферромагнитной стали и имеет толщину стенок не менее 10 мм. Тороидальная обмотка, которая намотана на сердечнике – это первичная обмоткой. Именно в ней происходит преобразование энергии электрического поля в магнитное, которое создает вихревые токи. Уже их энергия переносится на вторичную обмотку. В роли вторичной обмотки выступает корпус контура, который под действием этой энергии выделяет большое количество тепла, передающегося теплоносителю. Тороидальная обмотка позволяет создавать агрегаты с небольшим весом и габаритами.

Принцип действия индукционных котлов

В стандартную комплектацию обычно входит сам котел, совершенно необходимый полупроводниковый преобразователь, называемый инвертором, автоматические выключатели, терморегулятор электронный. Сам температурный датчик находится внутри корпуса котла.

Работа индукционных котлов базируется на принципе электромагнитной индукции. Его суть в том, что электроэнергия, потребляемая из сети, создает электромагнитное поле. Теплоноситель подается внутрь котла котел через водный патрубок, который приварен внизу. Переменный ток частотой 20 кГц поступает на котел через инвертор. При включении этого прибора ток протекает через тороидальную обмотку котла. При этом стальной сердечник всего за 7 минут нагревается до температуры 750 градусов.

Произведенное тепло передается теплоносителю, циркулирующему внутри контура. Быстрый нагрев жидкости создает конвекционные потоки. Это означает, что разогретый теплоноситель сильно расширяется и устремляется вверх по конструкции котла и далее в саму систему отопления. Часто этого бывает достаточно, чтобы происходила полноценная работа бытового котла, имеющего среднюю протяженностью отопительного контура. Такой метод позволяет достаточно быстро обогревать всю систему, но для лучшей циркуляции нужно дополнительно устанавливать обычный циркуляционный насос.

Благодаря применению принципа магнитной индукции, разогрев теплоносителя в таких котлах происходит гораздо быстрее, чем в агрегатах с тэнами, а потери тепла минимальны. На сердечнике почти не возникает накипь, какой бы жесткой и известковой не была вода.

Это происходит потому, что вихревые потоки вынуждают сердечник вибрировать, не позволяя образоваться накипи. Одновременно, вскипающие у его тела пузырьки, очищают поверхность сердечника. По причине герметичности всей системы, теплоноситель забирает максимальное (98%) количество выделяемой тепловой энергии. Таким образом, эти параметры очень сильно увеличивают КПД котла, что положительным образом сказывается на его экономичности и сроках эксплуатации.

Плюсы и минусы индукционных котлов

Индукционные котлы обладают рядом безусловных преимуществ перед обычными котлами на ТЭНах:

• Стабильные показатели КПД до 99% практически весь срок эксплуатации.
• Отсутствие нагревающихся элементов, что значительно продлевает срок применения устройства.
• Отсутствие двигающихся элементов, что полностью исключает механический износ и необходимость замены комплектующих.
• Отсутствие разъемных внутренних соединений не дает возможность возникновения течи.
• Полная доступность работы даже при постоянном токе либо низком напряжении в сети.
• Очень быстрый нагрев до нужной температуры теплоносителя (5 – 7 мин).
• Достаточно высокая степень электро- и пожаробезопасности, соответствующая классу II за счет использования сердечника, не связанного напрямую с индуктором.
• Отсутствие необходимости установки дымохода и предоставления под котел отдельно расположенного помещения. Для установки данной системы нет потребности в привлечении высококвалифицированных специалистов.
• Нормативный срок эксплуатации прибора до 25 лет и даже более. Он напрямую зависит от герметичности запаянного внешнего шва и от большой толщины металлических труб для сердечника. Ему не нужны никакие профилактические работы в течение всего срока эксплуатации.
• Котел может использовать все доступные жидкие теплоносители: масло, вода, антифриз, этиленгликоль без какой-либо предварительной подготовки.
• Менять отработку теплоносителя можно всего один раз в 10 лет.
• Хорошая защита от перегрева и различных аварий, бесшумность в ходе работы.
• На котлах установлены электронные автоматизированные системы управления.
• Внутри контура отсутствует накипь.
• Возможность подключения котла к любым отопительным системам закрытого типа.
• Минимально возможный прогрев теплоносителя – 35°С.

Но у индукционных котлов есть недостатки, как перед другими отопительными приборами, так и по индивидуальным специфическим параметрам.

• Такие котлы можно подключить только к закрытому контуру отопления, очень часто с принудительной циркуляцией теплоносителя
• Достаточно большой вес котла при довольно небольших размерах. Вес котла мощностью 2,5 кВт составляет не менее 23 кг при полной высоте 45 см и диаметре 12 см.
• Большая, чем у других котлов цена, которая обусловлена наличием дорогостоящей детали – инвертора.
• Генерируемые на расстояние в несколько метров от котла радиопомехи в длинноволновом, средневолновом и даже УКВ-диапазоне. Они не оказывают воздействия на человеческий организм, но их хорошо чувствуют домашние животные и электронная аппаратура.

Установка индукционного котла и системы управления к нему

Установка таких котлов возможна только в закрытую систему отопления. Это требует наличия расширительного бачка-экспанзомата и насоса для принудительной циркуляции теплоносителя.

Согласно инструкции, индукционный котел выставляется строго вертикально. После этого, к нижнему патрубку ввода подключается обратная труба контура отопления. Выходной патрубок расположен в верхней части устройства (сбоку или сверху). На него закольцовывается подающий трубопровод.

Вес монтируемого котла достаточно серьезный, поэтому креплениям нужно уделить самое особое внимание. Они должны быть очень надежными с учетом того, что при работе котла его вес значительно увеличится за счет поступающего внутрь теплоносителя. Боковое расстояние от котла до окружающих предметов и стен – 300 мм. Расстояние до пола и потолка – 800 мм и не меньше. Важным и обязательным условием при монтаже таких котлов является их заземление. С ним возможно использовать, как металлические, так и металлопластиковые трубы.

Рядом с выводным патрубком встраивается группа приборов безопасности: подрывной клапан, манометр, воздухоотводчик. Расширительный бачок устанавливается на удобном участке обратной трубы системы. Запорная арматура главным образом монтируется уже после группы безопасности.

Монтаж всей системы управления, а также самого котла нужно производить в соответствии с существующими правилами и нормами ПУЭ, схемами и условиями, содержащимися в имеющемся в комплекте техническом паспорте.

Примеры самодельных конструкций

Если вы не собираетесь использовать индукционный котел для осуществления главного отопления в частном доме, а хотите оборудовать им дачу или гараж, то вы можете попытаться сконструировать его самостоятельно. Существует два варианта, как это сделать.

Первый вариант

Для его реализации понадобятся куски пластиковых труб и сварочный инвертор. Имея элементарные знания в области физики и умея пользоваться кусачками, можно самостоятельно смастерить элементарную индукционную модель. Для этого нужно приобрести уже созданный высокочастотный сварочный инвертор с плавной регулировкой мощности тока до 15 ампер или даже выше. Для обогрева большой площади лучше выбрать гораздо более мощный аппарат. Еще понадобится катанка из нержавеющей стали либо обычные отрезки стальной проволоки. Это нужно для выполнения роли нагреваемого элемента. Их длина – около 50 мм, при диаметре 7 мм.

Важной составляющей является медная проволока, которую можно без проблем приобрести в любом тематическом магазине. Не следует использовать обмотку со старых катушек. Корпус, являющийся основой индукционной катушки – это одновременно часть трубопровода, поэтому его можно изготовить из пластиковой трубы с толстыми стенками. Ее внутренний диаметр должен быть 50 мм. К этому корпусу крепят два выходных патрубка для поступления холодного и отдачи горячего теплоносителя. Все внутреннее пространство корпуса нужно полностью заполнить отрезками проволоки и закрыть металлической сеткой, чтобы они не высыпались.

Индукционную катушку делают следующим образом: вокруг уже ранее приготовленной пластиковой трубы постепенно наматывают покрытый эмалью медный провод. Понадобится примерно 90 витков. Получившееся самодельное устройство требуется подключить к трубопроводной сети. Из трубопровода вырезают небольшой участок трубы, а вместо него устанавливают самодельный индукционный котел. Его подключают через инвертор и просто запускают воду.

Второй вариант

Это вариант предусматривает использование трехфазного трансформатора с возможностью и фиксации. Кроме того, понадобится еще и сварочный аппарат. Для изготовления устройства нужно сварить две трубы таким образом, чтобы они были похожи на бублик в разрезе. Эта конструкция выполняет, как проводниковую, так и нагревательную функции. Потом наматывают обмотку, непосредственно на корпус котла в целях его более эффективной работы, несмотря на небольшой вес и размеры. Здесь используется стандартная схема нагрева теплоносителя: он получает большое количество тепловой энергии при контакте с обмоткой.

Схема изготовления такой конструкции несколько сложнее, чем в первом варианте. Котел оборудуется двумя патрубками, как для входа холодного теплоносителя, так и для выхода нагретого. Если придумать и самостоятельно соорудить защитный кожух, то можно минимизировать тепловые потери.

Особенности самостоятельной установки и эксплуатации самодельных котлов

Как и в случае котлов, произведенных на заводе, для монтажа самодельной индукционной установки может подойти только отопительная система закрытого типа. В ее состав должен входить центробежный насос, который создает постоянную циркуляцию теплоносителя внутри отопительной системы. Распространенные сегодня пластиковые трубопроводы как нельзя лучше подходят для установки самодельного индукционного котла. Все нормативы, относящиеся к установке магазинных котлов, должны соблюдаться в полной мере и в данном случае. Если установить на систему органы управления и приборы безопасности, то ваша самодельная установка будет мало чем уступать своим заводским собратьям.

Хотя изготовить такой прибор достаточно сложно, и лучше не браться за это дело, не имея «прямых рук», эксплуатировать ее одно удовольствие. Ведь вместе с удобством эксплуатации мы получаем еще и серьезную экономию электроэнергии.

Индукционные котлы отопления: устройство, принцип работы и способы изготовления своими руками

Прочно утвердившись в промышленности, в частности в металлургическом производстве и ювелирном деле, технология индукционного нагрева стала проникать и в бытовую сферу.

Сначала появились индукционные плиты и варочные поверхности, удивившие мир своей экономичностью, теперь же нам предлагают работающие на этом же принципе отопительные приборы.

Как работают индукционные котлы для отопления дома, и каким образом подобное устройство можно изготовить самостоятельно?

Устройство и принцип работы котла

При пропускании электрического тока через токопроводящий материал в последнем происходит выделение тепла, мощность которого прямо пропорциональна силе тока и его напряжению (закон Джоуля Ленца). Вызвать протекание тока в проводнике можно двумя способами. Первый состоит в его непосредственном подключении к источнику электричества. Этот способ будем называть контактным.

Второй – бесконтактный – был открыт Майклом Фарадеем в начале19-го века. Ученый выяснил, что при изменении параметров магнитного поля, пересекающего проводник, в последнем появляется электродвижущая сила (ЭДС). Это явление получило название электромагнитной индукции. Где есть ЭДС – там будет и электроток, а значит и нагрев, причем в данном случае бесконтактный. Такие токи называют наведенными или вихревыми или токами Фуко.

Индукционный котел отопления принцип работы

Вызвать электромагнитную индукцию можно по-разному. Проводник можно перемещать или вращать в постоянном магнитном поле, как это делается в современных электрогенераторах. А можно менять параметры самого магнитного поля (интенсивность и направление силовых линий), оставляя при этом проводник неподвижным.

Подобные манипуляции с магнитным полем стали возможными благодаря еще одному открытию. Как выяснил Ханс-Кристиан Эрстед в 1820-м году, намотанный в виде катушки провод при подключении к источнику тока превращается в электромагнит. Меняя параметры тока (силу и направление), мы добьемся изменения параметров генерируемого данным устройством магнитного поля. При этом в проводнике, находящемся в этом поле, будет возникать электрический ток, сопровождающийся нагревом.

Ознакомившись с этим несложным теоретическим материалом, читатель наверняка уже представил себе в общих чертах устройство индукционного котла отопления. Действительно, он имеет довольно простую конструкцию: внутри экранированного и теплоизолированного корпуса имеется труба из особого сплава (можно использовать и сталь, но характеристики при этом будут чуть хуже), установленная в гильзе из диэлектрического материала, на гильзу в виде катушки намотана медная шина, подключаемая к электросети.

Котел индукционный после монтажа

Посредством двух патрубков труба врезается в систему отопления, в результате чего по ней будет протекать теплоноситель. Переменный ток, протекающий через катушку, создаст переменное магнитное поле, которое в свою очередь наведет вихревые токи в трубе. Вихревые токи обусловят нагрев стенок трубы и частично теплоносителя по всему объему, заключенному внутри катушки. Для более быстрого нагрева вместо одной трубы может быть установлено несколько параллельных трубок меньшего диаметра.

Читатели, осведомленные о стоимости индукционных котлов, конечно, заподозрили, что в их конструкции имеется еще что-нибудь. Ведь не может теплогенератор, состоящий только из трубы и куска провода, стоить в 2,5 – 4 раза дороже ТЭНового аналога. Чтобы нагрев был достаточно интенсивным, через катушку нужно пропускать не обычный ток из городской сети с частотой 50 Гц, а высокочастотный, поэтому индукционный котел оснащается выпрямителем и инвертором.

Выпрямитель превращает переменный ток в постоянный, затем он подается на инвертор – электронный модуль, состоящий из пары ключевых транзисторов и управляющей схемы. На выходе инвертора ток снова становится переменным, только с уже гораздо большей частотой. Такой преобразователь имеется не во всех моделях индукционных котлов, некоторые из них все-таки работают на частоте в 50 Гц. Однако, применение высокочастотного переменного тока позволяет значительно уменьшить размеры устройства.

Принцип электромагнитной индукции

В различных описаниях авторы указывают на сходство индукционного котла с трансформатором. Это вполне справедливо: катушка из провода играет роль первичной обмотки, а труба с теплоносителем – замкнутой накоротко вторичной обмотки и одновременно магнитопровода.

Почему же тогда трансформатор не греется? Дело в том, что магнитопровод трансформатора выполнен не из цельного элемента, а из множества изолированных друг от друга пластин. Но даже эта мера не способна полностью предотвратить нагрев. Так, например, в магнитопроводе трансформатора напряжением 110 кВ в режиме холостого хода выделяется ни много ни мало 11 кВт тепла.

Индукционная печь считается безопасным методом обогрева помещения. Ее можно либо купить, либо изготовить самостоятельно. Индукционная печь своими руками: принцип действия, конструкции и параметры, читайте далее.

О разновидностях кварцевых обогревателей читайте тут.

КПД индукционного водонагревателя равняется 97-98%, а это значит, что при его использовании можно экономить до 50% электроэнергии. Здесь https://4air.ru/otopitelnoe-oborudovanie/vodonagrevateli/indukcionnyj-vodonagrevatel.html вы можете узнать больше о плюсах и минусах данного прибора.

Электрический индукционный котел отопления своими руками

Сделав индукционный котел самостоятельно, вы сэкономите внушительную сумму, так что попробовать стоит. Вот что нам понадобится:

• Толстостенная полипропиленовая труба с внутренним диаметром 50 мм.
• Две муфты того же диаметра и два переходника с 50 мм на диаметр существующей отопительной системы.
• Паяльник для сварки полипропилена.
• Стальная или капроновая мелкоячеистая сетка.
• Нержавеющая проволока диаметром 7 мм.
• Инвертор от самого дешевого сварочного аппарата с током сварки 15 А или выше и возможностью его плавного регулирования.
• Медный эмалированный провод сечением от 2 кв. мм (по 1 кв. мм на каждые 8 А тока).

Далее действуем следующим образом:

1. Из сетки аккуратно вырезаем два круга с диаметром, соответствующим наружному диаметру пластиковой трубы.
2. Трубу и муфту необходимо разогреть на паяльнике. Затем нужно быстро уложить на торец трубы круг из сетки, а следом надеть муфту.
3. Развернув полипропиленовую трубу вертикально сеткой вниз, ее необходимо заполнить кусками нержавеющей проволоки длиной 40 – 50 мм.
4. Когда труба будет заполнена, на свободный ее конец необходимо установить вторую муфту с сеткой. Обе сетки нужны для удержания проволоки внутри «котла».
5. В муфты также с помощью паяльника устанавливаем переходники на нужный нам диаметр.
6. Остается намотать на трубу 90 витков эмалированного медного провода и подключить получившуюся катушку к инвертору.

После включения устройства в сеть проволока внутри начнет нагреваться, а вместе с ней и теплоноситель.

Примеры конструкций самодельных вариантов

Сделать самодельный индукционный котел отопления можно и несколько по-иному. В видоизмененной конструкции нагревателем будет выступать стальная труба, по которой течет теплоноситель (как и в моделях заводского изготовления). На полу следует прочно закрепить (приклеить или замонолитить в стяжку) вертикально установленную гильзу из пластиковой трубы достаточно большого диаметра.

Самодельный индукционный нагреватель

Ввод трубы от контура отопления в гильзу осуществляем через боковое отверстие в нижней части, далее – вертикальный участок, который по выходе из гильзы подсоединяем ко входу в отопительный контур. Провод-индуктор наматываем на гильзу. Этот вариант самодельного котла имеет меньшее гидравлическое сопротивление, чем вышеописанный.

Изготавливают котлы с тороидальной обмоткой, которые являются наиболее эффективными. Для создания такой модели надо из трубы выполнить кольцо (можно соединить сваркой два полукруглых отрезка), которое будет играть роль сердечника-нагревателя. Провод наматывается на пластиковый корпус. Последний желательно оклеить теплоизоляцией.

Особенности установки и эксплуатации

Помните, что обмотка котла будет вызывать нагрев любого металлического элемента, оказавшегося в излучаемом ею магнитном поле.

Поэтому устройство следует размещать не ближе 80 см от пола или потолка и хотя бы в 30-ти см от стен и других приборов.

Для обеспечения надлежащего теплоотвода рабочая среда должна перекачиваться циркуляционным насосом, естественной циркуляции может оказаться недостаточно.

В особенности это касается варианта с нагревателем в виде проволочных обрезков.

Перед его включением необходимо убедиться в наличии теплоносителя – если устройство запустить «в сухую», полипропиленовая труба быстро расплавится.

Отзывы

Данное оборудование особой популярности пока не приобрело. Многие считают такую покупку неоправданной, ведь ТЭНовый котел стоит гораздо дешевле.

Индукционный котел мощностью 7,5 кВт можно купить за 9,2 тыс. руб., в то время как индукционный на 5 кВт обойдется в 40 тыс. руб.

Как видно из примера, цена на индукционный котел отопления и правда, высокая.

Да, ТЭНы иногда перегорают, но стоит такой элемент всего 1 тыс. руб., а что касается хлопот с заменой – за разницу в 31 тыс. можно и повозиться.

Некоторые преимущества индукционных котлов в сравнении с ТЭНовыми пользователи считают мнимыми. Так, например, ТЭНовые котлы вовсе не теряют 40% мощности через 4 года эксплуатации, как уверяют продавцы индукционных котлов. Не очень-то страдают они и от накипи, ведь в системе отопления используется, как правило, обессоленная вода.

Что же имеем в сухом остатке? Кое-какие достоинства у индукционных котлов все же есть. Прежде всего, знатоки отмечают их «неубиваемость»: агрегатам не страшны попадание молнии и даже такая неприятность, как отгорание нулевого провода на подстанции. К преимуществам можно причислить и значительную площадь контакта теплоносителя с нагревателем, которая в тысячи раз превосходит аналогичный параметр для ТЭНовых котлов.

Соответственно, увеличивается скорость нагрева рабочей среды. Привлекает и то, что ничего не нужно устанавливать внутрь теплообменника. А раз не нарушается его целостность – значит и протечки исключены.

Следует учитывать, что воду в системе отопления можно использовать не всегда. Вот что пишет один из пользователей: «Зимой часто приходится надолго уезжать из дома. Воду оставлять в системе отопления нельзя – разорвет, а использовать антифриз не было возможности, так как для ТЭНового котла, который у меня на тот момент стоял, подходит только специальная его разновидность. Систему каждый раз приходилось дренировать, а по возвращении – снова заполнять. Поменял котел на индукционный – теперь могу заливать в систему хоть масло, хоть антифриз любой марки и состава – котлу все равно».

Отопление электричеством обходится недешево, но иногда иного варианта просто нет. Индукционный котел обойдется дорого, но сделать его самостоятельно можно практически без вложений. Индукционный котел отопления своими руками: инструкция по изготовлению.

Какая дровяная печь лучше металлическая или кирпичная? Ответ на этот вопрос вы найдете в следующей теме.

Индукционный котел отопления: все про принцип работы + 2 варианта устройства своими руками

Планируя систему отопления на даче, владельцы рассматривают множество технических решений, среди которых – вариант с индукционным котлом. Его установка позволяет экономить электрическую энергию, он не выделяет опасные для жизни вещества, а значит, экологически чист. Есть возможность создать индукционный котел отопления своими руками и убедиться в его преимуществах, например, перед агрегатами, работающими на газе или твердом топливе.

Внутреннее устройство и принцип работы котла

Главное назначение оборудования – создание тепловой энергии из электрической при помощи специального агрегата. В отличие от ТЭНов, индукционные аппараты быстрее увеличивают температуру теплоносителя благодаря абсолютно другой конструкции.

Индукционные котлы эффективно используют в отопительных системах не только частных домов

Теплоносителем традиционно являются вода или антифриз, но иногда применяют и другие жидкости, обладающие необходимым свойством – проводимостью тока

В основе устройства – индуктор (трансформатор), имеющий два вида обмотки. Внутри возникают токи вихревого характера, следующие на виток (короткозамкнутый), который одновременно является корпусом. В результате вторичная обмотка восполняется запасом энергии, которую незамедлительно преобразует в тепло, отдающееся теплоносителю.

Устройство необходимо оснастить двумя патрубками: по одному из них будет подаваться охлажденный теплоноситель, по второму – выходить уже горячий.

Перегрева системы не происходит в связи с тем, что горячая вода постоянно отводится, а вместо нее поступает холодная

Схема котла заводского исполнения аналогична схеме самодельного оборудования

Если разбить принцип работы котла на этапы, получится следующая картина:

• Вода (или другой теплоноситель) поступает в котел.
• На внутреннюю обмотку подается электроэнергия.
• Под напряжением нагревается сердечник, а затем – поверхность.
• Теплоноситель нагревается.

Самостоятельно изготовленный индукционный котел, как правило, имеет простую конструкцию, поэтому он редко выходит из строя. Благодаря вибрации, которая сопровождает работу агрегата, исключено появление накипи, также являющейся частой причиной поломок. По такому же принципу работает заводское устройство:

Примеры конструкций самодельных вариантов

Вариант #1 — Пластиковые трубы+сварочный инвертор

Имея некоторые знания в области физики и владея кусачками, можно собрать элементарную индукционную модель самостоятельно.

Для этого необходимо приобрести уже готовый сварочный инвертор, высокочастотный, с плавной регулировкой тока и мощностью 15 ампер, хотя для обогрева лучше выбрать более мощный аппарат. Катанка из нержавеющей стали или просто отрезки стальной проволоки подойдут в качестве нагреваемого элемента. Длина отрезков – около 50 мм, при диаметре 7 мм.

Медную проволоку можно приобрести в магазине. Обмотку со старых катушек лучше не использовать

Корпус (основа индукционной катушки) будет одновременно частью трубопровода, поэтому для его изготовления подойдет пластиковая труба, обязательно с толстыми стенками, внутренний диаметр которой немного менее 50 мм. К корпусу крепят два патрубка для поступления холодного и отдачи нагретого теплоносителя.

Внутреннее пространство полностью заполняют отрезками проволоки, с обоих концов закрыв металлической сеткой, чтобы они не рассыпались. Индукционная катушка изготавливается следующим способом: вокруг уже готовой пластиковой трубы аккуратно наматывают эмалированный медный провод – примерно 90 витков.

Самодельное устройство необходимо подключить к сети. Из установленного трубопровода вырезают участок трубы, а вместо него ставят самодельный индукционный котел. Его соединяют с инвертором и запускают воду.

Индукционный отопительный котел располагается вместе с остальным оборудованием — в бойлерной

Важно заметить, что индукционные котлы отопления работают только при наличии в системе теплоносителя, без него пластиковый корпус расплавится.

Вариант #2 — конструкция с трансформатором

Для изготовления данного агрегата потребуется аппарат для сварки, а также трансформатор (трехфазный) с возможностью фиксации.

Необходимо сварить две трубы так, чтобы они в разрезе были похожи на бублик

Данная конструкция выполняет и проводниковую, и нагревательную функции. Затем наматывают обмотку, прямо на корпус котла, чтобы он работал более эффективно, несмотря на малый вес и размеры. Схема нагрева теплоносителя стандартна: он получает тепловую энергию при контакте с обмоткой.

Как и более простой вариант, сложная модель оборудуется двумя патрубками – для входа холодного теплоносителя и выхода нагретого

Наличие защитного кожуха поможет исключить потери тепловой энергии. Кожух также можно сделать самостоятельно.

Особенности установки и эксплуатации

Для монтажа индукционной установки подходит отопительная система закрытого типа, в состав которой входит насос, создающий принудительную циркуляцию воды в трубах. Распространенные пластиковые трубопроводы также подходят для установки самостоятельно изготовленного котла.

При монтаже следует соблюдать безопасные расстояния до ближайших предметов: до других приборов и стены – 300 мм и более, до пола и потолка – 800 мм и более. Около выводного патрубка разумно разместить группу безопасности (манометр, клапан сброса воздуха).

Заземление – еще одно обязательное условие установки индукционного котла.

Смастерив индукционный котел своими руками, в скором времени можно увидеть результаты своих трудов: он будет исправно работать длительное время, не уступая заводскому исполнению. Сложный в изготовлении, но экономичный в использовании, он не требует дополнительного обслуживания, главное – соблюдать условия эксплуатации.

Индукционные котлы отопления. Виды и устройство. Работа

Индукционные котлы отопления применяются в домашних отопительных системах. Они обеспечивают нагрев путем потребления электроэнергии. Их главными конкурентами являются ТЭНовые и электродные котлы. Индукционное оборудование также называют вихревым. Оно считается наиболее экономным, поэтому оборудование системы отопления дома такими системами позволяет минимизировать затраты на оплату счетов за потребленную электроэнергию.

Виды индукционных котлов

На рынке отопительного оборудования индукционные котлы имеют два вида:

1. Котлы SAV. Индуктор этих устройств, представляющий первичную обмотку, принимает ток частотой 50 Гц. Система труб, наполненная теплоносителем, представляет вторичную обмотку и теплообменник. Индукционный ток разогревает почти мгновенно теплообменник, который повышает эффективность работы котла. Подключают эти электроприборы в одно- и трехфазную сеть.
2. Котлы ВИН. Корпус этого прибора и его внутреннюю часть производят из ферромагнитного сплава. Этот материал способен отменно перемагничиваться, вызывая сильное нагревание, поэтому он играет роль теплообменника, вместе с системой труб. Ток, поступающий на индуктор, является высокочастотным, благодаря тому, что изменяется в преобразователе. Общая напряженность электромагнитного поля возрастает, из-за чего возникающие токи усиливаются.

Индукционное отопительное оборудование монтируется лишь в закрытые системы с гидроаккумуляторным мембранным баком, а также принудительной циркуляцией теплоносителя.

Как устроены индукционные котлы отопления

В основе работы данного оборудования лежит научное открытие, сделанное еще 1831 году Фарадеем. Для обеспечения нагрева применяется явление электромагнитной индукции. Проходящая через котел вода разогревается под воздействием вихревых токов, которые генерируются в сердечнике катушки. Они образуются в результате влияния переменного электрического поля. Сердечник катушки сделан в форме трубы, по которой и циркулирует теплоноситель. Фактически такое устройство представляет собой преобразователь электрической энергии в тепловую. При этом эффективность перевода составляет 98%. Это очень высокий показатель КПД, которым не могут похвастаться другие электрические котлы.

При создании катушки подбирается диаметр провода для обмотки и его длина таким образом, чтобы при работе со стандартной сетью 220 вольт преображение электричества в тепло не позволяло получать температуру выше 95 градусов. Именно такой показатель является безопасным для оборудования и тонкой токопроводящей проволоки. Благодаря этому катушка имеет продолжительный ресурс. Полость котла спроектирована таким образом, чтобы обеспечить максимально продолжительное движение холодного теплоносителя через корпус. Повороты канала позволяют воде хорошо прогреться, перед тем как она отправиться по кругу в замкнутой тепловой системе.

Конструкция индукционных котлов предусматривает их постоянную работу на полную мощность, поскольку установка устройства для регулировки напряжения нерациональна. К примеру, вентилятор можно настраивать на различную скорость вращения, тем самым подбирая наиболее удобный режим. В случае с котлами они при включении всегда греют одинаково сильно. Чтобы предотвратить чрезмерный перегрев теплоносителя предусматривается дополнительная автоматическая система, которая контролируют температуру в помещении или в трубах. При достижении необходимого значения нагрева она отключает питание котла. Как только произойдет охлаждение, автоматика снова запустит котел, и температура будет быстро доведена до нужного показателя.

Такой регулировкой занимается специальный электронный блок. Настройка может проводиться различными способами. Самые простые устройства предусматривают механическую регулировку, дорогостоящие сенсорную и даже дистанционную.

Достоинства и недостатки вихревых котлов

Индукционные котлы отопления это сравнительно новый продукт, поэтому к нему пока относятся с осторожностью. Многие считают, что отдельные заявленные характеристики просто коммерческая хитрость, нацеленная на привлечение покупателей.

Среди всего множества преимуществ этого оборудования можно выделить безусловные плюсы, которые действительно имеют место:

• КПД 97-98%.
• Большой эксплуатационный ресурс.
• Компактные габариты.
• Очень быстрый нагрев теплоносителя.
• Полная автоматизация системы.

Такие котлы имеют очень надежную конструкцию, но даже в случае поломки их можно починить. Для этого работают специализированные мастерские. Многие вышедшие из строя детали подлежат восстановлению, что значительно удешевляет ремонт. Кроме того производители предлагают в свободной продаже новые запчасти, что тоже не может не радовать.

При использовании в системе отопления такого котла, отпадает необходимость в постоянном внимании к его работе. Если применяя твердотопливное оборудование нужно периодически загружать топливо, то выбирая электрические котлы, необходимость в любом внимании на протяжении отопительного сезона вообще отсутствует. Автоматическая система управления будет поддерживать необходимый микроклимат в помещении, который был настроен вручную.

Существенный недостаток, который не позволяет всем желающим перейти на такое оборудование, является его цена. Это новый продукт, который производят не так много компаний, поэтому отсутствие серьезной конкуренции позволяет задирать цены.

Единственная характеристика котла, которую можно косвенно назвать недостатком, это его очень быстрый нагрев. Как следствие он абсолютно не переносит отсутствие теплоносителя. Если вдруг в системе случиться утечка и жидкость уйдет, то пустой корпус котла расплавится буквально за считанные секунды. Именно поэтому осуществляя монтаж отопительной системы, применяя индукционные котлы отопления, нужно использовать надежные фитинги, качественные трубы, и делать все максимально аккуратно с точным соблюдением технологии.

Заблуждения насчет вихревых котлов

Считается, что индукционные котлы отопления якобы на 20% более эффективные прочих электроустановок. На самом деле эта информация сильно приукрашена. К примеру, качественно сделанный ТЭНовый котел имеет КПД 96%. Сказать, что вихревое оборудования намного лучше в этом плане нельзя. Скорее всего, такой миф родился от впечатления скорости прогрева. Действительно котел оборудованный ТЭНом греет теплоноситель дольше, поскольку в нем применяется многослойная структура нагревателя. Пока вольфрамовая спираль передаст свою температуру теплоносителю, то уйдет больше времени. При этом энергия, потраченная для разогрева спирали, никуда не девается, она разогревает кварцевый песок, а потом постепенно передается теплоносителю.

Продавцы, которые реализуют индукционные котлы отопления, создали еще миф о том, что такое оборудование абсолютно не нуждается в обслуживании. Бытует мнение, что поскольку разогрев в жидкости осуществляется под воздействием магнитного поля, то отсутствие сильно нагретых поверхностей не приводит к образованию накипи как на ТЭНе. Это абсолютное заблуждение, поскольку жесткая вода, циркулирующая в закрытом контуре, обязательно начнет создавать жесткие отложения. Для обеспечения хорошей проходимости теплоносителя обязательно нужно после окончания каждого сезона осуществлять промывку системы.

Утверждается, что поскольку такой котел очень маленький, то его можно ставить абсолютно в любом помещении даже на маленькой кухне. С практической точки зрения это действительно так, но не стоит забывать, что в котле создается мощное электромагнитное поле. Оно негативно влияет на чувствительных людей, поэтому такое оборудование лучше ставить подальше от тех мест, где приходится находиться часто. В идеале иметь специальное техническое помещение, где и будет располагаться котел.

Рекламируя индукционные котлы отопления, производители и продавцы еще утверждают, что это абсолютно бесшумные устройства, которые идеально подходят для использования в жилых помещениях. Это совершенно надуманное преимущество. Абсолютно все электрические нагревательные приборы являются практически бесшумными. Характерный звук создает только циркуляционный насос, гоняющий теплоноситель по контору. Конечно, старые котлы с покрытыми накипью ТЭНами создают определенный гул, но хорошее своевременное обслуживание позволяет полностью устранять такой недостаток. Таким образом, что котлы с ТЭНом, что с катушкой одинаковы.

Индукционные котлы для отопления: что это такое? Как сделать своими руками?

в Инженерия 13.05.2017 116 Просмотров

• Принцип действия
• Классификация
• Преимущества
• Недостатки
• Расчет мощности
• Установка и подключение
• Обслуживание индукционного котла
• Индукционный котел своими руками
  • Первый способ изготовления индукционного котла
  • Второй способ изготовления индукционного котла
  • Третий способ изготовления индукционного котла

Эффект электромагнитной индукции, открытый Майклом Фарадеем в 1831 году, нашел практическое применение в сталеплавильных печах спустя 70 лет.

Так же сложно идет процесс внедрения индукционных приборов в жизнь и сейчас.

Использование электричества для отопления – изначально дорогое предприятие. Стоимость электроэнергии, как источника тепла, не может конкурировать с дизельным топливом и природным газом. Оно остаётся оправданным только при отсутствии альтернативы в загородных коттеджах и дачных домах.

Электрические нагревательные приборы популярны благодаря высокому КПД, индукционные котлы не исключение. КПД близок к 99%. Потребляемая электрическая энергия полностью преобразуется в тепловую энергию.

Принцип действия

Вспомнить физику можно, посмотрев видео :

В основу работы индукционного котла заложен эффект электромагнитной индукции, вернее – индукционный нагрев ферримагнитных элементов, передающих тепловую энергию теплоносителю.

По конструкции водонагреватель представляет собой трансформатор в сварном металлическом корпусе. Первичный контур – катушка индуктивности, размещенная в герметичном объеме. Вторичная обмотка (сердечник) – замкнутая цепь труб разного диаметра, которые заполняются теплоносителем.

При подаче электричества катушка генерирует магнитное поле, в результате чего во внутреннем контуре индуцируются токи, вызывающие нагрев сердечника и от него – теплоносителя.

В роли теплоносителя могут применяться любые жидкости: вода, масло или антифризы.

Катушка индуктивности располагается в герметичном отсеке и не имеет прямого контакта с теплоносителем. У индукционного котла отсутствует нагревательный элемент и электрод, на котором возможно образование накипи и отложений. Теплоноситель подаётся в котёл в нижнюю часть, под действием магнитного поля достаточно быстро нагревается и подается к батареям отопления. Большая площадь соприкосновения обеспечивает значительный объём одновременно нагреваемой жидкости.

Классификация

Индукционные котлы классифицируют по:

Рабочей частоте тока.

Напряжению – 220В или 380В.

Мощности.

Котлы с индукционным нагревом теплоносителя током промышленной частотой в 50 Гц получили аббревиатуру SAV, котлы с высокочастотным (до 10 кГц) током — ВИН – вихревой индукционный нагреватель. Применение инвертора позволило уменьшить размеры котлов и повысить их производительность. При одинаковой мощности ВИН выделяет на 20% тепловой энергии больше, и прогрев теплоносителя осуществляется быстрее.

Преимущества

• Компактность.
• Простота монтажа и технического обслуживания.
• Автономность.
• Максимальный КПД.
• Высокая надежность.
• Возможность применения различных теплоносителей.
• Отсутствие накипи.
• Долговечность.
• Отсутствие продуктов горения, отпадает необходимость устройства дымоходов.

Недостатки

• Высокая цена
• Большой вес
• Необходимость монтажа дополнительного оборудования

Расчет мощности

Приблизительный расчет необходимой мощности котла можно произвести самостоятельно. Для этого надо принять за исходную величину 60Вт на 1 квадратный метр площади дома, но практичнее производить расчеты с первоначальным значением мощности в 1кВт на 10 м². Такой запас обеспечит работу котла в оптимальном режиме без максимальных нагрузок.

Установка и подключение

Монтаж индукционных котлов достаточно прост. Чертежи не нужны. Котлы представляют собой готовое заводское изделие, и установка не требует специальных навыков.

Необходимо соблюдение нескольких правил:

Монтаж выполняется в закрытую отопительную систему.

Установка дополнительного оборудования осуществляется в рекомендованной паспортом последовательности.

Расположение котла — строго вертикально.

Учитывая большой вес предусмотреть надежное анкерное крепление кронштейнов.

Выполнить монтаж с рекомендуемыми зазорами – по сторонам 300мм, сверху и снизу 800мм.

Правильный монтаж индукционного котла обеспечит эффективную работу радиаторов отопления и водяных теплых полов.

Практический совет

Для предотвращения возможных резонансных вибрационных явлений крепление котла к стене осуществлять через резиновые прокладки.

Подключение к системе отопления производится стандартными металлопластиковыми или пластиковыми трубами и фитингами.

• Верхний патрубок котла подсоединяется к трубопроводу подачи теплоносителя;
• Нижний патрубок соединяется с трубой обратной подачи;
• Не далее 800мм от выходного патрубка монтируется группа безопасности: предохранительный клапан, манометр и воздушный клапан;
• Рекомендуется выполнить перемычку прямой и обратной подачи. В аварийной ситуации малый контур предотвратит перегрев котла.
• На трубу обратной подачи последовательно монтируются расширительный бак, фильтр – отстойник, фильтр грубой очистки, циркуляционный насос и датчик потока, регулирующий циркуляцию теплоносителя. Он обеспечит отключение котла при прекращении циркуляции.
• Основное внимание уделить электропроводке – соответствия сечения проводов и мест соединения. Обязательно подключить котёл к контуру заземления.

Обслуживание индукционного котла

Частого обслуживания котел не требует. Единственное требование – проверка надежности электрического подключения, заземления и уровня теплоносителя в системе.

Практический совет

Перед включением котла проверьте, чтобы в системе не было воздуха. Строго соблюдайте последовательность включения оборудования: циркуляционный насос должен включаться первым.

Включение теплового аккумулятора в систему повышает эффективность работы индукционного котла и позволяет экономнее расходовать электроэнергию.

Вывод

Индукционные котлы идеально подходят для отопления загородного дома при отсутствии альтернативных источников тепла. Автономность и безопасность эксплуатации оправдывают высокую стоимость. Применение в качестве теплоносителя антифриза убережет систему от промерзания при перебоях подачи электроэнергии в отсутствие хозяев.

Индукционный котел своими руками

Сравнительная таблица цен индукционных котлов и котлов с термоэлектрическим нагревателем (ТЭН) говорит не в пользу первых. Но преимущества, описанные выше, побуждают умельцев к изготовлению индукционных котлов своими руками. Это не только способ проверить свои способности, но и значительно сэкономить на устройстве отопления своего дома.

Индукционный котел отопления – цена, принцип работы, преимущества и факты

Современные отопительные котлы разрабатываются для разных видов топлива. Считается, что наиболее выгодным в использовании является газовый котел, но только в том случае, если к дому проведен магистральный газ. Жидкое и твердое топливо требует постоянного контроля над процессом горения, что неудобно и не позволяет надолго отлучаться из дома, а традиционные электрические котлы расходуют много электроэнергии. Одним их вариантов решения вопроса по отоплению дома может стать индукционный котел, основанный на принципе электромагнитной индукции. Он достаточно эффективен, но имеет некоторые недостатки.

Принцип работы

Конструкция индукционного котла представляет собой сложное для понимания обычного обывателя устройство. В общих чертах можно сказать, что индукционный нагрев обеспечивается за счет создания переменным магнитным полем индуцированного тока, а сам агрегат состоит из:

• первичного контура – преобразующего электрическую энергию, создающего электромагнитное поле и передающего его на вторичную обмотку;
• вторичного контура – в виде нагревающегося под действием вихревых токов теплообменника, отдающего полученную энергию теплоносителю, циркулирующему в системе отопления.

Индукционный котел имеет электро- и теплоизолированный корпус, а также сердечник, состоящий из двойной стенки вложенных друг в друга ферромагнитных стальных труб и обмотки между ними:

• в промышленном исполнении – цилиндрической;
• в бытовом исполнении – тороидальной, отличающейся направлением охвата сердечника.

Холодная вода поступает в электрический котел через патрубок, расположенный в нижней части корпуса. Индуцированный под воздействием магнитного поля ток обеспечивает быстрый нагрев теплоносителя за счет большой площади его соприкосновения с поверхностью теплообменника. А вибрация стенок, вызванная высокими частотами, не допускает, чтобы накипь откладывалась на металлических стенках.

Прогретый теплоноситель, расширяясь, устремляется вверх и далее по контуру – в радиаторы, а на его место поступает новая порция остывшей воды. Таким образом происходит ее циркуляция в закрытой системе отопления.

За счет своей конструкции индукционный электрокотел обеспечивает, в процессе эксплуатации, существенное снижение теплопотерь, что сказывается на его производительности и экономичности.

Следует отметить, что домашние мастера, знакомые с основами физических процессов, самостоятельно изготавливают простейшие индукционные котлы по собственным или размещенным в сети интернет схемам. Конечно, такие устройства обходятся дешевле, но не всегда, к сожалению, оправдывают надежды владельца. Дело в том, что для обеспечения правильной работы индукционного котла, при его изготовлении требуется выполнить расчеты, неправильность которых может привести к заниженной мощности оборудования и неполноценному обогреву дома.

Эффективность и преимущества

Индукционные котлы в системе отопления занимают более выгодную позицию, по сравнению с ТЭНовым и твердотопливным оборудованием. Они обеспечивают:

• практически моментальный нагрев теплоносителя;
• высокий КПД;
• отсутствие протечек, благодаря надежным разъемным соединениям;
• минимальное образование накипи;
• невозможность быстрого износа деталей;
• эксплуатацию с любыми теплоносителями;
• установку оборудования в любом помещении;
• бесшумную работу (без циркуляционного насоса).

Автономный электрокотел отопления индукционного типа безопасен и не требует внеплановых профилактических осмотров. Он не нуждается в постоянной чистке внутренних поверхностей, особом уходе в процессе эксплуатации и профессиональных познаниях. Выход из строя индукционного котла отопления настолько минимален, что производители дают достаточно длительную гарантию на его безотказную работу. К преимуществам бытового оборудования относится, также, отсутствие необходимости специального усиления электропроводки и установки дополнительных генераторов.

Существенным фактором, облегчающим контроль над перепадами напряжения в сети и показателями системы отопления, является комплектация индукционных агрегатов автоматикой, автономно регулирующей выставленные владельцем тепловые режимы.

Но электрические индукционные котлы даже при малых габаритах отличаются большим весом, которым не обладает, к примеру, настенный электрокотел. Также, они создают вокруг себя волновые помехи. Цена оборудования остается высокой, по сравнению с ТЭНовыми и другими традиционными отопительными агрегатами. А еще – индукционные котлы не могут обеспечить плавную регулировку мощности, что также относится к их минусам.

Продавцы и реклама не всегда правы

Практически любой популярный товар обрастает мифами, не всегда подтвержденными реальными фактами. Изготовители и их торговые представители сознательно создают ореол безупречности своему товару, описывая то, что можно поставить под сомнение. И электрические котлы индукционного принципа действия, в этом вопросе, не являются исключением. Попробуем рассмотреть и понять, насколько верны наиболее часто встречающиеся высказывания.

Современная инновационная разработка

На самом деле, о явлении магнитной индукции мир узнал в 1831 году, после того, как многочисленные эксперименты и опыты английского ученого Майкла Фарадея привели его к желаемому результату. Первоначально открытие нашло применение в генераторах, затем в трансформаторах, и только во второй половине ХХ столетия принцип магнитной индукции начали использовать в плавильных печах.

В наше время известный более 180 лет физический принцип производители преподносят как инновационную идею, что является рекламным ходом, заставляющим потребителя обратить внимание на «новинку».

Долгосрочная безотказная служба

Электрические котлы индукционного типа в своей конструкции не имеют подвижных деталей, поэтому упоминать о механическом износе элементов не имеет смысла. Медная обмотка, установленная на сердечнике, при достаточном сечении не выходит из строя. Даже плохая изоляция не влияет на ее долговечность, так как проволока наматывается с небольшим расстоянием между витками.

Что касается сердечника, то при нагреве он может подвергаться эрозии и постепенному разрушению, но при необходимой толщине его стенок об этой проблеме можно не задумываться.

Индукционный отопительный котел действительно безотказно работает намного дольше ТЭНовых или электродных аналогов. В первом случае, их «слабой» стороной являются электрические нагреватели, имеющие ограниченный срок службы, а во втором – аноды, со временем растворяющиеся в воде.

Нулевая потеря характеристик

Накипь, образующаяся на ТЭНах, вредна для элементов традиционного электрокотла, так как со временем приводит к частичному снижению теплоотдачи нагревательного элемента. В индукционных установках сердечник под воздействием вихревых токов слабо, но вибрирует, не давая известковым отложениям нарастать на его поверхности.

В то же время, мельчайшие пузырьки закипающего теплоносителя с успехом разрушают частицы накипи. В результате, металлические поверхности остаются чистыми, что обеспечивает эффективность работы котла без потери первоначальных характеристик продолжительное время.

Бесшумность

Любой электрический котел при работе не издает громких звуков лишь в том случае, если в системе отсутствует циркуляционный насос. Поэтому бесшумным индукционное оборудование можно назвать только при определенных условиях.

Маленькие габариты

Утверждение верно для бытовых индукционных котлов оптимальной мощности. Им не требуется больших емкостей для катушек, расширительных баков и циркуляционных насосов, устанавливаемых в крайних случаях.

Компактность и бесшумность котлов индукционного типа позволяет устанавливать их в любых помещениях.