Индукционный электрический котел отопления и его схема

Сегодня производители позиционируют индукционный котел отопления как инновационное и дорогое оборудование, которое может работать на любых площадях. Однако стоит знать, что самый простой вид прибора – катушка с проволочной обмоткой, дополненная диэлектрической трубкой со стальным внутренним стержнем. При подаче электрического тока сердечник нагревается и передает тепло на магистраль отопления. Простое устройство следует рассмотреть подробнее.

Принцип работы индукционного котла

Нагрев теплоносителя производится за счет использования явления электромагнитной индукции. На катушку из толстого проводника подается переменный высокочастотный электрический ток. Внутри и вокруг нее создается электромагнитное поле.

Внутри располагается стержень из материала, который магнитится. Вихревые токи, воздействуя на стержень, разгоняют молекулы внутри него, за счет чего он очень быстро нагревается.

Принцип работы индукционного котла

Вокруг стержня циркулирует жидкий теплоноситель, забирая избыточное тепло, и доставляет его в радиаторы по всему помещению. Движение теплоносителя в контуре отопления может происходить естественным образом за счет конвекции. В больших системах дополнительно ставится система циркуляционных насосов, которая обеспечивает движение воды внутри батарей.

Понимая принцип работы устройства, можно придумать, как сделать самому подобный аппарат. Рассмотрим один из самых легких способов.

Покупать или нет

Так всё же, имеет ли смысл приобретать индукционный котёл для отопления? Увы, мы не можем дать однозначного ответа на этот вопрос. Рассказы о его сверхэкономичности оказались мифом, надёжность может быть высокой. А может и не быть. Бесшумность, о которой говорят, присуща всем электронагревателям, звук может издавать насос. Компактность весьма спорна.

На первый взгляд, индукционный котёл (справа) намного компактнее ТЭНового котла (слева). Однако в корпусе последнего размещена куча всякого необходимого оборудования, которое понадобится для индукционного тоже. И не факт, что расположенное вразнобой, оно не займёт на стене больше места

В остальном преимуществ у индукционного котла перед обычными мы не видим. Но есть недостаток: он дороже стоит. Или, если быть точнее, больше просят денег. Причём хороший ТЭНовый котёл за свои деньги представляет собой сбалансированное, полностью готовое к установке и эксплуатации устройство. А индукционный нагреватель ещё нужно комплектовать дополнительным оборудованием.  На наш взгляд, маркетологи и продавцы, представляя нам ординарный товар в качестве эксклюзива, пытаются «снять стружку». Получить прибыль большую, чем на других изделиях. Хотя, тенденция к снижению цен уже наметилась и можно ожидать, что в течение нескольких ближайших лет на индукционные котлы установятся справедливые цены. Либо их просто перестанут выпускать.

Если вы рассматриваете возможность приобретения индукционного водонагревателя для отопления собственного дома, рекомендуем пообщаться с профессиональными теплотехниками, как проектировщиками, так и практиками. Опытные специалисты отслеживают тенденции, имеют возможность давать оценки по новым видам техники на основе собственного из практического опыта. Поставщиков оборудования тоже стоит послушать, но сказанное ими следует воспринимать критически.

Важные рекомендации по сборке

Планируя самостоятельную сборку индукционного котла, учитывайте, что она потребует от вас наличия навыков использования сварочного аппарата и трёхфазного трансформатора.

Однако применение индукционного котла самостоятельной сборки ограничено. Он пригоден только для монтажа в закрытых обогревательных системах с принудительной циркуляцией воздуха. Разводка при этом может быть выполнена только трубами из пластика или пропилена.

Обезопасить систему можно установкой подрывного клапана. Он избавляет котёл от ненужного воздуха и нормализует рабочее давление.

При установке котла следует обратить внимание, чтобы он по возможности не соприкасался с какой-либо поверхностью. Оптимальным считается расстояние около 30 см. Это обезопасит вас от распространения последствий при возникновении непредвиденных ситуаций вроде перегрева.

Подпишитесь на наши Социальные сети

Компоненты индукционного водонагревателя

Самое простое устройство генерации тепла на основе вихревых потоков представляет собой электрический индуктор, который состоит из нескольких обмоток:

  • первичной;
  • вторичной.

В первичной обмотке электроэнергия преобразуется в вихревые токи, а затем направляет магнитное поле на вторичную. Далее созданная электромагнитная энергия передается теплоносителю, нагревая его. Вторичная обмотка представляет собой одновременно нагревательный элемент и корпус индукционного котла. Он состоит из:

  • внешней обмотки;
  • сердечника;
  • электроизоляции;
  • тепловой изоляции.
Компоненты индукционного водонагревателя

Работа индукционного нагревателя

Для поступления холодной воды в агрегат и выхода горячей в систему отопления монтируются два патрубка. Для циркуляции жидкости встраивается насос. Перегрев воды при работе отопительной системы не происходит, так как жидкость постоянно циркулирует – подается остывшая, а выводится горячая. Устанавливать такие водонагреватели для обогрева можно практически в любых помещениях. За счет конструкционных особенностей системы снижается вес и размеры нагревательного элемента, а теплоотдача – существенно увеличивается. Теплоноситель в итоге получает около 97-98%% энергии без существенных потерь.

Внимание! Для монтажа индукционного нагревателя какой-либо серьезной перепланировки отопительной системы делать не нужно, этот агрегат в нее просто встраивается.

Сложно ли понять схему его работы?

Для работы такого котла электроэнергия все-таки понадобится, но счет уже не будет столь пугающим. Главное достоинство таких обогревателей в их устройстве. Они очень выгодно преобразуют электричество в тепло (рабочая среда забирает почти 97%). Это дает быстрый нагрев при минимальных затратах. Рабочей средой или теплоносителем для индукционного котла чаще всего выступает неочищенная вода, которая нагревается и разносится по системе отопления дома. Но для этой цели вполне подойдет масло или антифриз.

Сложно ли понять схему его работы?

Работа индукционного котла отопления

Сложно ли понять схему его работы?

Система преобразования электроэнергии состоит из двух обмоток. Первая принимает ток из сети, создает вихревые потоки, которые становятся причиной электромагнитного поля. Оно направляется на внешнюю обмотку, которая по совместительству еще и корпус котла. Именно здесь и происходит нагревание теплоносителя, который идет по трубам.

Индукционный агрегат должен иметь патрубок для входа холодной воды и выхода горячей. Обычно снизу корпуса приваривается ввод, а сверху вывод. Носитель подается внутрь, обтекает корпус, нагревается за счет хорошей теплопроводности и уходит через верхнее отверстие в отопительную систему. Основная трудность при создании собственного котла – это правильно расположить внешнюю обмотку и сердечник, чтобы вихревые потоки и создаваемое поле эффективно разогревали котел. Для этого важно разобрать приведенную схему, доступную для понимания человека со средними знаниями физики.

Сложно ли понять схему его работы?

Индукционный агрегат отопления

Сложно ли понять схему его работы?

Кроме выгодного преобразования электроэнергии такие котлы еще и реже ломаются, потому что нет индивидуального статичного нагревательного элемента. Не оседает и накипь на корпусе, потому что система обмоток постоянно находится в состоянии легкой вибрации. Работает индукционный котел негромко и вредных выбросов не производит. Также протечки такой системы маловероятны, потому что сварных швов минимальное количество, а то и вовсе нет. Главным минусом индукционного нагревателя будет его цена, поэтому появляется все больше самодельных схем, одну из них мы и рассмотрим. Также его нельзя располагать вблизи постоянного пребывания людей, потому что это источник ЭМИ, значит, потребуется отдельная комната в дальнем углу дома.

Сложно ли понять схему его работы?

Виды индукционных котлов для отопления

Производителя выпускают два типа оборудования с подачей напряжения сети в 220 V это стандарт в 50 герц на первичную обмотку и с подачей напряжения через инвертор. Этот прибор отвечает за преобразование стандартного напряжения электросети в ток высокой частоты с показателем в 20 килогерц. Также инвертор гарантирует большую надежность, при этом электрокотел индукционный для отопления получает свойства экономичности, практичности, и оборудование с инвертором обладает компактными размерами.

Читайте также:  Как производят демонтаж плит перекрытия?

На заметку! Медная обмотка, сплавы для теплообменника, наличие автоматики приводят к удорожанию инвертора, поэтому с данным характеристиками котлы стоят дороже, чем обычные электрические типы изделий с ТЭНами.

Также различается индукционное отопление по материалам изготовления. В частности, котлы SAV оснащены стальными трубчатыми замкнутыми теплообменниками, а в вихревых котлах стоят теплообменники из материала с ферромагнитными сплавами.

Рекомендуем к прочтению:Водородное отопление в частном доме своими руками

Виды индукционных котлов для отопления

Прежде чем начинать обустройство отопления, следует выбрать вид котла:

  1. SAV – оборудование, не оснащенное инвертором, работает от сети электроснабжения на 50 герц (стандарт). В этом случае напряжение подается на индуктор. Прибор вторичной обмотки выглядит как сетка тонких труб из стали, такой теплообменник оперативно прогревается за счет токов Фуко. Подача теплоносителя в магистраль принудительная, работает циркуляционный насос, уже установленный в котел. Оборудование представлено двумя типами – с работой от напряжения в 220 V и 380 V.

Важно! Покупая котлы SAV, следует смотреть на мощность. Показатель 2,5 кВт способен дать тепло в помещения до 30 м2.

  1. ВИН. Этот тип вихревых котлов, для работы которых нужен инвертор. Оборудование стоит дороже, но при этом снижен вес и уменьшены размерные параметры. Теплообменник изготавливается из ферромагнитного сплава, магнитопровод и вторичная обмотка представляются как в виде теплообменника, так и корпуса самого котла. Комплектация дополнена блоком автоматического управления, насосным оборудованием приточного и циркуляционного типа.

На заметку! Котлы типа ВИН с показателем мощности в 3 кВт подают тепло для дома площадью в 40 м2.

Устройство и основные элементы котла

Если знакома схема индукционной плиты, то с устройством котла пользователь разберется без особых проблем.

Виды индукционных котлов для отопления

Оборудование представляет собой набор основных и вспомогательных элементов:

  • Индуктор. Это деталь типа трансформатора с парой обмоток, из которых первая дополняет сердечник, что объясняет возникновение электромагнитного поля для выделения вихревых потоков. Вторичная обмотка – корпус котла, который принимает токи и затем передает тепловую энергию теплоносителю.
  • Нагревательный элемент. Деталь выглядит как труба увеличенного диаметра или несколько меньших по размеру труб и является сердечником катушки. Если нагреватель представлен множеством тонких трубок, то они параллельно соединяются между собой.
  • Выходные патрубки. Детали применяются для соединения с магистралью отопления. Один патрубок нужен для подключения к тепловой сети прямого тока, второй – для обратки.
  • Инвертор. Агрегат для преобразования постоянного электрического тока в высокочастотный.

На заметку! Если планируется изготовление индуктивного котла отопления своими руками, нужно правильно просчитать материал для основных элементов схемы. Пригодится инвертор от сварочного аппарата, а патрубки можно найти в технических отделах магазинов.

Плюсы и минусы индукционных котлов

Индукционный котел заводской сборки

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

Плюсы и минусы индукционных котлов

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

Преимущества:

  • Быстрое повышение температуры теплоносителя до требуемого уровня. В отличие от работы ТЭНов индукционный нагрев воды для отопления не требует дополнительных изоляционных материалов. Т.е. тепловая энергия от стержня передается непосредственно теплоносителю;
  • Долгий срок службы. Это обусловлено отсутствием движущихся частей и высокой надежностью материалов изготовления;
  • Небольшие размеры конструкции;
  • Не происходит формирование накипи на внутренних стенках. Это связано с небольшой вибрацией стержня во время его работы. Однако если читать отзывы об индукционных котлах отопления, то никто не жалуется на высокий уровень шума.
Плюсы и минусы индукционных котлов

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

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

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

Плюсы и минусы индукционных котлов

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

Плюсы и минусы индукционных котлов

Расчет мощности котла для разных помещений

Если вы решили сделать индукционное отопление частного дома своими руками, то, чтобы во всех помещениях было тепло, нужно рассчитать мощность котла. Это же относится и к производственным помещениям.

Мощность индукционных котлов варьируется от 2 до 1500 кВт. Площадь в 10 кв. м. может отопить 1 кВт мощности. Для дома или административного здания ее можно рассчитывать по площади помещения. Цеха, склады и другие помещения должны обсчитываться по объему.

При расчете учитывают и теплопотери здания, хорошо утепленный дом не потребует установки котла высокой мощности, а в производственное здание без должной теплоизоляции понадобится мощный агрегат. Также учтите, что котел не должен постоянно работать на предельных значениях.

Правда ли, что индукционные нагреватели энергосберегающие?

Экономичность данной разновидности котла достигается только первоначальной форой в 5—15 минут скорости нагрева. И то, по сравнению с ТЭНами. Потому что самая экономичная среди электрических систем отопления — «тёплый пол». Все рассуждения о 99 или даже 100% КПД — лукавство и расчёт на массовую безграмотность. Такое же КПД имеют все электронагреватели.

А утверждение, что часть тепла из системы рассеивается, не доходя до теплоносителя одинаково справедливо и для ТЭНовых, и для индукционных котлов. Учитывая высокую стоимость котла и обязательное дополнительное оборудование к индукционной системе за отдельную сумму, экономия в 30—50% на электроэнергии — не больше чем легенда и торговая уловка.

Правда ли, что индукционные нагреватели энергосберегающие?

Долговечность. Как и всё на свете, сердечник тоже подвержен разрушению, но делать он это будет, в отличие от ТЭНа, намного дольше — лет 30. Остальные составляющие также имеют хороший запас прочности. Производители дают 10-летнюю гарантию на службу индукционного котла, и они не врут. Если его оснастить качественными европейскими электронными контроллерами, свободно прослужит и до 30—40 лет.

Учитывая вышесказанное, владелец индукционного котла обнаружит экономию по сравнению с ТЭновым только в длительной перспективе — после пяти лет пользования системой. Но, по сравнению с первоначальными затратами на установку, она может оказаться несущественной.

Сердечник

У него должны быть следующие свойства:

  • проводящие — вихревые токи не будут наводиться в диэлектрике;
  • сопротивляемость ржавчине – коррозия в закрытом контуре до добра не довет;
  • ферромагнитными – диамагнетик исключает связь с электро-магнитным полем.

Варианты решения:

Сердечник
  • он должен располагать рубленой проволокой, которая не подвергается ржавению – её неудобство содержит ограничение импровизированного котла с обеих сторон металлической сеткой;
  • плотно входящий в трубу винтовой шнек отличное решение – при движении по канавам в нем, самый большой тепло-объем будет взиматься водой;
  • скатанные из нихромовой проволоки «ежики», плотно помещенные в трубу;
  • соответствующим методом в трубу можно вставить кухонные мочалки из нержавеющего металла.

Ниже расположен чертеж котла отопления своими руками.