Электричество

Индукционные котлы для отопления частного. Индукционные котлы: реальные преимущества и недостатки

Приняв решение обогревать свой дом с помощью электроэнергии либо установить дополнительный электрический источник тепла, домовладельцы задаются вопросом, - отопитель какого типа задействовать? Здесь выбор невелик, на рынке предлагаются электрические теплогенераторы трех типов: ТЭНовые, электродные и вихревые (индукционные). Последние представляют наибольший интерес, поскольку декларируются производителями в качестве нового и самого экономичного оборудования. Появились индукционные котлы сравнительно недавно, поэтому стоит изучить их подробнее.

Устройство вихревого индукционного котла

В действительности данное техническое решение далеко не ново, явление электромагнитной индукции, за счет которой функционируют электрические индукционные котлы отопления, открыто М. Фарадеем в далеком 1831 году. Просто благодаря современным материалам и технологиям явление взято за основу и реализовано в водогрейных установках относительно недавно.

Нагревание воды происходит за счет вихревых токов (токи Фуко), появляющихся в сердечнике катушки. Образуются они под воздействием переменного электрического поля, создаваемого витками катушки переменным током частотой 50 Гц. Сердечник выполнен в форме трубы, через нее и протекает теплоноситель при нагреве. По сути, аппарат представляет собой индукционный преобразователь электрической энергии в тепловую с эффективностью порядка 98%. Диаметр провода, из которого выполнена катушка, количество витков и размеры сердечника рассчитаны таким образом, чтобы нагревать воду до максимальной температуры 95 ºС и при этом не допустить перегрева обмотки.

Водонагреватели типа «ВИН»

Сердце агрегата – это катушка, состоящая из большого количества витков изолированного провода, и помещенная вертикально в цилиндрический корпус в виде сосуда. Внутрь катушки введен стержень из металла. Корпус сверху и снизу герметично закрыт приваренными крышками, наружу выведены клеммы для присоединения к электрической сети. Внутрь сосуда через нижний патрубок поступает холодный теплоноситель, которым заполняется все пространство внутри корпуса. Нагретая до необходимой температуры вода уходит в систему отопления через верхний патрубок.

В силу своей конструкции при подключении к сети теплогенератор постоянно работает на полную мощность, так как снабжать отопительную установку дополнительными устройствами регулировки напряжения нерационально. Гораздо проще использовать циклический подогрев и задействовать автоматику отключения / включения с датчиком температуры воды. Нужно только выставить необходимую температуру на дисплее выносного электронного блока и он будет производить нагрев теплоносителя до этой температуры, отключая водогрейный индукционный элемент при ее достижении. По истечении времени и остывании воды на несколько градусов автоматика снова включит нагрев, этот цикл будет повторяться постоянно.

Поскольку обмотка теплогенератора предусматривает однофазное подключение с напряжением питания 220 В, отопительные агрегаты индукционного типа не производятся с большой мощностью. Причина – слишком большая сила тока в цепи (свыше 50 ампер), под нее потребуется прокладка кабелей большого сечения, что само по себе очень дорого. Чтобы нарастить мощность, достаточно заключить три водогрейных установки в каскад и применить трехфазное присоединение с напряжением питания 380 В. К каждому аппарату каскада подключить отдельную фазу, на фото показан подобный пример работы индукционного отопления.

Конструктивные особенности нагревателей типа «Сибтехномаш»
Используя тот же эффект электромагнитной индукции, другое предприятие разрабатывает и производит водогрейные аппараты несколько иной конструкции, заслуживающей внимания. Дело в том, что электрическое поле, создаваемое многовитковой катушкой, имеет пространственную форму и распространяется от нее во все стороны. Если в агрегатах «ВИН» теплоноситель проходит внутри катушки, то устройство индукционного котла «Сибтехномаш» предусматривает спиралевидный теплообменник, находящийся снаружи обмотки, как показано на рисунке.

Обмотка создает вокруг себя переменное электрическое поле, вихревые токи нагревают витки трубы теплообменника, в которых движется вода. Катушки со змеевиками собраны в каскад по 3 штуки и прикреплены к общей раме. Подключение каждой из них осуществляется к отдельной фазе, напряжение питания — 380 В. Конструкция «Сибтехномаш» имеет несколько преимуществ:

индукционные нагреватели имеют раздельную разборную конструкцию;
в зоне действия электрического поля находится увеличенная площадь греющей поверхности и большее количество воды за счет спиральной схемы, что повышает скорость нагрева;
трубопроводы теплообменника доступны для промывки и обслуживания.

Невзирая на отличия в конструкции теплогенератора, эффективность его работы составляет 98%, как и в нагревателях типа «ВИН», это значение КПД декларирует сам производитель. Долговечность агрегатов в том и другом случае определяется работоспособностью катушек, а точнее, сроком службы обмотки и электроизоляции, этот показатель заводы – изготовители устанавливают в пределах 30 лет.

Преимущества и недостатки

Реальные достоинства, которыми обладают индукционные котлы для отопления дома или производственного здания, заключаются в следующем:

Высокая, как и у всех водогрейных установок, эффективность работы, находящаяся в пределах 97-98%.
Долговечность, обусловленная отсутствием движущихся частей и простотой конструкции.
Малые габариты, позволяющие поместить отопительное оборудование в помещение любых размеров.
Высокая скорость нагрева теплоносителя и отсутствие инерции при его отключении.
Комфорт при эксплуатации, индукционный электрокотел не требует к себе постоянного внимания хозяина дома, а частота его обслуживания целиком зависит от качества применяемой в системе воды.

Вихревые нагреватели поставляются с комплектами автоматики управления, что дает возможность связать теплогенераторы с другими климатическими системами дома.

Нагреватель в разрезе

Есть у данного оборудования и недостатки. Главный из них – высокая стоимость, особенно у теплогенераторов типа «Сибтехномаш». Если использовать эти агрегаты для промышленных целей вполне приемлемо, то индукционное отопление частного дома может оказаться неоправданно дорогим.

Опыт практического использования вихревых нагревателей домовладельцами и обслуживающим персоналом сервисных компаний пока что не слишком обширен, но на данный момент существенных нареканий на оборудование нет.

Мифы об индукционных котлах

Один из самых популярных мифов создают торговые представители, продающие индукционные электрические котлы. Суть в том, что эти котлы якобы на 20-30% эффективнее прочих нагревательных электроустановок, особенно ТЭНовых. Данная информация не соответствует действительности, поскольку все теплогенераторы, преобразующие электроэнергию в тепло, работают с эффективностью не ниже 96% в соответствии с физическим законом сохранения энергии. Неоспоримым является лишь факт, что ТЭНы разогревают теплоноситель несколько дольше по причине своей многослойной структуры. Вольфрамовая спираль прогревает сначала кварцевый песок, потом материал трубки, а потом уже воду. При этом энергия никуда не теряется, а КПД ТЭНового агрегата составляет 98%, как и вихревого.

Пример системы отопления

Другой миф гласит о том, что индукционный электрический котел совсем не требует обслуживания, поскольку переменное магнитное поле не дает отложениям оседать на греющих элементах. Этот вопрос зависит от качества воды и накипь на сердечнике катушки появляется точно так же, как и в ТЭНовых нагревателях, если теплоноситель не обессолен. Поэтому хотя бы 1 раз в 2 года сам теплогенератор и система отопления должны проходить процедуру промывки.

Вопреки заверениям продавцов, водонагреватель нельзя ставить в любом помещении. Причины две: опасность поражения током и наличие электромагнитного поля вокруг аппарата. Его лучше поместить в техническом помещении с ограниченным доступом (котельной).

Заключение

Отопительные установки, использующие для нагрева вихревые токи, действительно обладают многими достоинствами, особенно среди них привлекают скорость нагрева, компактность и долговечность. Насколько эти преимущества оправдывают высокую стоимость изделия – решать придется каждому домовладельцу в индивидуальном порядке.

Электрические индукционные котлы отопления позиционируются как очень экономичные средства обогрева жилья. В этой статье мы попытаемся трезво оценить эти устройства: расход электричества, удобство использования и прочие особенности решения.

На фото — герой нашей статьи.

Что это такое

Индукционный отопительный котел, как вполне логично следует из названия, использует принцип электромагнитной индукции. Если намотать из толстой проволоки катушку и пропустить через нее достаточно большой ток — в ней и, отчасти, вокруг нее возникнет электромагнитное поле .

Если поместить в катушку сердечник из любого ферромагнетика (говоря попросту — металла, к которому липнет магнит) — в нем возникнут вихревые токи, которые неизбежно заставят частицы металла двигаться быстрее. Нагреют.

А теперь давайте намотаем катушку на трубу из диэлектрика, а внутри любым способом закрепим стальной сердечник. Осталось вставить получившуюся конструкцию в контур отопления — вот, собственно, и готов, сделанный своими руками индукционный электрический котел отопления.

Принцип работы прост и понятен:

Потребляемая электроэнергия преобразуется в электромагнитное поле.
Его энергия тратится на нагрев сердечника.
Сердечник отдает избыточное тепло теплоносителю — воде, маслу или этиленгликолю.
Быстрый и сильный нагрев воды или другой жидкости в определенной области порождает в ней конвекционные потоки. Нагревшийся теплоноситель расширяется и стремится вверх. Создающийся перепад достаточен для работы контура умеренной протяженности; если нужно ускорить циркуляцию теплоносителя — используется обычный .

Обратите внимание: конструкция позиционируется как инновационное сверхэкономичное решение, позволяющее расходовать на 20-30 процентов меньше электроэнергии.

Мифы и реальность

Любой продавец заинтересован в продаже своего товара и ради того, чтобы его покупали, вполне способен исказить факты. Давайте проанализируем все основные тезисы, упоминающиеся в рекламе этого типа нагревательных устройств.

Новизна

Тезис: перед нами инновационная разработка, основанная на новом физическом принципе.

Реальность:

Явление индукции было открыто Майклом Фарадеем почти два века назад — в 1831 году.
В металлургии индукционные плавильные печи массово применяются со второй половины 20-го века.
Ни новые материалы, ни какие-то высокие технологии при изготовлении индукционных котов не применяются.

Вывод: давно известный принцип работы используется лишь для того, чтобы создать и занять новую рыночную нишу.

Экономичность

Тезис: индукционные котлы для отопления дома позволяют экономить электричество, потребляя при той же теплоотдаче на 20-30 процентов меньше аналогов.

Реальность:

Любой электрический прибор прямого нагрева, не совершающий механической работы (то есть не перемещающий никакой массы против вектора гравитации), преобразует 100% потребляемой электрической мощности в мощность тепловую.
КПД может различаться лишь за счет рассеивания тепла вокруг котла вместо нагрева теплоносителя.

Заметьте: если котел размещен в отапливаемом помещении — это тепло не теряется, а опять-таки идет на подогрев воздуха.

Эффективность нагрева теплоносителя определяется температурой нагревательного элемента. В случае ТЭНа ее приходится искусственно ограничивать; монолитный сердечник может разогреваться почти до точки плавления.
В рекламных заявлениях часто приводятся результаты эксперимента, в котором индукционный котел нагрел фиксированный объем теплоносителя до определенной температуры за 3 часа, в то время как ТЭНовому на это понадобилось шесть. При этом затраты электроэнергии были незначительно меньше, нежели у индукционного.
Авторы эксперимента демонстративно игнорируют тот факт, что за 6 часов любой контур отопления рассеет намного больше тепла, чем за 3. Законы физики просты: чтобы получить киловатт-час тепловой энергии методом прямого нагрева с помощью электричества, нужно потратить киловатт-час электроэнергии. Точка.

Большое количество тепла неизбежно будет выделяться на самой индуктивной катушке — просто потому, что она представляет собой проводник с ненулевым сопротивлением и текущим в нем большим током.
Нецелевое рассеивание тепла будет определяться качеством внешней теплоизоляции котла. Впрочем, если он расположен в доме — опять-таки тепло пойдет на его обогрев.

Выводы: мы имеем дело с манипулированием информацией ради подъема продаж.

Долговечность

Тезис: срок безотказной службы устройства превышает 25 лет. Оно крайне надежно по сравнению с традиционными отопителями и не нуждается в обслуживании.

Реальность:

Котлы этого типа не содержат ни одной подвижной детали. Механический износ отсутствует как класс.
Медная обмотка достаточной толщины при должном охлаждении теплоносителем будет служить неограниченно долго. Межвитковый пробой из-за плохой изоляции ей тоже не грозит: катушка наматывается не виток к витку, а с небольшими промежутками между ними.
Сердечник при нагреве неизбежно будет подвергаться эрозии водой и пузырьками пара, постепенно разрушаясь. Однако при его достаточной толщине это очень долго не станет проблемой.
Схема управления котлом должна содержать несколько довольно мощных транзисторов (ей придется управлять большими токами).
Срок службы полупроводников редко превышает 10 лет; впрочем, он в большой степени определяется тонкостью техпроцесса.

Грубо говоря, транзисторы, произведенные 30 лет назад, живут в несколько раз дольше нынешних. Здесь все зависит от примененной элементной базы.

Выводы: отопительные индукционные котлы вполне могут быть куда более долговечными по сравнению, как с традиционными ТЭНовыми устройствами с их ограниченным сроком службы нагревательных элементов, так и с электродными, в которых анод неизбежно растворяется в воде за несколько лет.

Неизменность характеристик

Тезис: для традиционных котлов характерно падение мощности благодаря накипи на нагревательных элементах. Здесь же характеристики неизменны.

Реальность:

Реклама несколько переоценивает вред от накипи. В замкнутом контуре большому количеству известковых отложений неоткуда взяться; да и теплопроводность слоя отложений не настолько низка, чтобы серьезно теплоизолировать ТЭН.
Применительно к сердечнику индукционного котла, однако, утверждение представляет собой чистую правду: накипь на нем практически не образуется даже в том случае, если вода богата известью.

Вихревые токи заставляют сердечник вибрировать, да и вскипающие у его поверхности мельчайшие пузырьки воды (при максимальной мощности, разумеется) разрушают любую накипь.

Эта каноническая фотография ТЭНа после нескольких лет эксплуатации — явное преувеличение проблемы.

Бесшумность

Тезис: устройство работает абсолютно бесшумно, выгодно отличаясь этим от альтернатив.

Реальность:

любого типа не издает при своей работе громких звуков. Просто в силу своего устройства: нагрев воды не требует никаких акустических колебаний.
Бесшумным индукционный нагреватель будет лишь в том случае, если для циркуляции воды используется порождаемая им конвекция. С другой стороны, ТЭНовые котлы всегда снабжаются насосами, которые вовсе не беззвучны.
Если в контуре с нагревателем интересного нам типа большое гидравлическое сопротивление вынуждает применить насос — уровень шума будет таким же, как у ТЭНового котла.

Компактность

Тезис: индукционные отопительные котлы имеют небольшие размеры, благодаря которым могут монтироваться в любом помещении.

Реальность: при разумной мощности это действительно так. Устройству не нужна сколь-нибудь большая емкость, в которой нагревательные элементы греют теплоноситель: он представляет собой всего лишь отрезок трубы с намотанной на него катушкой.

Нюанс: в ТЭНовых электрических котлах существенную часть объема корпуса занимают циркуляционный насос и расширительный бак.

Выводы: в целом заявление абсолютно правдиво.

Безопасность

Тезис: устройство абсолютно безопасно.

Реальность: при утечке теплоносителя сердечник, оставшийся без охлаждения, расплавит крепление и корпус в считанные секунды. Положиться можно только на автоматическое отключение при перегреве или датчик давления.

Выводы: в плане безопасности эксплуатации конструкция ничем не отличается от конкурирующих решений.

Общая оценка

Перед нами удобное и компактное устройство для обогрева без каких-либо конструктивных недостатков. Цена котла этого типа примерно вдвое превышает стоимость ТЭНового нагревателя. При этом ни реальной экономии, ни каких-либо других чудес ждать от него не приходится.

Инструкция по монтажу вполне стандартна:

В контуре должен присутствовать расширительный бачок;
Для приборов мощностью от 7 КВт нужны 380 вольт;
В системе с естественной циркуляцией котел монтируется строго вертикально;
Для приборов большой мощности или в контуре с высоким гидравлическим сопротивлением обязательна .

Как обычно, некоторое количество дополнительной информации об индукционных нагревателях вы найдете в видео в конце статьи. Теплых зим!

Устройство оборудования данной группы простое и мало чем отличается от аналогов с ТЭН. Основная разница – в виде нагревательных элементов. В таких котлах вместо привычной спирали в «колбе» установлен блок электродов, помещенный в теплоизолированный корпус (бак водогрейного котла).

Принцип действия основан на преобразовании кинетической энергии ионов солей, растворенных в жидкости, в тепловую; чем с большей скоростью они перемещаются, тем выше степень ее нагрева. Она зависит не только от постоянной смены полюсов (~U 50 Гц), но и регулирования процесса подаваемым на электроды котла напряжением; изменяя его значение, пользователь выбирает приемлемую температуру теплоносителя на выходе отопительной установки. Принципиальное отличие от работы ТЭНового котла в том, что вода является частью электрической схемы; ток проходит через нее.

Что это означает? Эл/сопротивление жидкости напрямую связано с температурой. Поднимая ее, удается достичь более рационального расходования эл/энергии (75 0С – оптимальный режим). А специфика процесса, протекающего в баке котла, исключает теплопотери.

Плюсы электродных моделей

Большой сортамент. Выбор по способу подключения (1 или 3 фазы) и мощности (в диапазоне 2–50 кВт).
Проект для установки электродного котла, в отличие от газового оборудования, не требуется.
Высокий КПД – до 98%.
Компактность.
Инертность к перепадам пром/напряжения. Его нестабильность на работе установки не отражается.
Инерционность электродного котла нулевая. Вся тепловая энергия тратится на повышение температуры воды, а не предварительный разогрев ТЭН.
Универсальность эксплуатации. В схемах отопления с электродными котлами может использоваться вода или «незамерзайка».
Надежность. Все устройство – бак + металлические штыри; ломаться нечему.
Удобство монтажа. Электродному, как и любому иному эл/котлу, не нужен; ограничений по месту установки практически нет.
Возможность автоматизации. Хотя дорогие модели изначально оснащены всем необходимым.
Электродные котлы способны работать в каскадных схемах. А это увеличение мощности + резервирование.
Для обслуживания, замены электродов вызывать специалиста не обязательно.
Демократичные цены на оборудование.

Минусы

Требования к режиму. При превышении температуры теплоносителя значения в 75 0С растет энергопотребление. Для отопительных систем с большой протяженностью сложно выбрать котел соответствующей мощности. Причины: лимит поставки эн/ресурса для частного сектора, повышенная нагрузка на линию.
Чувствительность к качеству жидкости. Как и на ТЭН, на электродах постепенно откладываются солевые образования; необходима регулярная очистка.
Неуклонное снижение мощности. Связано с естественным «истончением» электродов. Их нужно регулярно менять, как и ТЭН в традиционных моделях.
Надежное заземление. В квартире организовать сложно, но это обязательное условие монтажа оборудования. Ток в баке проходит сквозь теплоноситель, и, эксплуатируя незаземленный электродный котел, пользователь рискует ощутить удар даже при легком прикосновении к радиатору отопления.
Одно из условий экономичной эксплуатации – качественная автоматика. А она стоит дорого.

Как недостаток в ряде источников указывается, что электродные котлы подключаются только к сети переменного напряжения; при U= происходит ионизация теплоносителя. У каждого хорошего хозяина имеется резервный агрегат (дизельный или бензиновый), значит, данный минус неактуален.

Примечание. Для повышения эффективности электродного котла нужно грамотно готовить теплоноситель, добиваясь оптимального удельного сопротивления току. Используются вещества, имеющиеся в каждом доме (к примеру, пищевая сода) и дистиллированная вода. Но не все препараты пригодны для этого; некоторые инициируют коррозию металла. Нужно еще и грамотно определить концентрацию «раствора», иначе мощность отопительной установки резко снизится. Без консультации с профессионалом лучше не практиковать!

Индукционные отопительные котлы появились в продаже недавно и сразу составили конкуренцию привычным электрокотлам с ТЭНами. При схожих размерах и потребляемой мощности индукционные нагреватели способны значительно быстрее прогреть систему, кроме того, они могут работать в системах с низким качеством теплоносителя и реже требуют обслуживания. Применив знания в электротехнике и смекалку, можно сделать индукционный котел отопления своими руками.

В основе действия индукционных котлов и других нагревательных приборов этого типа лежит способность токопроводящих материалов нагреваться под действием вихревых токов, создаваемых в результате электромагнитной индукции.

Источником индукции служит высокочастотный переменный ток, проходящий по первичной обмотке нагревательного прибора, выполненной в виде катушки. Нагревательный элемент, помещенный внутрь катушки, играет роль вторичной короткозамкнутой обмотки. В нем происходит преобразование электромагнитной энергии в тепловую.

Вихревые токи возникают и при промышленной частоте 50 Гц, но эффективность нагревателя при этом будет невысока, а работа прибора будет сопровождаться сильным гулом и вибрацией. При повышении частоты до 10 кГц и выше шум исчезает, вибрация становится неощутимой, а нагрев усиливается.

Устройство

Промышленный индукционный котел состоит из сердечника, роль которого играет теплообменник, вокруг которого намотана тороидальная обмотка, подключенная к высокочастотному преобразователю. При прохождении по обмотке тока создается переменное электромагнитное поле, в результате которого возникают вихревые токи, проходящие через сердечник.

Обмотка подключена к высокочастотному преобразователю, в котором сигналом с блока управления создается ток необходимой частоты. Современные котлы имеют высокий уровень автоматизации, позволяющий не только создать оптимальный режим нагрева теплоносителя, но и отключить устройство в случае аварийной ситуации.

Внутри сердечника-теплообменника находится теплоноситель. Под воздействием вихревых токов он нагревается до высоких температур. За счет разницы между температурой теплоносителя на входе и на выходе, из котла циркуляция теплоносителя по системе происходит непрерывно, даже без подключения насоса. Поэтому индукционные котлы можно использовать в системах с принудительной и естественной циркуляцией.

Теплоносителем может быть как вода, так и антифриз, тосол, масло. Качество жидкости при этом не имеет значения: постоянная вибрация системы, неощутимая человеком, делает невозможной осаждение накипи и других примесей на стенках теплового контура.

Внешняя оболочка - металлический корпус, оснащенный системой тепловой и электрозащитной изоляции.

Форма котла может быть любой, как и способ его установки: благодаря отсутствию бака внутри котла его размеры обычно невелики, а масса не превышает 50 кг.

Индукционный котел нельзя даже кратковременно включать в работу без заполнения системы теплоносителем! Может произойти перегрев котла и выход из строя его элементов!

Достоинства:

Высокий КПД. Большинство производителей называют цифры 95-98%;
Большой выбор моделей различной мощности на однофазное напряжение ~220 В или трехфазное ~380 В;
Быстрый прогрев системы отопления при запуске;
Могут работать с любым теплоносителем;
Контур, по которому внутри котла проходит теплоноситель, абсолютно герметичен, что исключает протечки и связанные с ними неисправности;
Длительная работа без образования накипи и отложений. Именно это явление со временем снижает эффективность котлов с ТЭНами и служит частой причиной их поломки из-за перегрева нагревательных элементов;
Срок службы, заявленный производителями - от 25 до 30 лет.

Не лишены нагреватели и недостатков, наиболее значимый из которых - высокая цена. Этот фактор обычно побуждает рачительного хозяина собрать самодельный индукционный котел из подручных материалов и приборов. Несмотря на сложность процессов, происходящих в котлах такого типа, возможно создать конструкцию, не отстающую по основным параметрам от котла промышленного изготовления, и сделать индукционный котел своими руками.

Котел с питанием от сварочного инвертора

Конструкция такого самодельного котла довольно проста. Наиболее сложный для самостоятельного выполнения блок, требующий знаний основ электроники и электротехники - высокочастотный преобразователь. Его функцию отлично выполняет сварочный инвертор современного типа, способный выдавать выходной сигнал с частотой 20-50 кГц.

Кроме этого для монтажа потребуются:

медная проволока в эмалевой изоляции диаметром 1-1,5 мм;
изолированный провод с клеммами для подключения обмотки к инвертору;
обрезки проволоки из нержавейки диаметром 3-5 мм, длиной 5 см;
мелкая сетка из нержавейки;
отрезок водопроводной трубы из шитого полиэтилена или полипропилена для систем ГВС и отопления с диаметром 50 мм и толщиной стенки 8,4 мм, длина - 1 м;
переходники с трубы 50 мм на трубы, задействованные в существующей или проектируемой системе отопления, тройник для подключения аварийного клапана и два шаровых вентиля;
полосы текстолита для крепления обмотки;
эпоксидный клей для изоляции обмотки;
корпус самодельного котла, его можно сделать из распределительного металлического или пластикового шкафа, в который можно установить инвертор и закрепить нагревательный элемент.

Последовательность сборки и монтажа элементов:

На отрезок полипропиленовой трубы диаметром 50 мм с помощью эпоксидного клея крепят 4 полосы из текстолита шириной 8-10 мм, отступив от концов трубы по 70-100 мм. На них будет намотана обмотка. Для закрепления крайних витков обмотки в текстолите можно сделать пазы.
Наматывают 50-100 витков медной проволоки в эмалевой изоляции. Витки должны располагаться примерно через 0,3-0,6 мм на равном расстоянии. Точное количество витков зависит от диаметра используемого провода и его удельного сопротивления, а также выходных параметров инвертора.
При установке самодельного котла в жилом помещении рекомендуется выполнить тороидальную обмотку для снижения внешнего электромагнитного поля. Тороидальная обмотка состоит из одинакового количества встречно направленных витков, при этом электромагнитные потоки взаимно компенсируются и проходят только по внутреннему контуру.
Внутрь трубы с одного ее конца вставляют сетку из нержавейки и плотно набивают ее с другой стороны отрезками нержавеющей проволоки - она будет нагреваться под воздействием вихревых токов. Нержавейку рекомендуется использовать для того, чтобы со временем не произошло коррозионное разрушение проволоки, но теоретически подойдет любой токопроводящий металл, в том числе проволока-катанка. Второй конец трубы также закрывают сеткой.
На оба конца трубs напаивают полипропиленовые переходники на диаметр, используемый в системе отопления. На них устанавливают шаровые вентили, позволяющие перекрыть циркуляцию и снять теплообменник для ревизии.
Со стороны верхнего выходного переходника устанавливают аварийный клапан для сброса давления.
Обмазывают обмотку эпоксидным клеем для обеспечения качественной электроизоляции обмотки. Изготовление клея рекомендуется выполнять с небольшим отступлением от инструкции, добавив на 10-15% меньше отвердителя. Это сделает изоляцию менее хрупкой.
Крепят к выводам обмотки провода в изоляции с помощью обжимных клемм. Второй конец провода должен быть оснащен клеммами для подключения к инвертору. Диаметр проводов должен выдерживать максимальный выходной ток инвертора.
Устанавливают теплообменник в шкаф, закрепив его на кронштейны из термостойкого не проводящего ток материала. Можно использовать текстолит.
Подключают нагреватель к системе и заполняют ее водой.
В нижнюю часть шкафа ставят инвертор. Подключают к нему клеммы и включают его в сеть. Производят запуск котла и настройку режима.

Корпус шкафа из металла необходимо обязательно заземлить!

Из индукционной плитки

Индукционный котел можно сделать также на основе индукционной плитки. Для этого разбирают нагревательный элемент плитки и используют медный провод для намотки на сердечник, изготовленный указанным выше способом.

Блок управления плиткой используют для питания полученной обмотки, выставляя необходимую мощность на сенсорной панели управления.

Однако, этот способ имеет существенные недостатки:

Для успешной работы такого самодельного котла нужно рассчитать параметры индуктивности вновь собранной катушки. Они могут не совпасть с теми, на который рассчитана электроника плитки, в результате чего блок управления может выйти из строя. Для расчетов нужно обладать неплохими знаниями в области электротехники и уметь разбираться в схеме подключения;
Большинство моделей плит оснащено автоматическим отключением через 2-3 часа после начала работы конфорки. Это приведет к регулярному отключению котла;
Плитки индукционного типа обычно имеют мощность не более 2,5 кВт, поэтому пригодны только для переделки на котел малой мощности.

Ошибки в устройстве индукционного котла из плитки показаны в видеоролике:

Более простой вариант использования индукционной плитки , исключающий разборку устройства и монтаж новой схемы - установить на неё герметичный бак из нержавейки подходящего размера с входным и выходным штуцером и подключив его в качестве котла в систему отопления. С такой схемой подключения справиться практически каждый.

При наличии необходимых знаний и умения разбираться в схемах можно последовать примеру автора видеоролика и собрать функциональный индукционный котел из плитки, доработав его схему.

Нагреватель сухого типа

Принцип работы индукционного котла предполагает использование воды или другой жидкости не только в качестве теплоносителя, но и для охлаждения сердечника. Но нагрев вторичной обмотки, роль которой в этом устройстве играет труба с водой, произойдет и в том случае, если она будет состоять только из металла.
Степень нагрева в этом случае зависит от соотношения силы электромагнитного поля, создаваемого обмоткой, и массы металла сердечника. Произведя расчеты, можно создать сухой индукционный нагреватель своими руками из металлических труб и медной обмотки, как это показано в видео.

Использование индукционного котла обходится дешевле, чем обычного электрокотла с ТЭНами, и самодельная конструкция позволит значительно уменьшить затраты на его установку. Аналогично можно собрать водонагреватель проточного типа для установки на даче, подобрав устройство необходимой мощности.

Автономное отопление в частном доме – очень сложная и важная задача, которую можно решить применением электрических котлов. В настоящее время существуют не только модели на ТЭНах, но и более экономные изделия – электродные и индукционные. Индукционный электрокотел пользуется большой популярностью, благодаря высокому КПД, и соответственно меньшим количеством потребляемой энергии для обогрева помещения. Рассмотрим подробнее возможности индукционного котельного оборудования, его достоинства и недостатки.

Принцип работы и устройство индукционного нагревателя

Индукция – это физическое явление, основанное на вихревых токах, которое открыл и исследовал французский физик Ж. Б. Л. Фуко. Индукционное котельное оборудование в своей работе применяет токи Фуко, функционирующие по принципу той самой электромагнитной индукции.

На катушку поступает переменное напряжение, образуется электромагнитное поле, которое провоцирует появление вихревых токов, нагревающих металл. Вода нагревается в теплообменнике и, циркулируя по системе, обогревает помещения в частном доме.

Современные отопительные агрегаты на основе индукции состоят из следующих элементов:

теплообменник или сердечник;
клеммная коробка;
катушка индуктивности;
шкаф управления;
проводники;
входной и выходной патрубки.

Для удобства эксплуатации оборудования, в его конструкцию могут включаться дополнительные элементы. По сути, котел такого типа представляет собой катушку индуктивности, которая помещена в небольшой, но очень тяжелый корпус из железного сплава.

При этом вместо сердечника в некоторых устройствах монтируется обычная металлическая трубка с теплоносителем. Однако наличие сердечника увеличивает площадь теплоотдачи.

Подобная система обладает высокой степенью надежности, поскольку индукционная катушка прочно запаивается в герметичном корпусе, не контактируя напрямую с теплоносителем. Возникновение пробоин в витках практически невозможно, так как их не накручивают слишком плотно, и в дополнение заливают специальным изолирующим составом.

Все это заключено в толстостенный массивный корпус, что гарантирует длительный срок эксплуатации. Производители дают гарантию на 5-10 лет, но продавцы котельного оборудования заявляют, индукционный электрокотел может прослужить около 30 лет без технического обслуживания.

Конструктивные особенности двух типов котлов

Прежде, чем приобрести индукционный электрический котел для автономного отопления дома необходимо определиться, какой вид оборудования наиболее подходит в вашем случае.

Существует два вида электрокотлов на основе вихревых токов, используемых для нагрева теплоносителя, – SAV и ВИН (вихревые), которые обладают характерными отличиями.

Электрокотел SAV для своей работы не требует наличия инвертора. В этом случае напряжение из сети в 50 герц подается прямо на обмотку (кутушку). В результате вторичная обмотка, представляющая собой систему металлических труб теплообменника, разогревается токами Фуко, быстро нагревая воду. Теплоноситель при помощи циркуляционного насоса движется по контуру системы отопления принудительно.

Индукционные котлы типа SAV производятся для напряжений в 220V и 380V. Оборудование, обладающее мощностью 2,5 кВт, способно обогреть комнату площадью до 30 м2. Приобрести данный котельный электрический агрегат SAV вместе с автоматикой и блоком управления можно за 27 000 – 32 000 рублей.

Индукционные электрокотлы типа ВИН (вихревые). Это модели нового поколения, для работы которых нужен специальный инвертор, преобразующий частоту электрической сети. Данное техническое решение позволяет сделать конструкции менее габаритной и более легкой, чем оборудование типа SAV. В данном случае теплообменник изготавливают из ферромагнитного сплава, а магнитопроводом и вторичной обмоткой выступает не только теплообменник, но и корпус агрегата.

Индукционный котел типа ВИН с мощностью в 3 кВт легко обогреет помещение с площадью 40 м2. Электрический котел ВИН в полной комплектации с блоком автоматики, насосом и циркуляционным насосом стоит несколько дороже – от 37 000 до 40 000 рублей.

Достоинства электроиндукционных котлов для отопления

Продавцы котельного оборудования рассыпаются в похвале, говоря об исключительных характеристиках индукционных агрегатов. Часть слов действительно правдива, другая часть – выдумка. К примеру, консультанты заявляют, что индукционные устройства экономят до 30% электричества по сравнению с электрокотлами на ТЭНе. Однако утверждение несколько преувеличено.

Дело в том, что оба типа котельного оборудования потребляют примерно одинаковое количество электроэнергии. Но индукционные котлы нагревают теплоноситель быстрее, чем ТЭНовый, в том числе, благодаря меньшей инерционности системы. Поэтому, если вовремя отключать агрегат, когда помещение достаточно нагрелось, то действительно счета за электричество будут меньше. При этом лучше оснастить систему отопления автоматикой с блоком управления.

КПД индукционного котла действительно очень высокий и приближен к показателю в ±98%, как и у ТЭНовых или электродных устройств. Однако, индукционные электрокотлы для отопления частного дома стоят больше, чем обычные ТЭНовые агрегаты. Блок управления и автоматика, особый сплав корпуса и обмотка увеличивают стоимость оборудования. При этом, как и другие технические приспособления, индукционные котлы отопления имеют достоинства и недостатки.

Перечислим основные преимущества электроиндукционных котлов:

высокая надежность, однако нельзя допускать, чтобы в системе не было жидкости;
можно применять любой вид теплоносителя;
нет необходимости в замене каких-либо элементов устройства;
накипь не образуется, благодаря постоянной высокочастотной вибрации;
долгий срок службы котла до 30-35 лет;
экономия ресурсов до 25 %, благодаря скорости нагрева;
монолитный корпус из ферросплава исключает возможность протечки;
не требуют отдельного помещения и обустройства вентиляции;
малогабаритность – отрезок трубы от 40 см до 1 м в длину;
бесшумный в процессе работы;
не нуждается в сервисном обслуживании;
теплоноситель нагревается очень быстро – за 5-7 минут;
автономная система работы;
простой монтаж.

Недостатками данных агрегатов можно назвать большой вес при малых габаритах – от 30 до 40 килограммов, а также высокая стоимость оборудования. Кроме того, для коттеджей в 2-3 этажа потребуется установка дополнительного циркуляционного насоса большой мощности.

Особенности монтажа индукционных обогревателей

Нынешние индукционные электрические котлы для отопления должны монтироваться только с закрытым контуром с мембранным расширительным баком и циркуляционным насосом. Принудительная циркуляция нужна в первую очередь из-за того что интенсивный нагрев и малый объем теплообменника препятствуют созданию естественной циркуляции вода закипит до того как создадутся условия для гравитационной циркуляции.

В том случае, если индукционный отопительный электрокотел используется, как теплогенератор, тогда необходимо использовать в контуре пластиковые трубопроводы ли изолировать металлические трубы от котла монтажом пластиковых фитингов. Котел необходимо обеспечить обязательным и качественным заземлением.

Требования по установке, как и для всех электрических котлов: от поверхности пола или потолка — 80 см, от стены — 30 см Монтаж блока безопасности в состав которого входит манометр, воздушный и предохранительный клапаны, является обязательным как и для всех закрытых систем отопления. В частных домах, обычно используют типовую систему подключения.

Установка индукционных котлов должна проходить согласно инструкции или требованиям, указанным в техническом паспорте. Прибор должен располагаться строго в вертикальном положении, нижний патрубок ввода подключается к обратке, верхний соответственно к подаче. Для этого должны использоваться только металлические или металлопластиковые трубы.

Если принято решение самостоятельно установить электрический котел, необходимо помнить о заземлении. В непосредственной близости необходимо установить группу безопасности шкаф управления, на вводе — фильтры и датчик потока.

Во время приобретения нужно внимательно смотреть на мощность оборудования, которая не падает в процессе использования. Оптимальным соотношением является 60 Вт на 1м2. Для того чтобы рассчитать эту характеристику, необходимо учитывать габариты всех помещений.

Если недостаточно теплоизоляции, нужно взять более мощный котел отопления. Нынешние индукционные агрегаты могут поддерживать невысокую температуру в редко используемых помещениях. Соответственно для дома вполне подойдет электрический котел на 6 кВт.

Таким образом, наиболее простым и оптимальным решением для отопления является установка электрического котла. Они действительно более экономичные из-за меньшей инерции системы, надежности (если использовать продуманную технологию и качественные материалы) и хорошей работы автоматики, которая включает в себя только систему для поддержки температуры. Данное оборудование монтируется как резервное в частных домах и для обогрева офисов и торговых павильонов.