Индукционные электрические котлы: подробное описание, принцип работы, недостатки

Сегодня поговорим с Вами про индукционное отопление. Многие пытаются преподнести индукционные котлы, как нечто инновационное, которое якобы позволит сэкономить наши деньги и обеспечит существование нашей системы отопления. А что на самом деле?

На самом деле индукционные котлы – агрегаты весьма дорогостоящие, габаритные, неудобные в использовании и не наделённые достаточным количеством свойств и качеств, которые необходимы для нормальной работы современного электрического котла отопления.

Те люди, которые эти котлы изобретают и пытаются вам их продать, об этих сторонах своей продукции потребителю ничего не рассказывают, а выставляют на свет одни только положительные качества. Мы же здесь отобразим все плюсы и недостатки индукционного отопления дома

Как работает индукционный котел отопления

Вспомним физику школьной программы. Если в переменное электромагнитное поля, поместить ферромагнитный проводник, то энергия электромагнитного поля необратимо перейдет в тепловую энергию этого проводника. Физика процесса описывается двумя законами Максвелл и законом Ленца-Джоуля, которые здесь нас не интересуют.

То есть если через катушку (индуктор) пропустить переменный ток, то электрическая энергия индуктора, бесконтактно перейдет в тепловую энергию проводника, помещенного в поле катушки. После чего проводник можно использовать как нагревательный элемент системы отопления.

В данном принципе важно слово «бесконтактно». То есть, в данной системе нет потерь на сопротивление контактных групп и проводов. Именно поэтому, индукционные электрические котлы считаются самыми экономичными (очень высокий КПД).

Что такое электрический нагрев

Давайте разбираться. Электрический нагрев – это искусственный процесс повышения температуры за счет подведенной извне энергии. Существует несколько способов перехода электрической энергии в тепловую: без контакта с нагреваемым предметом (индукция-теплоноситель) и при контакте с нагреваемым предметом (тэн-теплоноситель). Именно в сравнении с ТЭНовым котлом предприимчивым маркетологам удается «доходчиво донести» до потенциального покупателя информацию о «невероятном» индукционном котле. К слову, такой котел, используемый для бытовых нужд, вы не сможете найти ни в одной европейской стране.

Использование индукционного способа нагрева ограничено исключительно процессами нагрева металла и других токопроводящих материалов

Конструкция индукционного котла

По сравнению с другими конструкциями отопительных котлов, конструкция индукционного котла максимально проста. В конструкцию входят следующие основные части:

• Элемент, создающий переменное электромагнитное поле (катушка);
• Теплообменник(и). Ими выступают сердечник катушки и часть корпуса;
• Электрический шкаф, в котором сосредоточено управление котлом;
• Подводящие проводники и патрубки на вход и выход теплоносителя.

Остальные элементы котла зависят от фирмы производителя и не имеют принципиального значения для работы.

По конструкции, а вернее по простоте конструкции, индукционные электрические котлы ближе всего к электрическим ТЭН котлам. С ними и сравним их далее.

Из чего собрать котел

При конструировании понадобятся:

• Труба из пластика в качестве корпусной части;
• Проволока-нержавейка, как элемент для нагревания;
• Кусок проволоки из меди для индуктора;
• Переходники плюс шаровые краны при подключении котла к общей системе;
• Плоскогубцы с кусачками.

Подготовив все необходимое можно браться за сборку.

Сравниваем индукционный котел и ТЭН котел

Индукционный и ТЭН котлы являются однотипными, электрическими котлами отопления, то есть котлы, в которых электрическая электроэнергия преобразуется в тепловую. Сравнивая их можно сказать:

• У обоих котлов высокие КПД стремящиеся к 100%;
• Стоимость нагрева теплоносителя, одинакова;
• ТЭН котлы дешевле;
• Индукционные котлы проще в эксплуатации и надежнее.

Вместе с тем у индукционного котла есть существенные преимущества:

• На нагревательном элементе не образуется накипь;
• Можно использовать практически любой теплоноситель, а не только воду;
• Они работают бесшумно и не требуют специально оборудованной комнаты.

Стоит ли их использовать для отопления частного дома: разбираем известные заблуждения

Как мы уже говорили ранее, использование индукционных электрокотлов оправдано лишь в промышленности. Однако стоит подтвердить слова разобрав детальнее все известные мифы.

КПД и экономичность

Пример компактной обвязки электроиндукционного котла в системе отопления частного дома.
Несмотря на уверения продавцов о высоком КПД, у всех современных электрокотлов он около 99%. Это значит, что, например, при максимальной нагрузке котел, производящий 9 кВт тепловой энергии будет потреблять 9,091 кВт электроэнергии. Тем не менее, со временем, за счет образования накипи, КПД ТЭНовых моделей снижается до 90 или даже 80%, поскольку для обеспечения сквозь слой накипи прежней теплоотдачи необходимо больше времени и мощности. В индукционных котлах накипь не образовывается и КПД сохраняется неизменным.

Но даже в ТЭНовых моделях можно практически полностью решить проблему:

• фильтруя заливаемый теплоноситель;
• установив умягчающие фильтры;
• используя один и тот же теплоноситель, не сливая его каждый сезон. Минералы единожды осядут на ТЭНах и превратятся в несущественный слой накипи, практически не влияющий на эффективность нагрева, после чего им будет просто неоткуда браться.

Кроме того, в любом случае всегда можно заменить ТЭНы, стоят они недорого, а замену не сложно провести самостоятельно. Экономия может быть обеспечена и эффективной автоматикой, управляющей мощностью электрокотла в соответствии с потребностями, которая имеется у индукционных котлов, но часто уступает ТЭНовым или даже электродным моделям.

С ней мы еще разберемся далее, а пока можно сделать вывод, что КПД у всех современных электрокотлов +- одинаковый, а отсутствие накипи не стоит переплаты в более, чем 50%.

Эффективность и критерии выбора энергосберегающих электрокотлов отопления

Надежность

Еще одним частым аргументом в пользу электроиндукционников является их надежность: максимально простая конструкция, а значит в ней попросту нечему ломаться.

Это действительно так, но относится абсолютно ко всем качественным электрическим котлам, поскольку, в отличие от тех же газовых, единственным элементом, который при должных условиях эксплуатации может выйти из строя, является ТЭН. Но даже они при очищенном и мягком теплоносителе служат не менее 5-7 лет.

Другие элементы в моделях известных производителей такие, как циркуляционный насос, автоматика, набор датчиков или воздухоотводчик согласно практике крайне редко выходят из строя за первые 10 лет эксплуатации.

Безопасность

С безопасностью даже у современных моделей все непросто, поскольку мощные индуктивные электрокотлы создают серьезную нагрузку на электрическую сеть, искажают синусоиду. Подключать котлоагрегат необходимо только при условии отличного состояния проводки, желательно через стабилизатор напряжения. Кроме того, магнитное поле никак не изолировано, что может негативно влиять на работу находящейся рядом электроники.

Автоматика и регулировка температуры

Типичный шкаф управления индукционным котлом.
Управление индукционным электрическим котлом производится с помощью отдельного пульта управления, который имеет довольно точные настройки, но не подразумевает программирование работы котла на ближайшие сутки или неделю.

В известных ТЭНовых моделях температура регулируется более точно: поградусно, благодаря датчику температуры. Кроме того, во многих моделях возможна установка комнатного термостата, что позволяет более эффективно и правильно регулировать работу котла по температуре воздуха в помещении, а не теплоносителя на выходе.

Как выбрать комнатный термостат для электрокотла и экономить до 30% каждый месяц

Вес и габариты

Пример использования нескольких электрокотлов малой мощности в одной системе.
Размеры индукционных котлов действительно небольшие, что позволяет установить их практически в любом месте дома. Тем не менее, это не столь существенное преимущество перед и так компактными ТЭНовыми моделями или крайне небольшими электродными котлами размером чуть более магистральной трубы.

Вес индукционников в большинстве случаев в 2 раза больше ТЭНовых моделей, в пределах 50-80 кг.

Мощности индукционных котлов

Обычно, индукционные котлы выпускаются сериями со следующим разделением по мощности:

• Мощностью 2,5–10 кВт (напряжение питания 220В/380В, частота тока 50 Гц)
• Мощностью 15–60 кВт (напряжение питания 380В, частота тока 50 Гц).

Начиная с мощности 5-7 кВт, для питания котла необходима трехфазовая электрическая сеть 380±3% Вольт.

Стоит отметить размеры индукционных котлов. Так котел SAV мощностью 10кВт имеет внешние габариты (высота×диаметр) 1000×121 мм и весит такой котел без системы управления 70 кг.

Как вы уже поняли из размеров, внешний вид индукционного котла это крупный металлический цилиндр или несколько цилиндров. Смотрим фото.

Отзывы об индукционных электрокотлах: преимущества и недостатки

Подведем итог, проанализировав все реальные характеристики, практику монтажа и отзывы владельцев:

Система управления котлом

Как правило, производители поставляют вместе с котлом систему управления. По сути это собранный электрический шкаф со следующим оборудованием.

1. Реле запуска;
2. Терморегулятор (электронный);
3. Термопара (датчик температур);
4. Автоматы защиты;
5. Блок экономии реактивной мощности
6. Защита от скачков напряжения

Для котлов от 7 кВт

1. Радиатор реле запуска с вентилятором
2. Тепловое реле от перегрузки.

Вихревой индукционный нагреватель (ВИН) своими руками

Главная проблема любой системы с разностью температур — нагревательный элемент или реактор. Это место образования избытка энергии, которая передаётся напрямую (как в случае с электрическими тэнами) или преобразовывается (как в случае с ВИН).

Теоретически котёл можно собрать из большой герметичной кастрюли, к которой будут подключены две трубы (подача и обратка), насос и расширительный бак. Трубы мы мысленно соединяем с цепочкой радиаторов, а кастрюлю ставим на газовую плиту. Заполняем систему водой (или антифризом), включаем насос и поджигаем газ — котёл готов. Разумеется, КПД его будет относительно низок, поэтому стоит подумать над более дешёвым источником энергии, т. к. сама система вполне рабочая.

Для этой цели нам и пригодится микроволновый эффект, на котором основано действие индукционной плиты. Он хорош тем, что нагревает агент очень быстро, безвредно и безопасно. Теперь, если установить не гипотетическую, а реальную чугунную или стальную ёмкость на такую плиту, включить её в цепь отопления, можно греть трёхкомнатную квартиру, потребляя 1,8–2,5 кВт/час (мощность плитки). Для сравнения, начальная мощность электрокотла с тэнами — 6 кВт.

Средняя стоимость индукционных электроплит

Монтаж котла – общие замечания

• Для работы индукционного котла необходима выделенная группа электропитания с сечением подведенного кабеля соответствующим мощности котла. Выбор сечения осуществляется по следующей таблице;

• Устанавливаются ИК только вертикально;
• В системе отопления, где работают индукционные котлы, обязательна установка циркуляционного насоса;
• От корпуса котла до ближайших предметов расстояние не должно быть меньше: 300 мм с боку и 800 мм сверху и снизу.

Вывод

Индукционные котлы отопления потребляют столько же кВт тепла, сколько и ТЭНовые. Чудес не бывает. Индукционный способ нагрева имеет ряд преимуществ и широко используется только в промышленности.

Использование индукционного нагрева в бытовых условиях требует высокого качества комплектующих и сборки теплогенератора. Для этого необходимо повысить уровень производственных мощностей отечественных предприятий, занимающихся выпуском индукционных котлов, ввести международные стандарты и методики контроля качества

При покупке отопительного котла обратите внимание на наличие у производителя стандарта ISO 9001 – стандарт системы менеджмента качества и других международных сертификатов и международных наград

Обязательно поинтересуйтесь условиями гарантийного обслуживания теплогенератора. И не постесняйтесь о юридической ответственности в случае поражения током. Верить голословным заверениям продавцов в том, что подобного за 30 лет еще не было, не стоит. Вам нужны конкретные ответы на вопросы, кто несет ответственность и в каких документах это прописано. Не забывайте, что все разрешения на использование электронагревателя в пожароопасных помещениях должны подтверждаться соответствующими сертификатами.

Устройство и принцип действия

Основной элемент индукционного котла – трансформатор с тороидальной обмоткой. Само устройство такого котла состоит из таких элементов:

• Корпус агрегата, который изготовлен из металла.
• Слой электрозащиты и теплоизоляции.
• Сердечник, представляющий собой ферримагнитные трубки.

Обмотка сердечника выступает в роли первичной обмотки, а вторичной является корпус котла. В комплекте также идут:

• Автоматические выключатели.
• Температурный датчик, который встраивается в корпус котла.
• Электронный терморегулятор.
  Читайте также:  Печь своими руками из металла: изучаем чертежи и пошаговый процесс изготовления

В роли теплоносителя в такой системе может выступать не только обычная вода и антифриз, но и масло.

Принцип действия

В названии индукционный электрокотел, заложен принцип его действия – электромагнитная индукция. При подаче напряжения происходят следующие процессы:

• Создается электромагнитное поле.
• Сердечник нагревается до температуры 750 °C.
• Теплоноситель поступает через специальные патрубки и, проходя через сердечник, нагревается, передавая затем тепло радиаторам отопления дома.

Такой способ нагрева позволяет нагреть большой объем теплоносителя за короткий отрезок времени. При этом создающиеся конвекционные потоки позволяют обходиться без циркуляционного насоса.

Совет! Отсутствие циркуляционного насоса оправдано в небольших системах отопления. При отоплении индукционным котлом двухэтажного дома, его наличие обязательно.

Соединения и фланцы

Второй недостаток при сравнении – большое количество уплотнительных соединений (тэны, фланцы) и полное их отсутствие в котле индукционном. Здесь данные преимущества и недостатки можно даже поменять местами.

Ведь если ТЭН все-таки выйдет из строя, вы сможете его легко заменить. Либо просто кратковременно исключить его из схемы, поставить перемычки по другому и продолжить работу.

А вот если сгорит катушка (из-за межвиткового замыкания), то во сколько обойдется вам ремонт? И сможете ли вы обогреваться с такой поломкой и дальше?

Особенности самостоятельного изготовления

Для того, чтобы сделать индукционный нагреватель, необходимо иметь опыт электротехнических работ и сборки самодельных электроприборов, а также навыки по обработке металла и других материалов и уметь монтировать проводку. Поэтому при их отсутствии доверить такую работу лучше профессионалам. При этом общий алгоритм изготовления прибора состоит из следующих последовательных этапов:

• Изготовление нагревателя. Как правило, используется отрезок толстостенной металлической трубы с переходниками на концах, заключенный в термостойкую пластиковую трубку большего диаметра.

Применение

Отопление, основанное на вихревых токах, созданных электромагнитными полями может найти своё применение при:

• обогреве жилого хозяйства, дома, бани, гаража, промышленного или административного здания;
• в системе горячего водоснабжения;
• обогреве сооружений и конструкций, имеющих определённые требования к источникам тепла (по безопасности).

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.