В современных системах отопления для минимизации экономических затрат и повышения КПД установок применяют более совершенное оборудование. Индукционный котел для частного дома – отличная альтернатива классическим моделям с ТЭНами.
Главным преимуществом индукционных котлов является быстрый подогрев теплоносителя, поэтому данные модели кроме отопления применяют для подогрева воды.
Конструкция котлов ВИН
В городе Ижевске на выпускают вихревые индукционные нагреватели (ВИН). Эти аппараты стали известны и популярны в странах СНГ. Видимо, из-за своей простоты конструкции и надежной работы.
Котел состоит из:
• Металлический корпус.
• Индукционная катушка, она располагается во внутренней камере полого цилиндра. В отверстие цилиндра вставлена металлическая труба, исполняющая роль сердечника.
• Два патрубка для входа холодной и выхода горячей воды.
• Кварцевый песок.
• Шкаф управления.
• Датчик температуры.
• Система безопасности.
Принцип работы
В основе работы лежит принцип электромагнитной индукции:
- После запуска устройства происходит образование электромагнитного поля. При этом сердечник прогревается до температуры 75- градусов.
- Вода через входные патрубки подается на теплообменник с сердечником.
- Подогретый до заданной величины теплоноситель подается в систему труб через выходные патрубки.
Для отопления больших и многоэтажных домов наличие циркуляционного насоса в системе обязательно.
Индукционный подогрев является самым быстрым из всех существующих на данный момент.
Модели состоят из трех основных узлов (слоев):
- Внутренний – непосредственно сердечник. Изготавливается в виде стальных труб.
- Изоляция. Необходима для снижения потерь тепла к агрегату.
- Наружный – корпус. Изготавливается из металла.
В качестве теплоносителя используется – вода или антифриз.
Маркировка котлов
Завод выпустил несколько модификаций котлов использующих для своей работы электромагнитную индукцию. Все они разных мощностей.
Цифры, стоящие после аббревиатуры, означают мощность котла. Котел с минимальной мощностью в 3 кВт способен обогреть площадь в 40 метров квадратных, аппарат, потребляющий 80 кВт, создаст тепло в здании в 900 м2.
Варианты комплектации
Практически все производители предлагают индукционные котлы в диапазоне мощностей от 3 до 80 кВт в двух типах комплектаций:
- стандартная. Включает в себя оборудование для управления котлом (шкаф размерами 20х40 см и выносной пульт, обеспечивающий возможность бесконтактного контроля) и температурный датчик.
- улучшенная (VIP). Помимо стандартного набора, содержит датчик потока теплоносителя, циркуляционный насос и запорно-регулирующую арматуру. В комплект входит группа безопасности котла – конструкционные элементы, предохраняющие от превышения давления в системе. Чаще всего это система из манометра, клапана для выпуска избытка теплоносителя и отводчика воздуха.
Вихревой индукционный котел ВИН – 5
Котел используется для обогрева частных домов. Потребляет 5 000 Вт. Корпус металлический, толщина стенок сердечника равна 10 мм, катушка выполнена из меди. Работает от напряжения в 220 вольт.
Котел легко обогревает помещение площадью 60 метров. Патрубки имеют диаметр в 25 миллиметров. Вес составляет 27 килограмм. Габариты 675 х 133. Первая цифра высота, вторая диаметр.
Достоинства
- Экономичность. По сравнению с аналогичными моделями затраты на эксплуатацию на 20% меньше. КПД индукционной установки более 97%, что выше, чем у классических моделей (за счет того что потери тепла на нагрев индукционной катушки минимальны). Затраты электроэнергии на производства тепла значительно меньше, чем при сжигании угля или газа.
- Быстрый нагрев теплоносителя.
- Долговечность. При соблюдении правил эксплуатации и регулярных техосмотрах индукционные котлы могут проработать до 40 лет. В связи с отсутствием подвижных соединений отсутствует износ деталей. Применение меди увеличивает срок эксплуатации обмотки. В современных моделях сердечник выполнен из упрочненных материалов, которые могут работать в агрессивных средах несколько десятков лет.
Важно знать! Срок эксплуатации зависит от качества транзисторов. Известные торговые марки предлагают гарантию безотказной работы до 10 лет.
- Отсутствие накипи. Из-за постоянной вибрации отложения не могут задержаться на поверхности приборов даже при условии перенасыщения теплоносителя известью. На сердечнике постоянно присутствуют пузырьки воды, которые отталкивают частицы накипи.
- Компактность. Размеры индукционных котлов позволяют устанавливать их в ограниченном пространстве. Они не требуют постоянного обслуживания, отдельного помещения и сооружения дымохода.
- Бесшумность. Индукционные модели не создают акустических колебаний (шум издают циркуляционные насосы). Важно! Существует множество циркуляционных насосов, работа которых не создает дополнительных шумов.
- Безопасность. Для корректной работы и исключения аварийных ситуаций используют УЗО и дифавтоматы, на корпусах котлов устанавливают специальная отключающая автоматика.
- Пожаробезопасность. В отличие от газовых и твердотопливных котлов, при работе индукционных отсутствует открытый огонь.
- Простота монтажа. При минимальных навыках работы с электроприборами и обращении установить котел можно самостоятельно.
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.
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.
Схема нагрева теплоносителя
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.
Отопление индукционными котлами
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.
Пример подключения индукционного котла
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.
Технические характеристики
Индукционный котел универсален и подключается к обычной электросети 220 В, подающей переменный ток (частотой 50 Гц). Существуют модели, работающие от сети 380 В.
Тепловая производительность зависит от мощности нагревателя и варьируется от 2500 до 67400 Ккал/час для различных комплектаций. Увеличение мощности, а, следовательно, и потенциальных размеров отапливаемого помещения, сказывается на цене ВИН. Котлы мощностью свыше 7 кВт представляют собой систему уже из трёх последовательно расположенных нагревателей.
Размеры для одиночных нагревателей (ВИН-3, -5, -7/220 В) чаще всего указываются как высота конструкции х диаметр. Типовой котел диаметром 13,3 см имеет высоту около 62 см. Масса устройства составляет 25-30 кг. Более мощные котлы могут весить до 185 кг, что накладывает определённые ограничения на их настенное размещение.
Диаметр входной и выходной труб одинаков и в зависимости от характеристик ВИН и производителя равен 23-32 мм.
