Индукционный котел отопления: устройство, виды, достоинства и недостатки

Особенности конструкции и эксплуатации

Индукционной котел способен вырабатывать тепло и обогревать помещения благодаря электромагнитной индукции. Это физическое явление открыл еще Фарадей во время своих опытов с цилиндрическим магнитным бруском, вокруг которого в виде спирали была намотана медная проволока.

Современный индукционный котел отопления также включает в себя катушку индуктивности и сердечник. При прохождении через катушку переменного электрического тока возникает электромагнитное поле.

Поле порождает вихревые электрические токи, нагревающие сердечник, тепло от которого передается теплоносителю. Количество этого тепла определяется по формуле Джоуля-Ленца.

Принцип действия котельного оборудования индукционного типа

Индукционный котел отопления представляет собой сложный многокомпонентный агрегат. Чтобы лучше понять принцип работы индукционного прибора, стоит вспомнить школьный курс физики

Индукционный котел отопления состоит из двух основных частей. В одной из них, состоящей из катушки и сердечника, происходит образование магнитного поля. Вторая часть представляет собой теплообменник с рабочей жидкостью (теплоносителем).

Функцию теплоносителя выполняет обычная вода или смесь воды с этиленгликолем. Возможно использование и других жидкостей, выбор которых зависит от конкретной модели котла.

Система отопления с индукционным котлом всегда включается в закрытый контур. В монтажную схему входит и мембранный бак, необходимый для приема избытка воды, который возникает вследствие ее теплового расширения. Если такой бак не предусмотрен комплектацией, его приобретают отдельно.

Индукционный котел отопления: устройство, виды, достоинства и недостатки

Индукционные котлы предназначены для работы в системе с принудительной циркуляцией. Поэтому в схеме подключения обязательно должен присутствовать циркуляционный насос, стимулирующий перемещение рабочей жидкости по отопительному контуру.

Такая необходимость обусловлена относительно малыми объемами теплообменников – за счет быстрого нагрева вода в них закипает быстрее, чем возникает гравитационная циркуляция.

Блок управления в комлекте с индукционным котлом

Индукционные котлы поставляются в комплекте с выносным блоком управления, предназначенным для автоматизации работы отопительного оборудования

В многоконтурных системах циркуляционные насосы устанавливаются на каждый контур. Если в доме работает система теплого пола, то в комплектации должны быть коллектор распределения и дополнительный насос.

Система управления котлом включает помимо терморегулятора и датчиков температуры и так называемую группу безопасности, которая призвана предотвратить перегрев, превышение давления и предел прочности деталей.

В группу безопасности обычно входит манометр, воздухоотводчики и предохранительные клапаны. Защита от скачков напряжения реализуется с помощью автоматических компонентов. Обработка отдельных деталей компаундом повышает их защищенность. Благодаря компонентам защиты обеспечивается безопасная и бесперебойная эксплуатация котла.

Схема отопления с индукционным котлом

В схему сборки отопительной системы с индукционным котлом обязательно включают расширительный бачок и группу безопасности, предотвращающую превышение давления в замкнутом контуре

Бытовые индукционные котлы, в зависимости от номинальной мощности, работают от напряжения 220 В или 380 В при частоте тока 50 Гц. Чтобы электрокотел подключить к сети, потребуется уведомить местную энергетическую компанию (поставщика электроэнергии) и получить ее одобрение.

Подключение может быть одно- и трехфазным. Используемые для подключения электропитания провода должны имеет соответствующее сечение.

В индукционном приборе нагрев регулируется путем его циклического включения и выключения. Этому процессу помогают датчики температуры (термопара), входящие в систему управления.

Движение теплоносителя в индукционном котле

Индукционный котел в разрезе с указанием направления движения теплоносителя. В холодном состоянии теплоноситель поступает через нижний патрубок и после нагрева подается через верхний патрубок в систему отопления

Пользователь устанавливает оптимальный температурный режим и котел после нагрева теплоносителя до определенной температуры автоматически выключается, а после остывания вновь включается.

Благодаря непрерывному циклу подогрева теплоносителя в отапливаемых помещениях поддерживается комфортный микроклимат. Во многих моделях данные о температуре и других рабочих параметрах выводятся на дисплей, что облегчает контроль над работой оборудования.

GSM модули для управления индукционным котлом

Опционно индукционные котлы отопления снабжаются GSM-модулями для контроля температуры в помещении и управления через смартфон из любой точки мира, где имеется интернет. Возвращаясь из отпуска или командировки, можно заранее включить систему отопления и подготовить дом к приезду

Принципы функционирования индукционного отопления

В основе работы индукционного отопления лежит использование электромагнитной индукции. Понять работу системы в целом достаточно просто. Для этого следует пропустить электрический ток через катушку из толстой проволоки. В следствие этого вокруг катушки начинает образовываться электромагнитное поле.

При размещении вблизи этого поля ферромагнетика, который выступает в виде притягивающего материала, то очень скоро он нагреется. Поэтому самым элементарным примером индукционного отопления является катушка, выполняющая роль источника тепла. Сама катушка наматывается на трубу из диэлектрика.

Вовнутрь этого устройства, необходимо разместить стальной сердечник. При соединении катушки с источником электроэнергии металлический стержень будет нагреваться. После подключения конструкции к магистрали с циркулирующим теплоносителем вы получите превосходный способ отопления. Несмотря на примитивность данного примера, даже самодельное индукционное отопление будет функционировать.

Принцип работы индукционного отопления

Если коротко описать принцип работы, то для этого потребуется всего лишь несколько суждений. Электрическая энергия создает электромагнитное поле. Металлический сердечник нагревается под воздействием электромагнитных волн. Избыточное тепло от стержня идет к теплоносителю, нагревая его.

Теплоноситель в таких системах может быть не только обычной водой, но и этиленгликолем, и маслом. Из-за того, что жидкость нагревается интенсивно, получаются конвекционные потоки. Горячий носитель тепла идет вверх, а его мощи уже достаточно, чтобы работал небольшой контур. Если же магистраль имеет большую протяженность, — то требуется ставить циркуляционный насос.

Разновидности индукционных котлов

Все модели индукционных котлов работают по одному принципу, но имеются отличия в их конструктивном исполнении. По этому критерию они условно подразделяются на несколько видов, которые будут рассмотрены далее.

Кожуховые котлы. Кожух котла имеет цилиндрическую форму. В кожухе находится катушка индуктивности. Как внутри, так и снаружи катушки проходит теплообменник.

Поступающая во входящий патрубок рабочая жидкость проходит по теплообменнику, нагревается и через верхний патрубок поступает в отопительный контур. Котлы кожухового типа в России производит НПК «ИНЭРА». На рынке они известны под брендом SAV.

Котлы с объемными теплообменниками. Такой тип котлов еще называют индуктивно-кондуктивным. Агрегат имеет металлический корпус в виде цилиндра.

В корпусе размещена индукционная катушка с ферромагнитным стержнем, который выполняет функции теплообменника. Индуктивно-кондуктивные котлы на рынке представлены серией ВИН. Производитель – завод теплового оборудования «Альтернативная энергия».

Котлы с трубчатым теплообменником. Классические индукционные котлы имеют теплообменник в виде набора труб, огибающих катушку индуктивности. Первым на рынке был именно такой агрегат.

Индукционные котлы с инверторами. Индукционный котел может быть дополнен инвертором, в котором постоянный электрический ток аккумуляторов преобразуется в переменный высокочастотный и только потом поступает к катушке индуктивности.

Индукционный котел отопления: устройство, виды, достоинства и недостатки

Такое решение помогает получать необходимые вихревые токи для генерации тепла при отсутствии основного сетевого питания.

Установка инвертора в схему с индукционными котлами

Использование инвертора в схеме с индукционными котлами позволяет стабилизировать поставку питания электрооборудованию и защитить его от перепадов напряжения в сети

Индукционные котлы обладают многими абсолютными и сравнительными достоинствами, включая следующие:

  • самый высокий КПД среди всех электрокотлов;
  • неизменность энергетических характеристик;
  • минимальные требования к теплоносителю;
  • повышенная надежность;
  • рекордно долгий срок службы;
  • способность работать автономно;
  • простой монтаж без системы вентиляции;
  • автоматическая система управления;
  • нет нужды в доставке и хранении топлива:
  • нагрев теплоносителя до 95 градусов;
  • высокий уровень безопасности.

Прибор преобразует электрическую энергию в тепловую с коэффициентом полезного действия 98-99%. Чтобы нагреть теплоноситель требуется 7-10 минут. Простая конструкция, в которой нет движущихся механических частей, стальные сплавы, используемые в качестве материалов изготовления, делают индукционные котлы рекордно долговечными.

Вывести из строя такое оборудование может только повреждение электроизоляции. Но как показывает практика эксплуатации трансформаторов, которые по своей конструкции во многом схожи с индукционными котлами, они действительно способны прослужить многие десятки лет.

По заверениям производителей, агрегаты, работающие за счет эффекта электромагнитной индукции, обеспечивают бесперебойный обогрев помещений на протяжении 100 тысяч часов, то есть 30 отопительных сезонов. При этом их мощность со временем не снижается, чего нельзя сказать про электродные и обычные тэновые котлы.

Индукционные котлы как вспомогательное оборудование

Индукционные котлы могут использоваться как в качестве основного, так и в качестве дополнительного оборудования. К примеру, готовить теплоноситель для нерегулярно используемой системы теплый пол

Те же причины, которые определяют долговечность и повышенную надежность индукционных нагревателей, одновременно снижают стоимость эксплуатации. Индукционный котел не нуждается в регулярном сервисном обслуживании и ремонте, что экономит средства.

По сравнению со многими другими видами топлива, использование электроэнергии для обогрева домов остается наиболее выгодным. Особенно это касается негазифицированных населенных пунктов.

Простое индукционное отопление

Конструкция сертифицированного индукционного котла предотвращает короткие замыкания. Производители заявляют, что любая модель имеет наивысший класс электробезопасности. Не следует путать индукционный котел и с СВЧ-печью, так как для его работы используется другая частота электротока.

Нагревание теплоносителя в индукционном котле происходит равномерно – перепад температур в системе не больше 30°С. То есть локальные перегревы, способные привести к возгоранию, отсутствуют, что делает такие агрегаты пожаробезопасными.

Благодаря омагничиванию теплоносителя, мелкой вибрации, незаметной для окружающих и турбулентным завихрениям, в индукционных котлах практически не образуется минеральных отложений, что благоприятно сказывается на эффективности. Напомним, что толстый слой накипи замедляет скорость и эффективность нагрева теплоносителя.

Группа индукционных котлов

Для наращивания мощности может использовать каскад из трех и более индукционных котлов с общим шкафом управления. Такое решение поможет обогреть двухэтажный особняк

Если соблюдать указанные в инструкции правила эксплуатации, то после монтажа и установки температурного режима о котле можно не вспоминать на протяжении всего отопительного сезона. В отличие от твердотопливных «собратьев», индукционные приборы не требуют регулярной загрузки дров и угля и удаления золы. Не требуется чистка труб, что отличает их от других типов электрокотлов.

Сам котел и дополнительное оборудование к нему занимает немного места и может быть установлено в помещении небольшой площади. Компоненты системы управления позволяют использовать индукционные котлы в одной связки с другим климатическим оборудованием.

Интеграция котла в систему умный дом

Индукционные котлы можно интегрировать в интеллектуальную систему управления домашним оборудованием, именуемой “Умный дом”

Популярные мифы об индукционном отоплении

Порой в магазинах, продающих оборудование, осуществляющее индукционное отопление дома, можно услышать просто нереальные характеристики, присваивающиеся ему.

Индукционный обогрев своими руками

И, к сожалению, не всегда такие свойства являются правдивыми. Существует несколько основных моментов, о которых следует знать правду:

  1. Индукционное отопление – это новые высокие технологии (бытует мнение, что принцип индукции – это инновационное изобретение на основе физических законов. По правде говоря, этому явлению уже около 200 лет и открыто оно было еще Майклом Фарадеем. Этот принцип электромагнитной индукции был взят в основу отопительной промышленности и активно в ней используется, но инновационными технологиями его не назовешь).
  2. Экономичность индукционного отопления (существует мнение, что потребление энергии индукционным нагревателем приблизительно на 25% менее, нежели у других электроустановок. В реальности же все так: любой прибор нагревания все 100% энергии, которую он использует, превращает в тепловую – конечно если он не делает механическую работу. КПД может быть и меньшим. Здесь все зависит от того, как рассеивается тепло вокруг прибора отопления. Время, за которое носитель тепла нагреется до нужной температуры, прямым образом зависит от того, насколько эффективна работа нагревательного элемента. Поэтому высокие речи о революционной экономичности – это лишь уловки).
  3. Долговечность эксплуатации оборудования (многие утверждают, что индукционная плита может прослужить около 25 лет, а значит, является самым долговечным способом электрического отопления. Несмотря на то, что сама катушка имеет большой запас мощности, все же сердечник со временем разрушится. Кроме того, срок годности установки будет определяться длительностью службы транзисторов, которые в среднем могут прослужить 10 лет. Единственный правдивый вывод, который следует из этого сделать – это то, что индукционные нагреватели работают дольше, нежели ТЭНовые аналоги).
  4. Бесшумная работа устройства (конечно, большинство электроприборов не шумят в процессе работы, но лишние шумы все же могут возникать из-за работы насосов).
  5. Компактные размеры (многие считают, что индукционное устройство можно расположить в любой комнате и это верное утверждения, потому что оно представлено в виде небольшого отрезка трубы).
  6. Нагрев воды для отопления индукционным способом абсолютно безопасно (если случится утечка носителя тепла, то электромагнитное поле не исчезнет автоматически. Сердечник продолжит нагреваться, если не прекратить электроснабжение, то корпус и крепление расплавятся через считанные секунды. Именно поэтому при установке следует предусмотреть автоматическое отключение индукционного котла в таких ситуациях).

Индукционный котел отопления

Что нужно знать о монтаже?

В комплект поставки электротехнических приборов входит технический паспорт с подробным описанием характеристик и инструкция, где указаны правила монтажа и эксплуатации. Установку котлов необходимо выполнять согласно прилагаемому руководству.

При недочетах, например, если в системе нет насоса для принудительной циркуляции, котел может быть снят с гарантийного обслуживания. Поэтому производители рекомендуют привлекать к монтажу опытных сантехников или прошедших обучение сотрудников организации, продавшей электрооборудование.

Индукционный котел может быть встроен в уже имеющуюся систему отопления в качестве либо основного, либо резервного при параллельном подключении. Что касается места монтажа, то обязательно следует придерживаться правил, стандартных для всех электрических отопительных приборов.

Нагреватель должен находиться на расстоянии не менее 80 см от потолка и пола. Зазор со стеной должен составлять не меньше 30 см. Как любое мощное энергооборудование , индукционный котёл должен быть заземлен в соответствии с ГОСТом 12.2.007.0.

Подключение индукционного котла

Сечение кабеля, применяемого для подключения индукционного котла, рассчитывают, исходя из мощности оборудования. Электропроводку прокладывают в кабель-каналах или в гофре

Недостатки индукционных моделей

Идеальных технических решений пока не существует. Даже самое совершенное оборудование имеет свои недостатки и индукционный котёл отопления – не исключение.

Для него характерны:

  • высокая цена;
  • большой вес;
  • шум.

При изготовлении индукционных котлов используются дорогостоящие материалы, в том числе ферромагнетики которые реагируют на магнитное поле.

Чтобы котел выполнял свою функцию, инженеры должны точно рассчитать диаметр провода катушки, количество его витков, размер сердечника и другие параметры. Затем все эти расчеты должны быть реализованы в готовом изделии.

Таким образом, производство индукционных приборов – трудоемкий и металлоемкий процесс, что и обуславливает высокую себестоимость продукции. В то же время этот недостаток нивелируется благодаря длительному сроку службы и минимальным затратам при эксплуатации.

Компактные размеры котла сочетаются с его значительным весом, что объясняется большим количеством стальных деталей. Некоторые модели весят 40 кг. Индукционный котел при работе издает незначительный шум, но этот недостаток легко устраняется за счет шумопоглощающих прокладок, которые рекомендуется устанавливать при монтаже.

Правила подбора оборудования

При выборе модели индукционного котла главными критериями является его мощность и характеристики отапливаемого помещения. Исходят из того, что для отопления 10 кв. м. при высоте потолков до 3 метров требуется 1 кВт.

Таким образом, площадь отапливаемого помещения достаточно разделить на 10 и в результате будет получена необходимая номинальная мощность электрокотла. К примеру, для дома в 100 кв. м. потребуется индукционный нагреватель в 10 кВт.

Система отопления с индукционным котлом

Если нет желания с высокой точностью рассчитывать необходимую мощность котла, можно воспользоваться упрощенным вариантом. Согласно нему индукционные котлы мощностью всего в 3-4 кВт способны обогреть помещение площадью 30-40 м²

Простое индукционное отопление

Чтобы не переплачивать за ненужную мощность и не мёрзнуть в случае её недостатка, необходимо оценить конкретные характеристики дома или другого объекта, включая материалы стен, площадь окон, наличие теплоизоляции и прочее и уже на основании этих данных выбирать отопительное оборудование.

Не мешает поинтересоваться у продавца и коэффициентом мощности, то есть соотношением активной и полной мощности выбранной модели. Этот показатель называют косинусом фи (Сos φ) и измеряют в вольт-амперах. Он помогает определить, какая доля потреблённой электроэнергии расходуется непосредственно на нагрев теплоносителя, а какая – на генерирование магнитного поля.

Значения коэффициента мощности находятся в пределах от 0 до 1. У индукционных котлов с хорошо продуманной конструкцией Сos φ составляет 0,97-0,98 кВА, что считается отличным показателем, так как почти всё потреблённое электричество расходуется на нагрев рабочей жидкости.

Разнообразие моделей позволяет подобрать вариант для использования в качестве основного или резервного источника тепла. Мощные котлы, работающие от напряжения 380 В, способны самостоятельно обогревать дома, коммерческие и промышленные объекты большой квадратуры.

Для эксплуатации на даче или в гараже эффективный индукционный котел можно смастерить собственными руками. С подробным руководством по сборке полезной самоделки ознакомит следующая статья.

Выводы и полезное видео по теме

Индукционные котлы отопления обладают многими достоинствами и конкурентными преимуществами при незначительных или легко устраняемых недостатках. Насколько выгоден такой вариант для отопления конкретного дома, можно решить только взвесив все «за» и «против».

Неоспоримым фактом остается постоянный рост спроса на такое оборудование, и тенденция эта, скорее всего, сохранится и в будущем.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Dachnik.Net.ru
Adblock detector