Оправдани ли са индукционните електрически котли в отоплителната система на частна къща

Как работи индукционният нагревател?

Много просто. Прилагаме работно напрежение към бобината. В бобината се създава електромагнитно поле. Четем внимателно - ето същността на работата му:

Електромагнитното поле индуцира токове на Фуко или вихрови токове в нагревателната тръба и металната тръба започва да се нагрява.

Ако някой не знае, магнитната верига на трансформатора е специално набрана от много тънки плочи от електрическа стомана, изолирани една от друга.

Това се прави именно с цел да се избегнат загубите на енергия от нагряване от вихрови токове.

Факт е, че колкото по-масивен е проводникът, толкова повече ще се нагрява от токовете на Фуко, от своя страна силата на вихровите токове може да се увеличи със скоростта на промяна на магнитния поток.

Знаете ли, че силовият трансформатор с напрежение 110 kV на празен ход, дори и без натоварване, генерира топлинна мощност от около 11 киловата?

Това се дължи главно на ефекта на вихровите токове, които нагряват магнитната верига, върху която са облечени първичната и вторичната намотки.

В същото време магнитната верига е ламинирана и ако беше твърда, тогава топлинните загуби биха се увеличили многократно!

И трансформаторът просто ще изгори от прегряване.

Индукционният електрически котел работи на същия принцип и стоманената тръба с вода, преминаваща вътре в намотката, се нагрява много, НО! - поради циркулацията на водата топлината има време да се отведе от тръбата към отоплителната система и прегряване не се случва.

Но може ли да бъде по-икономичен в сравнение с електрическите котли на нагревателни елементи? За какво?

Ето, нека първо помислим, без да анализираме и сравняваме тези два вида котли:

Имайте къща

Няма значение какво и няма значение къде. Дори под вода, дори на Еверест

Тази къща има топлинни загуби от 6 киловата.

През стени, през прозорци, през тавана и т.н. - губи се топлина, а за да се поддържа постоянна температура, тези топлинни загуби трябва да се компенсират, като за това естествено са необходими и 6 киловата топлина.

И няма значение къде и как се взема тази топлина, тази топлинна енергия е 6 киловата - дори изгаряйте огън, дори газ, дори бензин, най-важното е, че тези необходими киловати топлина се отделят!

Сега най-важното:

за да отоплявате такава къща, ще ви трябва както индукционен нагревател, така и електрически бойлер на нагревателни елементи - все пак мощността също е най-малко 6 kW.

С други думи, котелът просто преобразува електрическата енергия в топлинна енергия.

И как го прави, абсолютно не е важно, защото за нас най-важното е да е топло в къщата. Енергията просто се преобразува от една форма в друга, от електрическа в топлинна.

И ако котелът е разпределил топлина за 6 kW, тогава е отнел поне същото количество електроенергия от мрежата и като се има предвид, че ефективността на котлите не е 100%, тогава дори малко повече енергия се консумира от мрежата

Енергията просто се трансформира от една форма в друга, от електрическа в топлинна. И ако котелът е разпределил топлина за 6 kW, тогава е отнел поне същото количество електроенергия от мрежата и като се има предвид, че ефективността на котлите не е 100%, тогава от мрежата се консумира още повече енергия.

Тогава може би ефективността на индукционния котел е по-висока? Според производителите тази стойност достига 98%.

Същото важи и за електрически бойлер с нагревателни елементи. Ефективността им достига 99%.

Е, помислете сами - къде другаде може да отиде енергията в нагревателния елемент, освен как да изпъкнете в топлина?

Цялата енергия, консумирана от мрежата на нагревателния елемент, се преобразува в топлинна енергия. Взех 5 kW - разпределих 5 kW топлина.

Взех 100 kW - разпределих 100 kW топлина. Е, може би малко по-малко, ако вземете предвид загубата на енергия в преходното съпротивление при скобите на нагревателния елемент, но отново тази загуба на енергия се отделя под формата на топлина (скобата се нагрява) и в захранващите кабели.

Но какво да кажем за скобите, че напречното сечение на кабела е едно и също като параметри както за вихровия индукционен електрически котел, така и за нагревателния елемент.

Вихров индукционен нагревател

Вихровият индукционен нагревател (VIN) е вид индукционна готварска печка. Състои се от намотка, магнитна верига и топлообменник.Променлив ток, протичащ през бобината, образува променливо магнитно поле. Ако в това поле се постави проводим материал, той ще се нагрее. Основното предимство на VIN е, че температурата на индуктора не надвишава 140°C. Освен това променливото магнитно поле противодейства на образуването на котлен камък. За разлика от вихровия генератор на топлина, принципът на работа на VHP се вписва в законите на физиката. Ефективността на вихровия индукционен нагревател е близо 100%, което му дава право да се използва в отоплителни системи и други течни отоплителни системи.Какво обаче ни обещават продавачите на вихрови индукционни нагреватели? И тук започват чудесата. Те обещават спестявания до 50% в сравнение с конвенционалните нагревателни елементи. Тоест или ефективността на нагревателния елемент е 50%, или ефективността на VIN е 200%. Нека се опитаме да го разберем. Вашият скромен слуга не беше твърде мързелив и се обади на няколко компании, продаващи вихрови индукционни нагреватели. Най-важният въпрос, който беше зададен, е какво предимство ще получа, като платя доста пари за това устройство? Ето отговорите, които получих:

• Имаме много продажби и всички са доволни

Фантастична надеждност и издръжливост

Спестете до 50% в сравнение с нагревателните елементи

Без шум

Е, може да се спори с първото и второто твърдение. Колкото до шума - нагревателните елементи също не шумят. И тук, с икономиката - това е интересно. Оказва се (според продавачите), образуването на котлен камък върху нагревателния елемент намалява неговата ефективност. Съответно ефективността на VIN се дължи на постоянната ефективност в сравнение с нагревателните елементи. Но позволете ми, как котлен камък намалява ефективността на нагревателните елементи? Помислете за закона за запазване на енергията. Да кажем, че докарахме 1 kW електрическа мощност към нагревателния елемент. Съответно трябва да получим 1 kW топлинна енергия. Ако получим по-малко топлина, тогава останалата енергия трябва да се освободи в някаква друга форма. Нещо, което не помня, че нагревателните елементи във водата светеха или излъчваха, да речем, електромагнитни вълни. Несъмнено котлен камък намалява топлопреминаването на нагревателния елемент, но това по никакъв начин не влияе на неговата ефективност. С намаляване на топлопреминаването температурата на самия нагревателен елемент се повишава и следователно се увеличава неговото електрическо съпротивление. С увеличаване на електрическото съпротивление мощността, консумирана от този нагревателен елемент, намалява. Всъщност промяната в температурата и консумацията на енергия е толкова малка, че обикновеният потребител дори няма да я забележи. Чайникът ще заври ли след минута или за минута и 5 секунди - има ли значение? В същото време количеството електроенергия, необходимо за загряване на чайника с вода, ще остане непроменено. Въпреки това, продавачите на VIN се опитват да обърнат ситуацията с главата надолу и да говорят за намаляване на ефективността.

По този начин VIN може да бъде алтернатива на нагревателните елементи, но няма да спестява спестявания. Чудеса няма. А що се отнася до "фантастична надеждност", за парите, които струва VIN, можете да си купите няколко електрически бойлера и да направите резервация. Надеждността ще бъде няколко пъти по-висока.

Основните видове индукционни котли

Преди да закупите индукционен електрически котел за отопление за вашия дом, трябва да изберете кой тип е най-подходящ.

В продажба има две разновидности - индукционни котли SAV и вихрови котли (VIN), които имат характерни разлики.

Индукционни отоплителни котли SAV

Котлите от този тип не изискват използването на инвертор. Мрежовото напрежение от 50 херца се прилага към намотката (индуктор). Вторичната намотка под формата на система от метални тръби на топлообменника се нагрява много бързо от токове на Фуко. Нагрятата охлаждаща течност се движи по веригата принудително с помощта на циркулационна помпа. Котлите се произвеждат за напрежение 220V и 380V. Котел с мощност 2,5 kW загрява стая до 30 m2 и можете да закупите индукционен електрически котел за отопление в комплект с блок за управление и автоматизация на цена от около 30 хиляди рубли.

Индукционни котли VIN (вихрови)

Това са индукционни котли от ново поколение, за тяхната работа е необходим инвертор - честотен преобразувател на електрическата мрежа. Това техническо решение направи възможно устройството да бъде компактно и по-леко от котлите тип SAV. Топлообменникът е изработен от феромагнитен материал, а магнитната верига и вторичната намотка са не само топлообменникът, но и тялото на котела.

Котел тип VIN с мощност 3 kW може да осигури топлина за 40 m2.

Комплектът включва блок за автоматизация, помпа и циркулационна помпа, така че най-високата цена за електрически индукционен нагревателен котел е около 38 хиляди рубли.

Принципът на работа на инверторния котел

Традиционното електрическо оборудване работи на принципа на прехвърляне на енергия директно към охлаждащата течност чрез нагревателни елементи. В същото време, ако устройството има нагревателни елементи в конфигурацията, тогава е необходимо да се подготви място за нагряване на вода.

Нагревателните елементи също са силно податливи на корозия, така че трябва да бъдат защитени от необратими процеси.

Инверторното оборудване работи на базата на електромагнитна индукция. Самото генериране на ток става благодарение на променливото магнитно поле. За тази цел е необходимо да се преобразува постоянният мрежов ток в променлив. Инверторът се справя перфектно с тази задача, чиято работа е възможна както от мрежата, така и от батерии.

Има два вида вериги в инверторен котел:

1. Магнитно, което ви позволява да генерирате магнитно поле от променлив тип.
2. Топлообменник, който допринася за нагряването на охлаждащата течност.

При подходящо подаване на променливо електричество, намотката започва да образува магнитно поле. Това допринася за нагряването на течността в системата и по-нататъшното й прехвърляне през тръбите.

Схема на индукционната отоплителна система

Бойлери тип VIN

Сърцето на уреда е намотка, състояща се от голям брой завои на изолиран проводник и поставена вертикално в цилиндрично тяло под формата на съд. В бобината се вкарва метален прът. Корпусът е херметически затворен отгоре и отдолу със заварени капаци, изведени са клеми за свързване към електрическата мрежа. Студената охлаждаща течност навлиза в съда през долната разклонителна тръба, която запълва цялото пространство вътре в съда. Водата, загрята до необходимата температура, отива в отоплителната система през горната тръба.

Схема за отопление на топлоносителя

Поради своята конструкция, когато е свързан към мрежата, топлогенераторът постоянно работи с пълен капацитет, тъй като е нерационално да се захранва отоплителната инсталация с допълнителни устройства за регулиране на напрежението. Много по-лесно е да използвате циклично отопление и да използвате автоматично изключване/включване със сензор за температура на водата. Необходимо е само да зададете необходимата температура на дисплея на дистанционното електронно устройство и той ще загрее охлаждащата течност до тази температура, изключвайки индукционния елемент за гореща вода, когато бъде достигната. След като изтече времето и водата се охлади с няколко градуса, автоматиката отново ще включи отоплението, този цикъл ще се повтаря постоянно.

Тъй като намотката на топлогенератора осигурява еднофазна връзка със захранващо напрежение 220 V, индукционните нагревателни агрегати не се произвеждат с висока мощност. Причината е, че токът във веригата е твърде висок (над 50 ампера), това ще изисква полагане на кабели с голямо напречно сечение, което само по себе си е много скъпо. За да увеличите мощността, достатъчно е да поставите три инсталации за отопление на вода в каскада и да приложите трифазна връзка със захранващо напрежение 380 V. Свържете отделна фаза към всяко каскадно устройство, снимката показва подобен пример за индукционно отопление .

Отопление с индукционни котли

Конструктивни характеристики на нагревателите тип Сибтехномаш Използвайки същия ефект на електромагнитна индукция, друга компания разработва и произвежда бойлери с малко по-различен дизайн, който заслужава внимание. Факт е, че електрическото поле, създадено от многооборотна намотка, има пространствена форма и се разпространява от нея във всички посоки. Ако в модулите VIN охлаждащата течност преминава вътре в намотката, тогава устройството за индукционен котел Sibtekhnomash предвижда спирален топлообменник, разположен извън намотката, както е показано на фигурата.

Намотката създава около себе си променливо електрическо поле, вихровите токове загряват намотките на тръбата на топлообменника, в която се движи водата. Намотките с намотки се сглобяват в каскада от 3 броя и се закрепват към обща рамка. Всеки от тях е свързан към отделна фаза, захранващото напрежение е 380 V. Дизайнът на Сибтехномаш има няколко предимства:

• индукционните нагреватели имат отделен сгъваем дизайн;
• в зоната на действие на електрическото поле има увеличена площ на нагревателната повърхност и по-голямо количество вода поради спиралната верига, което увеличава скоростта на нагряване;
• Тръбите на топлообменника са налични за промиване и поддръжка.

Пример за свързване на индукционен котел

Въпреки разликите в дизайна на топлогенератора, неговата ефективност е 98%, тъй като при нагреватели от типа VIN, тази стойност на ефективност се декларира от самия производител. Издръжливостта на единиците и в двата случая се определя от производителността на намотките, или по-скоро от експлоатационния живот на намотката и електрическата изолация, този индикатор се определя от производителите в рамките на 30 години.

Положителни и отрицателни страни на инверторния котел

Има редица предимства, които инверторните инсталации имат, включително:

• увеличаване на работните параметри в резултат на липсата на нагревателни елементи;
• малка инерция по време на нагряване, така че в присъствието на центробежна помпа охлаждащата течност ще се нагрява по-бързо;
• работата на системата не се влияе от химическия състав на охлаждащата течност;
• възможността за инсталиране на устройството навсякъде.

Подобно на други отоплителни системи, инверторният котел има няколко недостатъка:

• доста висока цена на инверторното оборудване в сравнение с подобни устройства, работещи върху нагревателни елементи;
• има впечатляващи размери и тегло и следователно изисква укрепване на основата, върху която ще бъде разположен котелът;
• устройството се нуждае от електронна система за управление за последващо регулиране на мощността.

Въпреки малките недостатъци, инверторните котли са много популярни сред потребителите и търсенето на тях непрекъснато се увеличава.

Устройство за инверторно оборудване

Митове за индукционните котли

Един от най-популярните митове е създаден от търговски представители, продаващи индукционни електрически котли. Изводът е, че тези котли уж са с 20-30% по-ефективни от другите отоплителни електрически инсталации, особено нагревателните елементи. Тази информация не е вярна, тъй като всички топлогенератори, които преобразуват електричеството в топлина, работят с ефективност от най-малко 96% в съответствие с физическия закон за запазване на енергията. Единственият неоспорим факт е, че нагревателните елементи загряват охлаждащата течност малко по-дълго поради тяхната многослойна структура. Волфрамовата намотка първо нагрява кварцовия пясък, след това материала на тръбата и след това водата. В същото време енергията не се губи никъде, а ефективността на нагревателния елемент е 98%, както и на вихровия.

Пример за отоплителна система

Друг мит казва, че индукционният електрически котел изобщо не изисква поддръжка, тъй като променливото магнитно поле предотвратява утаяването на отлагания върху нагревателните елементи.Този въпрос зависи от качеството на водата и котлен камък върху сърцевината на бобината се появява по същия начин, както при нагревателните елементи, ако охлаждащата течност не е обезсолена. Следователно, поне веднъж на всеки 2 години, самият топлогенератор и отоплителната система трябва да преминат през процедура на промиване.

Противно на уверенията на продавачите, бойлерът не може да бъде поставен в нито едно помещение. Има две причини: опасността от токов удар и наличието на електромагнитно поле около устройството. По-добре е да го поставите в техническо помещение с ограничен достъп (котелно помещение).

Отоплителните инсталации, използващи вихрови токове за отопление, наистина имат много предимства, особено сред тях те са привлечени от скоростта на нагряване, компактността и издръжливостта. До каква степен тези предимства оправдават високата цена на продукта - всеки собственик на жилище ще трябва да реши индивидуално.

Индукционен бойлер

Индукционните бойлери имат корпус и оригинален електрически индуктор (трансформатор) вътре в него, а вторичната му намотка е самата метална тръба с вода, под формата на късо съединена намотка.

В резултат на протичането в нея на значителни електрически токове от индуктивно индуцираното в нея електрическо напрежение тази тръба се нагрява интензивно и с топлината си загрява водата в нея.

Накратко, как работи индукционният нагревател?

това е понижаващ трансформатор, който е инсталиран в тръба

Първоначално реших, че ако думата „индукция“ присъства в името, тогава нагряването става с високочестотни токове, като например в микровълнова печка, се оказа, че не е така.

Въобще няма висока честота, захранвана от 220/380 волта честота 50 херца.

Технологията всъщност е много проста - в екранирана тръба има обикновена намотка - това е така да се каже първичната намотка на трансформатора, ако направим аналогия с трансформатора.

Ролята на вторичната намотка и в същото време на магнитната верига се изпълнява от метална нагревателна тръба!

Предимства и недостатъци

Истинските предимства, които индукционните котли имат за отопление на къща или индустриална сграда са, както следва:

1. Висока, както при всички водогрейни инсталации, ефективността на работа, която е в диапазона от 97-98%.
2. Издръжливост поради липса на движещи се части и прост дизайн.
3. Малки размери, които ви позволяват да поставите отоплително оборудване в помещение с всякакъв размер.
4. Висока скорост на нагряване на охлаждащата течност и липса на инерция при изключване.
5. Комфорт по време на работа, индукционен електрически котел не изисква постоянно внимание на собственика на къщата, а честотата на поддръжката му зависи изцяло от качеството на водата, използвана в системата.

Нагревателите Vortex се доставят с комплекти за автоматично управление, което прави възможно свързването на топлогенераторите с други климатични системи в дома.

Секционен нагревател

Това оборудване има и недостатъци. Основната е високата цена, особено за топлогенераторите от типа Сибтехномаш. Ако е напълно приемливо да се използват тези единици за промишлени цели, тогава индукционното отопление на частна къща може да се окаже неоправдано скъпо.

Опитът от практическото използване на вихрови нагреватели от собствениците на жилища и персонала по поддръжката на сервизните компании все още не е много обширен, но към момента няма съществени оплаквания от оборудването.

Обратна връзка Електрически индукционен котел Алтернативна енергия VIN-40 Нагрява добре, с големи недостатъци.

Реших по някакъв начин да сменя обичайния електрически бойлер. Необходимо е да се отопляват 400 кв. Познавачи ме посъветваха да взема индукционен котел, тъй като е иновативно оборудване и дори ми спестява много бюджета. Получих го. Веднага за бюджета.Струва два пъти по-скъпо от електрически бойлер с нагревателни елементи.Ами мисля да спестя от ток, когато котела работи през зимата.По време на продажбата продавачите се убедиха,че в котела няма нагревателни елементи и има няма нужда да се притеснявате за подмяна на елементи като нагревателни елементи. Имам въпрос как се загрява охлаждащата течност без нагревателен елемент. Нагревателният елемент се оказа индукционна намотка. И ако, когато нагревател изгори в конвенционален електрически бойлер, можете да смените нагревателя или да изключите и да оставите останалите нагреватели, тогава подмяната на индукционната намотка е проблематична и скъпа! В закупения котел има много малко сгъваеми елементи , което води до трудности при подмяната на повредени елементи и затруднения при демонтаж. Но всъщност не може да се разглоби без рязане Друг минус на котела е огромното му тегло. VIN - 40 тежи около 250кг., О, колко е проблематично да го окача на стената, макар и през анкерни болтове в сеното.Продава се шкаф за управление с котела, където е скрита цялата електроника.С моя собствен очи Наблюдавам постоянно мигане на светлината при включване на бойлера. И все пак мощните електрически контактори с техните пукания и щракания наистина ме карат да подскача всеки път от изненада.Той е доста шумен по време на работа, което ме накара да го монтирам в отделна стая Плюсове на бойлера VIN-40: 1. Работната температура се регулира лесно, натиснете бутона три пъти.2. Има настройка за температурната разлика между включване и изключване на котела.3. Лесно се монтира в отоплителната система.4. Връзките за монтаж на котела са с резба.5. Безопасност - няма открити електрически места.Ефективност 98%, когато имах бойлер с нагревателни елементи, мощността му постоянно падаше поради котлен камък и отлагания по самите тези нагревателни елементи. Но сега мисля, че всичко се поправи.С всичките минуси ЗТОПЛВА ОТЛИЧНО! Не пестете от електричество!

Вихров индукционен нагревател VIN

Оказва се, че този мистериозен VIN нагревател е много прост и може лесно да се сглоби направо у дома. Нека разгледаме накратко принципа на действие.

Работата на такива нагреватели се основава на нагряване на проводими материали от токове на Фуко, които се индуцират от високочестотно магнитно поле. Получената топлинна енергия се поема от охлаждащата течност (вода, масло и др.) и се използва например за отопление на помещението.

Както виждате, нищо сложно. Сега да видим как успях да приложим всичко това на практика.

За да не създавам излишни затруднения, реших да използвам готов високочестотен заваръчен инвертор със заваръчен ток 15A (имах проба с възможност за плавно регулиране на тока). Можете да вземете, разбира се, и по-мощни. Всичко зависи от необходимата мощност на нагревателя. Тъй като тъкмо провеждах експеримент, взех високочестотния инвертор, който беше наличен.

Като материал, който ще се нагрява във високочестотно поле, реших да използвам парчета дебела стоманена тел. Успях да взема телена пръчка с диаметър 7 мм и я нахапах на парчета от около 5 см. Ако правите всичко от векове и за себе си, тогава можете да получите остатъци от неръждаема стомана, въпреки че ако отоплителният кръг е винаги пълен , тогава това не е необходимо. Дори обикновеното желязо няма да ръждясва.

Като участък от тръбопровода, където ще се нагрява водата, реших да използвам дебела пластмасова тръба. Вътрешният диаметър трябва да бъде избран малко по-малък от дължината на нашите остатъци от тел. Закрепваме адаптер от едната страна на тръбата за свързване с останалата част от отоплителната система, полагаме метална мрежа на дъното (така че парчетата тел прът да не падат по-нататък) и напълваме нашия проводник вътре. След това по същия начин затваряме свободния край на тръбата с втория адаптер. Необходимо е да излеете толкова много остатъци от тел, така че да заемат цялото свободно пространство там.

Сега нека направим самата индукционна намотка: за това просто увиваме средата на нашата пластмасова тръба с остатъци от телени пръти с меден емайлиран проводник (PEV или подобен). За моя инвертор ще са достатъчни 80-90 завъртания на тел с диаметър 1,5 мм.

Това е всичко. Остава само да превърнем нашето устройство в прекъсване на отоплителния кръг, да напълним цялото нещо с вода, да свържете заваръчен инвертор към намотката и да включите помпата (за да осигурите принудителна циркулация на водата в системата). Разбира се, силно не се препоръчва да включвате инвертора без вода, тъй като в този случай нашата пластмасова тръба гарантирано ще се разтопи от нагрятите парчета тел вътре.

Така за броени часове от импровизирани материали успях да сглобя работещ вихров индукционен нагревател. Между другото, той е много икономичен - ако вярвате на това, което казват, неговата ефективност достига цели 98-99%!

Не можете да спрете на това и, за да увеличите допълнително ефективността, организирайте охлаждането на нашия инвертор със същата охлаждаща течност от отоплителния кръг. Вярно е, че това има смисъл само ако самата верига на инвертора се намира извън отопляемото помещение.

Можете също да организирате автоматичен контрол на температурата. За да направите това, просто трябва да вземете термостат и да го превърнете в прекъсване на захранващата линия на инвертора и да поставите сензора на термостата в контролирана зона.

Всичко това го направих много отдавна, но пиша за това едва сега (по спешна молба на един другар), така че няма да има фоторепортаж. Честно казано, сглобих само самия нагревател, не го включих никъде, не се опитах да загрея нищо с него. Не, нямах помпа. Просто налях вода вътре и включих устройството. Водата бързо се нагрява до точката на кипене. Така че, както виждате, описаната техника за изработка на VIN наистина работи и в нея няма нищо сложно.

Устройството и принципът на работа на индукционния котел

Индукционният котел се състои от основните елементи:

• корпус;
• индукционна намотка;
• ядро.

Принципът на работа на индукционните блокове е изключително прост: преминавайки през намотката, електрически ток генерира силно електромагнитно поле. В съответствие със закона на Джоул-Ленц, под въздействието на електромагнитни вълни, тръбната сърцевина се нагрява интензивно, отделяйки топлинна енергия на охлаждащата течност, циркулираща в нея.

Ефективността на такива системи се доказва от факта, че от 30-те години на миналия век принципът на електромагнитното нагряване се прилага успешно в пещите за топене на метал.