Устройството и работата на индукционните нагреватели, направени за дома

Устройството и принципът на действие на индукционния нагревател

Опростеният индукционен нагревател се състои от три компонента:

• алтернатор (1);
• индуктор (2);
• ядро (3).

Проводим (метален, графитен) прът се поставя в намотка, състояща се от определен брой завъртания на проводник с дадена площ на напречното сечение без директен контакт с него, след което към контактите на намотката се подава напрежение от алтернатор. Около завоите на намотката се образува електромагнитно поле, под въздействието на което в пръта възникват вихрови токове на Фуко, нагряващи сърцевината. По този начин няма пренос на топлина към сърцевината, топлината се генерира от него независимо под въздействието на плаващи в него токове и може да се предава с помощта на охлаждаща течност. Температурата на пръта не се повишава едновременно по цялата маса, а от повърхностните слоеве до центъра, в зависимост от топлопроводимостта на материала на сърцевината. В същото време увеличаването на честотата на променливия ток намалява дълбочината на индуктивното нагряване, но увеличава неговата интензивност. Особено забележителен е фактът, че намотката около сърцевината остава практически студена по време на работа.

Този процес изглежда така:

Области на употреба

В индустрията индукционните нагреватели се използват за следните сложни процеси:

• ултрачисто метално топене (произвежда се в канални - безконтактни индукционни пещи);
• огъване на стоманени тръби с голям диаметър;

  

• повърхностно втвърдяване на стоманени изделия (строителни фитинги, части на трансмисионни механизми на металообработващи машини и др.);
• термична обработка на малки части със сложна конфигурация;

  

В ежедневието индукционните отоплителни устройства също се използват широко. Области на тяхното приложение:

• битови автономни отоплителни системи (за летни вили, апартаменти, частни къщи);
• индукционни котлони и кухненски плочки;
• тигелни пещи с малък обем за битово топене на метал;
• бижутерски занаят.

Тъй като основната тема на статията е индукционен нагревател, ще се спрем подробно на отоплителен котел, който се основава на идеята за индуктивно нагряване на охлаждаща течност.

Индукционен нагревател - отоплителен котел

Оттогава, когато собствениците на жилища започнаха да инсталират автономни отоплителни системи в домовете си, въпросът за ефективността на отоплителните котли за тях остава един от най-важните. Според този показател, поне сред устройствата, които генерират топлина от електричество, котлите за индукционно отопление са начело. В същото време тяхната мощност, която не е сравнима с идентичния параметър на такова устройство като нагревател за основи, дава възможност да се използват агрегатите като основен метод за отопление в големи помещения.

Индукционните отоплителни котли се състоят от два кръга - първичен (електромагнитен) и вторичен (топлообменни тръбопроводи). Първата верига, състояща се от преобразувател на напрежение и топлинен генератор с индукционен нагревател, създава електромагнитно поле, вихрови токове и генерира топлина. Вторият кръг, който включва топлообменник с тръбна система, предава тази топлина чрез циркулацията на охлаждащата течност към радиаторите на отоплителната система. Като топлоносител се използва чиста вода или с добавки.

В допълнение към тези две вериги, отоплителната система включва автоматизация, която е отговорна за работата на отделните блокове на блока.

Съвременните котли за индукционно отопление са инсталирани само в топлообменна верига от затворен тип, която има разширителен резервоар от мембранен тип и помпа с принудителна циркулация. Използването на циркулационна помпа е принудителна мярка и се дължи на малкия обем на охлаждащата течност при висока интензивност на нагряване на топлообменника. Възможността за естествена циркулация в такава система е изключена - без помпа водата ще заври, преди да започне да се движи през тръбите.

Важно! Индукционният котел винаги трябва да е заземен. Освен това, от съображения за безопасност, при инсталиране на отоплителната система, разпределителната верига на отоплителната среда трябва да бъде монтирана от пластмасови тръби или отоплителният блок трябва да бъде изолиран от стоманената верига чрез поставяне на полипропиленови фитинги.

Индукционните отоплителни котли се класифицират по същия начин като другите електрически отоплителни тела - по отношение на мощността, дизайна, параметрите на консумираната електроенергия. Но тези устройства имат и класификация според конструктивното решение на електрическата част.

Инсталиране на индукционно устройство

Системата с индукционен котел е оборудвана с циркулационна помпа, разширителен резервоар, спирателно и регулируемо оборудване (сферични кранове и др.). В частните къщи като правило се използва типична схема на свързване.

Монтажът на индукционни котли се извършва в съответствие с инструкциите или техническия лист. Устройството е разположено строго вертикално, долният входящ разклонителен тръбопровод е свързан към връщащия, горният - към захранващия тръбопровод. Използват се само метални или металопластикови тръби.

Ако решите да инсталирате индукционен електрически котел със собствените си ръце, не забравяйте за заземяването. В непосредствена близост са монтирани група за безопасност, контролен шкаф, на входа са монтирани филтри, циркулационна помпа и датчик за дебита.

Преглед на индукционните котли

На руския пазар електрическите котли с индукционен тип са представени от CJSC NPK INERA (марка SAV), LLC Alternative Energy (марка VIN), NPK Miratron (марка Miratron).

Прегледите на индукционните нагреватели SAV са еднакво положителни и отрицателни:

„Котелът SAV загрява водата в отоплителната система по-бързо от нагревателния елемент, но също така се охлажда незабавно - ниската инерция влияе. Икономиите се постигат чрез регулиране на производителността на автоматиката: първо тя се загрява максимално, а след това, за да поддържа температурата на течността, която се включва на половината от мощността. "

Сергей Болдовски, Александров.

„Котелът CAB 5, според уверенията на продавачите, работи от контакта. Всъщност, за да работи над +60 ° C, той се нуждае от трифазна електропроводна линия и RCD. След повреда или намаляване на напрежението в мрежата автоматиката е изключена, трябва да я стартирате ръчно. Когато се свързваха с производителя, те предложиха да го замени. Същият проблем с котела, който сте получили. "

Според прегледите, VIN вихровият индукционен нагревател до известна степен съответства на декларираните характеристики.

„Инсталирах VIN-7 преди 2 години. Няма оплаквания, функционира нормално. Не забелязах спестяванията като такива, но мащабът не се формира. Като цяло, освен цената, тя не се различава от обикновените котли. "

Александър Сокин, Ростов на Дон.

Според купувачите безшумността на индукционните котли е условна стойност.

„Свързах системата за подово отопление към котела Miraton 6. Той се затопли много бързо, но бръмченето е постоянно, неприятно. Контролерът се повреди, зададеното ниво на температура не поддържа. "

Препоръки за подбор

1. Когато избирате котел, трябва да се наблегне на правилното техническо изчисление на топлинните загуби у дома. Това е първият и основен параметър.

2. Вторият критерий е броят на фазите. Еднофазни могат да бъдат свързани директно към контакта, трифазни - само отделна електропроводна линия. Във всеки случай се извършва заземяване.

3. Трябва също така да се обмисли как ще се използва индукционният котел. Ако е необходимо да се поддържа намалена стабилна температура, е достатъчно устройство с ниска мощност от 2,5-6 kW.

4. Някои производители предлагат да закупят отделно програматор за режим, GSM устройство за дистанционно управление и други. С тяхна помощ работата на котела се оптимизира и цената съответно се увеличава.

Предлагаме ви да гледате уводен видео преглед на индукционни електрически котли:

Разновидности на индукционни котли

Има следните видове индукционни отоплителни котли, обозначени както от принципа на работа, така и от марката на производителя:

• SAV е тип и в същото време търговска марка на котли от ново поколение с мощност от 2,5 до 100 kW, произведени в Русия от 2007 г .;
• VIN - съкращението е не само съкращение за името на вида на индукционните устройства (вихрови индукционни нагреватели), но и патентованото наименование на котлите, произведени от Ижевск.

Индукционни нагреватели SAV

Работата на SAV агрегатите не изисква използването на инвертор; към индуктора се подава ток от 50 Hz. Електромагнитното поле, индуцирано от първичната намотка, причинява образуването на вихрови потоци във вторичната намотка, чиято роля в котлите от този тип се играе от участък от затворен кръг от тръби с охлаждаща течност. Този участък от тръбата - вторичната намотка се нагрява интензивно под въздействието на токове на Фуко и предава топлина към охлаждащата течност, която принудително циркулира в отоплителната система с помощта на циркулационна помпа.

Монтажът на отоплителната система се извършва с помощта на радиатори или по лабиринт, напомнящ за отопление на дъската, за да се увеличи общата площ на външната повърхност (пренос на топлина) на тръбите - отоплителният кръг, поне, трябва не трябва да бъде минимална по дължина.

Котлите SAV се произвеждат под напрежение 220V и 380V. Те използват вода (в чист вид или с добавки против замръзване) като охлаждаща течност, както и антифриз. Отнема около 5-20 минути, за да достигне агрегатът до пълния работен капацитет (в зависимост от обема на охлаждащата течност), ефективността на нагревателите на такива устройства е най-малко 98%. За ефективно отопление на помещения до 30 кв. М. достатъчно е индукционно устройство с мощност 2,5 kW, чието закупуване, в комплект със системи за автоматизация и контрол, ще струва около 30 хиляди рубли.

VIN отоплителни тела

Котлите от този тип са по-напреднали по отношение на експлоатацията и дизайна, което, разбира се, се отразява на тяхната цена. За работата на VIN устройства е необходим инвертор - устройство за увеличаване на честотата на входящия ток. Високочестотният ток причинява образуването на електромагнитно поле с висока интензивност, което от своя страна причинява появата на по-мощни вихрови токове във вторичната намотка. Освен това топлообменникът и тялото на котела са изработени от феромагнитни сплави със собствено магнитно поле. Резултатът от всички тези процеси е висока интензивност на нагряване на топлообменника и, разбира се, на топлоносителя.

VIN-модул с мощност 3 kW е достатъчен за отопление на помещение с площ от 35-40 квадратни метра. (в зависимост от климатичните условия и качеството на топлоизолацията на външни строителни конструкции).

Поради по-високата си производителност, VIN модулите могат да се използват не само в отоплителни системи за жилища, но и за водоснабдяване с топла вода. За да направите това, допълнителни резервоари за съхранение, оборудвани със защитна автоматика, се врязват в контура на охлаждащата течност, чийто капацитет се изчислява в зависимост от броя на точките за приемане на гореща вода. Тези контейнери са снабдени с топла вода, като я циркулират в система с нагряване с директен поток чрез индукционен нагревател.

Популярност на марката

Вътрешната част на бойлерите е изработена от био-стъклен порцелан, който осигурява защита срещу корозия и увеличава експлоатационния живот на устройството. Всички бойлери Edison имат прости инструкции, лесни за инсталиране дори в малка стая. Марката бързо набира популярност не само поради качеството си, но и поради ниската си цена. Според прегледите бойлерите Edison са достъпни за абсолютно всички.

Знаете ли, че ...

Марката редовно провежда промоции, а котлите Edison се продават с отстъпки до 30%.

Какво получава купувачът при избора на бойлер от търговската марка Edisson:

• лесен монтаж;
• една година гаранция;
• минимален разход на енергия за отопление;
• функция за поддържане на температурата;
• високо ниво на защита срещу спад на налягането и прегряване;
• пълен набор от части, както и възможността лесно да ги закупите отделно.

Бойлерът Edison е в състояние да осигурява топла вода по всяко време на денонощието през цялата година.

Оценка на маркетинговите претенции

На котлите за индукционно отопление се приписват много предимства, често без аргументи. Нека изброим тези характеристики и да дадем оценка на степента, в която изявленията съответстват на факта:

Рентабилност

Изявление

Потреблението на електроенергия от индукционни котли е с 20-30% по-малко от другите електрически нагреватели.

Факт

Всички отоплителни електрически уреди, които не извършват механична работа, преобразуват 100% от енергията на електрическия ток в топлина, ефективността им винаги е под 100%, но се различава по големина за различните устройства при различни условия. За да се генерира 1 kW топлинна енергия, е необходимо да се изразходват повече от 1 kW електричество, но колко повече зависи от параметрите на разсейващата среда. Вътре в котела, разбира се, има и загуби - например за нагряване на намотката, тъй като всеки проводник има съпротивление, но всички тези загуби остават вътре в стаята

Важно! Измервателните уреди от стар стил (бакелит) ще отчитат по-нисък (1,6 - 1,8 пъти) разход на електроенергия от съвременните електронни, тъй като те не са проектирани да отчитат реактивната мощност на индукционните котли.

Може би този факт се дължи на твърдението за ефективността на индукционните котли.

Устойчивост

Изявление

Висока надеждност и дълъг експлоатационен живот на оборудването - над 25 години.

Факт

Всъщност липсата на движещи се части изключва механичното износване на индукционните котли. Но отоплителната система с VIN блок включва циркулационна помпа, чийто ресурс е много по-скромен. В допълнение, системата за управление и автоматизация включва механизми, които също се състоят от много компоненти, подлежащи на износване.

Сърцевината на индукционния нагревател работи при условия на постоянно циклично нагряване и охлаждане, температурни деформации, които също са отрицателен фактор. Следователно, да се нарече ресурсът на индукционните котли почти неограничен, е преувеличено. Той обаче всъщност е няколко пъти по-висок от нагревателните елементи.

Последователност на характеристиките през целия експлоатационен живот

Изявление

Липсата на образуване на котлен камък по вътрешната повърхност на тръбите осигурява постоянната ефективност на нагревателя и топлообменника.

Факт

Скалата е отлагането на соли във вода (течност за пренос на топлина). Количеството на тези примеси в ограничен обем на охлаждащата течност също е ограничено и малко, така че ефектът от мащаба върху ефективността на нагревателя е незначителен. А в индукционния котел вторичната намотка е под почти постоянна вибрация и изобщо не се образува скала. Така че твърдението е правилно, само значението му е преувеличено.

Безшумност

Изявление

Работата на котлите за индукционно отопление е безшумна, което ги отличава от останалите електрически нагреватели.

Факт

Твърдението е вярно, но - всички котли на електричество не вдигат шум по време на работа, тъй като акустичните вълни не влизат в обхвата на техните трептения. Само циркулационната помпа може да издава шум, но ако желаете, можете да изберете модел на безшумна работа.

Компактност

Изявление

Индукционните котли са компактни, което е удобно при избора на място за тяхното инсталиране.

Факт

Това наистина е така, ако не използвате каскада от индукционни котли и не инсталирате междинни резервоари при наличието на няколко точки за приемане на гореща вода в системата за подаване на топла вода, тъй като индукционният нагревател като цяло е малко парче на тръба с намотка.

Сигурност

Изявление

Безопасността на устройството е абсолютна.

Факт

Няма абсолютно безопасни електрически нагреватели. При работа с индукционни устройства не е изключена възможността за изтичане на охлаждаща течност от системата и генераторът на електромагнитно поле ще продължи да работи и системата на празните тръби ще се нагрее. За да се предотврати появата на такава ситуация, в конструкцията на котела е предвидено устройство за автоматично изключване, но може и да се повреди.

Следователно индукционните нагреватели, надминаващи конкурентите по някои критерии за безопасност, не са напълно безопасни.

Предимства и недостатъци

Според уверенията на производителите, използването на индукционни отоплителни котли за отопление на къща е непрекъснато предимство без никакви недостатъци. Нека се опитаме да разберем къде е истината и къде е маркетинговият трик.

1. Висока ефективност. Ефективността до 99% е типична за всички видове електрически котли.

2. Максимална защита срещу варовик. Тъй като няма директен контакт на индукционната намотка с охлаждащата течност (за разлика от нагревателния елемент), мащабът може да се образува само вътре в тръбите. Но затворените системи се характеризират с постоянно ниско количество соли. Тоест няма предпоставки за образуване на депозити.

3. Спестяване на ресурси до 35%. Преди да купите индукционен котел и да го инсталирате, не забравяйте, че основната му задача е да преобразува енергията в топлина. За да се генерира 1 kW, съгласно закона за запазване на енергията се изисква също така да се изразходва 1 kW електричество. Единствената разлика е в скоростта на нагряване - индукционният блок работи по-бързо с около 20-30%.

4. Пълно отсъствие на разглобяеми връзки в конструкцията, което изключва вероятността от изтичане. Не е напълно вярно: котелът включва 4-6 компонента, свързани към блок. Цената на индукционната отоплителна система VIN включва самия котел в сгъваем корпус, контролен шкаф, група за безопасност (сензори и релета) и кондензатори, клапани за освобождаване на налягането, набор от контакти за свързване на външни устройства.

5. Висока степен на електрическа и пожарна безопасност. Това е вярно, но трябва да се внимава да няма изтичане и количеството на топлоносителя да остане постоянно. В противен случай устройството ще се загрее много бързо и има риск от експлозия.

6. Той няма елементи, подлежащи на механично износване, поради което експлоатационният живот е повече от 30 години. Първо, сърцевината е издръжлива, но лаковата изолация на първичната (тороидална) намотка е обект на стареене. Времето й за обслужване е 7-10 години. Резултатът от унищожаването ще бъде затваряне между завоите със съответните последици. На второ място, индукционните котли са сравнително нов продукт, който не е преминал изпитанието на времето; твърдението за около 30 години експлоатация едва ли е вярно.

7. Съвместимост с други системи. Можете да свържете подово отопление, котли на газ или дърва.

Умен метър, който пести електроенергия. Изплаща се за 2 месеца! Всеки трябва да знае това, за да спести пари!

8. Не изисквайте отделно помещение и вентилация.

9. Не се нуждаят от превантивна поддръжка. Бойлер - във всеки случай, оборудване с много сензори, релета, клеми, които трябва периодично да се сменят, затягат.Разбира се, в сравнение с газовите котли това е незначително.

По този начин повечето положителни качества съответстват на други видове електрически блокове. Сега нека анализираме недостатъците, установени в продължение на няколко години работа.

1. Разходи. Цената на индукционен котел SAV 5 kW е 40 000 рубли. Докато нагревателният елемент Protherm Skat 6 kW - 23 000.

2. Значително тегло с малки размери. Тъй като и най-малката единица тежи 20 кг или повече, препоръчително е да ги монтирате на пода или да ги закачите на носеща стена с помощта на здрави скоби.

3. Електромагнитното поле генерира силни смущения в дългите, средно-вълновите и УКВ обхватите. Въпреки че производителите твърдят, че не засягат човешкото тяло, санитарните и медицинските служители твърдят обратното. Не напразно SNiPs съдържат стандарти и правила за местоположението на устройства с високо ниво на радиация.

4. За работа в отоплителната система в къща с 2-3 етажа е необходима мощна циркулационна помпа.

Недостатъци на индукционните нагреватели

• Високата цена на устройствата.
• Значително тегло и компактност.
• Наличието на фактор на влияние на електромагнитното поле върху тялото и устройствата.

Нека разгледаме последната точка по-подробно.

Електромагнитното поле въздейства върху живите организми по същия начин, както храната в микровълнова фурна - загрява ги до определена дълбочина и това може да има последствия. Интензивността на въздействието на полето, включително върху човек, се определя от такъв показател като плътността на енергийния поток (PES), която нараства с увеличаване на честотата на тока, подаван към първичната намотка. При експлоатация на индукционни нагреватели е необходимо да се спазва санитарната норма на пределната стойност на PES, която е установена в SanPiN 2.2.4 / 2.1.8.055-96, зависи от продължителността на експозицията на полето и е например , за 8-часова експозиция - 25 μW / кв.см, едночасова - 200 μW / кв. см.

В допълнение, лъчението от индуктора влияе неблагоприятно на близката електроника и радиооборудване, като пречи на работата.

Важно! За да се предпазите от въздействието на електромагнитното поле, можете да затворите котела с фина мрежа (1x1, 2x2 mm) метална мрежа (клетка на Фарадей), която не е в контакт с тялото на котела и е заземена.

Избор

Изборът на отоплително устройство е доста труден. Струва си да се разгледат фактите, знаейки коя става по-лесно да изберете котел. Цената на индукционните нагреватели е на доста високо ниво. Но този недостатък се компенсира от дълъг експлоатационен живот и икономична експлоатация. Освен това мощността на индукционните котли не намалява с времето, което ги отличава от газовите уреди. Мощността на оборудването се избира въз основа на изчислението от 60 вата на 1 м2.

Безспорната лекота на монтаж и експлоатация говори в полза на избора на устройство от индукционен тип. Котелът поддържа нивото на температурата във всички видове помещения, може да бъде предварително инсталиран и контролиран.

Електронната система за управление помага за дистанционното управление на устройството, което повишава нивото на комфорт при използване.

Индукционен котел, свързан към отоплителния кръг

Правила за работа

Безопасната работа на котлите за индукционно отопление, както и всички други технически устройства, се осигурява чрез спазване на редица правила по отношение както на тяхната инсталация, така и на употреба след инсталацията:

• Котелът трябва да бъде заземен.
• Разстоянието от устройството до стените отстрани трябва да бъде най-малко 30 см, от долната точка на котела до пода - 80 см, от горната точка до тавана - 80 см.
• Индукционните котли се монтират само в затворена верига с мембранен разширителен резервоар.
• Системата трябва да включва блок от предпазни устройства (манометър, въздушен клапан, предпазен клапан за свръхналягане, система за изключване на свръхтемпературата).

Монтаж на индукционна система

Индукционните котли Vortex са инсталирани строго вертикално, само в затворена отоплителна система с разширителен резервоар и централно отопление. За достъп до оборудването монтажът се извършва на разстояние най-малко 300 mm от стената и 800 mm от пода и тавана. Особено внимание се обръща на монтажа към стената: те трябва да издържат не само на голямото тегло на самото устройство, но и на обема на охлаждащата течност.

Котелът е свързан към веригите на отоплителната система с помощта на фланци и съединители: захранващата тръба към изходната тръба, връщащата тръба към входа. Отоплителната система трябва да включва предпазен блок с манометър, въздух и предпазен клапан.

Следващата стъпка е свързване към електрическата мрежа и заземяване. Захранващата мрежа и напречното сечение на кабела трябва да съответстват на мощността на котела. След монтаж и тръбопроводи на котела се извършва пускане в експлоатация.

Препоръчваме също да прочетете:

Преглед на известни производители

• Edison - индукционни нагреватели с мощност от 4,7 до 500 kW, произведени от Новосибирск, за битови и промишлени нужди;

  

• Miratron - продукти на руския производител на индукционно отоплително оборудване NPK Miratron за битова употреба, характеризиращи се с усъвършенстван дизайн, който позволява използването на оборудването, без да се уврежда интериорът на помещението;

  

• Teco-House - индукционни отоплителни котли с уникална система за управление, произведени от едноименната украинска компания съгласно стандартите на ЕС и Руската федерация.

Принцип на действие

Функционирането на индукционния котел се основава на използването на явлението електромагнитна индукция. Когато през жичната намотка се прокара голям ток, около нея се разпространява електромагнитно поле. Когато се намери сърцевина, която е направена от феромагнитен материал, вътре в бобината се появяват вихрови токове, принуждаващи металните частици да се движат с висока скорост. Консумираната електрическа енергия се преобразува в енергията на електромагнитното поле, а тя от своя страна се превръща в топлинна енергия.

Електромагнитното поле загрява сърцевината и сърцевината отделя топлинна енергия на охлаждащата течност, която се играе от вода, маслен разтвор, етилен гликол. Помещението се отоплява чрез разполагане на поредица от индуктори вътре в отоплителния кръг.

Механизмът на работа на индукционен отоплителен котел

Диаграмата показва движението на охлаждащата течност вътре в тялото на индуктора, когато се прилага ток, към който се нагрява студената среда.

Бързата скорост на нагряване на охлаждащата течност причинява конвекционни потоци в нея. При нагряване охлаждащата течност се разширява и се втурва нагоре. Създава се капка, която е необходима за функционирането на умерено дълга верига. Ако е необходимо да се увеличи скоростта на циркулация, тогава трябва да се използва циркулационна помпа. Дизайнът, използващ явлението електромагнитна индукция, е по-добър от останалите, тъй като спестява до 30% от електрическата енергия. Този факт ви позволява да изберете точно тази версия на котела.