Выбираем качественные электрические индукционные котлы

Устройство и принцип действия индукционного нагревателя

Упрощённо индукционный нагреватель состоит из трёх составных элементов:

• генератор переменного тока (1);
• индуктор (2);
• сердечник (3).

В катушку, состоящую из определённого числа витков проводника заданной площади сечения, помещают токопроводящий (металлический, графитовый) стержень без непосредственного контакта с ней, после чего на контакты катушки с генератора переменного тока подаётся напряжение. Вокруг витков катушки образуется электромагнитное поле, под воздействием которого в стержне возникают вихревые токи Фуко, разогревающие сердечник. Таким образом, теплопередача на сердечник отсутствует, тепло вырабатывается им самостоятельно под воздействием блуждающих в нём токов, и может быть передано при помощи теплоносителя. Температура стержня повышается не одновременно по всей массе, а от поверхностных слоёв к центру, в зависимости от теплопроводности материала сердечника. При этом, повышение частоты переменного тока уменьшает глубину индуктивного нагрева, но увеличивает его интенсивность. Особого внимания заслуживает то обстоятельство, что катушка вокруг сердечника во время работы остаётся практически холодной.

Наглядно этот процесс выглядит так:

Области применения

В промышленности индукционные нагреватели используются для выполнения следующих сложных процессов:

• сверхчистая плавка металлов (производится в канальных — бесконтактных индукционных печах);
• гибка стальных труб большого диаметра;

  

• выполнение поверхностной закалки стальных изделий (строительная арматура, детали передаточных механизмов станков и т.д.);
• термообработка мелких деталей сложной конфигурации;

  

В быту индукционные нагревательные устройства распространены также достаточно широко. Области их применения:

• бытовые автономные системы отопления (для дачи, квартиры, частного дома);
• индукционные варочные поверхности и плитки для кухни;
• тигельные печи малого объёма для бытовой плавки металла;
• ювелирное ремесло.

Поскольку основная тема статьи – индукционный обогреватель, то подробно остановимся на отопительном котле, в основу работы которого заложена идея индуктивного нагрева теплоносителя.

Выгодная и полезная покупка

Водонагреватели «Эдисон» появились на российском рынке в конце 90-х годов, и их популярность со временем не прошла. Белые корпуса водонагревателей стоят во многих квартирах и частных домах уже многие годы, где исправно служат, согревая воду для своих владельцев. Когда кто-то оставляет отзыв о водонагревателе «Эдисон», то обязательно отмечает удобство и простоту установки, а главное — долговечность нагревательного элемента и самого бака. В настоящее время производитель этого устройства стал чаще выпускать плоские нагреватели воды, что тоже сказывается на экономии пространства и энергопотреблении.

Индукционный обогреватель – котёл отопления

С тех пор, как владельцы жилья стали устанавливать в своих домах автономные системы отопления, вопрос экономичности нагревательных котлов для них остаётся одним из самых важных. По этому показателю, по крайней мере, среди устройств, вырабатывающих тепло из электричества, индукционные котлы отопления лидируют. При этом мощность их, не сравнимая с идентичным параметром такого прибора, как плинтусный обогреватель, позволяет применять агрегаты в качестве основного способа отопления в помещениях большой площади.

Индукционные котлы отопления состоят из двух контуров – первичного (электромагнитного) и вторичного (теплообменная обвязка). Первый контур, состоящий из преобразователя напряжения и теплогенератора с нагревателем индукционного типа, создаёт электромагнитное поле, вихревые токи и вырабатывает тепло. Второй контур, включающий в себя теплообменник с системой обвязки, передаёт это тепло посредством циркуляции теплоносителя на радиаторы системы отопления. В качестве теплоносителя используется вода в чистом виде или с присадками.

Кроме указанных двух контуров, система отопления включает автоматику, отвечающую за работу отдельных узлов агрегата.

Современные индукционные котлы отопления устанавливаются только в теплообменный контур закрытого типа, имеющий в конструкции расширительный бачок мембранного типа и насос принудительной циркуляции. Использование циркуляционного насоса является вынужденной мерой и обусловлено малым объёмом теплоносителя при высокой интенсивности нагрева теплообменника. Возможность естественной циркуляции в такой системе исключена – без насоса закипание воды произойдёт раньше начала её движения по трубам.

Важно! Индукционный котёл должен быть обязательно заземлён. Кроме того, при монтаже системы отопления контур разводки теплоносителя в целях безопасности необходимо монтировать из пластиковых труб, или же изолировать нагревательный агрегат от стального контура вставкой фитингов из полипропилена.

Классифицируются индукционные котлы отопления идентично другим отопительным электрическим агрегатам – по мощности, исполнению, параметрам потребляемого электричества. Но у этих устройств имеется ещё классификация по конструктивному решению электрической части.

Преимущества и недостатки

Котлы отопления: особенности выбора

Преимущества индукционного оборудования при подробном рассмотрении позволяют выбрать именно этот вариант отопления и для частного применения, и для производственных нужд.

1. Долговечность. Индукционные котлы отопления в своей основе имеют принцип работы, открытый еще в 1831 году Майклом Фарадеем. Экономичность этого вида отопительных приборов основана на высокой величине коэффициента полезного действия. Срок службы индукционных котлов составляет 25 лет и более. Такая долговечность обусловлена отсутствием движущихся деталей и, соответственно, механического износа. Кроме того, обмотка из меди не имеет ограничений по сроку применения, нет риска межвиткового пробоя. Единственный фактор, который влечет за собой изнашивание оборудования, – эрозия сердечника при нагреве из-за воздействия жидкости и пузырьков пара. Чтобы продлить срок эксплуатации, увеличивают толщину сердечника. Кроме того, стоит подбирать устройство с мощными транзисторами в схеме управления.
2. Отсутствие накипи, которая, в отличие от ТЭНовых нагревателей, не образуется на нагревательных элементах. Сердечник вибрирует в результате воздействия на него вихревых токов, пузырьки жидкости у его поверхности способны разрушить накипь.
3. Бесшумность. Следует отметить, что оборудование работает без шумов, поскольку нагрев теплоносителя посредством электромагнитного поля не нуждается в акустических колебаниях.

Шумовые характеристики снижаются благодаря использованию конвекции для циркуляции теплоносителя внутри отопительного контура. Этот факт также предопределяет выбор устройства: другие варианты оборудования, предназначенные для частного использования, создают значительный уровень шума.

1. Компактность. Небольшие размеры устройства позволяют монтировать его в помещении любой площади. Оборудование не нуждается в емкости большого объема для нагревания теплоносителя.
2. Безопасность. При соблюдении всех эксплуатационных условий устройство отличается высоким уровнем безопасности. Стоит помнить о том, что утечка теплоносителя провоцирует расплавление корпуса и крепления сердечника, который остался без охлаждения. Предпочтение следует отдавать устройствам, оснащенным автоматическим отключением при перегревании и датчиками давления. Несмотря на эти нюансы, использование индукционных устройств, предпочтительнее, чем газовых, которые обладают гораздо меньшей безопасностью.
3. Легкость управления. Возможность электронного контроля обеспечивает комфорт использования индукционных устройств. Например, котлы отопления на твердом топливе требуют гораздо большего участия – необходимо постоянно контролировать уровень топлива и добавлять его по мере расходования.

Таким образом, индукционный котел представляет собой отопительное устройство с высокой степенью надежности, долговечности и экономичности использования, что позволяет выбрать именно его. Инструкция по установке предусматривает наличие расширительного бачка в отопительном контуре. Если система предполагает естественную циркуляцию, то котел должен монтироваться в вертикальном положении.

При большой мощности оборудования или при наличии контура с высоким уровнем гидравлического сопротивления требуется обязательный монтаж циркуляционного насоса.

С целью повышения мощности обогрева частного или производственного помещения лучше применять объединение нескольких индукционных устройств в каскад.

На изображении показано движение теплоносителя внутри катушки. Синими стрелками обозначен вход холодной среды, красными – выход нагретой.

Недостатки индукционных котлов:

• высокая стоимость;
• возможность установки лишь в закрытые отопительные системы;
• генерирование помех в различных диапазонах, не полностью экранирующихся.

Несмотря на некоторые недостатки, индукционные устройства все же предпочтительнее, чем твердотопливные котлы отопления и прочие виды отопительного оборудования. Котлы индукционного типа однозначно лучше газовых и жидкотопливных.

Разновидности индукционных котлов

Существуют следующие разновидности нагревательных котлов индукционного типа, обозначаемые как по принципу действия, так и по марке производителя:

• SAV – разновидность и одновременно торговая марка котлов нового поколения мощностью от 2,5 до 100 кВт, с 2007 г. выпускаемых российской ;
• ВИН — аббревиатура является не только сокращением названия вида индукционных устройств (вихревые индукционные нагреватели), но и запатентованным названием котлов, производимых ижевской .

Индукционные обогреватели SAV

Эксплуатация агрегатов SAV не требуют использования инвертора, на индуктор подаётся ток частотой 50 Гц. Индуцированное первичной обмоткой электромагнитное поле вызывает образование вихревых потоков во вторичной обмотке, роль которой в котлах данного типа выполняет участок замкнутого контура труб с теплоносителем. Данный участок трубы – вторичная обмотка интенсивно нагревается под воздействием токов Фуко и передаёт тепло теплоносителю, принудительно циркулирующему в системе отопления с помощью циркуляционного насоса.

Устройство отопительной системы выполняется с использованием радиаторов или лабиринтовым способом, напоминающим плинтусовый обогрев, чтобы увеличить общую площадь наружной поверхности (теплоотдачи) труб — контур отопления, как минимум, не должен быть минимальным по протяжённости.

ВИН-агрегаты отопления

Котлы данного типа более совершенны по принципу действия и конструкции, что, естественно, отражается на их стоимости. Для работы ВИН-устройств необходим инвертор – устройство повышения частоты входящего тока. Ток высокой частоты вызывает образование электромагнитного поля высокой напряжённости, которое, в свою очередь, обуславливает возникновение более мощных вихревых токов во вторичной обмотке. Кроме того, теплообменник и корпус котла изготавливаются из ферромагнитных сплавов, имеющих собственное магнитное поле. Результатом всех этих процессов является большая интенсивность нагрева теплообменника и, естественно, теплоносителя.

ВИН-агрегата мощностью в 3 КВт достаточно для отопления помещения площадью 35-40 м кв. (в зависимости от климатических условий и качества теплоизоляции наружных строительных конструкций).

ВИН-агрегаты вследствие большей производительности могут использоваться не только в системах отопления жилья, но и для горячего водоснабжения. Для этого в контур теплоносителя врезают дополнительные накопительные резервуары, оборудованные защитной автоматикой, ёмкость которых рассчитывается в зависимости от количества точек горячего водозабора. Горячей водой эти ёмкости обеспечиваются путём её циркуляции в системе с прямоточным нагревом индукционным обогревателем.

Модели индукционных водонагревателей, предлагаемые на отечественном рынке

Отечественные разработки индукционной техники представлены достаточно широко. В продаже вполне можно найти установки мощностью от 3 до 50 кВт, отличающиеся высокой надежностью.

Индукционный водонагреватель ВИН 7

Индукционный водонагреватель ВИН 7

• Предназначен для обеспечения горячего водоснабжения или отопления помещений объемом до 340 кубических метров.
• Номинальная мощность установки составляет 7 кВт, работает от бытовой электрической сети (220 В, 50 Гц).
• Способен вырабатывать до 5900 ккал/час.
• Представляет собой круглую емкость высотой 620 мм и наружным диаметром всего 133 мм. Диаметр входных и выходных патрубков составляет 20 мм.
• Стоит в среднем 43-45 тысяч рублей.

Водонагреватель отличается высокой работоспособностью, может обеспечивать достаточно большой расход горячей воды.

В таком же ценовом диапазоне продаются и установки под брендом «Эдисон».

Индукционный водонагреватель «Эдисон 4.7»

Индукционный водонагреватель «Эдисон 4.7»

• обладает тепловой мощностью 3960 ккал/час, потребляемая электрическая мощность составляет всего 4,7 кВт.
• КПД установки достигает 98%, оборудование так же работает от бытовой электрической сети.
• Устройство может использоваться в качестве отопительного агрегата для помещений объемом до 240 кубометров, чего вполне достаточно для обогрева среднего по размерам загородного дома.

В комплект водонагревателя входят пусковая аппаратура, шкаф управления, датчики уровня и температуры. Производители заявляют рабочий ресурс, превышающий 100 тысяч часов (более 30 лет). Надежность обеспечена простотой конструкции.

Водонагреватели индукционного типа вполне можно назвать оборудованием будущего. Поэтому если вы заинтересованы в обеспечении комфортных условий жизни, но хотите для этого использовать эффективное энергосберегающее оборудование, то стоит рассмотреть возможность приобретения такого устройства.

Перед покупкой рекомендуется проконсультироваться у специалиста. Это связано с тем, что индукционные водонагреватели постоянно совершенствуются, и на текущий момент может появиться возможность приобрести более эффективную модификацию.

Также советуем почитать:

Оценка маркетинговых характеристик-утверждений

Индукционным котлам отопления приписывают множество достоинств, часто – без аргументов. Перечислим эти характеристики и дадим оценку степени соответствия утверждений факту:

Экономичность

Утверждение

Потребление электроэнергии индукционными котлами на 20-30% меньше, чем другими обогревателями на электричестве.

Факт

Все нагревательные электроприборы, не выполняющие механической работы, 100% энергии электрического тока превращают в тепло, их КПД всегда ниже 100%, но отличается по величине у разных устройств в разных условиях. Для выработки 1 КВт тепловой энергии необходимо затратить более 1 КВт электричества, а вот насколько более — зависит от параметров среды рассеивания. Внутри котла потери, конечно, тоже присутствуют – например, на нагрев катушки, так как любой материал проводника имеет сопротивление, но все эти потери остаются внутри помещения

Важно! Счётчики старого образца (бакелитовые) зафиксируют меньший (в 1,6 – 1,8 раза) расход электроэнергии, чем современные электронные, так как они не рассчитаны на учёт реактивной мощности индукционных котлов.

Возможно, этим фактом и обусловлено утверждение об экономичности индукционных котлов.

Долговечность

Утверждение

Высокая надёжность и большой ресурс оборудования — более 25 лет.

Факт

Действительно, отсутствие подвижных деталей исключает механический износ индукционных котлов. Но в систему отопления с ВИН-агрегатом входит циркуляционный насос, ресурс которого гораздо скромнее. Кроме того, в систему управления и автоматики входят механизмы, также состоящие из многих комплектующих, подверженных износу.

Сердечник индукционного нагревателя функционирует в условиях постоянного циклического нагрева и охлаждения, температурных деформаций, которые тоже являются отрицательным фактором. Поэтому называть ресурс индукционных котлов чуть ли не безграничным – преувеличение. Однако он и в самом деле в разы выше ТЭНовых нагревателей.

Неизменность характеристик за весь срок эксплуатации

Утверждение

Отсутствие процесса образования накипи на внутренней поверхности труб обуславливает постоянную эффективность нагревателя и теплообменника.

Факт

Накипь – это отложение солей, содержащихся в воде (теплоносителе). Количество этих примесей в ограниченном объёме теплоносителя также ограничено и невелико, поэтому влияние накипи на эффективность обогревателя незначительно. А в индукционном котле вторичная обмотка находится под почти постоянным воздействием вибрации, и образования накипи не происходит вообще. Так что утверждение верное, преувеличена лишь его значимость.

Бесшумность

Утверждение

Работа индукционных обогревательных котлов бесшумна, что отличает их от других электрических отопителей.

Факт

Утверждение справедливо, но — все бойлеры на электроэнергии не шумят при работе, так как в диапазон их колебаний акустические волны не входят. Шуметь может только циркуляционный насос, но при желании можно подобрать модель бесшумного действия.

Компактность

Утверждение

Индукционные котлы компактны, что удобно при выборе места их установки.

Факт

Это действительно так, если не применять каскада индукционных котлов и не устанавливать промежуточных резервуаров при наличии нескольких точек горячего водозабора в системе горячего водоснабжения, так как индукционный нагреватель – это по большому счёту небольшой кусок трубы с обмоткой.

Безопасность

Утверждение

Безопасность устройства абсолютна.

Факт

Абсолютно безопасных электронагревателей не существует. При эксплуатации индукционных устройств не исключена вероятность утечки теплоносителя из системы, а генератор электромагнитного поля продолжит свою работу, и система пустых труб будет нагреваться. Для предотвращения возникновения такой ситуации в конструкции котла предусмотрено устройство автоматического отключения, но ведь и оно может выйти из строя.

Поэтому индукционные обогреватели, выигрывая у соперников по некоторым критериям безопасности, полностью безопасными не являются.

Положительные и отрицательные характеристики

Обслуживание проточного индукционного водонагревателя отопления будет стоить дешевле, чем эксплуатация газового оборудования или электрического бойлера. Детали высокочастотного агрегата никогда не портятся, его работа не останавливается. При нагревании энергоносителя в системе отопления можно не применять помпу, т. к. ток воды по коллектору осуществляется методом конвенции (нагревание воды превращает ее в пар).

Достоинства индукционных приборов подогрева:

• Долговечность эксплуатации — срок службы определяется производителями до 30 лет. Устройство не требует замены элементов и дорогого обслуживания техническими специалистами. Профилактика прибора в виде общей чистки проводится раз в 7-10 лет.
• При получении сильного тепла использование электрической энергии снижено на 30-40% по сравнению с нагревательными агрегатами на тэнах.
• На внутренних поверхностях и элементах не оседает накипь, т. к. ее образование невозможно в соответствии с принципом работы. А также не наслаиваются труднорастворимые солевые массы.

Несмотря на экономичность и удобство эксплуатации такой прибор имеет некоторые недостатки. Они проявляются в следующем:

• Устройство нагревается не только само, но и захватывает окружающий воздух. Что касается самого корпуса, то его лучше не трогать в процессе работы.
• Из-за высокой эффективности агрегата устанавливают датчик с функцией регулирования и ограничения температуры. Если пренебречь таким прибором, то возможен взрыв индукционного водонагревателя при беспрерывной работе.
• Прибор плохо влияет на организм человека.

Недостатки индукционных нагревателей

• Высокая стоимость устройств.
• Значительный вес при компактности.
• Наличие фактора влияния электромагнитного поля на организм и приборы.

Последний пункт рассмотрим подробнее.

Электромагнитное поле влияет на живые организмы приблизительно так, как на продукты в микроволновой печи – прогревает их на определённую глубину, и это может иметь последствия. Интенсивность воздействия поля, в том числе на человека, определяется таким его показателем, как плотность потока энергии (ППЭ), растущая с увеличением частоты подаваемого на первичную обмотку тока. При эксплуатации индукционных обогревателей необходимо соблюдать санитарную норму предельного значения ППЭ, которая установлена в СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96, зависит от продолжительности воздействия поля и составляет, к примеру, для 8-часового воздействия – 25 мкВт/кв.см, одночасового – 200 мкВт/кв.см.

Кроме того, излучение индуктора отрицательно влияет на электронику и радиоаппаратуру, расположенную поблизости, создавая помехи при работе.

Важно! Чтобы защититься от воздействия электромагнитного поля, можно обнести котёл мелкоячеистой (1х1, 2х2 мм) металлической сеткой (клеткой Фарадея), не контактирующей с корпусом котла и заземлённой.

Правила эксплуатации

Безопасная эксплуатация индукционных котлов отопления, как и любых других технических устройств, обеспечивается выполнением ряда правил, касающихся как их монтажа, так и использования после установки:

• Заземление котла обязательно.
• Расстояние от устройства до стен по бокам должно быть не менее 30 см, от нижней точки котла до пола – 80 см, от верхней его точки до потолка – 80 см.
• Индукционные котлы устанавливаются только в закрытый контур с расширительным баком мембранного типа.
• Система должна включать в себя блок устройств обеспечения безопасности (манометр, воздушный клапан, клапан сброса избыточного давления, система автоматического отключения при перегреве).

Обзор известных производителей

• Эдисон – нагреватели индукционного типа мощностью от 4,7 до 500 КВт, выпускаемые новосибирским , для бытовых и промышленных нужд;

  

• Miratron – продукция российского производителя индукционного отопительного оборудования НПК Миратрон для бытового использования, отличающаяся передовым дизайном, позволяющим использовать оборудование без ущерба интерьеру помещения;

  

• Teco-House – индукционные котлы отопления с уникальной системой управления, производимые одноимённой украинской компанией по стандартам ЕС и Российской Федерации.

Основные производители

• Миратрон
• НПК Экспро
• Завод теплового оборудования «Альтернативная энергия»

К примеру, компания Миратрон предлагает достаточно широкий модельный ряд индукционных котлов. Они относятся к серии Miratron A их диапазон мощности от 6 до 30 кВт.

Оборудование такого типа может применяться для обогрева жилых и промышленных помещений.

Например, электрокотлы отопления индукционные ВИН имеют перечень современных технических решений:

• Интеллектуальную систему распределения электрической и тепловой мощности
• Электронный контроль основных параметров
• Возможность программного и ручного управления
• Контроль работы через GSM

Такие уникальные возможности позволяют котлу работать бесперебойно на протяжении всего периода эксплуатации. В отличие от ТЭНовых моделей он имеет высокий КПД (99%), возможность подключения к любому из видов электросети, защиту от накипи и более экономный расход энергии, что значительно сокращает затраты на отопление.

К недостаткам таких отопительных устройств можно отнести:

• Их высокую стоимость, которая объясняется применением в системе управления инверторного пускателя
• Большие размеры и вес
• Возможность работы только с закрытыми системами отопления
• Генерация помех в длинно-, средневолновом и УКВ диапазонах, которые полностью не экранируются