Як зробити індукційний казан своїми руками. Використання електромагнітної індукції для опалення будинку Індукційні опалювальні котли для приватного будинку
Електричний котел, без жодного сумніву, чудова альтернатива газовому або твердопаливному обладнанню. Але є у нього суттєвий мінус – велике споживання електроенергії. У процесі пошуку способів скоротити витрати електрики, був винайдений індукційний котел.
Задля справедливості слід зазначити, що принцип індукційної печі був вигаданий досить давно, ще в 1887 році, і застосовувалися вони тільки в промисловості. Розвиток технологічного процесу дозволив створити компактні моделі нового покоління, придатні для побутового застосування, наприклад опалення приватного будинку.
Пристрій та принцип дії
Основний елемент індукційного котла – трансформатор із тороїдальною обмоткою. Сам пристрій такого котла складається з таких елементів:
- Корпус агрегату, який виготовлений із металу.
- Шар електрозахисту та теплоізоляції.
- Сердечник, що є феримагнітні трубки.
Обмотка сердечника виступає у ролі первинної обмотки, а вторинною є корпус казана. У комплекті також йдуть:
У ролі теплоносія в такій системі може виступати не тільки звичайна вода та антифриз, але й олія.
Принцип дії
У назві індукційний електрокотел закладено принцип його дії – електромагнітна індукція. При подачі напруги відбуваються такі процеси:
- Створюється електромагнітне поле.
- Серце нагрівається до температури 750 °C.
- Теплоносій надходить через спеціальні патрубки і, проходячи через сердечник, нагрівається, передаючи тепло радіаторам опалення будинку.
Такий спосіб нагрівання дозволяє нагріти великий об'єм теплоносія за короткий час. При цьому конвекційні потоки дозволяють обходитися без циркуляційного насоса.
Порада! Відсутність циркуляційного насоса виправдана у невеликих системах опалення. При опаленні індукційним котлом двоповерхового будинку, його наявність є обов'язковою.
Переваги та недоліки індукційних котлів
Спочатку розглянемо позитивні властивості індукційних котлів:
- Високий та постійний ККД: до 99%.
- Такий котел не потребує облаштування димаря.
- Відсутність рухомих та нагрівальних елементів сприяє високій надійності та довговічності систем нового покоління.
- Безшумність роботи.
- Низька інерційність системи дозволяє заощаджувати енергоносій.
- Для встановлення індукційного котла не потрібне окреме приміщення.
- Високочастотна вібрація сердечника перешкоджає утворенню накипу.
- Доступний монтаж не потребує особливих знань та навичок.
- Високий рівень пожежної безпеки у зв'язку з відсутністю відкритого вогню та нагрівальних елементів.
Як і все обладнання, індукційний опалювальний котел має не тільки плюси, але й мінуси, до яких відносяться:
- На першому місці, звичайно, висока вартість таких котлів. Більш звичний електричний теновий котел коштує в 1,5 рази дешевше.
- Підключення здійснюється лише у закриту систему опалення будинку. При цьому тиск у ній потрібно контролювати та тримати нижче 0,3 МПа.
- Значна вага при малому розмірі. Цей факт слід враховувати під час кріплення котла на стіну.
- Генерація перешкод у всьому радіодіапазоні у радіусі кількох метрів (залежно від потужності котла). Такі перешкоди для людини є абсолютно безпечними.
Порада! Основна перевага апаратів індукційного типу – швидке та економічне нагрівання великого об'єму теплоносія, для чого іншим видам котлів знадобилося б значно більше часу. Саме ця якість знайшла своє застосування в індукційних проточних водонагрівачах.
Допомога у виборі котла
У зв'язку з новизною такого обладнання, на вітчизняному ринку представлено лише два бренди:
- ВІН – виробник ТОВ «Альтернативна енергія». Цей вихровий нагрівач (саме так розшифровується абревіатура) споживає перетворену високочастотну напругу. На виході з котушки це дає різкий стрибок напруженості ЕМП та посилення поверхневих струмів Фуко. Це дозволяє корпусу та всім внутрішнім деталям, які спеціально зроблені з особливого феримагнітного сплаву, практично миттєво розігріватися та передавати теплову енергію теплоносія. Можна сказати, що всі вузли конструкції агрегату виступають як один теплообмінник, що пояснює його високу ефективність.
- SAV – виробник ЗАТ «НВК «ІНЕРА». Цей індукційний котел складається з короткозамкнутого лабіринту труб із теплоносієм, який виступає у ролі вторинної обмотки. Змінний струм, що згенерований у цій обмотці, дає можливість швидкого розігріву поверхні теплообмінника. Завдяки розгалуженому лабіринту труб у теплообміннику теплоносій, проходячи через нього, швидко нагрівається, що пояснює високий ККД цього виду котла. Завдяки закону самоіндукції апарат нового покоління дозволяє котушці самостійно індукувати необхідну реактивну потужність. Це дозволяє використовувати цей вид індукційних котлів в енергомережах зі зниженою напругою, що дає відчутний результат при роботі у сільській місцевості із слабкими електричними підстанціями.
Всі індукційні електрокотли розрізняються за потужністю та кількістю фаз підключення:
- Однофазні: потужність 2,5-7 кВт.
- Трифазні: потужність 7-60 кВт.
Крім стандартної автоматики (автоматичних розмикачів), індукційний котел може комплектуватись електронним програматором. Цей прилад дозволяє встановлювати режим роботи котла на весь тиждень, а при необхідності здійснювати регулювання дистанційно - по GSM-каналу.
Розрахунок потужності котла
Щоб розрахувати потужність системи максимально точно, необхідно запрошувати спеціалістів. Але легко можна зробити приблизний розрахунок, якого буде цілком достатньо. Для цього на кожен квадратний метр опалювальної площі має припадати 60 Вт потужності котла.
Такої потужності цілком достатньо, адже ККД дуже високий і не знижується у процесі експлуатації.
Порада! При виборі індукційного котла необхідно уточнювати товщину стінок сердечника. Оптимальна товщина – 10 мм. Такий сердечник гарантує тривалу та безперебійну роботу системи опалення будинку.
Встановлення та підключення
Установка котлів такого типу досить проста, але вимагає дотримання певної технології:
- Монтаж проводиться тільки у закриту опалювальну систему.
- Обов'язковим є обладнання такої системи розширювальним баком типу експанзомат.
- Доцільність циркуляційного насоса залежить від системи нахилу труб опалення будинку. У деяких випадках при дотриманні правильного ухилу можна обійтися природною циркуляцією.
- Потрібно виставити індукційний котел вертикально. При цьому кріплення до стіни відбувається через спеціальні вуха або звичайними хомутами, залежно від моделі.
- При цьому важливо витримати вільну відстань між котлом та стінами: з боків – не менше 30 см, зверху та знизу – не менше 80 см.
- Закріплюючи агрегат, слід враховувати його солідну вагу та вибирати для монтажу надійну несучу стіну.
Підключення котла до системи опалення
Особливістю індукційного котла є той факт, що виконувати обв'язку із металевих труб немає необхідності. Можна виконувати підключення одразу металопластиковими або пластиковими трубами:
- Патрубок, розташований у верхній частині корпусу, приєднується до подачі гарячого теплоносія до системи опалення будинку.
- Потім до патрубка, розташованого у нижній частині котла, приєднується труба опалення зворотного подавання.
- На відрізку трохи більше 80 див від вихідного патрубка необхідно встановити групу безпеки агрегату. Набір приладів, присутніх у цій групі, стандартний для всіх видів котлів: автоматичний запобіжний клапан, манометр і повітровідвідник.
- Після групи безпеки можна, але необов'язково, зробити замикання контуру (з'єднання гарячої подачі зі зворотним). У деяких аварійних випадках наявність малого контуру оберігає індукційний електрокотел від перегріву.
- У будь-якому випадку встановлення запірної арматури відбувається після змонтованої групи безпеки.
Далі переходимо до встановлення допоміжних приладів на трубу зворотної подачі. На малому контурі або перед запірною арматурою на звороті послідовно монтуються такі прилади:
- Розширювальний бачок.
- Фільтр-відстійник.
- Бронзовий фільтр грубої очистки.
- Циркуляційний насос.
- Датчик потоку. Наявність у системі цього датчика дозволяє контролювати циркуляцію теплоносія та відключати котел у разі її припинення.
Більш детальна схема підключення міститься в інструкції, що додається виробником, яку необхідно вивчити перед початком настановних робіт.
Електричне підключення
Виконуючи електричні підключення, необхідно використовувати дроти, зазначені в інструкції перерізу. Електронні системи керування підключаються за допомогою спеціальних роз'ємів, що йдуть у комплекті з обладнанням.
Порада! p align="justify"> Важливим моментом монтажу індукційного апарату є підключення заземлення. Його необхідно виконати окремим проводом (оптимально шиною) та приєднати до існуючого заземлення будинку.
Обслуговування індукційних казанів
Як такого обслуговування, індукційний котел не вимагає. Єдине, що можна порекомендувати у цьому питанні, це періодично перевіряти надійність заземлення та електричні з'єднання.
Насамкінець варто відзначити, що індукційні котли нового покоління ідеально підходять для опалення будинку, де господарі довго відсутні або бувають наїздами. Економічність, автономність та безпека такого виду опалювального обладнання цілком виправдовують його досить високу вартість. А якщо використовувати в такій системі як теплоносій антифриз, то заморожування їй точно не загрожує.
Велика кількість реклами та складна технічна складова опалювального обладнання часто не допомагають, а лише ускладнюють вибір. Що вигідніше, що зручніше, у якого виробника найкращий сервіс, наскільки складний та дорогий монтаж? На всі ці та безліч додаткових питань належить знайти відповіді кожному, хто збирається ремонтувати стару або створювати нову систему опалення. У цій статті ми розповімо про те, що є індукційним котелом опалення і розглянемо, якими прийомами користуються маркетологи для досягнення своєї головної мети – продажу.
Стаття буде цікава домовласникам, які вирішили модернізувати свою систему опалення та встановити резервний котел, особливо тим, хто має одне джерело тепла – електрика та вибір стоїть лише за типом електричного нагріву. Після прочитання ви зможете професійно спілкуватися з продавцями обладнання та монтажниками, та не дозволите себе обдурити самовпевненим підприємцям на ринку.
Що таке електричне нагрівання
Давайте розумітися. Електричне нагрівання – це штучний процес підвищення температури за рахунок підведеної ззовні енергії. Існує кілька способів переходу електричної енергії в теплову: без контакту з предметом, що нагрівається (індукція-теплоносій) і при контакті з нагрівається предметом (тен-теплоносій). Саме в порівнянні з Теновим котлом підприємливим маркетологам вдається «дохідливо донести» до потенційного покупця інформацію про «неймовірний» індукційний казан. До речі, такий котел, який використовується для побутових потреб, ви не зможете знайти в жодній європейській країні.
Використання індукційного способу нагрівання обмежене виключно процесами нагрівання металу та інших струмопровідних матеріалів.
Принцип роботи індукційного казана
Індукційне нагрівання здійснюється за допомогою енергії змінного магнітного поля, яку об'єкт, що нагрівається, поглинає і перетворює в теплову. Отже, це нагрівання виробів із провідних матеріалів. Для перетворення електричної енергії на теплову необхідно мати три складові:
- змінний струм (стандартна електрична мережа 220В, 50Гц);
- індуктор, тобто. багатовиткова циліндрична котушка (частіше мідна);
- сердечник із будь-якого феромагнетика (матеріалу, до якого липне магніт, частіше метал).
Схема влаштування індукційного котла
Тепер поетапно розглянемо принцип дії індукційного нагріву:
- Змінний електричний струм, проходячи через індуктор, створює навколо котушки магнітне поле;
- Магнітне поле створює на поверхні осердя вихрові струми Фуко, які розігрівають заготівлю під дією джоулева тепла (закон Джоуля-Ленца);
- Тепло від нагрітого сердечника передається теплоносія, що омиває його за рахунок теплопровідності матеріалу.
Якщо по-простому, це знижуючий трансформатор, який встановили в трубу.
Таким чином, електрична енергія передається тільки сердечнику, без використання контактів, а нагрітий сердечник (сталева труба) все ж таки контактує з теплоносієм. І так, на поверхні сердечника теж можуть осідати частки та погіршувати теплообмін. Маркетологи частіше говорять про кавітацію (коливання) сердечника і, отже, скрутне утворення "накипу". На практиці впевнитись у цьому буде складно, та й чи є це найважливішою перевагою? Сталевий сердечник має достатню площу поверхні для ефективного теплознімання навіть за наявності відкладень.
На відео продемонстровано принцип роботи водогрійного індукційного теплогенератора. Багато шахраїв і невуків втягують такі прилади довірливим покупцям під виглядом РЄ нагрівачів.
Як не стати жертвою обману при покупці електрокотла для опалення
Безпека теплогенератора
При виборі казана першорядну роль відіграє його безпека. У дешевих ТЕНових теплогенераторах однією з основних проблем є витік струму. Це відбувається через неякісні ТЕНи. При використанні сертифікованих комплектуючих витоки струмів зводяться до мінімуму.
В індукційних котлах ураження струмом можливе при збоях в електропостачанні теплогенератора та протіканні системи, тому що будь-який спосіб прямого контакту теплоносія (провідника) зі струмом або магнітним полем небезпечний. Описувати складні процеси немає сенсу. Ризик ураження струмом під час використання дешевих електричних котлів дуже високий. Це головна причина, через яку варто скептично ставитися до індукційних котів.
З метою зниження зазначених ризиків при виборі котла зверніть увагу на якість електричного вимикача (автомата), терморегулятора, датчика температури та протоки. Якщо ці елементи китайського виробництва і навіть їхній зовнішній вигляд не вселяє довіри, розраховувати на високу якість складання такого теплогенератора не варто.
Зустріти на ринку теплового обладнання вітчизняні електричні індукційні котли опалення, які були б оснащені автоматичними вимикачами ABB, Moeller або Schneider, практично нереально. Про це варто задуматись. Якщо у вас в будинку якісна проводка, то у вас із виробником різні вимоги до якості електроустаткування.
Якщо ви встановлюєте будь-який електричний прилад потужністю понад 1,5 кВт, не пошкодуйте коштів на придбання автоматичного вимикача ПЗВ, що відсікає, і обов'язково зробіть заземлення, що зазначено в інструкції будь-якого електричного котла
Не зайвою буде й покупка стабілізатора напруги. Увімкнення електрообладнання великої потужності впливає на параметри мережі в будинку, що може призвести до збоїв у роботі сучасних побутових приладів та інших аксесуарів. При використанні ”чудо-котлів” ПЗВ-вимикач спрацьовує постійно, це говорить про блукаючі струми і, звичайно, про ризик ураження струмом. Задумайтеся, чи потрібне у вашому будинку джерело тепла сумнівної якості, яке використовує потужне магнітне поле?
При виборі опалювального обладнання слід віддавати переваги продукції відомих компаній з міжнародними стандартами, сервісним центром у вашому регіоні та наявністю юридичної бази для реагування на претензії клієнта. У моїй практиці не було жодного випадку, коли виробник “чудесних” котлів, “зроблених у СНД”, ніс би реальну відповідальність за бракований товар. Ланцюжок перепродавців, відсутність реальної гарантії та сервісні центри на базі приватних підприємств роблять гарантійне обслуговування практично неможливим.
Заявлений та реальний ККД
Вся електрична енергія передається практично зі 100% ККД у будь-якому електричному казані та втрати тепла можуть бути лише за рахунок поганого утеплення корпусу котла. Виробники індукційних котлів часто маніпулюють показниками зниження ККД у ТЕНових котлів, пояснюючи це появою накипу на поверхні ТЕНу, але це абсолютна нісенітниця. По-перше, кальцієві відкладення є провідником тепла. По-друге, якщо розглядати відкладення як ізолятор, то ККД буде незмінним, зміниться лише час нагрівання теплоносія до заданих параметрів.
Найголовніше, що потрібно усвідомити раз і назавжди: чудес не буває! Немає жодних інноваційних розробок наукових інститутів часів холодної війни та технологій підводних човнів із космічними кораблями, ККД яких перевищує 100%
Зверніть увагу! Будь-яке електричне нагрівання має ККД, наближений до 100%. Немає, наприклад, електричних побутових водонагрівачів, які використовують ”індукційний” спосіб нагрівання. Пов'язано це насамперед із захистом споживача від ураження струмом. І якщо вам в черговий раз продавці завченими фразами розповідатимуть про економію до 30% і про високий ККД, то запитайте, куди подінеться енергія, що не використовується, якщо ККД котла менше 100%. У газових котлах тепло йде через димар, але що відбувається з електричним котлом? Легкий тролінг дасть продавцю зрозуміти, що ви у темі, і він перестане бачити у вас прогульника фізики у 9 класі.
Шум, компактність та вага
Всі електричні котли працюють безшумно, шум може з'явитися у таких випадках:
- кавітація (коливання) насоса,
- перегрів котла,
- завуження перерізу трубопроводу.
Усі електричні казани приблизно однакового обсягу. Індукційний електрокотел для опалення важить більше ТЕНового, тому необхідно передбачити для нього правильне кріплення, не забуваючи про кавітацію теплогенератора.
Регулювання температури
Якщо ви дійсно хочете економити електроенергію, зверніть увагу на спосіб регулювання температури в приміщенні. Фахівці рекомендують не регулювати температуру подачі води в радіатори, а саме температуру в приміщенні. Для цього можна використовувати виносний термостат або терморегулятори на радіаторах. Зверніть увагу на тижневий програмований термостат – хронотермостат, за допомогою якого можна виставляти різний температурний режим протягом доби або інший заданий проміжок часу. Економічність системи опалення характеризує КІТ (коефіцієнт використання палива), а не ККД казана. Тобто приміщення має повноцінно опалюватись лише тоді, коли це дійсно необхідно. Наприклад, коли немає нікого вдома, температуру можна знизити до +16С.
Недоліки електричних індукційних котлів
Чи потрібне вам у будинку потужне джерело магнітного поля
Переваги індукційних котлів у порівнянні з ТЕНовим
- Підвищені вимоги до теплоносія у ТЕНового казана. Дійсно, воду для системи опалення, в якій використовується ТЕНовий елемент, з метою продовження терміну служби ТЕНів необхідно готувати, знижувати вміст кальцію та магнію, ідеально пропускати через зворотний осмос. Насправді досить хорошого поліпропіленового фільтра на 5 мкр.
- Регулювання потужності (стрибки напруги) менш відчутно в індукційному казані, але тільки при реостатному регулюванні. Ця перевага важлива лише в порівнянні з дешевими ТЕНовими котлами вітчизняного чи китайського виробництва, які працюють за принципом повністю ”ON” або ”OFF”. У розвинених країнах таке ставлення до регулювання неприпустимо, тому у сучасних котлах ТЕНи розбиті на групи та включаються по черзі.
- Індукційний котел складається з меншої кількості деталей і має простішу конструкцію, тому коштує дешевше та служить довше. Мінімум комплектуючих та максимально простий пристрій дозволяє виготовити індукційний опалювальний котел своїми руками.
Саморобний індукційний опалювальний котел: схема
Висновок
Індукційні котли опалення споживають стільки ж кВт тепла, як і ТЕНові. Чудес не буває. Індукційний спосіб нагрівання має ряд переваг і широко використовується лише у промисловості.
Використання індукційного нагріву в побутових умовах вимагає високої якості комплектуючих та збирання теплогенератора. Для цього необхідно підвищити рівень виробничих потужностей вітчизняних підприємств, що займаються випуском індукційних котлів, запровадити міжнародні стандарти та методики контролю якості
При покупці опалювального котла зверніть увагу на наявність у виробника стандарту ISO 9001 – стандарт системи управління якістю та інших міжнародних сертифікатів та міжнародних нагород
Неодмінно поцікавтеся умовами гарантійного обслуговування теплогенератора. І не соромтеся поставити питання про юридичну відповідальність у разі ураження струмом. Вірити голослівним запевненням продавців у тому, що такого за 30 років ще не було, не варто. Вам потрібні конкретні відповіді на запитання, хто відповідає і в яких документах це прописано. Не забувайте, що всі дозволи на використання електронагрівача у пожежонебезпечних приміщеннях повинні підтверджуватись відповідними сертифікатами.
Відео: індукційний котел
Незважаючи на величезну кількість способів отримання тепла за допомогою природних ресурсів, власники житла все частіше звертаються до використання для обігріву електронагрівальних установок.
Котельні установки, що працюють з використанням електроенергії, екологічні, оскільки в атмосферу не виділяються продукти згоряння, що виникають при спалюванні нафтопродуктів, газу, вугілля і навіть дров.
Вихровий нагрівач
Ще одним плюсомвикористання електрообігріву є простота обслуговування систем опалення, змонтовані на основі електрокотлів. Однак зручність застосування електроенергії для опалення житла стає все більш витратним способом отримання тепла в будинку – оплата рахунку за споживання електрики з кожним опалювальним сезоном стає для багатьох непосильною.
Власники будинків починають шукати альтернативу електрокотлам, основою конструкції яких є стандартний ТЕН.
Поступово набирають популярності індукційні електричні котли, а також перетворюють електроенергію на тепло, необхідне для обігріву приміщень. Однак їх конструкція дозволяє використовувати енергоносій набагато економніше, що значно зменшує поточні витрати на утримання будинку у опалювальний сезон.
Економія електроенергії йде рахунок швидкого нагрівання теплоносія системи опалення. Це відбувається завдяки індукційному пристрою, який замінив у казані традиційний ТЕН.
Крім зменшення витрат на опалення у цих котлів є велика кількість переваг перед іншими електрокотлами – високий ККД, тривалий термін служби (не менше 25 років) та відсутність накипу.
Внутрішній пристрій індукційного нагрівача та принцип його роботи
Конструкція такого пристрою, створеного для одержання теплоенергії, у найпростішому вигляді аналогічна трансформатору. Як і трансформатор, індукційний генератор складається з короткозамкнутих обмоток – первинної та вторинної.
Первинна обмоткаслужить перетворення електроенергії на вихрові струми, створюють електромагнітне полі, спрямоване на вторинну обмотку. Вторинна обмоткаодночасно є корпусом індуктора, і нагрівальним елементом, що передає отриману енергію в систему опалення. Теплоносієм може бути будь-яка електропровідна рідина, починаючи від звичайної технічної води, до олії та антифризу.
Оскільки вихровий індукційний нагрівач (або просто вин) під час роботи не виділяє продукти розкладання палива, він найбільш безпечний серед різних видів обігрівального обладнання, що використовується для забезпечення теплом будівель різного призначення. Така система опалення забезпечує сприятливий склад атмосфери, що означає збереження її екологічної чистоти.
Система опалення починає роботу відразу після подачі напруги на внутрішню обмотку. Виникає електромагнітне поле спрямовує вихрові струми на поверхню осердя, розташовану зовні.
Їх щільність практично миттєво зростає, нагріваючи поверхню осердя, а потім повністю весь елемент. Це тепло і служить для нагрівання теплоносія, що циркулює в казані.
Навіщо потрібний для системи опалення? Види пристрою, та принцип його роботи.
Чи варто встановлювати терморегулятор на радіатор опалення? виріб?
Слід пам'ятати, що пристрій врізається в опалювальну систему за допомогою двох патрубків.Нижній із них служить для подачі охолодженого теплоносія. Він монтується на вході в котел, а через другий патрубок теплоносій, що нагрівся, направляється в опалювальну систему.
Подача нагрітого теплоносія здійснюється рахунок гідростатичного напору. Оскільки теплоносій постійно циркулює в системі, здійснюючи відведення гарячої рідини до системи опалення, то можливість перегріву обладнання повністю виключено.
Особливості монтажу котельної установки та її експлуатації
Для забезпечення безперервної циркуляції теплоносія система опалення, обладнана індукційним електрокотлом, повинна бути закрита, в обов'язковому порядку забезпечена циркуляційним насосом. Існують деякі правила встановлення індукційного казана в приміщенні.
Котел повинен бути змонтований на відстані не менше ніж 30 см від поверхонь стін. Від підлоги та від стелі дистанція повинна бути більше 80 см. Для можливості спостереження за роботою системи та забезпечення її безпеки одразу за патрубком виведення теплоносія слід вбудувати манометр, підривний клапан, автоматичний пристрій, призначений для відведення повітря.
Перед початком роботи слід обов'язково перевірити наявність у системі теплоносія.Подача електроенергії за його відсутності гарантує вихід обладнання з ладу. Встановлювати такий котел можна в будь-якому приміщенні будівлі, з урахуванням його монтажу на зазначеній вище відстані від стін, стелі та підлоги.
Багато споживачів, які використовували при монтажі системи пластикові труби, хвилює питання: чи можна до них приєднувати інноваційний котел?Такої проблеми немає, пластикові труби для систем опалення розраховані використання будь-якого опалювального устаткування.
Читайте , як правильно вибрати розширювальний бачок для опалення закритого типу.
Переваги і недоліки . Як вибрати та встановити?
Як вибрати тепловий насос для опалення будинку? Переваги та недоліки систем опалення майбутнього.
Ціна індукційного котла та вартість встановлення
Вибір потужності індукційного котла, як будь-якого опалювального обладнання. визначається розміром опалювальної площі будівлі. Від потужності залежить вартість устаткування. Найдешевший він котел, з наявних у продажу, коштує близько 30 тис. рублів. Ціна монтажу починається від 6 тис. рублів.
Потужність такого нагрівача складає 6 кВт, що цілком достатньо для обігріву невеликого заміського будинку. У ньому є дві секції нагріву, по 3 кВт кожна, що дуже зручно при підвищенні зовнішньої температури повітря. Така конструкція опалювального обладнання дозволяє значно знизити витрати електроенергії на обігрів будинку.
Відгук:
Довго вибирав він котел і купив SAV. 5 кВт. Оскільки було завдання опалювати дачний будиночок. Апарат зі своїм завданням справляється непогано. Єдиний мінус — часто вибиває автомат і відмовляється працювати через ПЗВ. Проводитиму більш потужну лінію енергопостачання. Можливо, це вирішить проблему.
Індукційний електричний котел своїми руками
Простота конструкції дозволяє домашнім умільцям виготовити індукційний опалювальний котел вина самостійно. При виготовленні найпростішого варіанта такого нагрівача потрібно придбати високочастотний зварювальний інвертор.
Бажано, щоб він був забезпечений пристроєм для плавного регулювання струму. Від величини зварювального струму (щонайменше 15 ампер) залежить потужність конструкції.
Також слід підготувати такі матеріали:
- товстостінну пластикову трубу, внутрішній діаметр якої трохи менше ніж 5 см;
- дріт з нержавіючої сталі 7 мм;
- перехідники для приєднання до опалювальної системи;
- емальований мідний провід;
- дрібна металева сітка.
Дріт нарізається на шматочки близько 5 см. Потім береться пластикова труба, на дні якої закріплюється металева сітка, а потім до основи кріпиться перехідник. Ця труба виконуватиме одночасно дві функції – стане ділянкою трубопроводу опалювальної системи та основою індукційної котушки.
Внутрішня частина труби повністю заповнюється обрізками дроту.. Вони послужать матеріалом, що нагрівається електромагнітним полем, а закріплена сітка з металу не дасть їм провалитися в трубопровід. Потім верхню частину пластикової труби також встановлюється перехідник.
Наступним етапом роботи стане виготовлення котушки. Навколо основи із пластикової труби, заповненої обрізками дроту, акуратно намотуються 90 витків підготовленого мідного дроту. Провід має бути розташований у середній частині труби.
Готовий пристрій встановлюється за допомогою перехідників у розрив трубопроводу опалювальної системи. Установка проводиться вертикально.
Після монтажу котушку слід з'єднати із високочастотним інвертором, а опалювальну систему заповнити теплоносієм. Нагрівальний пристрій повинен бути обов'язково під'єднаний до заземлення. Тепер можна починати користуватися нагрівальним пристроєм, виготовленим власноруч.
Для запобігання втратам тепла і більш естетичного зовнішнього вигляду слід виготовити теплоізоляційний корпус.
Також дивіться відео про те, як зробити індукційне опалення своїми руками:
Вивчення споживчого попиту ринку котельного устаткування говорить, що більшість покупців, використовують для опалення житла електроенергію, віддають перевагу сучасним індукційним котлам заводського виготовлення, обладнаними різними системами безпеки, потужними і економічними. Така обігрівальна техніка нового покоління з кожним роком стає популярнішою.
У процесі планування пристрою опалювальної системи на дачі або в заміському будинку багато хто намагається вирішити проблему надмірних витрат на енергоносії шляхом встановлення індукційного опалювального котла. Крім економії електроенергії, його пристрій такий, що дозволяє обходитися без шкідливих викидів у навколишнє середовище і не становить ніякої небезпеки в процесі використання. Важливим аргументом на його користь є можливість його самостійного конструювання. У цій статті ми розглянемо, що таке індукційний опалювальний котел: все про принцип роботи + 2 варіанти пристрою своїми руками. Крім того, нам стануть очевидними його переваги перед звичайними електричними котлами та газовими агрегатами.
Влаштування індукційних котлів
В основу внутрішнього пристрою такого казана включений індуктор (трансформатор). Звичайні побутові індукційні котли трохи відрізняються від аналогічних промислових з циліндричною системою обмотки. У компактних котлах побутового призначення застосовується мідна обмотка тороїдального типу.
Зовнішній корпус агрегату виконаний з пофарбованого металу, потім йде товстий шар тепло- та електроізоляції, всередині якої знаходиться сердечник з подвійною стінкою. Він виготовлений з особливої феромагнітної сталі та має товщину стінок не менше 10 мм. Тороїдальна обмотка, яка намотана на сердечнику – це первинна обмотка. Саме в ній відбувається перетворення енергії електричного поля на магнітне, яке створює вихрові струми. Вже їхня енергія переноситься на вторинну обмотку. У ролі вторинної обмотки виступає корпус контуру, який під впливом цієї енергії виділяє велику кількість тепла, що передається теплоносія. Тороїдальна обмотка дозволяє створювати агрегати з невеликою вагою та габаритами.
Принцип дії індукційних казанів
У стандартну комплектацію зазвичай входить сам котел, необхідний напівпровідниковий перетворювач, званий інвертором, автоматичні вимикачі, терморегулятор електронний. Сам температурний датчик знаходиться усередині корпусу казана.
Робота індукційних котлів виходить з принципі електромагнітної індукції. Його суть у тому, що електроенергія, яка споживається з мережі, створює електромагнітне поле. Теплоносій подається всередину котла через котел через водний патрубок, який приварений внизу. Змінний струм частотою 20 кГц надходить на казан через інвертор. При включенні цього пристрою струм протікає через тороїдальну обмотку котла. При цьому сталевий осердя всього за 7 хвилин нагрівається до температури 750 градусів.
Вироблене тепло передається теплоносію, що циркулює всередині контуру. Швидке нагрівання рідини створює конвекційні потоки. Це означає, що розігрітий теплоносій сильно розширюється і спрямовується до конструкції котла і далі в саму систему опалення. Часто буває достатньо, щоб відбувалася повноцінна робота побутового котла, що має середню довжиною опалювального контуру. Такий метод дозволяє досить швидко обігрівати всю систему, але для кращої циркуляції необхідно додатково встановлювати звичайний циркуляційний насос.
Завдяки застосуванню принципу магнітної індукції розігрів теплоносія в таких котлах відбувається набагато швидше, ніж в агрегатах з тенами, а втрати тепла мінімальні. На сердечнику майже не виникає накип, яким би жорстким і вапняним не була вода.
Це відбувається тому, що вихрові потоки змушують осердя вібрувати, не дозволяючи утворитися накипу. Одночасно бульбашки, що скипають у його тіла, очищають поверхню сердечника. Через герметичність всієї системи, теплоносій забирає максимальну (98%) кількість теплової енергії, що виділяється. Таким чином, ці параметри дуже сильно збільшують ККД котла, що позитивно позначається на його економічності та термінах експлуатації.
Плюси та мінуси індукційних котлів
Індукційні котли мають низку безумовних переваг перед звичайними котлами на ТЕНах:
- Стабільні показники ККД до 99% практично весь термін експлуатації.
- Відсутність елементів, що нагріваються, що значно продовжує термін застосування пристрою.
- Відсутність рухомих елементів, що повністю виключає механічне зношування та необхідність заміни комплектуючих.
- Відсутність роз'ємних внутрішніх з'єднань дає можливість виникнення течі.
- Повна доступність роботи навіть за постійного струму чи низькому напрузі у мережі.
- Дуже швидке нагрівання до потрібної температури теплоносія (5 – 7 хв).
- Досить високий ступінь електро- та пожежної безпеки, що відповідає класу II за рахунок використання сердечника, не пов'язаного безпосередньо з індуктором.
- Відсутність необхідності встановлення димоходу та надання під котел окремо розташованого приміщення. Для встановлення даної системи немає потреби у залученні висококваліфікованих спеціалістів.
- Нормативний термін експлуатації приладу до 25 років і більше. Він безпосередньо залежить від герметичності запаяного зовнішнього шва та від великої товщини металевих труб для осердя. Йому не потрібні жодні профілактичні роботи протягом усього терміну експлуатації.
- Котел може використовувати всі доступні рідкі теплоносії: масло, вода, антифриз, етиленгліколь без попередньої підготовки.
- Міняти відпрацювання теплоносія можна лише один раз на 10 років.
- Хороший захист від перегріву та різних аварій, безшумність під час роботи.
- На казанах встановлені електронні автоматизовані системи управління.
- Усередині контуру відсутній накип.
- Можливість підключення котла до будь-яких опалювальних систем закритого типу.
- Мінімально можливе прогрівання теплоносія - 35°С.
Але індукційні котли мають недоліки, як перед іншими опалювальними приладами, так і за індивідуальними специфічними параметрами.
- Такі котли можна підключити тільки до закритого контуру опалення, часто з примусовою циркуляцією теплоносія.
- Достатньо велика вага котла за досить невеликих розмірів. Вага котла потужністю 2,5 кВт становить щонайменше 23 кг за повної висоті 45 див і діаметрі 12 див.
- Більша, ніж у інших котлів ціна, яка обумовлена наявністю дорогої деталі – інвертора.
- Генеровані на відстань за кілька метрів від котла радіоперешкоди в довгохвильовому, середньохвильовому і навіть УКХ-діапазоні. Вони не впливають на людський організм, але їх добре відчувають домашні тварини та електронна апаратура.
Встановлення індукційного котла та системи керування до нього
Встановлення таких котлів можливе лише у закриту систему опалення. Це вимагає наявності розширювального бачка-експанзомату та насоса для примусової циркуляції теплоносія.
Згідно з інструкцією, індукційний котел виставляється вертикально. Після цього до нижнього патрубка введення підключається зворотна труба контуру опалення. Вихідний патрубок розташований у верхній частині пристрою (збоку або зверху). На нього кільце подає трубопровід.
Вага монтованого котла досить серйозна, тому кріпленням потрібно приділити особливу увагу. Вони повинні бути дуже надійними з урахуванням того, що при роботі котла його вага значно збільшиться за рахунок теплоносія, що поступає всередину. Бічна відстань від котла до навколишніх предметів та стін – 300 мм. Відстань до підлоги та стелі – 800 мм і не менше. Важливою та обов'язковою умовою при монтажі таких котлів є їхнє заземлення. З ним можна використовувати, як металеві, так і металопластикові труби.
Поруч із вивідним патрубком вбудовується група приладів безпеки: підривний клапан, манометр, відвідник повітря. Розширювальний бачок встановлюється на зручній ділянці зворотної труби системи. Запірна арматура переважно монтується вже після групи безпеки.
Монтаж всієї системи управління, а також самого котла потрібно проводити відповідно до існуючих правил і норм ПУЕ, схем та умов, що містяться в технічному паспорті, що є в комплекті.
Приклади саморобних конструкцій
Якщо ви не збираєтеся використовувати індукційний котел для здійснення головного опалення в приватному будинку, а хочете обладнати дачу або гараж, то ви можете спробувати сконструювати його самостійно. Існує два варіанти, як це зробити.
Перший варіант
Для його реалізації знадобляться шматки пластикових труб та зварювальний інвертор. Маючи елементарні знання в галузі фізики та вміючи користуватися кусачками, можна самостійно змайструвати елементарну індукційну модель. Для цього потрібно придбати вже створений високочастотний зварювальний інвертор з плавним регулюванням потужності струму до 15 ампер або навіть вище. Для обігріву великої площі краще вибрати набагато потужніший апарат. Також знадобиться катанка з нержавіючої сталі або стандартні відрізки сталевого дроту. Це потрібно для виконання ролі елемента, що нагрівається. Їхня довжина – близько 50 мм, при діаметрі 7 мм.
Важливою складовою є мідний дріт, який можна придбати без проблем у будь-якому тематичному магазині. Не слід використовувати обмотку зі старих котушок. Корпус, що є основою індукційної котушки, - це одночасно частина трубопроводу, тому його можна виготовити з пластикової труби з товстими стінками. Її внутрішній діаметр має бути 50 мм. До цього корпусу кріплять два вихідні патрубки для надходження холодного та віддачі гарячого теплоносія. Весь внутрішній простір корпусу потрібно повністю заповнити відрізками дроту та закрити металевою сіткою, щоб вони не висипалися.
Індукційну котушку роблять наступним чином: навколо раніше приготовленої пластикової труби поступово намотують покритий емаллю мідний дріт. Знадобиться приблизно 90 витків. Саморобний пристрій, що вийшов, потрібно підключити до трубопровідної мережі. З трубопроводу вирізують невелику ділянку труби, а замість нього встановлюють індукційний саморобний котел. Його підключають через інвертор та просто запускають воду.
Другий варіант
Цей варіант передбачає використання трифазного трансформатора з можливістю та фіксації. Крім того, знадобиться ще й зварювальний апарат. Для виготовлення пристрою потрібно зварити дві труби таким чином, щоб вони були схожі на бублик у розрізі. Ця конструкція виконує як провідникову, так і нагрівальну функції. Потім намотують обмотку, безпосередньо на корпус котла з метою його більш ефективної роботи, незважаючи на невелику вагу та розміри. Тут використовується стандартна схема нагрівання теплоносія: він одержує велику кількість теплової енергії при контакті з обмоткою.
Схема виготовлення такої конструкції дещо складніша, ніж у першому варіанті. Котел обладнується двома патрубками як для входу холодного теплоносія, так і для виходу нагрітого. Якщо придумати і самостійно спорудити захисний кожух, можна мінімізувати теплові втрати.
Особливості самостійної установки та експлуатації саморобних котлів
Як і у випадку котлів, вироблених на заводі, для монтажу індукційної саморобної установки може підійти тільки опалювальна система закритого типу. До її складу повинен входити відцентровий насос, який створює постійну циркуляцію теплоносія усередині опалювальної системи. Поширені сьогодні пластикові трубопроводи якнайкраще підходять для встановлення саморобного індукційного котла. Усі нормативи, що стосуються встановлення магазинних котлів, повинні дотримуватися повною мірою і в даному випадку. Якщо встановити на систему органи управління та прилади безпеки, то ваша саморобна установка мало чим поступатиметься своїм заводським побратимам.
Хоча виготовити такий прилад досить складно, і краще не братися за цю справу, не маючи прямих рук, експлуатувати її одне задоволення. Адже разом із зручністю експлуатації ми отримуємо ще й серйозну економію електроенергії.
Індукційні опалювальні котли з'явилися у продажу нещодавно і одразу склали конкуренцію звичним електрокотлам із ТЕНами. При подібних розмірах і потужності індукційні нагрівачі здатні значно швидше прогріти систему, крім того, вони можуть працювати в системах з низькою якістю теплоносія і рідше вимагають обслуговування. Застосувавши знання в електротехніці та кмітливість, можна зробити індукційний котел опалення своїми руками.
В основі дії індукційних котлів та інших нагрівальних приладів цього типу лежить здатність струмопровідних матеріалів нагріватися під дією вихрових струмів, що утворюються в результаті електромагнітної індукції.
Джерелом індукції служить високочастотний змінний струм, що проходить первинної обмотки нагрівального приладу, виконаної у вигляді котушки. Нагрівальний елемент, поміщений всередину котушки, відіграє роль вторинної короткозамкнутої обмотки. У ньому відбувається перетворення електромагнітної енергії на теплову.
Вихрові струми виникають і при промисловій частоті 50 Гц, але ефективність нагрівача буде невисока, а робота приладу буде супроводжуватися сильним гулом і вібрацією. У разі підвищення частоти до 10 кГц і вище шум зникає, вібрація стає невідчутною, а нагрівання посилюється.
Пристрій
Промисловий індукційний котел складається з осердя, роль якого грає теплообмінник, навколо якого намотана тороїдальна обмотка, підключена до високочастотного перетворювача. При проходженні обмоткою струму створюється змінне електромагнітне поле, в результаті якого виникають вихрові струми, що проходять через сердечник.
Обмотка підключена до високочастотного перетворювача, в якому сигналом блоку управління створюється струм необхідної частоти. Сучасні котли мають високий рівень автоматизації, що дозволяє не тільки створити оптимальний режим нагрівання теплоносія, але й вимкнути пристрій у разі аварійної ситуації.
Усередині сердечника-теплообмінника знаходиться теплоносій. Під впливом вихрових струмів нагрівається до високих температур. За рахунок різниці між температурою теплоносія на вході та на виході з котла циркуляція теплоносія по системі відбувається безперервно, навіть без підключення насоса. Тому індукційні котли можна використовувати в системах із примусовою та природною циркуляцією.
Теплоносієм може бути як вода, так і антифриз, тосол, олія. Якість рідини при цьому не має значення: постійна вібрація системи, невідчутна людиною, унеможливлює осадження накипу та інших домішок на стінках теплового контуру.
Зовнішня оболонка- металевий корпус, оснащений системою теплової та електрозахисної ізоляції.
Форма котламоже бути будь-який, як і спосіб встановлення: завдяки відсутності бака всередині котла його розміри зазвичай невеликі, а маса не перевищує 50 кг.
Індукційний котел не можна навіть швидко включати в роботу без заповнення системи теплоносієм! Може статися перегрів котла та вихід з ладу його елементів!Переваги:
- Високий ККД. Більшість виробників називають цифри 95-98%;
- Великий вибір моделей різної потужності на однофазну напругу ~220 В або трифазна ~380 В;
- Швидке прогрівання системи опалення при запуску;
- Можуть працювати з будь-яким теплоносієм;
- Контур, яким всередині котла проходить теплоносій, абсолютно герметичний, що виключає протікання і пов'язані з ними несправності;
- Тривала робота без утворення накипу та відкладень. Саме це явище згодом знижує ефективність котлів з ТЕНами і є частою причиною їхньої поломки через перегрівання нагрівальних елементів;
- Термін служби, заявлений виробниками – від 25 до 30 років.
Не позбавлені нагрівачі та недоліків,Найбільш значущий з яких - найвища вартість. Цей фактор зазвичай спонукає дбайливого господаря зібрати саморобний індукційний котел із підручних матеріалів та приладів. Незважаючи на складність процесів, що відбуваються в котлах такого типу, можна створити конструкцію, яка не відстає за основними параметрами від котла промислового виготовлення, і зробити індукційний котел своїми руками.
Котел із живленням від зварювального інвертора
Конструкція такого саморобного казана досить проста. Найбільш складний для самостійного виконання блок, що вимагає знань основ електроніки та електротехніки – високочастотний перетворювач. Його функцію чудово виконує зварювальний інвертор сучасного типу, здатний видавати вихідний сигнал із частотою 20-50 кГц.
Крім цього, для монтажу знадобляться:
- мідний дріт в емалевій ізоляції діаметром 1-1,5 мм;
- ізольований провід із клемами для підключення обмотки до інвертора;
- обрізання дроту з нержавіючої сталі діаметром 3-5 мм, довжиною 5 см;
- дрібна сітка з нержавіючої сталі;
- відрізок водопровідної труби з шитого поліетилену або поліпропілену для систем ГВП та опалення з діаметром 50 мм та товщиною стінки 8,4 мм, довжина - 1 м;
- перехідники з труби 50 мм на труби, задіяні в існуючій або проектованій системі опалення, трійник для підключення аварійного клапана та два кульові вентилі;
- смуги текстоліту для кріплення обмотки;
- епоксидний клей для ізоляції обмотки;
- корпус саморобного котла, його можна зробити з розподільної металевої або пластикової шафи, в яку можна встановити інвертор та закріпити нагрівальний елемент.
Послідовність складання та монтажу елементів:
- На відрізок поліпропіленової труби діаметром 50 мм за допомогою епоксидного клею кріплять 4 смуги з текстоліту шириною 8-10 мм, відступивши від кінців по 70-100 мм. На них буде намотана обмотка. Для закріплення крайніх витків обмотки в текстоліті можна зробити пази.
- Намотують 50-100 витків мідного дроту в емалевій ізоляції. Витки повинні розташовуватись приблизно через 0,3-0,6 мм на рівній відстані. Точна кількість витків залежить від діаметра проводу, що використовується, і його питомого опору, а також вихідних параметрів інвертора.
- При установці саморобного котла у житловому приміщенні рекомендується виконати тороїдальну обмотку для зниження зовнішнього електромагнітного поля. Тороїдальна обмотка складається з однакової кількості витків, що зустрічно спрямованих, при цьому електромагнітні потоки взаємно компенсуються і проходять тільки по внутрішньому контуру.
- Всередину труби з одного її кінця вставляють сітку з нержавіючої сталі і щільно набивають її з іншого боку відрізками нержавіючого дроту - вона нагріватиметься під впливом вихрових струмів. Нержавіюча сталь рекомендується використовувати для того, щоб з часом не відбулося корозійне руйнування дроту, але теоретично підійде будь-який струмопровідний метал, у тому числі дріт-катанка. Другий кінець труби також закривають сіткою.
- На обидва кінці труб напоюють поліпропіленові перехідники на діаметр, що використовується в системі опалення. На них встановлюють кульові вентилі, що дозволяють перекрити циркуляцію та зняти теплообмінник для ревізії.
- З боку верхнього вихідного перехідника встановлюють аварійний клапан для скидання тиску.
Обмазують епоксидним клеєм обмотку для забезпечення якісної електроізоляції обмотки. Виготовлення клею рекомендується виконувати з невеликим відступом від інструкції, додавши на 10-15% менше затверджувача. Це зробить ізоляцію менш крихкою. - Кріплять до висновків обмотки дроти в ізоляції за допомогою обтискних клем. Другий кінець дроту має бути оснащений клемами для підключення до інвертора. Діаметр дротів повинен витримувати максимальний вихідний струм інвертора.
- Встановлюють теплообмінник у шафу, закріпивши його на кронштейни з термостійкого матеріалу, що не проводить струм. Можна використовувати текстоліт.
- Підключають нагрівач до системи та заповнюють її водою.
- У нижню частину шафи ставлять інвертор. Підключають до нього клеми та включають його в мережу. Запуск котла та налаштування режиму.
З індукційної плитки
Індукційний казан можна зробити також на основі індукційної плитки. Для цього розбирають нагрівальний елемент плитки і використовують мідний провід для намотування на сердечник, виготовлений вказаним вище способом.
Блок управління плиткою використовують для живлення одержаної обмотки, виставляючи необхідну потужність на сенсорній панелі управління.
Однак цей спосіб має суттєві недоліки:
- Для успішної роботи такого саморобного котла потрібно розрахувати параметри індуктивності нової котушки. Вони можуть не збігтися з тими, на які розрахована електроніка плитки, внаслідок чого блок управління може вийти з ладу. Для розрахунків необхідно мати хороші знання в галузі електротехніки і вміти розумітися на схемі підключення;
- Більшість моделей плит оснащено автоматичним вимкненням через 2-3 години після початку роботи конфорки. Це призведе до регулярного вимкнення котла;
- Плитки індукційного типу мають потужність не більше 2,5 кВт, тому придатні тільки для переробки на котел малої потужності.
Помилки у пристрої індукційного котла з плитки показані у відеоролику:
Простіший варіант використання індукційної плитки, що унеможливлює розбирання пристрою і монтаж нової схеми - встановити на неї герметичний бак з нержавіючої сталі відповідного розміру з вхідним і вихідним штуцером і підключивши його в якості котла в систему опалення. З такою схемою підключення справитись практично кожен.
За наявності необхідних знань та вміння розбиратися в схемах можна наслідувати приклад автора відеоролика та зібрати функціональний індукційний котел з плитки, доопрацювавши його схему.
Нагрівач сухого типу
Принцип роботи індукційного котла передбачає використання води або іншої рідини не тільки як теплоносій, але і для охолодження сердечника. Але нагрів вторинної обмотки, роль якої в цьому пристрої грає труба з водою, відбудеться і в тому випадку, якщо вона складатиметься тільки з металу.
Ступінь нагрівання в цьому випадку залежить від співвідношення сили електромагнітного поля, створюваного обмоткою, та маси металу сердечника. Зробивши розрахунки, можна створити сухий індукційний нагрівач своїми руками із металевих труб та мідної обмотки, як це показано у відео.
Використання індукційного котла коштує дешевше, ніж звичайного електрокотла з ТЕНами, і саморобна конструкція дозволить значно зменшити витрати на його встановлення. Аналогічно можна зібрати водонагрівач проточного типу для установки на дачі, підібравши пристрій необхідної потужності.
