Недостатки индукционных электрических котлов
- Контакт магнитного поля с теплоносителем и изменение его физико-химических свойств, что может привести к появлению воздушных пробок. Придется установить качественные воздухоотводчики.
- Распространение магнитного поля на всей протяженности движения теплоносителя. Так как система отопления закольцована, то теплоноситель становится проводником магнитного поля, что не может положительно сказываться на здоровье проживающих в доме людей.
- Мощный источник магнитного поля в доме будет негативно влиять на прием сотовых телефонов и распространение Wi-Fi интернета. Хотя вести прослушку ”жучками” тоже будет затруднительно
Нужен ли вам в доме мощный источник магнитного поля
Базовое устройство и принцип действия электродного котла
Некоторым читателям будет намного проще понять устройство и принцип работы электродного котла, если они вспомнят незамысловатый способ быстрого кипячения воды с помощью нехитрого приспособления. В студенческих общежитиях, где за соблюдением запретов иметь электрические нагреватели строго следили коменданты, такое устройство было спрятано, наверное, в каждой комнате. Это кабель, на одном конце которого установлена вилка для подключения к сети. А на другом – два бритвенных лезвия, закрепленных тем или иным способом, но обязательно так, чтобы между ними оставался небольшой просвет. Вместо лезвий, применялись и другие металлические пластинки: в армейских казармах, например, в дело часто шли подковки для сапог. Суть от этого не менялась.
«Студенческий кипятильник» – это самая доходчивая демонстрация принципа действия электродного котла
После опускания такой «сборки» в воду и подключения к сети 220 вольт происходил очень быстрый нагрев воды. Ждать приходилось недолго – закипание стакана занимало меньше минуты. Этот же принцип используется и в электродных, или, как их еще часто называют, ионных котлах.
В чем же здесь дело, за счет чего осуществляется столь быстрый нагрев? Чтобы понять принцип, необходимо вспомнить некоторые физические законы.
Даже обычная вода (если, конечно, не брать во внимание дистиллированную) обладает электролитическими качествами – растворенные в ней вещества приобретают ионную структуру, то есть совокупность положительно и отрицательно заряженных частиц. Если опустить в такую среду два электрода постоянного тока, то начнётся направленное движение ионов: отрицательно заряженных (анионов) – к положительному проводнику (катоду), и положительных (катионов) – к аноду
Этот процесс называется электролизом.
Но в нашем случае используется переменное напряжение с частотой 50 Гц. Это означает, что полярность погруженных в воду электродов меняется со скоростью 50 раз в течение секунды. Естественно, движение ионов в таких условиях не направленное, а превращается в колебательное, со сменой направления с такой же частотой. Так как подобные колебания происходят в достаточно плотной водяной среде, оказывающей существенное сопротивление движению, энергия перемещения превращается в тепловую. В пространстве между электродами происходит очень быстрый нагрев, который и приводит к закипанию воды.
Точно так же работает и электродный котел, только выработанная тепловая энергия уже передается потоком теплоносителя по точкам теплообмена – радиаторам. Во всех остальных типах электрических котлов в качестве «передаточного звена» выступают те или иные металлические детали. Это может быть трубчатый корпус ТЭНа, лабиринт внутренних каналов или сам корпус – в приборах индукционного типа. В лбом случае, теплоноситель прогревается только за счет прямой теплопередачи. А вот в электродной схеме такого «посредника» нет в принципе – нагревается сама жидкая среда, находящаяся в данный момент между погруженными в нее проводниками.
Говорят, и это похоже на правду, что подобная технология была перенесена в быт человека из военной промышленности – именно так обеспечивается нагрев воды для отопления отсеков подводных лодок и надводных кораблей. В пользу этого говорит сочетание необходимых качеств – компактности, быстродействия, эффективности, пожаробезопасности.
Небольшое отступление, чтобы не возвращаться к проблемам терминологии. Электродные котлы иногда называют ионными – почему, наверное, понятно. Однако, иногда производители делают упор на именно такой формулировке, пытаясь провести некую границу между этими двумя понятиями. Мотивируют они тем, что в их приборах реализовано высокоточное управление на уровне «количества и качества ионов», участвующих в процессе нагрева. Это можно воспринимать в качестве рекламного хода или относится к этому всерьёз – в любом случае, такое управление возлагается на какой-либо блок электроники и требует применения точно выверенного состава электролита-теплоносителя. Но принцип действия самой схемы нагрева – от этого ничуть не меняется. Так что не будет большой ошибкой использовать любую из этих двух формулировок.
А вот название «катодный» или «анодный» котел – совершенно не корректное, так как в режиме постоянного напряжения подобная схема попросту неработоспособна.
Самодельные индукционные котлы
Самая простая схема устройства, которую собирают, состоит из отрезка пластиковой трубы, в полость которую закладываются различные металлические элементы с целью создать сердечник. Это может быть тонкая нержавеющая проволока, скатанная шариками, нарубленная мелкими кусочками проволока – катанка диаметром 6—8 мм или даже сверло диаметром, соответствующим внутреннему размеру трубы. Снаружи к ней приклеиваются палочки из стеклотекстолита, а на них наматывается провод толщиной 1.5—1.7 мм в стеклоизоляции. Длина провода – порядка 11 м. Технологию изготовления можно изучить, просмотрев видео:
Затем самодельный индукционный нагреватель испытали, заполнив его водой и подключив к индукционной варочной панели заводского изготовления ORION мощностью 2 кВт вместо штатного индуктора. Результаты испытаний показаны на следующем видео:
Другие мастера рекомендуют в качестве источника принять сварочный инвертор небольшой мощности, подключив клеммы вторичной обмотки к выводам катушки. Если внимательно изучить проделанную автором работу, то напрашиваются выводы:
- Автор хорошо потрудился и его изделие, несомненно, работает.
- Никаких расчетов по толщине провода, числу и диаметру витков катушки не производилось. Параметры обмотки были приняты по аналогии с варочной панелью, соответственно, индукционный водонагреватель получится мощностью не выше 2 кВт.
- В лучшем случае самодельный агрегат сможет нагревать воду для двух радиаторов отопления по 1 кВт каждый, этого хватит на обогрев одной комнаты. В худшем случае нагрев будет слабым или вообще пропадет, ведь испытания проводились без протока теплоносителя.
Более точные выводы сделать трудно из-за недостатка информации о дальнейших испытаниях прибора. Другой способ, как самостоятельно организовать индукционный нагрев воды для отопления, показан на следующем видео:
Сваренный из нескольких металлических труб радиатор выполняет роль внешнего сердечника для вихревых токов, создаваемых катушкой той же индукционной варочной панели. Выводы следующие:
- Тепловая мощность получившегося отопителя не превышает электрической мощности панели.
- Количество и размер труб были выбраны случайно, но обеспечили достаточную поверхность для передачи тепла, возникающего от вихревых токов.
- Данная схема индукционного нагревателя оказалась успешной для конкретного случая, когда квартира окружена помещениями других отапливаемых квартир. Кроме того, автор не показывал работу установки в холодное время года с фиксацией температуры воздуха в комнатах.
В подтверждение сделанных выводов предлагается просмотреть видео, где автор пытался применить подобный нагреватель в условиях отдельно стоящего утепленного здания:
Положительные и отрицательные качества индукционного отопления
Рассмотрим плюсы и минусы индукционного отопления, поскольку продавцы часто скрывают реальную картину
Для них важно продать как можно больше котлов, и они забывают сказать о всех нюансах эксплуатации индукционного отопления
Теперь познакомимся с различными техническими моментами:
Положительные моменты кроются в быстром наборе необходимой температуры. В сравнении с ТЭНами для индукционного отопления не требуется монтировка изоляционных материалов:
- У данного оборудования длительный период гарантированной эксплуатации — обычно около 25 лет, если использован новый котел. Это связано с отсутствием сложных элементов и высоким уровнем, использующихся материалов;
- Конструкция обладает компактными размерами;
- На внутренней части не собирается накипь. Эксплуатация происходит на основе низкого уровня шума.
Отрицательные моменты кроются в серьезной стоимости заводского варианта, поскольку надежные котлы создаются с применением высококачественных материалов. Именно из-за этого заметно увеличивается цена.
Самодельные версии значительно дешевле, но их эксплуатационные качества значительно ниже:
- Чтобы установить версию котла с отдачей в 7 кВт необходимо организовать сеть с мощностью в 380 В, поскольку слишком большая нагрузка не позволит обеспечивать нормальную работоспособность отопления;
- Если прекратится подача воды произойдет перегрев котла с возможной серьезной поломкой. Из-за этого необходимо установить датчики на автоматическое отключение при отсутствии нормального давления воды.
Как самому сделать прибор
Индукционный котёл можно изготовить своими руками, главное следовать изложенной ниже инструкции.
Реальная экономия или наглый обман? Особенности индукционных котлов отопления
Простота в обслуживании и эффективный обогрев! Всё это — качества отопительного электрокотла для дома
Какова же их настоящая сущность? Схемы газовых котлов отопления
Необходимые инструменты и материалы
- Кусачки, плоскогубцы.
- Циркуляционный насос.
- Инвертор сварочный.
- Шаровые краны и переходники потребуются при монтаже агрегата к системе обогрева.
- Медная, стальная или нержавеющая проволока. Лучше приобрести новые материалы, так как обмотку со старых катушек лучше не применять. Сечение провода, которое подходит для обмотки патрубка — 0.2 мм, 0.8 мм, 3 мм.
- Отрезок пластиковой трубы — корпус конструкции.
Порядок выполнения работ
Для сборки простого индукционного котла не понадобится применять сложные инструменты и дорогостоящие материалы.
Все что понадобится — сварочный аппарат инвертированного типа. Основные и пошаговые этапы изготовления:
- Стальную либо нержавеющую проволоку нарезать при помощи кусачек на отрезки от 5 до 7 см.
- Пластиковая труба для сборки корпуса аппарата с диаметром 5 см. Трубу следует плотно заполнить нарезанными кусками проволоки и уложить её так, чтобы внутри не было пустого места.
- На торцевых частях трубы крепится мелкочастотная металлическая сетка.
- Короткие отрезки труб крепятся в нижней и верхней части основной трубы.
- Трубу плотно обмотать медной проволокой, количество витков не меньше 90. Между витками следует соблюдать одинаковое расстояние.
Важно! Все открытые участки медной проволоки следует изолировать специальными материалами, которые имеют хорошую электро- и теплопроводность. Индукционный котёл требует обязательного заземления
- К корпусной части нагревателя подключаются специальные переходники, предназначенные для врезки в отопительные или водопроводные конструкции.
- Устанавливается циркулярный насос.
- К готовой катушке подключается инвертирующий элемент на 18—25 А.
- Отопительная система готова к заполнению теплоносителем.
Внимание! Не запускайте котёл отопления, если в конструкции отсутствует теплоноситель. В противоположном случае пластиковый материал корпуса начнёт плавиться. В итоге получается недорогой, несложный агрегат, который будет эффективно обогревать обслуживаемое помещение
В итоге получается недорогой, несложный агрегат, который будет эффективно обогревать обслуживаемое помещение.
Для установки индукционной системы подойдёт отопительная конструкция закрытого типа с насосом, который будет создавать циркуляцию воды в трубопроводе.
Трубы, выполненные из пластика, также подойдут для монтажных работ при подключении самодельного отопительного устройства.
При установке обязательно требуется соблюдать расстояние до предметов, которые находятся вблизи. По правилам безопасности от отопительного агрегата до других предметов и стен должно быть около 30 см и больше, от пола и потолка 80 см и больше. Рекомендуется у выводного патрубка установить прибор для измерения давления жидкости в замкнутом пространстве и ручной воздухоотводчик.
Как подключить котел своими руками, схема
- Источник постоянного тока 220 V.
- Индукционный котёл.
- Группа элементов безопасности (прибор для измерения давления жидкости, воздухоотводчик).
- Шар-кран.
- Циркуляционный насос.
- Фильтр сетчатый.
- Бак мембранный для водоснабжения.
- Радиатор.
- Указатель линии наполнения и слива отопительной системы.
Фото 2. Схема подключения индукционного котла к системе отопления. Цифрами обозначены части конструкции.
Плюсы самостоятельной сборки отопительного прибора
Впрочем, индукционные котлы, хотя и работают от электричества, достаточно экономичны.
Но это еще не весь список их достоинств.
Решившись на установку такого прибора можно получить:
- Быстрый разогрев теплоносителя. На это уходит в среднем 3-5 минут.
- КПД приближенный к 100%, поскольку практически вся электроэнергия преобразуется в тепловую.
- Высокую температуру разогрева жидкости в отопительном контуре, минимум – 35 °С.
- Отсутствие накипи на внутренних поверхностях устройства, что объясняется вибрациями, которые появляются при работе устройства. Они предотвращают появление отложений.
- Длительный срок эксплуатации, поскольку отсутствуют движущиеся и трущиеся механизмы и детали. Соответственно, нет износа оборудования и повреждения его комплектующих.
- Отсутствие необходимости отводить продукты сгорания и часто проводить обслуживающие мероприятия.
Недостатков у индукционных котлов не так уж и много. Прежде всего, это достаточно высокая стоимость оборудования. Кроме того, в процессе работы приборы издают небольшой вибрационный шум.
Еще один минус – достаточно большая масса, что обязательно нужно учесть при монтаже устройства на стену.
Чтобы получить максимальный эффект от использования индукционного котла, как самодельного, так и серийного, нужно подключить их группой и использовать поочередно или все сразу
Технические характеристики котла
При выборе стоит ориентироваться на следующее соотношение: 1 кВт мощности на 13 кв. м. площади. Отечественные модели выпускаются в диапазоне мощностей от 3 до 80 кВт. Котлы на 3, 5, 7 кВт однофазные и могут быть подключены к сети 220В. Их вес составляет 14, 15 и 38 кг соответственно.
Отопители с мощностью от 7 кВт трехфазные, питание им необходимо в 380В. Изготовителями также дается примерный диапазон обогреваемого объема для наиболее популярных моделей:
- 3 кВт способны работать на 80-130 м3;
- 5 кВт на 120-180 м3;
- 7 кВт на 180-280 м3.
Преимущества и недостатки технологии
В свете новизны и небольшого количества представителей подобных котлов в сегменте обогревательных систем, вокруг них появилось множество догадок, мифов и стереотипов. Наиболее актуальная и достоверная информация по данному вопросу будет представлена в формате перечня плюсов и минусов технологии. Исходя из этого каждый сможет самостоятельно сделать выбор и решить, целесообразна ли такая покупка.
Преимущества:
- Индукционный нагреватель для отопления имеет большой диапазон мощностей: от 3 до 80 кВт. Это позволяет подобрать оптимальный вариант для любой площади, не переплачивая при этом за неиспользование потенциала котла отопления. Это характерно для многих других обогревателей. Например, когда в местности с мягкой зимой максимальная мощность отопителя может быть не задействована в принципе.
- Не требует дорогостоящего подключения. Для запуска системы необходимо только лишь купить котел.
Не подвержен появлению накипи, поскольку электромагнитное поле вызывает микровибрации, не давая тем самым элементам в воде оседать, а детали не контактируют непосредственно с теплоносителем. Электрические индукционные котлы отопления с ТЭНом именно из-за накипи со временем снижают свой КПД и выходят из строя. Прост в эксплуатации и не требует профилактического обслуживания, соответствует всем существующим нормам безопасности. В качестве теплоносителя может использовать антифриз
Это особенно важно для районов с экстремально низкими температурами. В случае отключения системы отопления трубам не будет угрожать опасность разрывов, а при запуске нет необходимости дополнительно проводить какие-либо работы
Не создает пожароопасных ситуаций, не требует установки дымовой трубы. Система работает бесшумно. Компактен, может быть прикреплен прямо к стене. Срок службы – от 30 лет, т.к. он просто не имеет деталей, подверженных механическому износу
Некое влияние теплоносителя оказывается на сердечник, но его толщина позволяет работать очень долго в таком состоянии.
он просто не имеет деталей, подверженных механическому износу. Некое влияние теплоносителя оказывается на сердечник, но его толщина позволяет работать очень долго в таком состоянии.
Недостатки:
- Стоимость электроэнергии выше, чем иных классических источников для отопления. Конечно, если таковые доступны для владельцев помещения.
- Постоянная высокая нагрузка на электросеть. Не исключено что она может не выдерживать дополнительно 3-5 кВт, потребляемых круглосуточно.
- Высокая стоимость самого индукционного котла. Модели с мощностью в 3-7 кВт обойдутся около $500, 70 – 80 кВт – около $2500-3000.
- Прямая зависимость от перебоев подачи электроэнергии.
- Срок службы высокий, но в работе используются полупроводники, которые, вероятно, потребуют себе замену через 10 лет.
- Работает тихо, но если использовать дополнительно насос, то шум будет такой же, как и в других электрических моделях.
- При полной утечке теплоносителя и отсутствии системы автоматического отключения, сердечник начнет плавить корпус индукционного котла.
Особенности вихревого индукционного котла
С принципом работы индукционного отопительного прибора мы уже знакомы. Существует его разновидность: вихревой индукционный котел или ВИН, действующий несколько иначе.
Отличительные черты ВИН
Как и индукционный аналог, он работает от высокочастотного напряжения, поэтому обязательно оборудуется инвертором. Особенность ВИН устройства заключается в том, что вторичная обмотка у него отсутствует.
Ее роль выполняют все металлические детали прибора. Их обязательно изготавливают из материалов, которые проявляют ферромагнитные свойства. Таким образом, когда на первичную обмотку устройства поступает ток, резко возрастает напряженность электромагнитного поля.
Оно в свою очередь генерирует ток, сила которого стремительно увеличивается. Вихревые токи провоцируют перемагничивание, в результате которого все ферромагнитные поверхности очень быстро, почти мгновенно, разогреваются.
Вихревые устройства достаточно компактны, но за счет использования металла, их вес велик. Это дает дополнительное преимущество, поскольку все массивные элементы корпуса принимают участие в теплообмене. Таким образом КПД агрегата приближается к 100%.
Эту особенность устройства нужно учитывать, если принято решение самостоятельно изготовить котел ВИН. Он может быть выполнен только из металла, пластик использоваться не должен.
Основное отличие вихревого индукционного котла заключается в том, что его корпус выступает в роли вторичной обмотки. Поэтому его всегда изготавливают из металла
Как собрать вихревое индукционное устройство?
Как мы уже знаем, такой котел отличается от своего индукционного аналога, однако, изготовить его самостоятельно так же несложно. Правда, теперь понадобятся навыки сварочных работ, ведь устройство должно быть собрано только из металлических деталей.
Для работы понадобится:
- Два одинаковых по длине отрезка металлической толстостенной трубы. Их диаметры должны быть разными, так, чтобы одну деталь можно было поместить в другую.
- Обмоточная (эмалированная) проволока из меди.
- Трехфазный инвертор, можно от сварочного аппарата, но максимально мощный.
- Кожух для теплоизоляции котла.
Теперь можно приступать к работе. Начинаем с изготовления корпуса будущего котла. Берем трубу большего диаметра и вставляем внутрь вторую деталь. Их нужно вварить одну в другую так, чтобы между стенками элементов осталось некоторое расстояние.
Получившаяся деталь в разрезе будет напоминать баранку. В качестве основания и крышки корпуса используется стальной лист толщиной не менее 5 мм.
В результате получаем полый бак цилиндрической формы. Теперь нужно врезать в его стенки патрубки под трубы подачи холодной и отводе горячей жидкости. Конфигурация патрубка и его диаметр зависят от труб отопительной системы, возможно, дополнительно понадобятся переходники.
После этого можно приступать к намотке проволоки. Она аккуратно, под достаточным натяжением наматывается на корпус котла.
Принципиальная схема самодельного индукционного котла вихревого типа
Собственно, нагревательным элементом будет служить намотанная проволока, поэтому корпус прибора желательно закрыть теплоизоляционным кожухом. Так удастся сохранить максимум тепла и, соответственно, увеличить КПД устройства и сделать его безопасным.
Теперь нужно врезать котел в отопительную систему. Для этого теплоноситель сливается, отрезается нужный по длине участок трубы и на его место вваривается прибор.
Осталось только запитать отопительный прибор и не забыть подключить к нему инвертор. Устройство готово к эксплуатации. Но прежде, чем провести испытания, нужно заполнить магистраль теплоносителем.
Вы не знаете, какой теплоноситель выбрать для заполнения контура? Рекомендуем ознакомиться с характеристиками различных теплоносителей и рекомендациями по выбору оптимального типа жидкости для отопительного контура.
Только после закачки теплоносителя в систему проводить пробный пуск.
Сначала нужно запустить прибор на минимальной мощности и внимательно отследить качество сварных швов. Если все в порядке, мощность увеличиваем до максимума.
На нашем сайте есть еще одна инструкция по изготовлению индукционного прибора, который можно использовать для подогрева теплоносителя в системе отопления. Чтобы ознакомиться с процессом сборки индукционного нагревателя, переходите по этой ссылке.
Самодельные индукционные котлы отопления
С темой об эффективности и экономичности индукционных котлов, чем дальше, тем все непонятнее. Обсуждение идет активно, и на многих форумах в том числе. Но вот открытыми и доступными остаются только те, в которых доказывается что экономия эта — выдумки нечистоплотных продавцов. Другие же становятся недоступными.
Экономит индукционный котел электроэнергию или нет? Вот в чем вопрос…
Нашлись и оппоненты. Их мало, но они есть. Теория эта не относится к разряду простых, и нужны глубокие знания. Но суть возражения такова: нагреватель при потреблении 1кВт электроэнергии производит 1кВт энергии, но не вся эта энергия тепловая. А по производству именно тепловой энергии индукционные нагреватели оказываются намного более продуктивными, чем традиционные ТЭНы.
И прямое тому подтверждение — бытовые индукционные плитки. В них на нагрев того же количества воды требуется меньше электроэнергии. Это легко проверяется: берете две плитки одинаковой мощности — индукционную и со спиралью. Потом ставите две одинаковые кастрюли с водой, включаете и засекаете, сколько времени при одинаковой мощности уходит у каждого из агрегатов. Чем меньше время до закипания — тем меньше потрачено электроэнергии.
Но тем, кто хочет сделать индукционный котел, совсем необязательно собирать нагреватель самостоятельно. Все что нужно — купить индукционную бытовую плитку. Стоит она от 50$ и выше. Дальше идут варианты:
Если есть металлический или чугунный радиатор (алюминиевые не подходят) можно просто прислонить плитку к радиатору и включить ее. Радиатор начинает греться, распространяя тепло по помещению. В комнате 20 м 2 работала плитка, выставленная на 0,8 кВт. При -20 о С в комнате было 25 о С. Это не самый эффективный способ, но довольно неплохой. И проверить его работу проще простого. Особенной тем, у кого плитка есть.
Второй простой вариант. Сварить «котел» из металла. Просто емкость для воды. Подавать с одной стороны холодную воду, с другой забирать нагретую, поставить циркуляционный насос. К одной из стенок прислонить все ту же плитку, которая и будет греть воду в емкости. Это работает. В доказательство — видео, расположенное ниже.
Такой вариант котла из индукционной плитки может сделать действительно любой
Только еще раз обращаем внимание. Чтобы жидкость или поверхность нагревалась, металл должен магнититься
Хорошая нержавейка (немагнитная) или алюминий не подходят: в них токи Фуко не распространяются. Кроме того, что и делать ничего почти не нужно, такой вариант хорош тем, что на плитке есть система контроля и безопасности, которая в случае перегрева отключит устройство.
И еще одна модель котла на плитке. Тут другой подход, но идея та же.
