Обогревательный прибор индукционного типа

Нагревающие устройства, рабочий принцип которых построен на индукционном нагреве, называются индукционными нагревателями. Используются они как в промышленности, так и в бытовых задачах и целях, причём в промышленности значение их применения тяжело переоценить.

Рассмотрим данные устройства детальнее.

Устройство и рабочий принцип индукционного нагревателя

Упрощённо индукционный нагреватель состоит из трёх составных компонентов:

генератор электрического тока (1);
индуктор (2);
сердечник (3).

В катушку, которая состоит из определённого числа витков проводника заданной площади сечения, помещают токопроводящий (железный, графитовый) стержень без непосредственного контакта с ней, после этого на контакты катушки с генератора электрического тока подаётся напряжение. Вокруг витков катушки образуется электромагнитное поле, под влиянием которого в стержне появляются вихревые токи Фуко, разогревающие сердечник. Аналогичным образом, передача тепла на сердечник отсутствует, тепло вырабатывается им собственными силами под влиянием блуждающих в нём токов, и может быть передано с помощью носителя тепла. Температура стержня увеличивается не одновременно по всей массе, а от поверхностных слоёв до центра, в зависимости от теплопроводимости материала сердечника. При этом, увеличение частоты электрического тока делает меньше глубину индуктивного нагрева, но повышает его интенсивность. Большого внимания удостаивается то обстоятельство, что катушка вокруг сердечника в ходе работы остаётся почти что холодной.

Воочию данный процесс выглядит так:

Сферы использования

В промышленности электромеханические нагреватели применяются для выполнения следующих трудоёмких процессов:

сверхчистая плавка металлов (изготавливается в канальных — бесконтактных индукционных печах);
гибка труб из стали крупного диаметра;
выполнение верхней закалки изделий из стали (арматура для строительства, детали передаточных механизмов станков и т.д.);
термообработка небольших деталей сложной комбинации;

В бытовых задачах и целях электромеханические нагревательные устройства популярны также очень широко. Области их использования:

домашние независимые отопительной системы (для дачи, квартиры, личного дома);
электромеханические электроплиты и плитки для кухонной комнаты;
тигельные печи малого объёма для бытовой плавки металла;
ювелирное ремесло.

Потому как главная тема публикации – индукционный обогревательный прибор, то детально остановимся на котле отопления, в рабочую основу которого заложена идея индуктивного нагрева носителя тепла.

Индукционный обогревательный прибор – отопительный котел

С той поры, как хозяева жилой недвижимости стали ставить в собственных домах независимые отопительной системы, вопрос экономности нагревательных котлов для них остаётся одним из довольно значительных. По данному показателю, как минимум, среди устройств, вырабатывающих тепло из электричества, электромеханические отопительные котлы впереди. При этом мощность их, не сравнимая с похожим параметром подобного устройства, как нагревающийся плинтус, дает возможность использовать агрегаты в качестве основополагающего способа теплоснабжения в помещениях площади больших размеров.

Электромеханические отопительные котлы состоят из 2-ух контуров – первичного (электромагнитного) и вторичного (теплообменная обвязка). Первый контур, который состоит из инвертора и теплогенератора с нагревателем индукционного типа, делает электромагнитное поле, вихревые токи и формирует тепло. Второй контур, который в себя включает теплообменный аппарат с системой обвязки, передаёт это тепло при помощи циркуляции носителя тепла на отопительные приборы отопительной системы. В виде теплоносителя применяется вода в чистом виде или с присадками.

Помимо перечисленных 2-ух контуров, система обогрева включает автоматику, отвечающую за работу индивидуальных узлов агрегата.

Современные электромеханические отопительные котлы ставятся только в теплообменный контур закрытого типа, имеющий в конструкции бак расширительный мембранного типа и насос циркуляции принудительного типа. Применение насоса циркуляционного считается необходимой мерой и вызвано малым объёмом носителя тепла при высокой интенсивности нагрева теплообменного аппарата. Возможность конвективной циркуляции в подобной системе исключена – без насоса закипание воды случится раньше начала её движения по трубам.

Важно! Индукционный котёл обязан быть в первую очередь заземлён. Также, при монтажных работах системы отопления контур разводки носителя тепла для безопасности нужно устанавливать из пластмассовых труб, либо же изолировать нагревательный аппарат от стального контура вставкой соединителей из полипропилена.

Классифицируются электромеханические отопительные котлы похоже иным отопительным электрическим агрегатам – по мощности, исполнению, показателям потребляемого электричества. Однако у данных устройств есть ещё классификация по конструктивному решению электрической части.

Разновидности индукционных котлов

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

SAV – разновидность и в то же время торговая марка котлов нового поколения мощностью от 2,5 до 100 кВт, с 2007 г. выпускаемых российской компанией ЗАО НПК «ИНЭРА»;
ВИН — аббревиатура считается не только сокращением названия вида электронных приборов (вихревые электромеханические нагреватели), но и запатентованным наименованием котлов, производимых ижевской компанией «Альтернативная энергия».

Электромеханические обогревательные приборы SAV

Работа агрегатов SAV не просят применения преобразователя напряжения, на индуктор подаётся ток частотой 50 Гц. Индуцированное первой обмоткой электромагнитное поле вызывает образование потоков вихря во вторичной обмотке, роль которой в котлах этого типа делает участок замкнутого контура труб с носителем тепла. Данный трубный участок – вторичная обмотка активно нагревается под влиянием токов Фуко и передаёт тепло тепловому носителю, принудительно циркулирующему в системе обогрева при помощи насоса циркуляционного.

Устройство системы отопления исполняется с применением отопительных приборов или лабиринтовым способом, напоминающим плинтусовый обогрев, чтобы сделать больше общую площадь поверхности с наружной стороны (отдачи тепла) труб — отопительный контур, как минимум, не обязан быть минимальным по протяжённости.

Котлы SAV производятся под напряжение в 220V и 380V. В виде теплоносителя в них применяется вода (в чистом виде или с противозамерзающими присадками), а еще антифриз. Выход агрегата на всю мощность работы занимает порядка 5-20 минут (в зависимости от объёма носителя тепла), КПД нагревателей данных устройств как минимум составляет 98%. Для хорошего обогревания помещения площадью до тридцати метров кв. достаточно индукционного устройства мощностью в 2,5 кВт, покупка которого в наборе с системами автоматики и управления обойдётся примерно в 30 тыс. руб.

ВИН-агрегаты теплоснабжения

Котлы этого типа более совершенны по принципу действия и конструкции, что, естественно, отражается на их стоимости. Для работы ВИН-устройств нужен преобразователь напряжения – устройство увеличения частоты входящего тока. Ток высокой частоты вызывает образование электромагнитного поля высокой напряжённости, которое, со своей стороны, обуславливает появление намного мощнее вихревых токов во вторичной обмотке. Более того, теплообменный аппарат и корпус котла делаются из ферромагнитных сплавов, имеющих свое магнитное поле. Результатом всех данных процессов считается большая интенсивность нагрева теплообменного аппарата и, естественно, носителя тепла.

ВИН-агрегата мощностью в 3 КВт достаточно для обогрева помещения площадью 35-40 м кв. (в зависимости от условий климата и качества тепловой изоляции наружных конструкций строительства).

ВИН-агрегаты вследствии большей продуктивности могут применяться не только в системах обогрева жилья, но и для систем с горячим водоснабжением. Для этого в контур носителя тепла врезают вспомогательные накопительные резервуары, оснащенные защитной автоматикой, ёмкость которых рассчитывается все зависит от количества точек горячего забора воды. Горячей водой эти ёмкости обеспечиваются путём её циркуляции в системе с прямоточным нагревом индукционным обогревательным прибором.

Оценка рекламных характеристик-утверждений

Индукционным отопительным котлам приписывают много положительных качеств, часто – без доводов. Укажем такие характеристики и дадим оценку степени соответствия утверждений факту:

Экономность

Заявление

Электропотребление индукционными котлами на 20-30% меньше, чем иными обогревательными приборами на электричестве.

Все нагревательные электрические приборы, не выполняющие механической работы, 100% энергии электротока преобразовывают в тепло, их КПД всегда ниже 100%, но выделяется по величине у различных устройств в самых различных условиях. Для выработки 1 КВт энергии тепла нужно потратить более 1 КВт электричества, а вот насколько более — зависит от показателей среды рассеивания. В середине котла потери, разумеется, тоже присутствуют – к примеру, на нагрев катушки, так как каждый материал проводника имеет сопротивление, но эти все потери остаются в середине помещения

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

Возможно, данным фактом и вызвано заявление об экономности индукционных котлов.

Долговечность

Заявление

Большая надёжность и большой ресурс оборудования — более 25 лет.

На самом деле, отсутствие подвижных деталей исключает механический износ индукционных котлов. Однако в отопительную систему с ВИН-агрегатом входит насос циркуляционный, ресурс которого намного скромнее. Более того, в систему управления и автоматики входят механизмы, также которые состоят из многих деталей, подверженных изнашиванию.

Сердечник индукционного нагревателя функционирует в условиях непрерывного циклического нагрева и охлаждения, температурных деформирований, которые тоже являются негативным аргументом. Благодаря этому именовать ресурс индукционных котлов едва ли не безграничным – выдумка. Но он и в действительности в несколько раз больше ТЭНовых нагревателей.

Неизменность параметров за весь эксплуатационный срок

Заявление

Отсутствие процесса образования накипи на поверхности внутри труб обуславливает постоянную результативность нагревателя и теплообменного аппарата.

Накипь – это отложение солей, находящихся в водной массе (теплоносителе). Кол-во таких примесей в ограниченном объёме носителя тепла также ограничено и невелико, благодаря этому воздействие накипи на результативность обогревательного прибора несущественно. А в индукционном котле вторичная обмотка находится под практически систематическим влиянием вибрации, и образования накипи не случается вообще. Так что заявление верное, преувеличена лишь его важность.

Бесшумность

Заявление

Работа индукционных обогревательных котлов бесшумна, что выделяет их от остальных электрических отопителей.

Заявление правильно, но — все накопительные водонагреватели на электрической энергии не шумят во время работы, так как в диапазон их колебаний звуковые волны не входят. Шуметь может лишь насос циркуляционный, но при вашем желании можно выбрать модель безвучного действия.

Компактность

Заявление

Электромеханические котлы компактные, что комфортно при подборе места их установки.

Это на самом деле так, если не использовать каскада индукционных котлов и не ставить промежуточных резервуаров если есть наличие нескольких точек горячего забора воды в системе горячего водообеспечения, так как индукционный нагреватель – это по большому счёту маленькой кусочек трубы с обмоткой.

Безопасность

Заявление

Безопасность устройства полна.

Полностью безопасных электронагревателей не существует. При эксплуатировании электронных приборов не исключена вероятность утечки носителя тепла из системы, а генератор электромагнитного поля продолжит собственную работу, и система пустых труб будет разогреваться. Для устранения появления подобной ситуации в конструкции котла рассчитано устройство автоматизированного выключения, но ведь и оно может поломаться.

Благодаря этому электромеханические обогревательные приборы, выигрывая у соперников по некоторым параметрам безопасности, абсолютно не опасными не считаются.

Минусы индукционных нагревателей

Большая цена устройств.
Большой вес при компактности.
Наличие фактора воздействия электромагнитного поля на организм и приборы.

Последний пункт рассмотрим детальнее.

Электромагнитное поле оказывает влияние на живые организмы примерно так, как на продукты в микроволновке – нагревает их на какую-то глубину, и это как правило имеет результаты. Интенсивность влияния 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 эксплуатировании индукционных обогревательных приборов нужно віполнять норму санитарии максимального значения ППЭ, которая вмонтирована в СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96, зависит от длительности влияния поля и составляет, например, для 8-часового влияния – 25 мкВт/кв.см, одночасового – 200 мкВт/кв.см.

Более того, излучение индуктора отрицательно оказывает влияние на электронику и радиоаппаратуру, расположеную неподалеку, создавая помехи во время работы.

Важно! Чтобы уберечься от влияния электромагнитного поля, можно обнести котёл мелкоячеистой (1х1, 2х2 мм) сеткой сделанной из металла (клеткой Фарадея), не контактирующей с корпусом котла и заземлённой.

Эксплуатационные правила

Безопасная работа индукционных отопительных котлов, как и любых остальных технических устройств, обеспечивается выполнением ряда правил, касающихся как их монтажного процесса, так и применения после того как произошла установка:

Заземление котла в первую очередь.
Расстояние от устройства до стен по обоим бокам должно быть не меньше 30 см, от нижней точки котла до пола – 80 см, от верхней его точки до потолка – 80 см.
Электромеханические котлы ставятся только в закрытый контур с расширительным бачком мембранного типа.
Система должна в себя включать блок устройств гарантии безопасности (прибор для определения величины давления, вентиляционный клапан, клапан сброса лишнего давления, система автоматизированного выключения во время перегрева).

Обзор ведущих производителей

Эдисон – нагреватели индукционного типа мощностью от 4,7 до 500 КВт, выпускаются новосибирским заводом «СибТехноМаш», для домашних и промышленных нужд;
Miratron – продукция российского изготовителя индукционного оборудования для отопления НПК Миратрон для домашнего применения, выделяющаяся передовым дизайном, дающим возможность применить оборудование без вреда дизайну помещения;
Teco-House – электромеханические отопительные котлы с необыкновенной системой управления, изготавливаемые одноимёной украинской компанией по нормам ЕС и РФ.

Заключение

Сегодняшний рынок котлов для установки систем местного отопления представлен сотнями моделей агрегатов разных видов. Объективность критерия качество/стоимость каждой разновидности различно. Выбор в выгоду индукционных нагревательных устройств в плане риска будущего сожаления в покупке наиболее разумен.