Как работает индукционный нагреватель

Индукционный нагреватель работает за счет взаимодействия электромагнитного поля, создаваемого индуктором, и металлической поверхности. Существует несколько схем изготовления индукционного нагревателя своими руками. Наиболее доступными по цене являются конструкции из полипропиленовой трубы и сварочного инвертора.

Когда переменный электрический ток проходит через катушку дросселя, вокруг нее создается электромагнитное поле. Когда сердечник из металла с магнитными свойствами помещается внутрь катушки, его температура повышается. Индукционный нагрев – это явление, вызванное вихревыми токами. Он наблюдается только тогда, когда на дроссель подается переменный ток, меняющий свой знак и направление с соответствующей частотой. Когда на индуктивную часть подается постоянный ток, температура сердечника не изменяется.

Этот принцип лежит в основе работы индуктора для нагрева заготовок. Основным элементом устройства в большинстве случаев является спиральная конфигурация, выполненная из металла. В варочных панелях в этой роли выступает приплюснутый элемент, расположенный на небольшом расстоянии от варочной поверхности. В отопительном котле возбудитель представляет собой стальную трубу, заполненную теплоносителем (жидкостью).

Генератор переменного тока и нагревательный элемент являются важными компонентами рассматриваемого устройства. Первый используется для получения достаточно высокой частоты электропитания от типичной бытовой электросети 50 Гц. Вторая – металлическая конструкция, способная поглощать тепло во время работы в полевых условиях. Генератор посылает электрический ток на индуктор (спиральный элемент), настроенный на необходимые параметры. Это заставляет заряженные частицы проходить через катушку, создавая поле. Металл, помещенный в его рабочую зону, нагревается токами Фуке без прямого контакта с индуктором. Чтобы нагреть воду в таком устройстве, вода должна находиться в контакте с нагревательным элементом. Простейшим примером такой структуры может служить металлическая труба, по которой течет вода. При этом жидкость охлаждает стены, что продлевает срок службы конструкции.

Преимущества и недостатки

Индукционный нагрев может предложить множество преимуществ, которых нет у электродных захватов. Поскольку жидкость нагревается металлическим элементом, который не участвует в электрохимических реакциях, срок службы устройства зависит только от катушки. Срок службы катушки определяет, как долго прослужит устройство. Некоторые индукторы служат более 10 лет. С этим также связана совместимость устройства с различными типами теплоносителя. Помимо обычной воды, подходят также машинные масла и антифризы.

Во время использования внутренние детали устройства не покрываются известковыми отложениями. Постоянный контакт с жидкостью снижает вероятность перегрева компонентов, что также способствует увеличению срока службы. Конвекция в устройстве обычно достаточно высокая, чтобы циркуляционный насос не требовался. Также нет необходимости в использовании глушителей – устройство работает достаточно тихо.

Однако у индукционного нагревателя есть и недостатки:

1. Для работы устройства требуется электричество. Если нет электроснабжения или нет доступа к электричеству, котел не будет работать. В районах, где регулярно происходят отключения электроэнергии, он будет работать неэффективно.
2. Если температура повышается слишком сильно, теплопроводящая жидкость переходит в газообразное состояние. Это вызывает сильное повышение давления в конструкции, что может привести к разрыву труб. Для предотвращения этого система должна быть оснащена устройствами контроля давления и температуры. Это может быть манометр, датчик температуры или устройство аварийного отключения, если параметры выходят за пределы заданного диапазона.

Необходимость в дополнительных фитингах может значительно увеличить стоимость установки бытового индукционного нагревателя.

Считается, что устройство практически полностью бесшумно, но на практике это не всегда так. Это относится как к промышленно изготовленным, так и к самодельным моделям.

Домашние варианты

Существует несколько способов изготовления самодельного обогревателя. Самый доступный вариант – сделать агрегат из электроплиты и полипропиленовой трубы. Инверторное устройство сложно в изготовлении, но достаточно эффективно.

Нагревательный элемент из трубы

Эта разработка предполагает удаление спирального индуктора, установленного в электроплите, и установку на его место новой конструкции. Для его изготовления вам понадобится полипропиленовая труба длиной 0,5 м и диаметром 4 см, магнитный элемент, 5 текстолитовых стержней и соединители для системы отопления. Вам также понадобится рулон кабеля со стекловолоконной изоляцией сечением 2 мм² (такой кабель часто используется в сварочных трансформаторах) и металлические губки для мытья посуды.

Последовательность действий при изготовлении аппарата:

1. Магнит помещается в трубку и заполняется губками (вместо них можно использовать нарезанную проволоку).
2. Установлены резьбовые колена.
3. Вдоль корпуса вклеены стержни, вокруг которых намотана стекловолоконная веревка.
4. Снимите нагревательную пластину и извлеките заводской индуктор в виде плоской спирали. На его место устанавливается подготовленная конструкция.

Нагреватель в этом устройстве представляет собой металлическую губку, помещенную в переменное поле катушки. Работа панели в максимальном режиме с параллельно протекающей водой нагреет ее до 15-20°C. Учитывая, что используемые пластины обычно не превышают 2000 Вт, полученное устройство подходит для обогрева жилых помещений площадью до 25 м².

Эффективность аппарата можно повысить, совместив его со сварочным аппаратом, но такая работа сопряжена с трудностями. Во-первых, устройство придется разобрать, а в цепи поискать участки, которые еще не были отремонтированы. Это связано с тем, что он вырабатывает постоянный ток, в то время как для работы нагревателя требуется переменный ток. Во-вторых, необходимо использовать более толстую проводку (например, медную с эмалевым покрытием диаметром 1,5 мм) и рассчитать необходимое количество витков. Наконец, в установку необходимо включить механизм охлаждения.

Установка индукционного котла

Это решение не требует демонтажа черепицы. Вместо этого мастеру придется сварить бак бойлера в соответствии с его размерами. Необходимо использовать профилированную стальную трубу толщиной 2 мм с отверстием 2 x 4 см. Он должен быть изготовлен по ширине плиты. Трубы свариваются по всей длине, выравнивая меньшие стороны. Запечатайте концы сверху и снизу железными пластинами. В них делаются отверстия и устанавливаются резьбовые муфты. Также приварите несколько уголков для формирования полки для банной плиты.

Устройство должно быть окрашено термостойкой эмалью. После сушки и закрепления котел монтируется на стену и подключается к системе отопления. Нагревательная пластина помещается в розетку с уголками и подключается к электросети. Затем система заполняется теплоносителем, выпускается воздух и нагревается индукционный элемент.

Самодельный радиатор недостаточно эффективен для обогрева больших жилых помещений. Он может обогреть две небольшие комнаты в холодную зиму. В переходные сезоны, когда температура воздуха на улице держится около нуля, устройство сможет обслуживать большие площади – до 40 м2.

От сварочного инвертора

Если вы собираетесь использовать инвертор, необходимо помнить, что нельзя подключать индуктор непосредственно к его клеммам. Несоблюдение этого требования приведет к снижению производительности всех компонентов системы. Для того чтобы подключить индуктор к сварочному аппарату, индуктором нужно будет манипулировать несколькими сложными способами, что требует наличия квалифицированного мастера и детального понимания конструкции машины. Первичная обмотка должна быть подключена после ВЧ-преобразователя инверторного механизма вместо встроенного индукционного дросселя. Кроме того, необходимо выпаять конденсатор и удалить диодный мост.

Как сделать эффективный индукционный нагреватель

Рассматриваемые устройства имеют потребляемую мощность около 2,5 кВт. Чтобы собрать устройство с большей мощностью (4 кВт), мастер должен обладать серьезными знаниями в области радиоэлектроники. Неопытному радиолюбителю небезопасно браться за эту работу.

Один из вариантов – собрать источник питания с двумя парами обмоток, трансформатором, платой драйвера и платой управления. Частота, на которой работает устройство, ниже резонансной частоты. Для питания контроллеров используются две катушки: одна – для платы управления, другая – силовая катушка. Они обеспечивают питание реле стартера, вентилятора и насоса радиатора.

Указания по технике безопасности

Установки такого типа широко используются не только для отопления помещений, но и для плавильных работ. Основной проблемой отечественных индукционных установок является отсутствие узлов, обеспечивающих контроль температуры и давления и взрывозащиту. Поэтому при эксплуатации таких устройств необходимо соблюдать осторожность и внимательность.

Перед запуском котла убедитесь, что полость заполнена теплоносителем. Корпус, изготовленный из полимеров, начнет плавиться без регулярного жидкостного охлаждения. Это приводит к деформационным изменениям и полному разрушению системы. Существует также опасность выпадения раскаленного металла из корпуса плавильной печи. В этом случае потребуется замена многих деталей устройства.

Прибор подключается к электросети с помощью отдельного кабеля от распределительного щита. Контакты должны быть покрыты изоляционным материалом. Если для строительства используется сварочный аппарат, его инвертор должен быть заземлен. Проволока, используемая для этой операции, должна быть диаметром 4-6 мм. Рекомендуется установить на входе клапан сброса давления, чтобы предотвратить перегрев системы при отсутствии воды.

Выводы и рекомендации

Если у вас уже есть индукционная варочная панель, вам стоит подумать о создании собственного индукционного нагревателя. Стоимость покупки достаточно высока и сравнима с ценой электродного нагревателя. Некоторые из этих моделей имеют мощность до 10 кВт, в то время как домашнюю установку мощностью более 2,5 кВт способен сделать только опытный мастер, обладающий необходимым уровнем компетенции (как минимум, нужно уметь собрать схему инвертора). Кроме того, перед установкой убедитесь в отсутствии щелей или отверстий, через которые может вытекать жидкость из теплогенератора: такое событие может привести к пожару.

Простой индукционный нагреватель, рассчитанный на небольшую площадь, можно легко изготовить без специальной подготовки. Более мощные и эффективные версии, например, со сварочным аппаратом или двумя печатными платами, требуют от строителя знаний в области радиочастотной электроники. Конструкция этих устройств требует дополнительных проверок для обеспечения безопасности.

Как устроен и работает индукционный нагреватель

Принцип работы индукционного нагревателя заключается в нагревании электропроводящего металлического предмета путем наведения в нем замкнутого вихревого тока.

Вихревые токи – это токи, возникающие в твердых проводниках в результате явления электромагнитной индукции, когда эти проводники пронизываются переменным магнитным полем. При генерации этих токов затрачивается энергия, которая преобразуется в тепло и нагревает проводники.

Для уменьшения этих потерь и отвода тепла вместо сплошных проводников используются многослойные проводники, в которых отдельные слои разделены изоляцией. Такая изоляция предотвращает образование больших замкнутых вихревых токов и снижает потери энергии на их поддержание. Именно по этой причине сердечники трансформаторов, якорей генераторов и т.д. изготавливаются из тонких листов стали, изолированных друг от друга слоями лака.

Индуктор в индукционном нагревателе – это катушка переменного тока, предназначенная для создания высокочастотного переменного электромагнитного поля.

Высокочастотное переменное магнитное поле, в свою очередь, воздействует на электропроводящий материал, вызывая в нем ток высокой плотности и тем самым нагревая заготовку до расплавления. Это явление известно уже давно и было объяснено еще Майклом Фарадеем, который описал явление электромагнитной индукции в 1931 году.

Меняющееся во времени магнитное поле индуцирует в проводнике переменную ЭДС, которая затем пересекает его силовые линии. Этот проводник может быть обмоткой трансформатора, сердечником трансформатора или цельным куском металла.

Если ЭДС индуцируется в обмотке, мы получаем трансформатор или приемник, но если она находится непосредственно в магнитопроводе или в закороченной обмотке, мы получаем индуктивный нагрев магнитопровода или обмотки.

Например, в плохо спроектированном трансформаторе нагрев сердечника токами Фуко, очевидно, будет вредным явлением, но в индукционном нагревателе подобное явление служит полезной цели.

Что касается характера нагрузки, то индукционный нагреватель с нагревающимся в нем проводящим предметом подобен трансформатору с закороченной вторичной обмоткой одной катушки. Поскольку сопротивление внутри заготовки очень мало, даже небольшого наведенного вихревого электрического поля достаточно для создания тока такой высокой плотности, что его тепловой эффект (см. закон Джоуля-Ленца) окажется очень выраженным и практичным.

Первая канальная печь такого типа появилась в Швеции в 1900 году, она питалась током частотой 50-60 Гц, использовалась для плавки канальной стали, а металл подавался в тигель, устроенный как закороченная вторичная обмотка трансформатора. Очевидно, что экономическая эффективность была проблемой, так как КПД составлял менее 50%.

Сегодня индукционный нагреватель представляет собой трансформатор без сердечника, состоящий из одной или нескольких катушек относительно толстой медной трубки, через которую прокачивается теплоноситель активной системы охлаждения. Переменный ток с частотой от нескольких килогерц до нескольких мегагерц, в зависимости от параметров обрабатываемого образца, подается на электропроводящий корпус трубки подобно индукционной катушке.

Факт, что при высоких частотах вихревой ток вытесняется от нагретого образца самим вихревым током, потому что магнитное поле этого самого вихревого тока вытесняет самогенерируемый ток к поверхности.

Это проявляется в виде скин-эффекта, при котором максимальная плотность тока возникает в тонком слое на поверхности заготовки, и чем выше частота и ниже удельное электрическое сопротивление нагреваемого материала, тем тоньше скин-слой.

Для меди, например, на частоте 2 МГц толщина кожного слоя составляет всего четверть миллиметра! Это означает, что внутренние слои медных заготовок нагреваются не непосредственно вихревыми токами, а за счет теплопроводности от тонкого внешнего слоя. Тем не менее, производительность этой технологии достаточна для быстрого нагрева или расплавления практически любого электропроводящего материала.

Современные индукционные нагреватели основаны на колебательном контуре (индуктор и батарея конденсаторов), питаемом резонансным инвертором на транзисторах IGBT или MOSFET, что позволяет использовать рабочие частоты до 300 кГц.

На более высоких частотах используются электронные лампы для достижения частоты 50 МГц и выше, например, для плавки в ювелирном секторе, где требуются очень высокие частоты, поскольку размер заготовки очень мал.

Для повышения коэффициента качества рабочих цепей используется один из двух методов: либо увеличение частоты, либо увеличение индуктивности цепи, путем добавления в конструкцию ферромагнитных вставок.

Высокочастотные электрические поля также используются в промышленности для нагрева диэлектриков. Разница с индуктивным нагревом заключается в частоте тока (до 500 кГц для индуктивного нагрева и более 1000 кГц для диэлектрического нагрева). В этом случае важно, чтобы нагреваемое вещество было слабым проводником тока, т.е. диэлектриком.

Преимущество этого метода заключается в том, что тепло генерируется непосредственно внутри вещества. В этом случае плохо проводящие вещества могут быстро нагреваться изнутри. Подробнее об этой теме вы можете прочитать здесь: Основы физики методов высокочастотного диэлектрического нагрева

Если вам понравилась эта статья, пожалуйста, поделитесь ею в социальных сетях. Это очень поможет нам в развитии нашего сайта!

Индукционный нагреватель для металла. Как это работает?

Технология индукционного нагрева популярна не только в установках горячей штамповки. Небольшие индукторы используются, в частности, в автомобильных мастерских для производства и ремонта сборных стальных деталей. Покупка промышленного индуктора стоит дорого. Есть ли альтернатива?

Как работает индукционный нагреватель?

Процесс индукционного нагрева использует известный физический принцип, согласно которому заготовка помещается в магнитное поле кольцеобразного индуктора, что приводит к ее деформации при нагреве. На такую катушку подается переменный ток с частотой, значительно превышающей нормальную (50 или 60 Гц).

Принцип работы индукционного нагревателя заключается в следующем. Вихревые токи (также называемые токами Фуко), возникающие в электромагнитном поле, нагревают металл. Прямой контакт между заготовкой и нагревательным элементом не требуется, важно лишь, чтобы индуктор равномерно покрывал поверхность нагреваемого металла. С помощью трансформатора система подключается к генератору, который обеспечивает необходимую мощность и частоту.

Используя индукционный нагрев, можно относительно быстро повысить температуру поверхностных слоев. В частности, для нагрева заготовки прутка с поперечным сечением 35…40 мм и длиной 140….150 мм требуется около 20…25 с.

Приблизительные диапазоны совместимости оптимальной частоты тока и площади поперечного сечения круглого прутка приведены в таблице.

Диаметр, мм	20…40	40…60	60…80	80…100	100…120
Частота, кГц	100…40	40…10	10…4	4…1	1…0,5

Для полос индукционный нагрев менее благоприятен, чем для круглых прутков, поскольку расстояние между внутренним диаметром катушки и металлом непостоянно.

Обычно используется частота 10 кГц или выше, чтобы эффективность индукционного нагревателя достигла максимума. Частота регулируется в зависимости от:

• желаемую мощность нагрева;
• температура нагреваемого металла;
• площадь поперечного сечения.

Промышленные конструкции индукторов оснащены автоматическими устройствами для загрузки и выгрузки нагретых заготовок. Это необходимо для того, чтобы промежуток между нагревом и пластической деформацией металла был минимальным.

Время нагрева стальных заготовок невелико: для сечения 20 мм оно составляет всего 10 секунд, поэтому потери металла на окалину незначительны.

Индукционный нагреватель ручной работы

Известен ряд конструкций индукторов из сварочного инвертора, принцип действия которых может быть использован для наведения вихревых токов Фуко в металле.

Изготовление самодельного индуктора происходит следующим образом. Для начала мы должны создать твердое тело для размещения узла, который прикрепляет нагретый элемент. Корпус должен быть закален, чтобы он не деформировался при возможных ударах. Еще лучше, если материал азотирован: в этом случае реализуются два преимущества – дополнительное повышение твердости за счет более полного преобразования остаточного аустенита в мартенсит и лучший скин-эффект за счет более сильного тока, протекающего по внешней стороне заготовки. Долговечность оценивается путем испытания свечи зажигания.

Следующий шаг – изготовление нагревательной спирали. Он изготавливается из индивидуально изолированных проводов: в этом случае потери энергии будут минимальными. Медная трубка также подходит – она имеет большую площадь поверхности, на которой будут индуцироваться вихревые токи, а благодаря высокой электропроводности меди практически отсутствует саморазогрев индуктора.

После подключения катушки к системе водяного охлаждения и проверки насосной системы индуктор готов к работе.

Рабочая схема

Индуктор состоит из следующих компонентов:

1. Инвертор, рассчитанный на работу при напряжении 220…240 В, с током не менее 10 А.
2. Трехпроводная система проводки (один провод заземлен) с нормально разомкнутым выключателем.
3. Система водяного охлаждения (рекомендуется использовать фильтры для очистки воды).
4. Набор катушек с различными внутренними диаметрами и длиной (если объем работ ограничен, может быть достаточно одной катушки).
5. Нагревательный блок (можно использовать модуль на силовых транзисторах, которые производятся китайскими компаниями Infineon или IGBT).
6. Схема подавления с несколькими конденсаторами Semikron.

ВЧ генератор принят так же, как и базовый инвертор. Важно, чтобы его рабочие характеристики полностью соответствовали тем, которые приведены в предыдущих главах.

После сборки блок заземляется, а индуктор подключается к силовому блоку преобразователя с помощью соединительных кабелей.

Примерные эксплуатационные возможности самодельного металлического индукционного нагревателя:

• Максимальная температура нагрева, °С – 800.
• Минимальная мощность инвертора – 2 кВА.
• Продолжительность подачи питания, не менее – 80.
• Частота работы, кГц (регулируемая) – 1,0…5,0.
• Внутренний диаметр катушки составляет 50 мм.

Следует отметить, что для такого индуктора потребуется специально подготовленное место работы – бак для сточных вод, насос, надежное заземление.

Индукционный нагреватель

Нагреватели, основанные на индукционном нагреве, называются индукционными нагревателями. Они используются как в промышленности, так и в быту, причем в промышленности их применение нельзя недооценивать.

Давайте рассмотрим эти устройства подробнее.

Конструкция и работа индукционного нагревателя

Индукционный нагреватель в основном состоит из трех компонентов:

• генератор переменного тока (1);
• Индуктор (2);
• Ядро (3).

Токопроводящий стержень (металл, графит) помещается в катушку, состоящую из определенного количества витков проводника с заданной площадью поперечного сечения, без непосредственного контакта с ним, после чего на контакты катушки подается напряжение от генератора переменного тока. Вокруг витков катушки создается электромагнитное поле, которое индуцирует токи Фуко в стержне, нагревая его сердцевину. Таким образом, тепло не передается в активную зону, тепло генерируется циркулирующими токами в активной зоне и может быть передано теплоносителем. Температура ядра повышается не одновременно по всей массе, а от поверхностных слоев по направлению к центру, в зависимости от теплопроводности материала ядра. В то же время, увеличение частоты переменного тока уменьшает глубину индукционного нагрева, но увеличивает его интенсивность. Особо следует отметить тот факт, что во время работы катушка вокруг сердечника остается практически холодной.

Этот процесс иллюстрируется следующим образом:

Области применения

В промышленности индукционные нагреватели используются в следующих сложных процессах:

• Выплавка сверхчистых металлов (осуществляется в индукционных печах без воздуховодов);
• Гибка стальных труб большого диаметра;
• Поверхностное упрочнение стальных изделий (строительная арматура, детали машин и т.д.);
• Термообработка мелких деталей сложной конфигурации;

Индукционные нагревательные приборы также широко распространены в быту. Области их применения:

• Бытовые автономные системы отопления (для крыш, квартир, частных домов);
• Индукционные варочные панели и плиты для кухонь;
• малообъемные тигельные печи для отечественной выплавки металлов;
• ювелирное ремесло.

Поскольку основной темой данной статьи является индукционный нагреватель, остановимся подробнее на котле отопления, в основе которого лежит идея индукционного нагрева теплоносителя.

Индукционный нагреватель – отопительный котел

С тех пор как домовладельцы начали устанавливать в своих домах автономные системы отопления, вопрос об экономичности отопительных котлов остается для них одним из самых важных. По этому показателю, по крайней мере, среди приборов, вырабатывающих тепло за счет электроэнергии, лидируют индукционные котлы отопления. Их мощность, несравнимая с мощностью плинтусного обогревателя, позволяет использовать их в качестве основного способа отопления в больших помещениях.

Котлы с индукционным нагревом состоят из двух контуров – первичного (электромагнитного) и вторичного (теплообменного). Первый контур, состоящий из преобразователя напряжения и теплогенератора с индукционным нагревателем, создает электромагнитное поле, вихревые токи и выделяет тепло. Второй контур, состоящий из теплообменника с системой труб, передает это тепло путем циркуляции теплоносителя к радиаторам системы отопления. Теплоносителем является чистая вода или вода с добавками.

Помимо двух вышеперечисленных контуров, система отопления включает в себя систему автоматики, которая отвечает за работу отдельных компонентов агрегата.

Современные индукционные котлы отопления устанавливаются только в закрытом контуре отопления, который имеет мембранный расширительный бак и насос принудительной циркуляции. Использование циркуляционного насоса является необходимой мерой и обусловлено небольшим объемом теплоносителя и высокой интенсивностью нагрева теплообменника. Естественная циркуляция в такой системе невозможна – без насоса вода закипит раньше, чем начнет двигаться по трубам.

Важно! Индукционный котел должен быть заземлен. Кроме того, при монтаже системы отопления, в целях безопасности, распределительный контур должен быть выполнен из пластиковых труб или отопительный прибор должен быть изолирован от стального контура путем установки полипропиленовых фитингов.

Индукционные котлы классифицируются так же, как и другие электронагревательные приборы – по параметрам мощности, конструкции и потребления электроэнергии. Однако эти устройства также классифицируются в зависимости от конструктивного решения электрической части.

Типы индукционных котлов отопления

Существуют следующие типы индукционных котлов, названные как по принципу работы, так и по марке производителя:

• SAV – это вариант и одновременно бренд нового поколения котлов мощностью от 2,5 до 100 кВт, выпускаемых российской компанией ЗАО НПЦ “ИНЭРА” с 2007 года;
• ВИН – эта аббревиатура является не только сокращением типа индукционного оборудования (вихревые индукционные нагреватели), но и запатентованным названием котлов, выпускаемых компанией “Альтернативная энергия” из Ижевска.

Индукционные нагреватели SAV

Устройства SAV не требуют использования инвертора, индуктор питается током 50 Гц. Электромагнитное поле, индуцируемое первичной обмоткой, вызывает вихревые токи во вторичной обмотке, роль которой в котлах этого типа играет секция трубок с замкнутым контуром, в котором находится жидкость для теплообмена. Этот участок трубы – вторичная обмотка – интенсивно нагревается токами Фуко и передает тепло тепло теплоносителю, который нагнетается через циркуляционный насос в системе отопления.

Система отопления устраивается радиаторами или лабиринтным способом, напоминающим плинтусное отопление, с целью увеличения общей площади внешней поверхности (теплопередачи) труб – отопительный контур, по крайней мере, не должен быть минимально длиннее.

Котлы SAV производятся на 220 В и 380 В. В качестве теплоносителя в них используется вода (чистая или с противоморозными добавками) или антифриз. Прибору требуется около 5-20 минут (в зависимости от объема теплоносителя), чтобы достичь полной мощности; эффективность нагрева таких приборов составляет не менее 98%. Для эффективного обогрева помещений площадью до 30 кв. м. Достаточно индукционной установки мощностью 2,5 кВт, покупка которой в комплекте с системами, автоматикой и управлением обойдется примерно в 30 тысяч рублей.

Индукционные нагревательные приборы

Котлы этого типа более технически и конструктивно совершенны, что, конечно, отражается на их цене. Для работы когенерационного устройства необходим инвертор – устройство, повышающее частоту входного тока. Высокочастотный ток создает электромагнитное поле высокой напряженности, которое, в свою очередь, создает более сильные вихревые токи во вторичной обмотке. Кроме того, теплообменник и корпус котла изготовлены из ферромагнитных сплавов, которые имеют собственное магнитное поле. Результатом всех этих процессов является большая интенсивность нагрева теплообменника и, конечно же, теплоносителя.

Блока ВИН мощностью 3 кВт достаточно для обогрева помещения площадью 35-40 кв. м (в зависимости от климатических условий и качества теплоизоляции внешних конструкций здания).

Благодаря более высокому КПД агрегаты ВИН могут использоваться не только для отопления дома, но и для снабжения горячей водой. Для этого в контур теплоносителя встраиваются дополнительные баки, оснащенные автоматической системой безопасности, емкость которых рассчитывается в зависимости от количества точек потребления горячей воды. Горячая вода подается в эти баки путем циркуляции в системе постоянного тока с использованием индукционного нагревателя.

Оценка размещения на рынке и утверждение

Индукционным котлам отопления приписывают множество преимуществ, зачастую неоспоримых. Давайте перечислим эти особенности и оценим, насколько эти утверждения соответствуют действительности:

Экономика

Утверждение

Индукционные котлы потребляют на 20-30% меньше энергии, чем другие электронагреватели.

Все электронагревательные приборы, не выполняющие механическую работу, преобразуют 100% электрической энергии в тепловую, их КПД всегда ниже 100%, но он варьируется от прибора к прибору при различных условиях. Для производства 1 кВт тепла необходимо затратить более 1 кВт электроэнергии, но сколько именно – зависит от параметров рассеивающей среды. Конечно, внутри котла есть потери, например, при нагреве змеевика, потому что каждый проводящий материал имеет сопротивление, но все эти потери остаются внутри котельной.

Важно! Счетчики старого типа (бакелитовые) регистрируют меньшее (в 1,6 – 1,8 раза меньшее) потребление электроэнергии, чем современные электронные счетчики, поскольку они не рассчитаны на регистрацию реактивной мощности индукционных котлов.

Это может быть причиной экономичности индукционных котлов.

Долголетие

Претензия

Высокая надежность и длительный срок службы оборудования – более 25 лет.

Это объясняется тем, что отсутствие движущихся частей исключает механический износ индукционных котлов. Однако система отопления с индукционным блоком включает в себя циркуляционный насос, срок службы которого гораздо меньше. Кроме того, система управления и автоматизации содержит механизмы, которые также состоят из множества компонентов, подверженных износу.

Сердечник индукционного нагревателя работает в условиях непрерывного циклического нагрева и охлаждения, температурной деформации, что также является негативным фактором. Поэтому не будет преувеличением назвать срок службы индукционных котлов практически неограниченным. Но он действительно во много раз длиннее, чем ТЭНовый нагреватель.

Неизменная производительность в течение всего срока службы

Претензия

Отсутствие образования накипи на внутренней поверхности трубок обеспечивает стабильную работу нагревателя и теплообменника.

Образование накипи – это отложение солей, содержащихся в воде (теплоносителе). Количество этих примесей в ограниченном объеме теплоносителя также ограничено и пренебрежимо мало, поэтому влияние примесей на эффективность нагревателя пренебрежимо мало. В индукционном котле, однако, вторичная обмотка подвергается почти непрерывной вибрации, и загрязнение полностью отсутствует. Таким образом, утверждение верно, только его смысл преувеличен.

Silent

Претензия

Работа индукционных котлов бесшумна, что выгодно отличает их от других электронагревателей.

Это утверждение верно, но – все электрические котлы бесшумны во время работы, поскольку их диапазон колебаний не включает акустические волны. Шумным может быть только циркуляционный насос, но при желании можно выбрать тихую модель.

Компактность

Претензия

Индукционные котлы компактны, что облегчает их размещение.

Это действительно так, если не используется каскад индукционных котлов и не устанавливаются промежуточные баки, если в системе горячего водоснабжения имеется несколько точек горячего водоснабжения, поскольку индукционный нагреватель, по сути, представляет собой небольшой кусок трубы с обмотками.

Безопасность

Претензия

Безопасность прибора является абсолютной.

Абсолютно ни один электронагревательный прибор не является полностью безопасным. При использовании индукционных устройств нельзя исключать возможность утечки теплоносителя из системы, при этом генератор электромагнитного поля будет продолжать работать, и система полых труб будет нагреваться. Для предотвращения такой ситуации в конструкции котла предусмотрено автоматическое запорное устройство, но и оно может выйти из строя.

Поэтому индукционные нагреватели, хотя и выигрывают у своих конкурентов по некоторым критериям безопасности, не являются полностью безопасными.

Недостатки индукционных нагревателей

• Высокая стоимость оборудования.
• Значительный вес при компактных размерах.
• Существование взаимодействий электромагнитного поля с телом и устройствами.

Давайте рассмотрим последний пункт более подробно.

Электромагнитные поля воздействуют на живые организмы так же, как микроволновая печь нагревает пищу до определенной глубины, что может иметь последствия. Напряженность поля, включая людей, определяет плотность потока энергии (ППЭ), которая увеличивается с ростом частоты первичной обмотки. При эксплуатации индукционных нагревателей необходимо соблюдать санитарные нормы Максимальное значение ЭМП, которое установлено в СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96, зависит от времени воздействия поля и составляет, например, для 8-часового воздействия – 25 мкВт/см2, одночасового – 200 мкВт/см2.

Кроме того, излучение от индуктора оказывает негативное влияние на электронное и радиооборудование, находящееся поблизости, вызывая помехи во время работы.

Важно! Котел можно защитить от электромагнитных помех, накрыв его мелкоячеистой металлической сеткой (1×1, 2×2 мм) (клетка Фарадея), которая не соприкасается с корпусом котла и заземлена.

Принципы работы

Безопасная эксплуатация индукционных котлов отопления, как и любого другого технического оборудования, обеспечивается соблюдением ряда правил, касающихся как их установки, так и использования после установки:

• Заземление котла является обязательным.
• Расстояние от прибора до стен по бокам должно быть не менее 30 см, от нижней точки котла до пола – 80 см, от его верхней точки до потолка – 80 см.
• Индукционные котлы могут быть установлены только в замкнутом контуре с мембранным расширительным баком.
• Система должна включать набор предохранительных устройств (манометр, воздушный клапан, клапан избыточного давления, реле избыточного давления).

Обзор авторитетных производителей

• Edison – нагреватели индукционного типа от 4,7 до 500 кВт производства Новосибирского завода “СибТехноМаш” для бытового и промышленного использования;
• Миратрон – продукция российского производителя индукционного нагревательного оборудования НПЦ Миратрон для бытового использования, отличающаяся усовершенствованной конструкцией, позволяющей использовать прибор без ущерба для интерьера помещения;
• Teco-House – индукционные котлы отопления с уникальной системой управления, производимые той же украинской компанией в соответствии со стандартами ЕС и Российской Федерации.

Заключение

Современный рынок котлов для установки автономных систем отопления представлен сотнями моделей агрегатов различных типов. Объективность критерия цена/качество для каждого сорта своя. Выбор в пользу индукционных нагревателей с точки зрения риска последующего разочарования от покупки наиболее оправдан.