Индукционен бойлер (бойлер) - устройство и принцип на действие

Устройството и принципът на действие на индукционния нагревател

Опростеният индукционен нагревател се състои от три компонента:

• алтернатор (1);
• индуктор (2);
• ядро (3).

Проводим (метален, графитен) прът се поставя в намотка, състояща се от определен брой завъртания на проводник с дадена площ на напречното сечение без директен контакт с него, след което към контактите на намотката се подава напрежение от алтернатор. Около завоите на бобината се образува електромагнитно поле, под въздействието на което в пръта възникват вихрови токове на Фуко, нагряващи сърцевината. По този начин няма пренос на топлина към сърцевината, топлината се генерира от него независимо под въздействието на плаващи в него токове и може да се предава с помощта на охлаждаща течност. Температурата на пръта не се повишава едновременно по цялата маса, а от повърхностните слоеве до центъра, в зависимост от топлопроводимостта на материала на сърцевината. В същото време увеличаването на честотата на променливия ток намалява дълбочината на индуктивното нагряване, но увеличава неговата интензивност. Особено забележителен е фактът, че намотката около сърцевината остава практически студена по време на работа.

Този процес изглежда така:

Области на употреба

В индустрията индукционните нагреватели се използват за следните сложни процеси:

• ултрачисто метално топене (произвежда се в канални - безконтактни индукционни пещи);
• огъване на стоманени тръби с голям диаметър;

  

• повърхностно втвърдяване на стоманени изделия (строителни фитинги, части на трансмисионни механизми на металообработващи машини и др.);
• термична обработка на малки части със сложна конфигурация;

  

В ежедневието индукционните отоплителни устройства също се използват широко. Области на тяхното приложение:

• битови автономни отоплителни системи (за летни вили, апартаменти, частни къщи);
• индукционни котлони и кухненски плочки;
• тигелни пещи с малък обем за битово топене на метал;
• бижутерски занаят.

Тъй като основната тема на статията е индукционен нагревател, ще се спрем подробно на отоплителен котел, който се основава на идеята за индуктивно нагряване на охлаждаща течност.

Индукционен нагревател - отоплителен котел

Оттогава, когато собствениците на жилища започнаха да инсталират автономни отоплителни системи в домовете си, въпросът за ефективността на отоплителните котли за тях остава един от най-важните. Според този показател, поне сред устройствата, които генерират топлина от електричество, котлите за индукционно отопление са начело. В същото време тяхната мощност, която не е сравнима с идентичния параметър на такова устройство като нагревател за основи, позволява използването на агрегати като основен метод за отопление в големи помещения.

Индукционните отоплителни котли се състоят от две вериги - първична (електромагнитна) и вторична (топлообменни тръбопроводи). Първата верига, състояща се от преобразувател на напрежение и топлинен генератор с индукционен нагревател, създава електромагнитно поле, вихрови токове и генерира топлина. Вторият кръг, който включва топлообменник с тръбна система, предава тази топлина чрез циркулацията на охлаждащата течност към радиаторите на отоплителната система. Като топлоносител се използва чиста вода или с добавки.

В допълнение към тези две вериги, отоплителната система включва автоматизация, която е отговорна за работата на отделните блокове на блока.

Съвременните котли за индукционно отопление са инсталирани само в топлообменна верига от затворен тип, която има разширителен резервоар от мембранен тип и помпа с принудителна циркулация. Използването на циркулационна помпа е принудителна мярка и се дължи на малкия обем на охлаждащата течност при висока интензивност на нагряване на топлообменника. Изключена е възможността за естествена циркулация в такава система - без помпа водата ще заври, преди да започне да се движи през тръбите.

Важно! Индукционният котел винаги трябва да е заземен. Освен това, при инсталиране на отоплителната система, веригата за разпределение на отоплителната среда трябва да бъде монтирана от пластмасови тръби от съображения за безопасност или нагревателният блок трябва да бъде изолиран от стоманената верига чрез поставяне на полипропиленови фитинги.

Индукционните отоплителни котли се класифицират по същия начин като другите електрически отоплителни тела - по отношение на мощността, конструкцията, параметрите на консумираната електроенергия. Но тези устройства имат и класификация според конструктивното решение на електрическата част.

Разновидности на индукционни котли

Има следните видове индукционни отоплителни котли, обозначени както от принципа на работа, така и от марката на производителя:

• SAV е тип и в същото време търговска марка на котли от ново поколение с мощност от 2,5 до 100 kW, произведени в Русия от 2007 г .;
• VIN - съкращението е не само съкращение за името на вида на индукционните устройства (вихрови индукционни нагреватели), но и патентованото наименование на котлите, произведени от Ижевск.

Индукционни нагреватели SAV

Работата на SAV агрегатите не изисква използването на инвертор; към индуктора се подава ток от 50 Hz. Електромагнитното поле, индуцирано от първичната намотка, причинява образуването на вихрови потоци във вторичната намотка, чиято роля в котлите от този тип се играе от участък от затворен кръг от тръби с охлаждаща течност. Този участък от тръбата - вторичната намотка се нагрява интензивно под въздействието на токове на Фуко и предава топлина към охлаждащата течност, която принудително циркулира в отоплителната система с помощта на циркулационна помпа.

Подреждането на отоплителната система се извършва с помощта на радиатори или по лабиринт, напомнящ на отопление на цокъл, за да се увеличи общата площ на външната повърхност (пренос на топлина) на тръбите - отоплителния кръг, най-малко, не трябва да бъде минимална по дължина.

Котлите SAV се произвеждат под напрежение 220V и 380V. Те използват вода (в чист вид или с добавки против замръзване) като охлаждаща течност, както и антифриз. Отнема около 5-20 минути, докато агрегатът достигне пълния работен капацитет (в зависимост от обема на охлаждащата течност), ефективността на нагревателите на такива устройства е най-малко 98%. За ефективно отопление на помещения до 30 кв. М. достатъчно е индукционно устройство с мощност 2,5 kW, чието закупуване, в комплект със системи за автоматизация и контрол, ще струва около 30 хиляди рубли.

VIN отоплителни тела

Котлите от този тип са по-напреднали по отношение на експлоатацията и дизайна, което, разбира се, се отразява на тяхната цена. За работата на VIN устройства е необходим инвертор - устройство за увеличаване на честотата на входящия ток. Високочестотният ток причинява образуването на електромагнитно поле с висока интензивност, което от своя страна причинява появата на по-мощни вихрови токове във вторичната намотка. Освен това топлообменникът и тялото на котела са изработени от феромагнитни сплави със собствено магнитно поле. Резултатът от всички тези процеси е висока интензивност на нагряване на топлообменника и, разбира се, на топлоносителя.

VIN-блок с мощност 3 kW е достатъчен за отопление на помещение с площ от 35-40 квадратни метра.(в зависимост от климатичните условия и качеството на топлоизолацията на външни строителни конструкции).

Поради своята по-висока производителност, VIN-блоковете могат да се използват не само в отоплителни системи за жилища, но и за захранване с топла вода. За да направите това, допълнителни резервоари за съхранение, оборудвани със защитна автоматизация, се врязват в контура на охлаждащата течност, чийто капацитет се изчислява в зависимост от броя на точките за приемане на гореща вода. Тези контейнери са снабдени с топла вода чрез циркулация в система с директно поточно отопление от индукционен нагревател.

Бойлери тип VIN

Сърцето на устройството е намотка, състояща се от голям брой завои на изолирана тел и поставена вертикално в цилиндрично тяло, подобно на съд. Вътре в бобината се вкарва метален прът. Корпусът е херметически затворен отгоре и отдолу със заварени капаци; извеждат се клеми за свързване към електрическата мрежа. Студена охлаждаща течност навлиза в съда през долната разклонителна тръба, която запълва цялото пространство вътре в тялото. Водата, загрята до необходимата температура, преминава в отоплителната система през горния разклонителен тръбопровод.

Отоплителен кръг на отоплителна среда

По силата на своя дизайн, когато е свързан към мрежата, топлинният генератор постоянно работи с пълен капацитет, тъй като е нерационално да се захранва отоплителната система с допълнителни устройства за регулиране на напрежението. Много по-лесно е да използвате циклично отопление и да активирате автоматично изключване / изключване със сензор за температура на водата. Необходимо е само да зададете необходимата температура на дисплея на дистанционното електронно устройство и тя ще нагрее охлаждащата течност до тази температура, като изключи индукционния елемент за гореща вода, когато бъде достигната. След като времето изтече и водата се охлади с няколко градуса, автоматиката отново ще включи отоплението, този цикъл ще се повтаря постоянно.

Тъй като намотката на топлинния генератор осигурява еднофазна връзка с захранващо напрежение 220 V, индукционните отоплителни тела не се произвеждат с висока мощност. Причината е, че токът във веригата е твърде висок (над 50 ампера), ще се наложи да се полагат големи кабели, което само по себе си е много скъпо. За да увеличите мощността, достатъчно е да затворите три инсталации за отопление на вода в каскада и да приложите трифазна връзка с захранващо напрежение 380 V. Свържете отделна фаза към всяко устройство в каскадата, снимката показва подобен пример на работата на индукционното отопление.

Отопление чрез индукционни котли

Характеристики на дизайна на нагревателите от типа "Сибтехномаш" Използвайки същия ефект на електромагнитна индукция, друга компания разработва и произвежда водонагревателни устройства с малко по-различен дизайн, който заслужава внимание. Факт е, че електрическото поле, създадено от многооборотната намотка, има пространствена форма и се разпространява от нея във всички посоки. Ако в модулите VIN охлаждащата течност преминава вътре в бобината, тогава устройството на индукционния котел Sibtekhnomash осигурява спирален топлообменник, разположен извън намотката, както е показано на фигурата.

Намотката създава променливо електрическо поле около себе си, вихровите токове загряват завоите на тръбата на топлообменника, в които водата се движи. Намотките на бобини са сглобени в каскада от 3 парчета и прикрепени към обща рамка. Всеки от тях е свързан към отделна фаза, захранващото напрежение е 380 V. Дизайнът на Sibtekhnomash има няколко предимства:

• индукционните нагреватели имат отделен сгъваем дизайн;
• в зоната на действие на електрическото поле има увеличена площ на нагряващата повърхност и по-голямо количество вода поради спиралната верига, което увеличава скоростта на нагряване;
• Предлагат се топлообменни линии за промиване и поддръжка.

Пример за свързване на индукционен котел

Въпреки разликите в конструкцията на топлинния генератор, ефективността на неговата работа е 98%, тъй като при нагревателите от типа "VIN" тази стойност на ефективността се декларира от самия производител. Трайността на блоковете и в двата случая се определя от работоспособността на бобините, или по-скоро от експлоатационния живот на намотката и електрическата изолация, този показател се определя от производителите в рамките на 30 години.

Оценка на маркетинговите претенции

На котлите за индукционно отопление се приписват много предимства, често без аргументи. Нека изброим тези характеристики и да дадем оценка на степента, в която изявленията съответстват на факта:

Рентабилност

Изявление

Потреблението на електроенергия от индукционни котли е с 20-30% по-малко от другите електрически нагреватели.

Факт

Всички отоплителни електрически уреди, които не извършват механична работа, преобразуват 100% от енергията на електрическия ток в топлина, ефективността им винаги е под 100%, но се различава по големина за различните устройства при различни условия. За да се генерира 1 kW топлинна енергия, е необходимо да се изразходват повече от 1 kW електричество, но колко повече зависи от параметрите на разсейващата среда. Вътре в котела, разбира се, има и загуби - например за нагряване на намотката, тъй като всеки проводник има съпротивление, но всички тези загуби остават вътре в стаята

Важно! Измервателните уреди от стар стил (бакелит) ще регистрират по-ниска (1,6 - 1,8 пъти) консумация на електроенергия от съвременните електронни, тъй като те не са проектирани да отчитат реактивната мощност на индукционните котли.

Може би този факт се дължи на твърдението за ефективността на индукционните котли.

Трайност

Изявление

Висока надеждност и дълъг експлоатационен живот на оборудването - повече от 25 години.

Факт

Всъщност липсата на движещи се части изключва механичното износване на индукционните котли. Но отоплителната система с VIN блок включва циркулационна помпа, чийто ресурс е много по-скромен. В допълнение, системата за управление и автоматизация включва механизми, които също се състоят от много компоненти, подлежащи на износване.

Сърцевината на индукционния нагревател работи при условия на постоянно циклично нагряване и охлаждане, температурни деформации, които също са отрицателен фактор. Следователно, да се нарече ресурсът на индукционните котли почти неограничен, е преувеличено. Той обаче наистина е няколко пъти по-висок от нагревателните елементи.

Последователност на характеристиките през целия експлоатационен живот

Изявление

Липсата на образуване на котлен камък по вътрешната повърхност на тръбите осигурява постоянна ефективност на нагревателя и топлообменника.

Факт

Скалата е отлагането на соли във вода (течност за пренос на топлина). Количеството на тези примеси в ограничен обем на охлаждащата течност също е ограничено и малко, поради което ефектът от мащаба върху ефективността на нагревателя е незначителен. А в индукционния котел вторичната намотка е под почти постоянна вибрация и изобщо не се образува скала. Така че твърдението е правилно, само значението му е преувеличено.

Безшумност

Изявление

Работата на котлите за индукционно отопление е безшумна, което ги отличава от останалите електрически нагреватели.

Факт

Твърдението е вярно, но - всички котли на електричество не издават шум по време на работа, тъй като акустичните вълни не влизат в обхвата на техните трептения. Само циркулационната помпа може да издава шум, но ако желаете, можете да изберете модел на безшумна работа.

Компактност

Изявление

Индукционните котли са компактни, което е удобно при избора на място за тяхното инсталиране.

Факт

Това наистина е така, ако не използвате каскада от индукционни котли и не инсталирате междинни резервоари при наличието на няколко точки за приемане на гореща вода в системата за подаване на топла вода, тъй като индукционният нагревател като цяло е малко парче на тръба с намотка.

Безопасност

Изявление

Безопасността на устройството е абсолютна.

Факт

Няма абсолютно безопасни електрически нагреватели. При работа с индукционни устройства не е изключена възможността за изтичане на охлаждаща течност от системата и генераторът на електромагнитно поле ще продължи да работи и празната тръбна система ще се нагрее. За да се предотврати появата на такава ситуация, в конструкцията на котела е предвидено устройство за автоматично изключване, но може и да се повреди.

Следователно индукционните нагреватели, надминаващи конкурентите по някои критерии за безопасност, не са напълно безопасни.

Предимства на геотермалното отопление

Ползи геотермална система.

Големи спестявания

o Термопомпи за земни източници имат ефективност 5 пъти по-висока от традиционната отоплителни системи и производство на топла водаизползване на изкопаеми горива или електричество.

o Полезният им ефект е 400% по-висок, следователно, за да доставят 4 или 5 kW топлина на къща, те се нуждаят само от 1 kW електричество.

o Следователно земните недра се превръщат в основния ни източник на енергия и тази енергия е напълно безплатна, т.е. месечните спестявания са отразени осезаемо в нашите фактури.

o Цени за геотермално отопление, поддръжка с LLC "House of Your Dream" можете да намерите като се свържете с нас, обадете се днес.

Местен ресурс

o Вече няма нужда да се притеснявате за наличността и цената на изкопаемите горива. Захранването с енергия за вашето огнище е гарантирано от всяко място в собствената ви градина.

o Интегрирана климатична система

o Термопомпи за земни източници осигуряват ви топлина през зимата, охлаждане през лятото и топла вода през цялата година. Тези. един-единствен модул ви осигурява пълна климатична система.

· Безопасност.

o Фактът, че не са необходими повече газ или резервоар за дизелово гориво или друго опасно вещество, напълно елиминира потенциалния риск, присъщ на тези продукти. Като риск от интоксикация, лоша миризма, замърсяване и дори експлозии поради възможни течове.

Минимална поддръжка и дълъг експлоатационен живот

o Въпреки че изглежда иновативна, използваната в геотермални термопомпи, широко известни и напълно надеждни.

o От момента на монтажа и стартирането на инсталацията единственото ви притеснение е да се наслаждавате на приятна температура в дома си през целия ден.

Без пламък или дим

Визуалната естетика не се нарушава

Всички предмети топлинна помпа са разположени под земята или във вашия дом, така че визуалната естетика не е нарушена.

· Независимост от външната температура.

Недостатъци на индукционните нагреватели

• Високата цена на устройствата.
• Значително тегло и компактност.
• Наличието на фактор на влияние на електромагнитното поле върху тялото и устройствата.

Нека разгледаме последната точка по-подробно.

Електромагнитното поле въздейства на живите организми по същия начин, както храната в микровълнова фурна - загрява ги до определена дълбочина и това може да има последствия. Интензивността на въздействието на полето, включително върху човек, се определя от такъв показател като плътността на енергийния поток (PES), която нараства с увеличаване на честотата на тока, подаван към първичната намотка. При експлоатация на индукционни нагреватели е необходимо да се спазва санитарната норма на граничната стойност на PES, която е установена в SanPiN 2.2.4 / 2.1.8.055-96, зависи от продължителността на експозицията на полето и е например , за 8-часова експозиция - 25 μW / кв.см, едночасова - 200 μW / кв. см.

В допълнение, лъчението от индуктора влияе неблагоприятно на близката електроника и радиооборудване, като пречи на работата.

Важно! За да се предпазите от въздействието на електромагнитното поле, можете да затворите котела с фина мрежа (1х1, 2х2 мм) метална мрежа (клетка на Фарадей), която не е в контакт с тялото на котела и е заземена.

Правила за работа

Безопасната експлоатация на котлите за индукционно отопление, както и всички други технически устройства, се осигурява чрез спазване на редица правила, отнасящи се както до тяхното инсталиране, така и до използването им след монтаж:

• Заземяването на котела е задължително.
• Разстоянието от устройството до стените отстрани трябва да бъде най-малко 30 см, от долната точка на котела до пода - 80 см, от горната точка до тавана - 80 см.
• Индукционните котли се монтират само в затворен кръг с мембранен разширителен съд.
• Системата трябва да включва блок от предпазни устройства (манометър, въздушен клапан, предпазен клапан за свръхналягане, система за изключване при свръхтемпература).

Направи си сам

Комбинирани котли за отопление с дърва и електричество

Изработването на индукционен отоплителен котел със собствените си ръце не е трудно, за това трябва да имате достатъчно количество материали и минимални умения за работа с електрическо оборудване. Инструкциите за производството на такова устройство включват редица последователни точки:

1. Избор на материал, който ще се нагрява. За това се използват парчета тел, изработени от стомана или телена пръчка. Освен това диаметърът на валцувания продукт не надвишава 7 милиметра, а дължината на сегмента е 5 сантиметра.
2. Тялото на котела действа както като основа на индуктивната намотка, така и като участък от тръбопровода, през който преминава охлаждащата течност. За производството на корпуса се използват пластмасови тръби.
3. Инсталирането на устройството в отоплителния кръг се извършва с помощта на адаптери. Чрез тях се подава студен топлоносител и нагрятата среда се извежда.
4. Дъното на пластмасовата тръба е разположено с метална мрежа.
5. Освен това парчета тел се изсипват в тръбата в такова количество, което напълно ще запълни вътрешната част на тялото.
6. След това горната част на апарата е запушена.
7. Следващата стъпка е да навиете около 90 оборота емайлирана медна тел върху тялото. Тази намотка е основната част на отоплителното устройство.
8. След събиране на намотката е възможно оборудването да се свърже към отоплителния кръг. За да направите това, трябва да премахнете част от тръбата и да монтирате индуктора с помощта на адаптери.
9. След това трябва да свържете намотката към мрежата с помощта на високочестотен инвертор.

Тази схема се счита за една от най-простите. Използването му помага да се осигури висококачествено отопление на помещението, а инсталирането не отнема много време.

Съществуват и по-сложни схеми за производство на такива индукционни системи, но изпълнението им у дома изисква специални умения и повече оборудване.

Преглед на известни производители

• Edison - индукционни нагреватели с мощност от 4,7 до 500 kW, произведени от Новосибирск, за битови и промишлени нужди;

  

• Miratron - продукти на руския производител на индукционно отоплително оборудване NPK Miratron за битова употреба, характеризиращи се с усъвършенстван дизайн, който позволява използването на оборудването, без да се уврежда интериорът на помещението;

  

• Teco-House - индукционни отоплителни котли с уникална система за управление, произведени от едноименната украинска компания съгласно стандартите на ЕС и Руската федерация.

Популярни модели от магазина

Индукционният проточен бойлер WXJR-B6 с максимална мощност до пет киловата използва метода за нагряване на течност от магнитното поле на бобината. Устройството има правоъгълна форма и има размери 270 х 200 х 68 мм и консумира електричество икономично. Изходът произвежда постоянен ток вода, загрята до 60 ° C. Обработва от 6 до 11 литра в минута, времето за работа не е ограничено, използва се за големи бани и басейни с обем около 1 хиляда литра.

Високочестотният бойлер VIN 7 се произвежда за отопление на вода или работа в отоплителната система на къща с вътрешен обем до 350 кубически метра. Номиналната мощност на границата е 7 kW, оборудването се захранва от мрежа 220 V. Устройството е с кръгла форма с височина 615 mm и външен диаметър 13 mm. Входящи и изходящи тръби с диаметър 20 mm. Ефективно загрява голямо количество вода за минута, изходният капацитет е 5 хиляди 900 kcal на час.

Индукционното устройство Edison 4.7 за нагряване на течност във водоснабдителната и отоплителната система произвежда 3 хиляди 950 kcal на час и консумира 4,7 kW. Възможна е връзка с битово захранване. Използва се за сгради с вътрешен обем до 240 кубически метра. Комплектът включва стартово оборудване, датчици за температура и ниво, контролен шкаф. Производителите говорят за надеждна производителност за период от 30 години.