Вихревой индукционный нагреватель вин принцип работы. Индукционные или тэновые котлы отопления для частного дома — сравнение и что лучше. Покупать или не покупать индукционный котёл отопления

Приняв решение обогревать свой дом с помощью электроэнергии либо установить дополнительный электрический источник тепла, домовладельцы задаются вопросом, - отопитель какого типа задействовать? Здесь выбор невелик, на рынке предлагаются электрические теплогенераторы трех типов: ТЭНовые, электродные и вихревые (индукционные). Последние представляют наибольший интерес, поскольку декларируются производителями в качестве нового и самого экономичного оборудования. Появились индукционные котлы сравнительно недавно, поэтому стоит изучить их подробнее.

Устройство вихревого индукционного котла

В действительности данное техническое решение далеко не ново, явление электромагнитной индукции, за счет которой функционируют электрические индукционные котлы отопления, открыто М. Фарадеем в далеком 1831 году. Просто благодаря современным материалам и технологиям явление взято за основу и реализовано в водогрейных установках относительно недавно.

Нагревание воды происходит за счет вихревых токов (токи Фуко), появляющихся в сердечнике катушки. Образуются они под воздействием переменного электрического поля, создаваемого витками катушки переменным током частотой 50 Гц. Сердечник выполнен в форме трубы, через нее и протекает теплоноситель при нагреве. По сути, аппарат представляет собой индукционный преобразователь электрической энергии в тепловую с эффективностью порядка 98%. Диаметр провода, из которого выполнена катушка, количество витков и размеры сердечника рассчитаны таким образом, чтобы нагревать воду до максимальной температуры 95 ºС и при этом не допустить перегрева обмотки.

Водонагреватели типа «ВИН»

Сердце агрегата – это катушка, состоящая из большого количества витков изолированного провода, и помещенная вертикально в цилиндрический корпус в виде сосуда. Внутрь катушки введен стержень из металла. Корпус сверху и снизу герметично закрыт приваренными крышками, наружу выведены клеммы для присоединения к электрической сети. Внутрь сосуда через нижний патрубок поступает холодный теплоноситель, которым заполняется все пространство внутри корпуса. Нагретая до необходимой температуры вода уходит в систему отопления через верхний патрубок.

В силу своей конструкции при подключении к сети теплогенератор постоянно работает на полную мощность, так как снабжать отопительную установку дополнительными устройствами регулировки напряжения нерационально. Гораздо проще использовать циклический подогрев и задействовать автоматику отключения / включения с датчиком температуры воды. Нужно только выставить необходимую температуру на дисплее выносного электронного блока и он будет производить нагрев теплоносителя до этой температуры, отключая водогрейный индукционный элемент при ее достижении. По истечении времени и остывании воды на несколько градусов автоматика снова включит нагрев, этот цикл будет повторяться постоянно.

Поскольку обмотка теплогенератора предусматривает однофазное подключение с напряжением питания 220 В, отопительные агрегаты индукционного типа не производятся с большой мощностью. Причина – слишком большая сила тока в цепи (свыше 50 ампер), под нее потребуется прокладка кабелей большого сечения, что само по себе очень дорого. Чтобы нарастить мощность, достаточно заключить три водогрейных установки в каскад и применить трехфазное присоединение с напряжением питания 380 В. К каждому аппарату каскада подключить отдельную фазу, на фото показан подобный пример работы индукционного отопления.

Конструктивные особенности нагревателей типа «Сибтехномаш»
Используя тот же эффект электромагнитной индукции, другое предприятие разрабатывает и производит водогрейные аппараты несколько иной конструкции, заслуживающей внимания. Дело в том, что электрическое поле, создаваемое многовитковой катушкой, имеет пространственную форму и распространяется от нее во все стороны. Если в агрегатах «ВИН» теплоноситель проходит внутри катушки, то устройство индукционного котла «Сибтехномаш» предусматривает спиралевидный теплообменник, находящийся снаружи обмотки, как показано на рисунке.

Обмотка создает вокруг себя переменное электрическое поле, вихревые токи нагревают витки трубы теплообменника, в которых движется вода. Катушки со змеевиками собраны в каскад по 3 штуки и прикреплены к общей раме. Подключение каждой из них осуществляется к отдельной фазе, напряжение питания — 380 В. Конструкция «Сибтехномаш» имеет несколько преимуществ:

индукционные нагреватели имеют раздельную разборную конструкцию;
в зоне действия электрического поля находится увеличенная площадь греющей поверхности и большее количество воды за счет спиральной схемы, что повышает скорость нагрева;
трубопроводы теплообменника доступны для промывки и обслуживания.

Невзирая на отличия в конструкции теплогенератора, эффективность его работы составляет 98%, как и в нагревателях типа «ВИН», это значение КПД декларирует сам производитель. Долговечность агрегатов в том и другом случае определяется работоспособностью катушек, а точнее, сроком службы обмотки и электроизоляции, этот показатель заводы – изготовители устанавливают в пределах 30 лет.

Преимущества и недостатки

Реальные достоинства, которыми обладают индукционные котлы для отопления дома или производственного здания, заключаются в следующем:

Высокая, как и у всех водогрейных установок, эффективность работы, находящаяся в пределах 97-98%.
Долговечность, обусловленная отсутствием движущихся частей и простотой конструкции.
Малые габариты, позволяющие поместить отопительное оборудование в помещение любых размеров.
Высокая скорость нагрева теплоносителя и отсутствие инерции при его отключении.
Комфорт при эксплуатации, индукционный электрокотел не требует к себе постоянного внимания хозяина дома, а частота его обслуживания целиком зависит от качества применяемой в системе воды.

Вихревые нагреватели поставляются с комплектами автоматики управления, что дает возможность связать теплогенераторы с другими климатическими системами дома.

Нагреватель в разрезе

Есть у данного оборудования и недостатки. Главный из них – высокая стоимость, особенно у теплогенераторов типа «Сибтехномаш». Если использовать эти агрегаты для промышленных целей вполне приемлемо, то индукционное отопление частного дома может оказаться неоправданно дорогим.

Опыт практического использования вихревых нагревателей домовладельцами и обслуживающим персоналом сервисных компаний пока что не слишком обширен, но на данный момент существенных нареканий на оборудование нет.

Мифы об индукционных котлах

Один из самых популярных мифов создают торговые представители, продающие индукционные электрические котлы. Суть в том, что эти котлы якобы на 20-30% эффективнее прочих нагревательных электроустановок, особенно ТЭНовых. Данная информация не соответствует действительности, поскольку все теплогенераторы, преобразующие электроэнергию в тепло, работают с эффективностью не ниже 96% в соответствии с физическим законом сохранения энергии. Неоспоримым является лишь факт, что ТЭНы разогревают теплоноситель несколько дольше по причине своей многослойной структуры. Вольфрамовая спираль прогревает сначала кварцевый песок, потом материал трубки, а потом уже воду. При этом энергия никуда не теряется, а КПД ТЭНового агрегата составляет 98%, как и вихревого.

Пример системы отопления

Другой миф гласит о том, что индукционный электрический котел совсем не требует обслуживания, поскольку переменное магнитное поле не дает отложениям оседать на греющих элементах. Этот вопрос зависит от качества воды и накипь на сердечнике катушки появляется точно так же, как и в ТЭНовых нагревателях, если теплоноситель не обессолен. Поэтому хотя бы 1 раз в 2 года сам теплогенератор и система отопления должны проходить процедуру промывки.

Вопреки заверениям продавцов, водонагреватель нельзя ставить в любом помещении. Причины две: опасность поражения током и наличие электромагнитного поля вокруг аппарата. Его лучше поместить в техническом помещении с ограниченным доступом (котельной).

Заключение

Отопительные установки, использующие для нагрева вихревые токи, действительно обладают многими достоинствами, особенно среди них привлекают скорость нагрева, компактность и долговечность. Насколько эти преимущества оправдывают высокую стоимость изделия – решать придется каждому домовладельцу в индивидуальном порядке.

Индукционные отопительные котлы – это приборы, которые отличаются очень высоким КПД. Они позволяют заметно снизить затраты на электроэнергию по сравнению с традиционными приборами, оборудованными ТЭНами.

Модели промышленного производства недешевы. Однако сделать индукционный нагреватель своими руками сможет любой домашний мастер, владеющий нехитрым набором инструментов. Ему в помощь мы предлагаем подробное описание принципа действия и сборки эффективного обогревателя.

Индукционный нагрев невозможен без использования трех основных элементов:

индуктора;
генератора;
нагревательного элемента.

Индуктор представляет собой катушку, обычно выполненную из медной проволоки, с ее помощью генерируют магнитное поле. Генератор переменного тока используют для получения высокочастотного потока из стандартного потока домашней электросети с частотой 50 Гц.

В качестве нагревательного элемента применяется металлический предмет, способный поглощать тепловую энергию под воздействием магнитного поля. Если правильно соединить эти элементы, можно получить высокопроизводительный прибор, который прекрасно подходит для подогрева жидкого теплоносителя и .

Галерея изображений

Выводы и полезное видео по теме

Ролик #1. Обзор принципов индукционного нагрева:

Ролик #2. Интересный вариант изготовления индукционного нагревателя:

Для установки индукционного нагревателя не нужно получать разрешение контролирующих органов, промышленные модели таких устройств вполне безопасны, они подходят и для частного дома, и для обычной квартиры. Но владельцам самодельных агрегатов не следует забывать о технике безопасности.

При устройстве качественной системы отопления, предназначенной для обогрева небольших по площади отдельно стоящих павильонов, гаражей, боксов, ангаров и других промышленных помещений нередко возникает ряд трудностей – высокая стоимость первоначальных вложений, которая вовсе исключает устройство «капитальной» системы, сложность обслуживания системы отопления и т.д. Одним из наиболее простых и оптимальных решений можно считать установку вихревого индукционного нагревателя, эффективно справляющегося с вопросами обогрева помещений.

Вихревые индукционные нагреватели «ВИН» применяются при устройстве приточной вентиляции, организации горячего водоснабжения и, собственно, в индукционных системах отопления. Основное отличие от котлов на традиционном топливе состоит в том, что им не требуется сырье для работы, они безопасны для эксплуатации и не имеют вредных выбросов.

Устройство системы отопления с использованием индукционных котлов обладает рядом достоинств:

Нет необходимости в складировании топлива;
Не нужно утилизировать отходы;
Отсутствует необходимость в обслуживающем персонале.

Если провести аналогию между газовыми и индукционными котлами, то последние не только обойдутся дешевле, но и избавят от множества хлопот, связанных с оформлением документов в газовых службах. Создание вихревого индукционного нагревателя существенно расширило сферу использования электронагревателей, которые эксплуатируют не только на промышленных предприятиях, но и в случае организации отопления и горячего водоснабжения частных домов. ВИН имеют довольно продолжительный срок работы, что снижает эксплуатационные расходы из-за отсутствия межсезонного и ежегодного обслуживания систем отопления.

Компактные размеры котла позволяют эффективно использовать площадь помещения, данный тип оборудования характеризуется не только своей высокой надежностью, но и простотой монтажных работ, обслуживания и эксплуатации.

Разница между нагревателем с ТЭНом

Каждый знает, что разогрев спирали ТЭНа возможен при достижении температуры 750°C, которая делает данное оборудование пожароопасным. Ресурс ТЭНовых нагревателей не превышает 9 тысяч часов, при использовании в системе отопления неочищенной воды велика вероятность образования накипи, что может снизить срок службы нагревателя до 1 – 1,5 тысяч часов и привести к снижению КПД до 45-45%.

Вихревые индукционные котлы обеспечивают нагрев теплоносителя до температуры 115°C, при этом температура самого индуктора не превышает 140-150°C. При непрямом нагреве ВИН не снижает своей эффективности, его КПД в процессе эксплуатации остается постоянным – близким к 99%.

Еще одним неоспоримым преимуществом вихревых индукционных котлов является возможность использования практически любой жидкости в качестве теплоносителя, которую можно менять не чаще 1 раза в 10 лет:

Вода;
Масло;
Глицерин;
Антифриз.

Что касается рабочего ресурса электрического ВИН, то он определяется стойкостью теплообменника по отношению к теплоносителю, обычно этот показатель бывает не ниже 30 лет.

Принцип работы и схема монтажа

Принцип работы ВИН основан на использовании электромагнитного устройства, обеспечивающего нагрев теплообменника в виде трубы, от которого тепло передается теплоносителю. Непосредственно нагреватель состоит из теплообменного устройства, магнитопровода и первичных катушек.

Отсутствие перегрева на протяжении длительной эксплуатации обеспечивается соответствующими параметрами теплообменного устройства, катушки и сердечника. Срок службы индукционного нагревателя напрямую зависит не только от качества теплоносителя, но и от качества изоляции в области обмоточного провода. Как правило, роль изоляции выполняет компаунд «Монолит», использование которого гарантирует оборудованию присвоение класса нагревостойкости «Н», при котором температура нагрева находится в пределах 180-185°C.

Возле каждой из катушек, через которые течет переменный ток, образуется магнитное поле. Попадая в зону действия поля любой электропроводящий материал способствует появлению индукционных токов, обеспечивающих разогрев данного материала.

Если в зоне действия поля окажется ферромагнитный материал, то из-за постоянного перемагничивания он приведет к перегреву.

Форма индуктора и труб, а также конструктивные размеры котла подбираются так, чтобы образующаяся вокруг индуктора в трубах энергия находилась в равновесии с энергией, возникающей из-за перемагничивания данных труб. Это способствует увеличению коэффициента мощности, а, вместе с ним, и КПД вихревого индукционного нагревателя.

Схема монтажа вихревого индукционного нагревателя: 1. Циркуляционный насос 2. Батареи 3. ВИН 4. Мембранный бак 5. Пульт управления 6. Краны

Основные особенности автоматического управления индукционными нагревателями сводятся к следующему:

Все вихревые индукционные нагреватели оснащены автоматической системой управления, позволяющей устанавливать контроль и программировать работу нагревателя
Для монтажа и обслуживания ВИН не нужен высококвалифицированный персонал
Нагреватель можно подключить к действующей системе горячего водоснабжения или отопления
Эксплуатация вихревого нагревателя позволяет каждому пользователю не только автоматизировать процесс, но и обеспечить независимость в получении из внешних источников горячей воды и тепла
Индукционный котел не вызывает шума во время работы

Все эти очевидные достоинства позволили вихревому индукционному нагревателю стать популярным среди оборудования, предназначенного для организации отопления и горячего водоснабжения отдельно стоящих построек.

Вихревой индукционный нагреватель (ВИН) представляет собой некую разновидность индукционной плиты. Он состоит из катушки, магнитопровода и теплообменника. Переменный ток, протекающий по катушке, образует переменное магнитное поле. Если в это поле поместить токопроводящий материал, то он будет разогреваться. Основное преимущество ВИН в том, что температура индуктора не превышает 140град.С. Кроме того, переменное магнитное поле противодействует образованию накипи. В отличии от вихревого теплогенератора, принцип действия ВИН вписывается в законы физики. КПД вихревого индукционного нагревателя близок к 100%, что дает ему право на применение в системах отопления и иных системах нагрева жидкостей.
Однако, что нам обещают продавцы вихревых индукционных нагревателей? А вот здесь начинаются чудеса. Обещают экономию до 50% по сравнению с обычными ТЭНами. Тоесть, либо КПД ТЭНа равен 50%, либо КПД ВИНа равен 200%. Попробуем разобраться. Ваш покорный слуга не поленился и позвонил в несколько компаний продающих вихревые индукционные нагреватели. Самый главный вопрос, который был задан - какое преимущество я получу, заплатив достаточно большие деньги за этот прибор? Вот какие ответы я получил:

У нас очень много продаж и все довольны
Фантастическая надежность и долговечность
Экономия до 50% по сравнению с ТЭНами
Отсутствие шума

Ну, с первым и вторым утверждениями можно поспорить. По поводу шума - ТЭНы тоже не шумят. А, вот, с экономией - это интересно. Оказывается (по утверждению продавцов), образование накипи на ТЭНе снижает его КПД. Соответствено, экономичность ВИНа обусловлена постоянным КПД по сравнению с ТЭНами. Но позвольте, каким образом накипь снижает КПД ТЭНов? Вспомним про закон сохранения энергии. Допустим, подвели мы к ТЭНу 1кВт электрической мощности. Соответственно, мы должны получить 1кВт тепловой энергии. Если тепла получаем меньше, то оставшаяся энергия должна выделяться в каком-то ином виде. Что-0то я не припомню, чтобы ТЭНы в воде светились или выделяли, скажем, электромагнитные волны. Несомненно, накипь снижает теплоотдачу ТЭНа, но это никак не влияет на его КПД. При снижении теплоотдачи, повышается температура самого ТЭНа, а, следовательно, повышается его электрическое сопротивление. При повышении электрического сопротивления, понижается мощность, потребляемая этим ТЭНом.
На самом деле, изменение температуры и потребляемой мощности настолько незначительны, что рядовой пользователь этого даже не заметит. Закипит чайник через минуту или через минуту и 5 секунд - имеет ли это значение? При этом, количество электроэнергии, необходимой для подогрева чайника с водой, останется неизменным. Однако, продавцы ВИНов пытаются перевернуть ситуацию с ног на голову и говорят о снижении КПД.

Таким образом, ВИН может быть альтернативой ТЭНам, но никакого выигрыша в экономии он не даст. Чудес на не бывает:) А что касается "фантастической надежности", за те деньги, которые стоит ВИН, можно купить несколько электрических котлов и устроить резервирование. Надежность будет в несколько раз выше.

Вихревые индукционные нагреватели - это максимальный КПД, по преобразованию электроэнергии в нагрев теплоносителя.

Вихревые индукционные нагреватели (ВИН) предназначены для горячего водоснабжения и отопления жилых домов, коттеджей,

дачных домиков, гаражей, бань и т.д..

Возможно отопление многоэтажных многоквартирных домов, зданий коммунально-бытового, торгового, общественного, промышленного и сельскохозяйственного назначения.

Индукционный котел ВИН представляет собой очень надежный и простой нагреватель жидкости, который может работать без замены элементов на протяжении десятков лет, что очень выгодно для индивидуальных систем отопления. Индукционный котел ВИН работает за счет индукционной катушки. В системе лабиринтов создается переменное магнитное поле, в котором металл за счет перемагничивания нагревается и нагревает теплоноситель. При этом используется переменный ток 50 Гц.

Индукционные котлы ВИН экономичнее ТЭНовых как на 40 - 50 %. Экономичность индукционных котлов проверена практикой монтажа и эксплуатации на протяжение более 5 лет. Экономичность и надежность обеспечивается более простой и прочной конструкцией. ТЭНовый котел сначала нагревает ТЭНы, а уже после этого ТЭНы своей поверхностью отдают тепло жидкости. В индукционном котле ВИН роль нагревателя выполняет сама конструкция. В процессе пропускании тока, жидкость греется всем объемом металлической конструкции, который находится в котле. Применяя индукционный нагрев можно снизить объем котла в несколько раз по сравнению с ТЭНовым этой же мощности. Мощность индукционного котла зависит от температуры, втекающей в него жидкости, и может выбираться автоматикой, в зависимости от изменения погодных условий.

Конструктивно нагреватель «ВИН» состоит из магнитопровода, первичных катушек и теплообменного устройства в виде цилиндрической трубы в диаметре от Ø108, Ø133, Ø159, Ø219 до Ø530 и высотой от 450 мм и до 1200 мм., мощности свыше 30 кВт состоят из трех труб соединенных друг с другом. Вихревые индукционные нагреватели типа «ВИН» запатентованы и изготовлены ООО «Альтернативная энергия» по ТУ3442-001-89969455-2009, сертификат соответствия РОСС RU.АИ25.В00310 .

Их применяют в случае отсутствия или низкой эффективности централизованного отопления и/или горячего водоснабжения. Желаемая температура в отапливаемых помещениях задается терморегулятором и поддерживается автоматически с помощью термостата.

Достоинства вихревого индукционного нагревателя:

Огромная долговечность - срок службы свыше 30 лет;

Высокая электробезопасность - класс II;

Пожаробезопасность (отсутствие высокотемпературных соединений и уплотнений);

КПД = 99%;

Напряжение питания: 220В (380В);

Частота тока 50-60 Гц;

При работе установки «ВИН» совсем не образуется накипь;

Возможность использования различных жидких теплоносителей (вода, масло, антифриз и т.д.);

Отсутствие необходимости проведения межсезонного и профилактического обслуживания оборудования;

Неприхотливость в эксплуатации.

К недостаткам нагревателей такого типа можно отнести довольно высокую стоимость - порядка 20 тыс. руб за установку мощностью 3 кВт, хотя для домика, это не так уж и много.

ВИН - одно из новейших и уверенно используемых изобретений в области энергосберегающих отопительных приборов и, вместе с тем, надёжное и безопасное в работе изделие.

Благодаря весьма высокому значению КПД (примерно 99%!!!) достигается значительная экономия электроэнергии. Заметим, что такое значение КПД даже выше, чем у карбоновых обогревателей.

Это стало возможным за счет прямого преобразования электрической энергии в тепловую, по принципу высокочастотного индукционного нагрева среды, открытым Николой Тесла еще в начале 1900х годов.

Стандартная комплектация ВИН:

ВИН - 1 шт.;

Выносной шкаф управления - 1 шт.;

Температурный датчик - 1 шт.;

Документация (руководство по эксплуатации, паспорт на установку) - 1 комплект;

Возможна также комплектация циркуляционным насосом, запорно-регулируемой арматурой, изготовление с заданной группой безопасности и др.

Типовая схема включения:

1) Циркуляционный насос

2) Радиаторы отопления

3) Вихревой индукционный нагреватель

4) Мембранный бак

5) Пульт управления

6) Шаровый кран

Одним из известных производителей данного типа нагревателей - компания «Альтернативная энергия». Они производят установки различной мощности: от 3 кВт и массой 22 кг (ВИН-3) до 250 кВт и массой 900 кг (ВИН-250). Предпринимаются также попытки конструирования самодельных ВИН из недорогих подручных материалов.