Вихревые индукционные нагреватели воды конструкции. Индукционный котел для отопления: правда и мифы
Оказывается этот загадочный обогреватель ВИН устроен очень просто и его легко можно собрать прямо у себя дома. Рассмотрим вкратце принцип действия.
В основу работы таких нагревателей положен разогрев токопроводящих материалов токами Фуко, которые индуцируются высокочастотным магнитным полем. Полученная тепловая энергия забирается теплоносителем (вода, масло и т.п.) и используется, например, для обогрева помещения.
Как видите, ничего сложного. А теперь давайте посмотрим, как мне удалось реализовать все это на практике.
Чтобы не создавать ненужных сложностей, я решил использовать готовый с величиной сварочного тока 15А (у меня был образец с возможностью плавной регулировки тока). Можно взять, конечно, и помощнее. Все зависит от требуемой мощности обогревателя. Так как я всего лишь проводил эксперимент, то взял тот высокочастотный инвертор, который был в наличии.
В качестве материала, который будет нагреваться в высокочастотном поле, я решил использовать куски толстой стальной проволоки. Смог достать катанку диаметром 7 мм и покусал ее на отрезки примерно по 5 см. Если все делать на века и для себя, то можно раздобыть обрезки нержавейки, хотя если контур отопления будет всегда заполнен, то это необязательно. Даже обычное железо не будет ржаветь.
В качестве участка трубопровода, где вода будет разогреваться, я решил использовать толстую трубу из пластика. Внутренний диаметр надо выбрать чуть меньше, чем длина обрезков нашей проволоки. Крепим с одной стороны трубы переходник для соединения с остальной частью системы отопления, закладываем на дно металлическую сетку (чтобы куски катанки не проваливались дальше) и засыпаем внутрь нашу проволоку. Затем точно также закрываем свободный конец трубы вторым переходником. Насыпать надо столько проволочных обрезков, чтобы они там заняли все свободное пространство.
Теперь изготовим саму индукционную катушку: для этого просто обматываем середину нашей пластиковой трубы с обрезками катанки медным эмалированным проводом виток к витку (ПЭВ или подобным). Для моего инвертора достаточно будет 80-90 витков провода диаметром 1.5 мм.
Вот в общем-то и все. Осталось только включить наш девайс в разрыв контура отопления, залить все это дело водой, подключить к обмотке сварочный инвертор и включить насос (для обеспечения принудительной циркуляции воды в системе). Разумеется, крайне не рекомендуется включать инвертор без воды, так как в этом случае наша пластиковая труба гарантированно расплавится от разогретых кусочков проволоки внутри.
Таким образом я за считанные часы из подручных материалов смог собрать действующий вихре-индукционный нагреватель. Он, кстати, весьма экономичен - если верить тому, что говорят, его КПД достигает аж 98-99%!
На этом можно не останавливаться и, в целях дополнительного повышения КПД, организовать охлаждение нашего инвертора тем же теплоносителем из контура отопления. Правда, это имеет смысл лишь в том случае, если сама схема инвертора расположена вне отапливаемого помещения.
Можно также организовать автоматическую регулировку температуры. Для этого необходимо лишь раздобыть терморегулятор и включить его в разрыв линии питание инвертора, а датчик терморегулятора разместить в контролируемой зоне.
Делал все это давно, но пишу об этом только сейчас (по настоятельной просьбе одного товарища), поэтому никакого фотоотчета не будет. Скажу честно, что собрал я только сам нагреватель, никуда его не включал, ничего с помощью него не пытался отапливать. Да у меня и насоса-то не было. Я просто залил внутрь воды и включил устройство. Вода довольно быстро нагрелась до температуры кипения. Так что, как видите, описанная методика изготовления ВИН реально рабочая и в ней нет ничего сложного.
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:
2) Радиаторы отопления
3) Вихревой индукционный нагреватель
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.
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.
Когда заходит речь об отопительных системах и приборах для обогрева жилого дома, то сразу возникает множество мнений.
Одни утверждают, что лучше газового отопления ничего не существует, другие доказывают эффективность , третьи – никак не нарадуются . Несомненно, все виды отопления имеют свои преимущества, но мы хотели бы обратить внимание на обогрев жилища электричеством.
Главным преимуществом такого вида обогрева является удобство эксплуатации: ведь не нужно заготавливать топливо и постоянно очищать оборудование от продуктов сгорания. Некоторые скептики, читая эти строки, резонно могут заметить: а как же быть с постоянным подорожанием электроэнергии? Куда же тогда девается эффективность электрического оборудования для отопления?
Смело можно ответить: в последнее время набирает популярности вихревый индукционный нагреватель, который создан на основе передовых современных технологий. Стоит также отметить, что расходы на этот вид электрического отопления значительно сокращены. (Об особенностях индукционного отопления читайте ).
Поэтому, в этой статье мы подробно расскажем, что собой представляет вихревый индукционный нагреватель (сокращенно – ВИН), а также опишем все его преимущества и недостатки.
Конструкция
Вихревый индукционный обогреватель представляет собой прибор, в котором для подогрева теплоносителя используется энергия электромагнитного поля.
Иначе говоря, ВИН преобразует этот вид энергии в тепловую.
Этот вид индукционного котла состоит из следующих конструктивных частей:
- Нагревательный элемент, как правило, представлен в виде металлической трубы, которая помещается в электромагнитное поле.
- Индуктор, который является генератором электромагнитного поля. Обычно он представлен в виде цилиндра, состоящего из витков медной проволоки.
- Генератор переменного тока. Этот узел отвечает за преобразование обычной электроэнергии в высокочастотный ток.
Принцип работы ВИН
Принцип индукционного нагрева Алгоритм функционирования вихревого индукционного нагревателя заключается в следующих последовательных действиях:
- генератор образует высокочастотный ток и подает его на индуктор;
- индуктор, принимая этот ток, создает возле цилиндрической катушки электромагнитное поле;
- нагревательный элемент, который находится внутри катушки из медной проволоки, разогревается с помощью вихревых токов, которые созданы электромагнитным полем;
- теплоноситель, который находится внутри нагревательного элемента, одновременно с ним разогревается, и непосредственно подается к радиаторам отопления.
Важный факт: весь процесс работы ВИН происходит практически без энергетических потерь.
Преимущества и недостатки
Согласно отзывам владельцев ВИН, использование нагревателя этого вида имеет целый ряд достоинств, к которым можно отнести следующие важные моменты:
Для большей убедительности преимуществ этого вида котлоагрегата, приведем для примера технические характеристики нагревателя модели ВИН-15:
Трудно не согласиться, что это достаточно позитивные характеристики котла этой модели.
К основным негативным моментам использования вихревого индукционного нагревателя можно отнести следующее:
- электромагнитное поле разогревает не только теплообменник, но и все окружающие предметы, в том числе и человеческие ткани;
- если в поле действия электромагнитного поля окажется ферромагнитное изделие, то это неминуемо будет приводить к перегреву котла из-за дополнительного намагничивания;
- высокий уровень теплоотдачи создает риск детонации ВИН от перегрева.
Важный момент: человеку не стоит долго находиться возле индукционного нагревателя!
Совет специалиста: чтобы не допустить детонации, можно дополнительно установить датчик давления.
Как видим, недостатков индукционного котла гораздо меньше, чем преимуществ. Их вполне можно сократить, если придерживаться вышеуказанных рекомендаций. В этой статье мы подробно изложили все аспекты использования вихревого индукционного нагревателя. Надеемся, что наша информация поможет вам при установке ВИН в вашем доме.
Смотрите видео, в котором показаны особенности работы вихревого индукционного нагревателя ВИН, а также отзывы об этом оборудовании:
