Как организовать индукционное отопление

Экология потребления. Дом: Явление возникновения электромагнитной индукции состоит в создании индуцированного тока при действии на него переменного магнитного поля катушки. Тепловое действие полученного потока используется для нагрева теплоносителя

В условиях энергетического кризиса и постоянного повышения цен на энергоносители, приходится искать новые возможности обогрева помещений при минимальных затратах. Разработанная еще в середине 19-го столетия и не нашедшая тогда широкого применения в быту технология индукционного отопления становится популярной благодаря своей экономичности и доступности.

Принцип нагрева

Явление возникновения электромагнитной индукции состоит в создании индуцированного тока при действии на него переменного магнитного поля катушки. Тепловое действие полученного потока используется для нагрева теплоносителя.

Если в замкнутый контур (индуктор), состоящий из нескольких витков, поместить предмет из электропроводящего материала, и пропустить через него высокочастотные токи, в витках образовывается электромагнитное поле, создающие вихревые токи, нагревающие находящийся в них предмет. На интенсивность нагрева оказывают влияние несколько параметров:

• при увеличении мощности магнитного поля растет сила нагрева;
• зависимость от магнитных свойств сердечника;
• расстояние от индуктора до предмета.

Не менее важно правильно подобрать рабочую частоту преобразователя, которая влияет на глубину проникновения тепла в сердечник, то есть точки, где плотность тока падает до 37%. Этот показатель увеличивается с ростом частоты.

Чтобы использовать это явление на практике, необходима установка, состоящая из катушки, создающей электромагнитное поле, и теплообменного элемента, нагревающегося под его действием.

Дальнейшая теплоотдача расходуется на повышение температуры теплоносителя.

Оборудование, использующее принцип электромагнитной индукции, широко применяется в металлургической промышленности в тигельных печах, и становится все более популярным в бытовых приборах – кухонных индукционных плитах и котлах отопления.

Преимущества и недостатки такого оборудования

Определяясь с видом отопительных приборов, в первую очередь необходимо найти их сильные и слабые стороны. К явным достоинствам индукционных котлов можно относить следующие качества:

• Высокий КПД, достигающий 98%;
• Снижение затрат на отопление до 30% ;
• Надежность оборудования, обусловленная отсутствием в нем нагревательных элементов;
• Повышенная степень электро и пожаробезопасности;
• Возможность использования теплоносителя любого типа;
• Большой диапазон получаемых параметров;
• Отсутствие накипи;
• Надежность и безотказная работа в течение длительного времени.

Главными недостатками таких приборов, ограничивающими их применение, всегда были слишком высокая цена, большие размеры и вес, а также сложность регулировки. В последнее время индукционные аппараты стали более компактными, а доступными их может сделать сборка своими руками.

Какой обогреватель лучше использовать?

Принцип индукционного нагрева уже много лет применяется в промышленности. Популярны такие приборы на сталелитейном производстве, при изготовлении электросварных труб, для термической обработки, улучшения и закалки металлов, в сварочных аппаратах. В последнее время разнообразные модели производятся и для бытового отопления.

Нагрев воды

Благодаря интенсивному нагреву теплоносителя можно установить проточное оборудование для горячего водоснабжения, использующее теплотворную способность сил индукции.

Состоит такой прибор из преобразователя, создающего магнитное поле, и трубы с водой, выполняющей роль сердечника.

Тепло в системе отопления

Любой электрокотел является наиболее экологичным и удобным средством обогрева для частного дома.

Но привычное использование ТЭНов приводит к большим эксплуатационным затратам, заставляя искать альтернативные способы получения тепла. Ситуацию исправит индукционный котел, имеющий минимальное потребление электроэнергии.

Установив достаточно простой аппарат, вихревой индукционный нагреватель, на трубу водяного отопления, можно получить оптимальный вариант, сочетающий небольшие платежи за топливо с эффективным обогревом.

Принципиально конструкция идентична водонагревателю, только в качестве сердечника используется труба, входящая в отопительный контур.Индукционный котел отопления

Скорость нагрева теплоносителя в ВИН значительно выше, чем в других электрических аппаратах, а нагревается вся площадь, соприкасаемая с прибором, что позволяет получить значительную экономию ресурсов.

Как все современные котлы, индукционный имеет в комплекте насос, систему датчиков и пульт управления, позволяющий выбрать необходимый режим.

Обогрев помещений

Еще один простой и надежный способ отопления предполагает использование двух устройств, индуктора и индукционной плиты, подключенных к аккумулятору. Такая конструкция может использоваться в работающей системе вместо традиционного котла. Инвертор создает магнитное поле, которое действует на плиту с установленным на нее кожухом из магнитного материала. Именно через него пропускаются трубы.

Очень важно, чтобы контур был изготовлен из немагнитного материала, иначе вихревые токи будут разноситься по всей системе, что негативно скажется на КПД. Для небольшого дома будет обеспечено достаточное отопление индукционной плитой мощностью 2000 Вт.

Самодельное отопление

Одна из последних разработок – использование для отопления инвертора от сварочного аппарата. На трубу наматывается несколько витков из провода, внутрь помещается медная стружка. Вся эта конструкция подключается к небольшому инвертору.

От чего зависит экономность системы

Затраты при использовании индукционных котлов на 30% меньше, чем при отоплении ТЭНовыми. В первую очередь это достигается за счет простоты конструкции и правильного монтажа. Важным фактором является и тот факт, что для нагревания воды в контуре не требуется прогрева других элементов, а сам аппарат используется как нагреватель.

При разумном выборе автоматики можно регулировать мощность котла в зависимости от изменения внешних факторов. Аппарат должен начинать работу с пониженной мощности, которая будет увеличиваться по мере нагрева.

Для экономной работы оборудования необходимо, чтобы входящие в систему элементы соответствовали некоторым требованиям:

• использовались любые радиаторы, кроме чугунных;
• автоматика была современной и обеспечивала точность регулировки;
• монтаж был произведен в соответствии с инструкцией.

Монтаж аппарата

Для эффективной работы индукционный котел должен монтироваться в закрытую систему отопления, причем располагать его следует строго вертикально. Подключив вход и выход прибора к контуру, и переключив поток теплоносителя через установленный аппарат, можно получить надежный и недорогой нагрев. Причем в качестве рабочей жидкости может использоваться любое вещество:

• обычная вода;
• антифриз;
• особый тосол для систем отопления.

Особого внимания заслуживает место расположения такого котла. Не стоит крепить прибор ближе 30 см к стене и на расстоянии меньшем, чем 80 см от горизонтальных перекрытий.

К тому же учитывая приличный вес аппарата, стена должна быть достаточно прочной, а крепеж нужно выбрать надежный.

Процесс эксплуатации

Большим преимуществом такого оборудования является простота использования. Параметры прибора со временем не меняются и мощность не падает. Нет необходимости в специальном обслуживании, смазке или замене вышедших из строя элементов. Оборудование практически не ломается!

В нем нет подвижных частей, он не перегревается. Один раз потратив деньги на покупку аппарата и его установку, можно быть уверенным, что не потребуется других расходов, кроме оплаты электричества. Но и эти платежи будут значительно меньше, чем при отоплении обычным электрокотлом.

Главный недостаток электрического оборудования, зависимость от нестабильности подачи энергии в сетях, можно исправить, установив стабилизатор напряжения и источник бесперебойного питания. При небольшом потреблении электричества, часто достаточно подключения мощного аккумулятора, способного обеспечить постоянство работы котла при любых энергетических проблемах.

Благодаря высокой надежности срок эксплуатации таких приборов составляет не менее 25 лет. Самым слабым местом в конструкции может быть качество сварного шва в трубе сердечника. опубликовано econet.ru

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Индукционное отопление своими руками: просто, тепло и экономно

А Вы знали, что при помощи самой простой индукционной плитки можно полноценно обогревать помещение более 30 м² ? Если нет, то стоит прочитать эту статью, и узнать, как сделать простое индукционное отопление в домашних условиях.

Немного теории

Сделать это устройство под силу каждому

Многие знают, что существуют индукционные кухонные плиты, но не многие знают о принципе их работы. А это очень просто – специальная катушка плиты вырабатывает магнитные поля определенной частоты, которые при воздействии с металлом, возбуждают в нём электрические вихри.

Последние в свою очередь за счёт сопротивления металла его нагревают. Так происходит нагрев кухонной посуды: кастрюль и сковород. Главное условие в этом процессе – металл с магнитными свойствами, — например, нержавейка, чугун и железо, а вот алюминий и другие цветные металлы нагреваться не будут.

Обогреватель из индукционной плитки

Зная этот принцип можно за пару часов соорудить полноценный обогреватель, который будет не только эффективным, но и экономным. Используя его можно сэкономить около 50% электроэнергии, если сравнивать с аналогичным калорифером, работающем на ТЭНах.

Что понадобится для изготовления

Вариант индукционного нагревателя

Для изготовления понадобится:

• Индукционная плитка мощностью 1,2 кВт

Плитка подойдёт самая дешевая, без встроенных программ для приготовления пищи. Стоимость около 1,2 тыс.рублей.

• Гофрированный стальной шланг длиной около 2 метров

Продаётся в строительных магазинах, в отделе сантехника. Стоимость около 500 рублей.

• Два фитинга для соединения шланга
• Алюминиевый радиатор

Количество секций подбирается под отапливаемую площадь. Примерный расчет 1кВт на 10 м².

• Кусок медной трубки, около 20 см

Делаем котёл отопления

Обязательно нужно закольцевать спираль, иначе она не будет нагреваться

Котёл отопления – ёмкость, где будет происходить нагрев теплоносителя, т.е. воды. Для его изготовления из гофрированного металлического шланга формируем спираль, как показано на рис.2. Для этого понадобится около 1 метра. Формировать спираль нужно таким образом, чтобы оставшихся концов шланга хватало для подключения к алюминиевому радиатору.

Полученную спираль нужно закольцевать, т.е. соединить окончание спирали с её центром при помощи медного отрезка трубки (см. рис.2). Это нужно для того, чтобы индукционная плитка распознавала котёл и нагревала его.

Можно сделать котёл и другой формы. Например, как показано на фото ниже.

Эта вариация тоже закольцована, соединена при помощи олова

Индукционное отопление

Сегодня индукционное отопление создает довольно сильную конкуренцию газовым и электрическим котлам. А на рынке отопительного оборудования индукционные котлы позиционируют как один из самых экономичных вариантов. Если в промышленности такие котлы стали появляться в далеких 80-х, то уже в 90-х их начали использовать и в бытовых целях.

Основные принципы работы

Уже из названия индукционного отопления можно понять, что в основе работы таких котлов – принцип электромагнитной индукции. И чтобы точно понять, как же работает система, достаточно через катушку толстой проволоки пустить большой ток. Вокруг этого устройства обязательно появится электромагнитное поле, и довольно сильное. И если поставить в него любой ферромагнетик – то есть тот металл, который притягивается, то он нагреется – и достаточно быстро.

Итак, простейший пример индукционного отопления, то есть, источника тепла, — это катушка, которая намотана на трубу из диэлектрика.

Вовнутрь необходимо поместить сердечник из стали. Катушка, которая подсоединена к источнику электричества, будет нагревать стержень из металла. Теперь остается подключить устройство к магистрали, где циркулирует носитель тепла, — и такое примитивное индукционное отопление своими руками начнет работать.

Если коротко описать принцип работы, то для этого потребуется всего лишь несколько суждений. Электрическая энергия создает электромагнитное поле. Металлический сердечник нагревается под воздействием электромагнитных волн. Избыточное тепло от стержня идет к теплоносителю, нагревая его.

Теплоноситель в таких системах может быть не только обычной водой, но и этиленгликолем, и маслом. Из-за того, что жидкость нагревается интенсивно, получаются конвекционные потоки. Горячий носитель тепла идет вверх, а его мощи уже достаточно, чтобы работал небольшой контур. Если же магистраль имеет большую протяженность, — то требуется ставить циркуляционный насос.

Развенчание мифов

Порой в магазинах, продающих оборудование, осуществляющее индукционное отопление дома, можно услышать просто нереальные характеристики, присваивающиеся ему. И, к сожалению, не всегда такие свойства являются правдивыми. Существует несколько основных моментов, о которых следует знать правду:

• Новизна принципа. Многие утверждают, что это инновационные технологии, которые построены на основе принципов физики. В реальности дело обстоит так: явление электромагнитной индукции было открыто Майклом Фарадеем еще в 1831 году. И уже с ХХ столетия индукционная система отопления вовсю использовалась в промышленности для того чтобы плавить сталь. Как видим, это не новая технология, а всего лишь известный принцип, нашедший применение в современности в бытовых целях.

• Экономичность. Частое утверждение – что индукционный нагреватель для отопления использует на 20-30% менее энергии, нежели другие электрические аналоги. В реальности же все так: любой прибор нагревания все 100 процентов энергии, которую он использует, превращает в тепловую – конечно если он не делает механическую работу. КПД может быть и меньшим. Здесь все зависит от того, как рассеивается тепло вокруг прибора отопления. Время, за которое носитель тепла нагреется до нужной температуры, прямым образом зависит от того, насколько эффективна работа нагревательного элемента. Поэтому высокие речи о революционной экономичности – это лишь уловки. Ведь закон сохранения энергии никто не отменял. Чтобы получить 1 кВт тепла, нужно потратить не менее 1 кВт электричества. Помимо этого, какая-то часть тепла будет тратиться просто так. Например, сама катушка греется, так как сопротивление проводника не нулевое.

• Долговечность. Еще одно частое утверждение – это то, что отопление индукционной плитой будет работать у вас не менее 25-ти лет, и что это наиболее долговечный вариант отопления электричеством. Механическое изнашивание котлов такого типа невозможно, так как у них нет подвижных элементов. Медная обмотка обладает большим запасом прочности, и если использовать ее при надлежащем охлаждении, то прослужит она долго. Сердечник в любом случае будет постепенно разрушаться – так как на него могут влиять агрессивные примеси, а постоянный нагрев-остывание не будет придавать прочности. Но заметим, что даже этот процесс – очень долгий. В схеме управления – несколько транзисторов. Именно они и будут определяющими срока эксплуатации всего оборудования без отказа. Обычно дается гарантия на 10 лет. Хотя известны случаи, когда оборудование работало и 30 лет. Вывод из этого всего следующий: индукционные нагреватели воды для отопления будут намного дольше работать, чем аналоги – ТЭНы.
• Незаменимые свойства. Многие говорят, что индукционные котлы сохраняют свои первоначальные характеристики в течение десятилетий из-за того, что здесь не появляется накипь. Первым делом, скажем, что влияние накипи немного преувеличивается. Слой извести не имеет высоких теплоизолирующих свойств, а в замкнутой системе много отложений не появится. Но этого нельзя сказать о сердечнике – здесь накипь – это частое явление. Так, отопление с помощью индукционной плиты действительно не подвержено накипи.
• Бесшумная работа. На самом деле, если изучить отзывы, то можно сказать, что любой электробойлер не будет шуметь при нагревании воды, так как здесь нет акустических колебаний. Шум может появиться только от насосов. Так что суждение верно.
• Компактность. Индукционное оборудование можно устанавливать в любом помещении. Это утверждение верно: данное устройство – это отрезок трубы, который не требует особого места.

• Индукционный нагрев воды для отопления – безопасен. Если случится утечка носителя тепла, то электромагнитное поле не исчезнет автоматически. Сердечник продолжит нагреваться, если не прекратить электроснабжение, то корпус и крепление расплавятся через считанные секунды. Именно поэтому при установке следует предусмотреть автоматическое отключение индукционного котла в таких ситуациях.