Горячее водоснабжение на базе индукционных котлов

На базе индукционных котлов уже в течение 10 лет успешно работают разнообразные системы горячего водоснабжения, как для частных домов, так и для многоэтажных жилых домов, душевых промышленных предприятий, баз отдыха. Системы горячего водоснабжения построены на базе инудукционных котлов, которые применяются для отопления. Данные системы обладают всеми преимуществами индукционного нагрева в сравнении с традиционными методами. \

Подбор системы горячего водоснабжения как правило строится на нескольких важных пунктах: максимальны расход воды, время нагрева воды и требуемая температура воды на выходе. Предоставив эти данные, можно без труда подобрать экономную, долговечну, не трубующую обслуживания систему горячего водоснабжения.

Системы горячего водоснабжения на базе индукционных котлов можно разделить на 2 группы: емкостные и бойлерные с применением теплообменника.

Емкостные системы горячего водоснабжения имеют один или два бака — которые выполняют функцию аккумуляторных емкостей и служат для накопления горячей воды для пикового разбора. В момент, когда вода в баке наберет заданную на пульте управления котла температуру, индукционный котел перейдет в дежурный режим и будет периодически включаться для подогрева воды в емкостях.

Бойлерные системы горячего водоснабжения представляют собой индукционный нагреватель, работающий в паре с пластинчатым теплообменником, установленными на единой раме. Данный тип системы предназначен для работы на протоке. По нагревающему контуру (котел-теплообменник) циркулирует специальный теплоноситель. По нагреваемому контуру проходит нагреваемая вода.

Индукционный нагреватель воды

Индукционный нагреватель воды – это устройство, нагревающее воду посредством передачи тепла от теплообменника, разогреваемого в переменном магнитном поле. Индукционный нагреватель воды является разновидностью электронагревателя, однако способ преобразования электрической энергии в тепловую в нем отличается от способа, которым нагревается вода в нагревателе на ТЭН или электродах.

ОБЩИЕ И ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ЧЕРТЫ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕЙ

Электронагреватели получили широкое распространение в качестве отопительных приборов благодаря удобству, автономности, высокому КПД, дешевизне оборудования. Электрическому нагревателю не требуется дымоходов, горелок, отдельных помещений – это компактное и удобное в использовании оборудование. Если не брать во внимание стоимость самой электроэнергии, то к основным недостаткам электронагревателей обычно относят:

• посредственная надежность за счет недолговечности ТЭН и электродов. Необходимость их периодической замены. Высокая вероятность аварий.
• большие издержки на эксплуатацию ТЭНовых котлов высокой мощности.
• низкая электробезопасность. У ТЭНовых электрокотлов – 1 класс электробезопасности, у электродных – нулевой.

Поэтому электроотопление чаще рассматривают как альтернативу для теплоснабжения небольшого, как правило, частного дома, либо в процессах, где автономность и дешевизна оборудования перевешивают возможные проблемы с эксплуатацией.

Индукционные нагреватели воды, как мы говорили выше, также являются электронагревателями. Однако способ преобразования электричества в тепло у них отличается. Так, по своей конструкции, индукционный нагреватель воды больше похож на трансформатор: в нем также присутствует ферромагнитный сердечник, первичная обмотка в виде заизолированной катушки, а также вторичная обмотка – теплообменное устройство. При прохождении тока по первичной обмотке, в ней возникает переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, порождает индукционные короткозамкнутые токи в металле теплообменного устройства. Далее это тепло передается циркулирующему через нагреватель теплоносителю.

ПРЕИМУЩЕСТВА ИНДУКЦИОННЫХ НАГРЕВАТЕЛЕЙ

Индукционный нагреватель имеет те же преимущества, что и другие типы электронагревателей: автономность, высокие энергетические характеристики (КПД близкий к 100 и коэффициент мощности порядка 0,98-0,99), относительно невысокая стоимость (хотя она и выше, чем у ТЭНовых и электродных котлов), удобство использования. В отличие от индукторов, использующихся в металлургии и машиностроении, индукционные нагреватели воды работают от электросети с промышленной частотой тока (50 Гц), ведь в системах отопления нет необходимости разогревать до температур более 100-120 °С.

Вместе с тем, индукционные нагреватели существенно превосходят широко распространенные ТЭНовые и электродные котлы в плане электробезопасности (у индукционных нагревателей – 2-ой класс электробезопасности), пожарной безопасности, а главное, надежности и долговечности. Так, срок службы индукционного нагревателя составляет порядка 30 лет. Это в несколько раз больше, чем у любого электрокотла на ТЭН.

СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ ИНДУКЦИОННЫХ НАГРЕВАТЕЛЕЙ ВОДЫ

Самая распространенная задача, которая решается при помощи индукционных нагревателей воды – это отопление. Как правило, речь идет об автономных (локальных) системах отопления, например, отопление отдельно стоящего здания, ангара, склада, гаража в случае, когда устанавливать газовую котельную или тянуть теплотрассу нецелесообразно. Находят применение индукционные нагреватели и в теплоснабжении поселков, например, нефтяников или строителей, и даже целых микрорайонов (для этого существуют модульные электрокотельные на базе индукционных нагревателей и высоковольтные индукционные котлы).

Однако, помимо отопления, индукционные нагреватели успешно применяются и в качестве установок горячего водоснабжения (проточных и накопительных), а также в качестве нагревателей в технологических процессах. Дело в том, что благодаря особому способу нагрева теплообменника, нагревателю практически безразлично, какую жидкость прокачивают через него – он нагревает любую текучую среду (естественно, при правильно подобранном сопутствующем оборудовании). Это существенно расширяет сферу применения индукционных нагревателей в промышленной сфере.

ИНДУКЦИОННЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ВОДЫ ТЕРМАНИК

В России работает несколько заводов-изготовителей индукционных нагревателей воды, которые отличаются конструктивно, но используют один и тот же принцип – нагрева теплообменника в электромагнитном поле. НПП «Термические Технологии» — это один из ведущих в России производителей индукционных нагревателей воды, известных на рынке под маркой ТЕРМАНИК.

Специалисты предприятия готовы сделать квалифицированный расчет количества, мощности и стоимости оборудования по задаче заказчика на основании техзадания.

Индукционный водонагреватель: принцип работы и изготовление прибора

Технология индукционного нагрева позволяет решить проблемы с горячим водоснабжением, при этом за счет полной автоматизации работы котлов существенно повышается комфорт проживания в частном доме. Индукционный водонагреватель отличается функциональностью, обеспечивая при этом быстрый нагрев воды для отопления дома. Благодаря простоте конструкции изготовить такой отопитель не составит труда, что позволяет сэкономить на приобретении оборудования.

Индукционные нагреватели получили популярность на рынке, что объясняется их эффективностью и простотой конструкции. Состоят такие отопители из следующих основных элементов:

Индуктор имеет вид металлической катушки, выполненной из медной проволоки. Основное его назначение — это создание вихревого магнитного поля. Генератор переменного тока необходим для получения из электроэнергии от бытовой сети высокочастотного потока. В качестве нагревательных элементов используется металлический наполнитель, который излучает тепло под воздействием магнитного поля.

Вся работа индукционного нагревателя может полностью контролироваться автоматикой, которая с помощью специальных датчиков анализирует показатели температуры теплоносителя, уменьшая или увеличивая интенсивность нагрева. Используемые блоки управления отвечают за безопасность котла, предупреждая его перегрев и выход из строя силовой части по причине перенапряжения.

Наибольшее распространение получили вихревые нагреватели индукционного типа, которые сочетают простоту конструкции, отличаются топливной экономичностью и универсальностью использования. Последнее позволяет использовать их не только для решения проблем горячего водоснабжения, но и для нагрева теплоносителя при отоплении частного дома.

Современные модификации индукционных водонагревателей для системы отопления получили популярность на рынке, что объясняется их многочисленными преимуществами. К плюсам оборудования этого типа можно отнести следующее:

• Простота конструкции.
• Эффективность нагрева.
• Возможность самостоятельного изготовления.
• Полная автоматизация.
• Безопасность эксплуатации.

Изготовление своими руками сверхэкономичных нагревателей воды не представляет какой-либо сложности, что позволяет всю работу выполнить самостоятельно. Устройство состоит из минимума деталей, которые не ломаются и не требуют какого-либо специального ухода. В процессе работы водонагреватели слегка вибрируют, что позволяет решить проблему с накипью и появлением отложений на нагревающих элементах.

К недостаткам индукционных водонагревателей можно отнести посредственную топливную экономичность. Однако сегодня с развитием солнечной энергетики, когда владельцы частных домов могут устанавливать на крыше недорогие панели, вырабатывающие электроэнергию, имеется возможность существенного уменьшения коммунальных расходов.

В процессе работы индукционные отопители могут сильно нагреваться, поэтому требуется установка аварийных датчиков, которые будут выключать приборы при достижении пиковой температуры. При отсутствии защитных реле отключения может произойти перегрев теплоносителя, что приводит к повышению давления в системе и разрыву соединений теплового контура.

Маломощный индукционный отопитель, который предназначен для нагрева воды, можно изготовить на основе простейшего трансформатора, имеющего первичную и вторичную обмотку. В первом контуре происходит преобразование электричества в вихревые токи. Создаётся магнитное поле, которое обеспечивает мощную индукцию, направленного действия. Второй контур трансформатора отвечает за быстрый нагрев теплоносителя.

Мощные прямоточные водонагреватели могут быть выполнены на основе высокочастотного сварочного инвертора. Используемые генераторы и трансформаторы плавно изменяют диапазон силы тока, что позволяет обеспечить возможность регулировки интенсивности нагрева, повышая или понижая температуру теплоносителя во внешнем контуре. Сердечник в мощных индукционных нагревателях может выполняться из полимерной или металлической трубы.

Необходимые инструменты и материалы:

• Трансформаторы или сварочный инвертор.
• Металлические трубы различного диаметра.
• Сварочный аппарат и паяльник.
• Отвертка и кусачки.

В каждом конкретном случае необходимые компоненты будут различаться, в зависимости от выбранной схемы исполнения нагревателя. Нужно помнить об обязательном наличии встроенной автоматики, которая будет следить за температурой нагреваемой воды. Наличие реле управления позволяет гарантировать беспроблемность эксплуатации устройства, повышая его безопасность и предупреждая выход из строя самодельного теплогенератора.

В промышленных моделях водяная рубашка изготавливается из металлических труб с толстыми стенками. Однако в самодельных колонках, в которых тепловая мощность индукции не превышает 5 кВт, разогреть металлические трубы с теплоносителем бывает затруднительно. Поэтому предпочтительно использовать пластиковые трубки, по которым с помощью насоса или самотёком прогоняется теплоноситель.

Из пластиковой трубы можно изготовить корпус для индукционного нагревателя на основе сварочного инвертора. Длина отопителя составляет приблизительно 1 метр, а внутренний диаметр может варьироваться от 50 до 80 миллиметров.

Для упрощения подключения индукционного нагревателя к системе отопления необходимо в верхней и нижней части корпуса установить соответствующие фитинги-переходники. Нижняя часть трубы закрывается решеткой, после чего внутрь колонки закладывают наполнитель, состоящий из прутков, металлической проволоки или аналогичных элементов.

При выборе наполнителя, который нарезается небольшими кусочками, следует отдавать предпочтение стали с высоким магнитным сопротивлением. В последующем такой металл будет хорошо разогреваться, обеспечивая максимально возможную эффективность отопителя. После заполнения наполнителем корпус сверху закрывается металлической сеткой.

Выполняется индукционная решётка, для чего поверх корпуса наматывают медную проволоку. Чтобы обеспечить качественный нагрев, необходимо сделать не менее 90 витков катушки. Витки должны располагаться друг к другу максимально плотно без зазора, что позволит обеспечить формирование качественного магнитного вихревого поля, которое необходимо для разогрева наполнителя. Обмотка выполняется из изолированного медного провода с толщиной 1−1,5 миллиметра.

Для изготовления генератора переменного тока проще всего использовать инвертор от сварочных аппаратов. Контакты от катушки подключают к полюсам генератора. На самодельный индукционный проточный водонагреватель от инвертора переменного тока подают питание, после чего котел сразу же начнёт нагревать воду, которая за счет разницы температуры будет двигаться по трубам.

Повысить эффективность отопителя, а также улучшить показатели безопасности использования самодельного оборудования можно, подключив к подающей линии возле переходника датчик терморегулятора. Установленный модуль будет следить за температурой, при необходимости отключая подачу питания от инвертора, что позволит защитить нагреватель и всю систему от перегрева и выхода из строя.

В процессе эксплуатации самодельные индукционные бойлеры могут нагреваться до высоких температур и без соответствующих систем защиты использовать их становится проблематично. Для повышения безопасности необходимо обеспечить полную герметичность контура, при этом корпус устройства должен быть постоянно заполнен жидкостью. При наличии протечек полимерный корпус будет плохо омывается теплоносителем, что приведет к повышенному нагреву, пластик расплавится, а индукционный нагреватель может просто загореться.

Также небезопасным может быть выпадение нагретых прутков металлического наполнителя из пластикового корпуса отопителя. Это приведет к расплавлению корпуса, а ремонт будет заключаться в демонтаже устройства и выполнении новой колонки. Верхний и нижний патрубок следует закрыть сеткой, которая крепится на хомуты, что исключает ее повреждение и ослабление конструкции.

Все контакты от проводов изолируются, а инвертор для предупреждения коротких замыканий заземляется, его подключение к трансформатору допускается исключительно соответствующим толстым кабелем. Использовать для соединения устройств силовой части обычные тонкие провода не рекомендуется. Подключение инвертора к электропитанию выполняется по отдельному кабелю, который должен идти напрямую от щитка.

Индукционные нагреватели воды для отопления получили сегодня популярность у отечественных домовладельцев. Такие устройства одновременно функциональны, позволяют быстро нагревать теплоноситель, справляются с отоплением больших по своей площади частных домов. Они имеют простую конструкцию, что позволяет выполнить их своими руками. Необходимо лишь использовать качественную схему изготовления устройства, в особенности повышенное внимание следует уделить вопросам безопасности, что позволит решить все сложности с теплом и подогревом воды, будучи полностью уверенным в беспроблемной эксплуатации самодельных отопителей.