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.
Схема нагрева теплоносителя
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.
Отопление индукционными котлами
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.
Пример подключения индукционного котла
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.
