Какие бывают индукционные котлы отопления – плюсы и минусы, устройство, подключение

Отсутствие нагревательного элемента

Первое – в эл.котле индукционном, якобы нагревательных элементов нет. А вот в тэновом, их иногда более десятка, а значит высока вероятность их поломки, может и нескольких сразу.

Но если бы не было нагревательного элемента, то чем бы тогда котел нагревал воду? Та же самая катушка по сути и выполняет эту роль, только без соприкосновения с жидкостью. Поэтому данный элемент присутствует в любом таком агрегате.

А вот что касается высокой вероятности выхода ТЭНов из строя, то это напрямую зависит от той продукции и производителя, что вы покупаете.

Есть специалисты установившие за годы своей работы более 500 тэновых котлов, и не поменявшие по гарантии за все это время ни одного элемента.

Лучшие котлы с однофазным/трехфазным питанием

Отопительное оборудование, которое можно работать как от однофазной так и трехфазной сети считается универсальным. Оно дороже, но устойчивы к перепадам напряжения, характеризуются долговечностью и высокой мощностью. Чтобы купить электрический котел с одно-трехфазным питанием, рекомендуем ознакомиться с лучшими моделями 2021 года.

1

Эван EXPERT 9

Одноконтурный ТЭН-котел от отечественного производителя.

Характеристики:

• Цена – от 45 237 руб.
• Оценка покупателей – 4.9
• КПД – 99.5
• Макс. тепловая мощность – 9 кВт
• Отапливаемая площадь – 90 кв. м

Отличается хорошими показателями мощности и КПД. Пригоден для отопления зданий, площадью менее 100 кв. м.

Прибор настенного типа, с электронным управлением. Циркуляционный насос и расширительный бак встроены в конструкцию. Из дополнительных функций стоит отметить датчик уличной температуры, с помощью которого котел регулирует обогрев внутри помещения. Номинальное давление теплоносителя в контуре достигает 2.9 бар, что позволяет равномерно отапливать помещения, удаленные от установки.

Объем расширительного бака Эван EXPERT 9 – 12 л

Достоинства:

• хорошие показатели мощности и КПД;
• объемный расширительный бак;
• экономичный расход электроэнергии;
• датчик уличной температуры;
• автоматическая диагностика и встроенный программатор.

Недостатки:

• вес установки – 41 кг;
• стоимость.

2

Protherm Скат RAY 9 KE

Экономный и производительный настенный котел для загородного дома.

Характеристики:

• Цена – от 38 431 руб.
• Оценка покупателей – 4.7
• КПД – 99.5%
• Макс. тепловая мощность – 9 кВт
• Отапливаемая площадь – 90 кв. м

Работает от трубчатого электронагревателя. Модель подключается к одному контору, однако этот минус компенсируется возможностью подключения к теплому полу.

Прибор от Протерм с расширительным баком на 8 л и циркуляционным насосом. Температура теплоносителя – от 25 до 85 градусов. Помимо самодиагностики, производитель предусмотрел защиту от перегрева. Для защиты установки от перебоев встроены предохранительный клапан и воздухоотводчик.

Protherm Скат RAY 9 KE оснащен антифризом для защиты от замерзания

Достоинства:

• производительность;
• множество дополнительных функций;
• экологичность;
• защита от перебоев, неблагоприятных факторов;
• электронное управление.

Недостатки:

• высокая стоимость;
• большой расход энергии;
• малая емкость расширительного бака в сравнении с другими моделями.

3

Одноконтурный тэновый котел для утепления небольших загородных домов.

Характеристики:

• Цена – от 16 950 руб.
• Оценка покупателей – 4.2
• КПД – 99%
• Макс. тепловая мощность – 6 кВт
• Отапливаемая площадь – 60 кв. м

Оснащен трехступенчатой регулировкой мощности для установки оптимального режима работы отопительной установки. Минимальная температура теплоносителя – 10 градусов. Максимальное давление – 3 бар, за счет чего теплоноситель равномерно распределяется по контуру и поддерживает температуру во всех отапливаемых помещениях.

В число дополнительных функция входит защита от замерзания, индикация включения, защита от перегрева. Предусмотрено подключение внешнего управления. Единственный недостаток прибора – мощность, однако этот недочет компенсируется доступной, в сравнении с другими моделями, ценой.

В Рэко 6П не встроен расширительный бак и циркуляционный насос

Достоинства:

• цена;
• относительно небольшие размеры;
• экономия энергии;
• жидкокристаллический дисплей;
• комфортное управление;
• возможность автоматической настройки;
• большое количество вспомогательных функций и настроек.

Недостатки:

• мощности хватает только на здания до 60 кв. м;
• сложный ремонт при неисправностях;
• нет расширительного бака и насоса.

Устройство и принцип работы котла

При пропускании электрического тока через токопроводящий материал в последнем происходит выделение тепла, мощность которого прямо пропорциональна силе тока и его напряжению (закон Джоуля — Ленца). Вызвать протекание тока в проводнике можно двумя способами. Первый состоит в его непосредственном подключении к источнику электричества. Этот способ будем называть контактным.

Второй – бесконтактный – был открыт Майклом Фарадеем в начале19-го века. Ученый выяснил, что при изменении параметров магнитного поля, пересекающего проводник, в последнем появляется электродвижущая сила (ЭДС). Это явление получило название электромагнитной индукции. Где есть ЭДС – там будет и электроток, а значит и нагрев, причем в данном случае — бесконтактный. Такие токи называют наведенными или вихревыми или токами Фуко.

Индукционный котел отопления — принцип работы

Вызвать электромагнитную индукцию можно по-разному. Проводник можно перемещать или вращать в постоянном магнитном поле, как это делается в современных электрогенераторах. А можно менять параметры самого магнитного поля (интенсивность и направление силовых линий), оставляя при этом проводник неподвижным.

Подобные манипуляции с магнитным полем стали возможными благодаря еще одному открытию. Как выяснил Ханс-Кристиан Эрстед в 1820-м году, намотанный в виде катушки провод при подключении к источнику тока превращается в электромагнит. Меняя параметры тока (силу и направление), мы добьемся изменения параметров генерируемого данным устройством магнитного поля. При этом в проводнике, находящемся в этом поле, будет возникать электрический ток, сопровождающийся нагревом.

Ознакомившись с этим несложным теоретическим материалом, читатель наверняка уже представил себе в общих чертах устройство индукционного котла отопления. Действительно, он имеет довольно простую конструкцию: внутри экранированного и теплоизолированного корпуса имеется труба из особого сплава (можно использовать и сталь, но характеристики при этом будут чуть хуже), установленная в гильзе из диэлектрического материала; на гильзу в виде катушки намотана медная шина, подключаемая к электросети.

Котел индукционный после монтажа

Посредством двух патрубков труба врезается в систему отопления, в результате чего по ней будет протекать теплоноситель. Переменный ток, протекающий через катушку, создаст переменное магнитное поле, которое в свою очередь наведет вихревые токи в трубе. Вихревые токи обусловят нагрев стенок трубы и частично теплоносителя по всему объему, заключенному внутри катушки. Для более быстрого нагрева вместо одной трубы может быть установлено несколько параллельных трубок меньшего диаметра.

Читатели, осведомленные о стоимости индукционных котлов, конечно, заподозрили, что в их конструкции имеется еще что-нибудь. Ведь не может теплогенератор, состоящий только из трубы и куска провода, стоить в 2,5 – 4 раза дороже ТЭНового аналога. Чтобы нагрев был достаточно интенсивным, через катушку нужно пропускать не обычный ток из городской сети с частотой 50 Гц, а высокочастотный, поэтому индукционный котел оснащается выпрямителем и инвертором.

Выпрямитель превращает переменный ток в постоянный, затем он подается на инвертор – электронный модуль, состоящий из пары ключевых транзисторов и управляющей схемы. На выходе инвертора ток снова становится переменным, только с уже гораздо большей частотой. Такой преобразователь имеется не во всех моделях индукционных котлов, некоторые из них все-таки работают на частоте в 50 Гц. Однако, применение высокочастотного переменного тока позволяет значительно уменьшить размеры устройства.

Принцип электромагнитной индукции

В различных описаниях авторы указывают на сходство индукционного котла с трансформатором. Это вполне справедливо: катушка из провода играет роль первичной обмотки, а труба с теплоносителем – замкнутой накоротко вторичной обмотки и одновременно магнитопровода.

Почему же тогда трансформатор не греется? Дело в том, что магнитопровод трансформатора выполнен не из цельного элемента, а из множества изолированных друг от друга пластин. Но даже эта мера не способна полностью предотвратить нагрев. Так, например, в магнитопроводе трансформатора напряжением 110 кВ в режиме холостого хода выделяется ни много ни мало 11 кВт тепла.

Что же такое индукционный котел?

Индукционные системы отопления начали использовать в 80-х годах прошлого столетия на промышленных предприятиях. Бытовые же приборы появились только в середине девяностых годов. За последние десятилетия они были доработаны, и в их конструкцию были внесены некоторые обновления, однако, принцип их работы остается неизменным.

Название данных отопительных систем и приборов уже само по себе говорит о том, что в основе их функционирования лежит электромагнитная индукция. Суть принципа работы состоит в том, что если через проволоку достаточно большого диаметра в сечении, накрученную в виде катушки, пропустить переменный ток, то вокруг этой первичной обмотки создается мощное электромагнитное поле. Если в этом поле окажется проводник, то в нем будет наводиться (индуцироваться) напряжение. Ну а если силовые линии поля пересекают расположенный в нем сердечник из сплава, обладающего магнитными свойствами, то получается своеобразный короткозамкнутый контур. И за счёт появления на нем блуждающих токов Фуко, происходит очень быстрый и сильный нагрев этого материала.

Простейшая схема принципа работы индукционного нагревателя

Такой принцип широко используется, например, в сталелитейной промышленности. Нашли ему применение и для быстрого и высокотемпературного нагрева воды. Понятно, что в качестве сердечника в этом случае будет выступать труба или иной канал, по которому циркулирует теплоноситель.

А самый доступный для понятия пример индукционного нагревателя представляет собой проволоку, намотанную на трубу, изготовленную из диэлектрика, которая будет изолировать магнитный сердечник, помещаемый в ее внутреннее пространство.

Проволочная катушка подключается к электропитанию и создает электромагнитное поле. В результате воздействия переменного электромагнитного поля металлический стержень-сердечник будет нагреваться, передавая тепло теплоносителю, который затем поступает в трубы и радиаторы отопительного контура. В качестве теплоносителя в автономных системах отопления может быть использовано масло, вода или этиленгликоль.

Вместо сердечника, в современных котлах для теплообмена задействован целый лабиринт каналов и труб. Их стенки, выполненные из ферримагнитного сплава, обеспечивают большую площадь контакта с водой и оттого — очень интенсивный нагрев циркулирующего по ним теплоносителя

Это, конечно, очень упрощенное объяснение. В индукционных котлах промышленного производства в теплообменный ферромагнитным сердечником может являться целый лабиринт труб или каналов, а нередко, например, в вихревых нагревателях, в этом процессе задействован и корпус прибора.

Один индукционный котел правильно выбранной мощности способен обеспечить нагретым теплоносителем несколько контуров разветвленной системы отопления. Естественно, при грамотной расстановке коллекторов и циркуляционных насосов.

В системах отопления небольшой протяженности теплоноситель, нагреваясь, будет подниматься вверх, и создавшегося естественного давления обычно бывает достаточно для его естественной циркуляции. Если же отопительная магистраль довольно длинная и разветвлённая, завязана на коллекторы с дальнейшим распределением потоков теплоносителя по отдельным контурам, то в систему устанавливают один или несколько циркуляционных насосов, так как без них требуемого перемещения теплоносителя будет добиться невозможно.

Два лучших способа снизить потребление электрокотла

Как выбрать внешний термостат для электрокотла и экономить на отоплении до 30% каждый месяц

Если автоматикой не предусмотрена возможность программирования режима работы, серьезно снизить расход электроэнергии котлом можно подключив к нему программируемый комнатный термостат (при наличии соответствующих контактов, информация о возможности подключения внешнего управления всегда указывается в технических характеристиках).

Программируемый комнатный термостат управляет работой котла ориентируясь на измерения температуры воздуха в помещении, в котором установлен, а не на температуру теплоносителя

Однако главной и наиболее важной в целях экономии задачей является режим программирования настроек работы на ближайшие сутки и неделю. Например, на рабочее время, когда хозяева отсутствуют дома, можно установить температуру 15°C

А на время сна – 18 или 19°C. Такие параметры не повлияют на комфорт, однако позволят существенно уменьшить итоговый расход электроэнергии.

Вторым незаменимым элементом при отоплении электрокотлом явяется электрический счетчик, дифферинцирующий потребление электроэнергии по двум, а лучше по трем временным зонам. Например, для Московской области действуют такие дифферинцированные по временным зонам тарифы:

• пиковая зона (с 7:00 до 10:00 и с 17:00 до 21:00) – 5.06 руб за 1 кВт.ч;
• полупиковая зона (с 10:00 до 17:00 и с 21:00 до 23:00)– 3.89 руб за 1 кВт.ч;
• ночная зона (с 23:00 до 7:00) – 1.68 руб за 1 кВт.ч.

На практике затраты на покупку, оформление и установку прибора учета, дифферинцирующего потребление, окупаются за несколько месяцев, поскольку снижают расходы в денежном выражении на 15-25%.

ИнструкцииКотлыСпособы экономииЭлектрокотлы

Конструкция и принцип работы

Изделия такого типа состоят из нескольких элементов:

1. Наружный корпус. Материалом изготовления оболочки обычно является сталь.
2. Изоляционный слой. Он располагается под корпусом и нужен для максимального снижения уровня теплообмена. Кроме того тут же расположена и вся электрическая изоляция.
3. Сердечник изделия. Этот элемент обычно изготовлен из двух ферро магнитных стальных трубочек разного диаметра, которые вставлены друг в друга. Та труба, которая расположена внутри – покрыта обмоткой, а внешняя трубка выполняет функцию нагревательного элемента.

Устройство в разрезе и принцип его работы

Работает такая конструкция довольно просто – вода подается в нижнюю часть корпуса через специальный патрубок и проходит по пространству между внешней трубой и оболочкой. За время «прохода» она нагревается и затем поступает во внутренний сердечник прибора, а уже оттуда теплоноситель подается в радиаторы.

Схема подключения устройства к радиаторам

Тут получается, что на трубки одет индуктор, электромагнитное поле которого довольно быстро нагревает сердечник. То есть физика процесса такова – переменное магнитное поле индуцирует появление тока в трубках системы, который и нагревает нужный участок металла. А теплоноситель нагревается уже от этих самых трубок.

Принцип нагрева теплоносителя

Особенность в том, что в такой конструкции отсутствуют элементы, которые изнашиваются. Единственный элемент, срок службы которого ограничен – это индукционная катушка. Однако длительность ее работы составляет не менее 100 000 часов, что гораздо больше, чем в случае с ТЭНами.

Пример ТЭНа с накипью

Что же касается подачи тока, то отопительные индукционные котлы могут работать от однофазной и трехфазной сети.

С устройством и принципом работы разобрались, теперь давайте рассмотрим моменты, которые важно учитывать перед покупкой такой конструкции

Как выбрать котёл для частного дома

Электрический котёл должен полностью справляться с задачей обогрева частного дома, поэтому устройство нужно правильно подобрать по мощности. Для точного расчёта необходимо вычислить теплопотери здания. С этим вопросом лучше обратиться к специалистам, которые не только установят места утечки тепла, но и произведут необходимые расчёты мощности теплового оборудования. Вообще следует выбирать устройства на 20–30% мощнее, чем необходимо для обеспечения теплом всего дома.

Электрокотлы с ТЭНами

Такие устройства наиболее часто используют в качестве основного или дополнительного обогрева помещения. Электрокотлы с ТЭНами могут быть как настенного, так и напольного типа. Напольные агрегаты, как правило, рассчитаны на высокую мощность и имеют большие габариты.

Учитывая высокую вероятность выхода из строя отопительного элемента, некоторые модели оснащаются двумя ТЭНами. Такие установки более надёжны, и позволяют полноценно отапливать помещения даже при выходе одного ТЭНа из строя.

ТЭНовый электрический котел Источник kotlof.ru

Индукционные электрические нагреватели

Для нагрева теплоносителя в индукционных котлах применяется переменное магнитное поле. Под воздействием сильных переменных магнитных полей металл разогревается и теплота передаётся жидкости в резервуаре. Таким образом, удаётся полностью изолировать электрический нагревательный элемент от воздействия жидкости и растворённых в ней солей.

Индукционные котлы значительно дороже ТЭНовых устройств, но учитывая высокую надёжность, экономичность и большую мощность таких отопительных систем, специалисты рекомендуют сделать свой выбор в пользу приобретения котлов этого типа.

Вихревой индукционный нагреватель Источник nn.kotel-t.ru

Разновидности индукционных котлов

Все модели индукционных котлов работают по одному принципу, но имеются отличия в их конструктивном исполнении. По этому критерию они условно подразделяются на несколько видов, которые будут рассмотрены далее.

Кожуховые котлы. Кожух котла имеет цилиндрическую форму. В кожухе находится катушка индуктивности. Как внутри, так и снаружи катушки проходит теплообменник.

Поступающая во входящий патрубок рабочая жидкость проходит по теплообменнику, нагревается и через верхний патрубок поступает в отопительный контур. Котлы кожухового типа в России производит НПК «ИНЭРА». На рынке они известны под брендом SAV.

Котлы с объемными теплообменниками. Такой тип котлов еще называют индуктивно-кондуктивным. Агрегат имеет металлический корпус в виде цилиндра.

В корпусе размещена индукционная катушка с ферромагнитным стержнем, который выполняет функции теплообменника. Индуктивно-кондуктивные котлы на рынке представлены серией ВИН. Производитель – завод теплового оборудования «Альтернативная энергия».

Котлы с трубчатым теплообменником. Классические индукционные котлы имеют теплообменник в виде набора труб, огибающих катушку индуктивности. Первым на рынке был именно такой агрегат.

Индукционные котлы с инверторами. Индукционный котел может быть дополнен инвертором, в котором постоянный электрический ток аккумуляторов преобразуется в переменный высокочастотный и только потом поступает к катушке индуктивности.

Такое решение помогает получать необходимые вихревые токи для генерации тепла при отсутствии основного сетевого питания.

Использование инвертора в схеме с индукционными котлами позволяет стабилизировать поставку питания электрооборудованию и защитить его от перепадов напряжения в сети

Плюсы и минусы

Преимущества индукционного отопительного оборудования:

1. Повышенная надежность и безопасность эксплуатации за счет использования автоматики. Допускается применение различных жидких теплоносителей.
2. Повышенный КПД котла, превышающий 90%. Параметр зависит от конструктивных особенностей теплообменного контура.
3. Увеличенный срок эксплуатации, превышающий отметку 25 лет. Для повышения надежности используются катушки с разнесенными витками обмотки. Зазор между проводом заливается термоустойчивым компаундом. Из схемы оборудования исключены трущиеся детали (кроме быстросъемных электрических насосов), что дополнительно снижает вероятность поломки оборудования.
4. Быстрое начало работы за счет уменьшенных габаритов изделия. Поскольку электрический индукционный котел не имеет массивных металлических элементов конструкции, то нагрев жидкости начинается после включения питания.
5. Вибрирующий индукционный нагревательный элемент не покрывается слоем накипи. Для снижения вероятности образования отложений применяются специальные жидкости. Отсутствие отложений позволяет поддерживать равномерную мощность в процессе эксплуатации устройства. Для повышения функциональных характеристик рекомендуется вводить в состав рабочей жидкости реагенты, препятствующие образованию отложений.

Недостатки нагревательного оборудования с индукционным принципом нагрева жидкости:

1. Необходим постоянный контроль уровня жидкости в магистралях. При утечке происходит перегрев рабочего сердечника, выводящий отопительный котел из строя.
2. Повышенная цена оборудования и монтажа.
3. Затруднен процесс самостоятельного ремонта. Не предусмотрен демонтаж части компонентов конструкции, что повышает стоимость восстановительных работ.
4. Высокочастотный шум при работе части устройств. Подобное оборудование не рекомендуется устанавливать в жилых помещениях.

Индукционный котел отопления своими руками

В бытовых условиях нагреватель можно изготовить из сварочного инвертора или трансформатора.

Котел из сварочного инвертора

Прежде чем приступить непосредственно к сборке необходимо запастись следующими материалами:

• Нержавеющей проволокой диаметром 5-7 мм;
• Отрезком пластиковой термостойкой трубы, длиной приблизительно 500 мм, наружным диаметром не более 50 мм и толщиной стенки не менее 5 мм;
• Просечной или плетеной сеткой из нержавеющей стали с окном не более 4х4 мм. Размер сетки должен полностью перекрывать поперечное сечение пластиковой трубы и обеспечивать возможность надежного крепления;
• Эмалированной медной проволокой диаметром 1,2-1,5 мм. Для намотки катушки понадобится приблизительно 5м;
• Двумя переходниками для соединения котла с отопительной магистралью;
• Сварочным инвертором, позволяющим осуществлять плавную регулировку силы тока.

После того как все необходимые комплектующие подготовлены, можно приступать к работе по сборке индукционного котла. Сборка состоит из нескольких этапов:

1. Нержавеющая проволока нарезается на отрезки длиной 5-6 см в количестве, необходимом для полного заполнения трубы.

2. Одна сторона трубы закрывается сеткой, после чего производится засыпка отрезков проволоки и заделка второй стороны. Внутренняя полость трубы заполняется полностью, а наличие с обоих сторон ограждающей сетки предотвращает попадание кусочков проволоки в трубопроводы отопительной системы.

3. На заполненную трубу наматывается 90-100 витков медной проволоки. В процессе намотки необходимо обеспечить равномерность и одинаковое расстояние между витками. Вся катушка должна быть равноудалена от обоих торцов трубы.

4. На торцы трубы герметично устанавливаются переходники, и производится врезка в существующую отопительную магистраль.

5. Оба вывода катушки подсоединяются к сварочному инвертору.

6. Смонтированный таким образом отопительный контур заполняется теплоносителем, после чего система готова к работе.

Категорически запрещается подключение прибора к электросети до полного заполнения системы теплоносителем.

7. С помощью инвертора выполняется установка необходимого температурного режима.

Такая конструкция индукционного прибора своими руками может эффективно обогревать площадь 50–60 м2. Если же отапливаемая площадь больше, либо требуется дополнительная мощность для автономного горячего водоснабжения, существует второй вариант.

Индукционный котел с использованием трансформатора

При использовании трансформатора, роль нагревательного элемента играет корпус прибора, внутри которого циркулирует теплоноситель. Для изготовления агрегата, помимо навыков сварщика, потребуются:

• Две металлических трубы помещенных одна в другую таким образом, чтобы между ними образовалась полость.
• Два плоских кольца для заделки торцов;
• Сварочный инвертор;
• Трансформатор трехфазный;
• Металлические трубы для входного и выходного патрубков.

1. На некотором расстоянии от торцов в полый цилиндр ввариваются патрубки, обеспечивающие циркуляцию теплоносителя.

2. Путем наматывания медной проволоки на корпус формируется первичная обмотка;

3. Для замедления остывания и уменьшения рассеивания тепловой энергии, изделие помещают в специальный корпус, а образовавшуюся полость заполняют жаростойким теплоизоляционным материалом.

Обеспечение безопасности

Для предотвращения несчастных случаев, при монтаже самодельных индукционных котлов предназначенные для отопления частного дома необходимо придерживаться нескольких правил:

• При подключении изделия к системе отопления, расстояние от стены должно быть не менее 30 см, а от пола и потолка не менее 80 см;
• Устанавливать приборы можно исключительно в замкнутые контуры с принудительной циркуляцией теплоносителя;
• На выходной патрубок следует установить манометр и предохранительный клапан.

Использование явления электромагнитной индукции при изготовлении отопительных котлов позволяет существенно уменьшить габариты изделий, обеспечить высокую производительность и длительный срок службы оборудования.