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 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.

Индукционные нагреватели

Индукционные водонагреватели – один из самых современных и высокотехнологичных классов электронагревателей, который появился на рынке относительно недавно, однако уже успел зарекомендовать себя как надежное и экономичное оборудование. Индукционные водонагреватели устанавливаются и в частных домах и квартирах, однако сегодня мы сосредоточим внимание на промышленных индукционных нагревателях, работающих на токах промышленной частоты (50 Гц) и применяемых для горячего водоснабжения объектов хозяйственного назначения в относительно больших объемах.

КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП РАБОТЫ ИНДУКЦИОННОГО ВОДОНАГРЕВАТЕЛЯ

Для того, чтобы разобраться в том, как работают индукционные водонагреватели, надо обратиться к школьному курсу физики, а именно к разделу, изучающему явление электромагнитной индукции. Суть явления заключается в образовании электрического тока внутри проводника под действием магнитного поля, полярность которого постоянно меняется. Источником такого переменного магнитного поля является катушка, подключенная к электросети переменного тока.

Рассмотрим конструкцию индукционного нагревателя на схеме:

Первоначально схема может показаться несколько запутанной, однако она отражает довольно простой способ нагрева теплообменника. Если намотать несколько витков проволоки вокруг сердечника из ферромагнитного материала, получим катушку индуктивности или, попросту, электромагнит. Поскольку он подключается к сети переменного тока, то и генерируемое им магнитное поле является переменным. Находящийся в этом магнитном поле проводник (грубо говоря, кусок металла) разогревается за счет возникающих в нем вихревых токов или токов Фуко. Далее это тепло снимается циркулирующим теплоносителем.

Человек, знакомый с электротехникой, заметит, что данная конструкция – не что иное, как трансформатор, только в качестве вторичной обмотки в нем используется теплообменник, поэтому предназначен он не для преобразования электрического напряжения, а для нагрева.

В этом заключается главное преимущество индукционного водонагревателя – чрезвычайная долговечность и неприхотливость. Ведь, по сути, что мы имеем? Катушку из медной проволоки и металлический теплообменник, который, как правило, изготавливается из цветного металла или нержавеющей стали. В такой конструкции попросту нечему ломаться!

ОСОБЕННОСТИ СЕРИЙНО ВЫПУСКАЕМЫХ ИНДУКЦИОННЫХ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЕЙ

Возникает довольно естественный вопрос: если конструкция индукционного водонагревателя настолько проста, а оборудование, использующее принцип индукционного нагрева так надежно и долговечно, то почему до сих пор их не выпускают на каждом углу и не пользуются все, кому не лень?

Надо отметить, что простым является принцип, на котором построена работа индукционного водонагревателя. Конструкция же далеко не так проста, как может показаться. Дело в том, что нагреть в индукционном поле проводник действительно несложно. Сложнее сделать такую конструкцию нагревателя, при которой вся потребляемая электроэнергия преобразовывалась бы в тепловую энергию, а не рассеивалась бы в пустоту посредством электромагнитного излучения. Индукционные водонагреватели, собранные «своими руками» или в кустарных условиях, сильно не дотягивают до характеристик нагревателей, выпускаемых серийно. В России работает всего несколько предприятий-изготовителей индукционных водонагревателей, и каждый использует специфические конструктивные особенности, защищенные патентами. Только такие конструкции обеспечивают высокие энергетические характеристики – КПД 98-99% и коэффициент мощности cos «фи» 0,98-0,985 при работе от электросети с промышленной частотой тока (50 Гц). Подробнее о значении коэффициента мощности – см. в статье.

Кроме преимущества в долговечности и надежности, индукционные водонагреватели отличаются от других типов электроводонагревателей ценой – они действительно заметно дороже, не только потому, что производители снимают «сливки», продавая надежное оборудование дороже, а потому, что себестоимость таких водонагревателей значительно выше.

ТЭНОВЫЕ ИЛИ ИНДУКЦИОННЫЕ ВОДОНАГРЕВАТЕЛИ?

Когда речь заходит о сравнении оборудования разных типов, бывает сложно оценить, что лучше. Плюсы и минусы есть у любого оборудования. Обычно, индукционные водонагреватели сравнивают с ТЭНовыми и электродными. Последние в большей мере распространены на отоплении и горячем водоснабжении крупных, промышленных объектов, поскольку их мощность может быть очень большой, измеряемой сотнями киловатт. ТЭНовые водонагреватели занимают нишу поскромнее – это приборы, как правило бытовые, мощность которых не превышает 20 кВт. Дело в том, что с ростом мощности нагревателя, увеличивается и количество трубчатых электронагревателей (ТЭН), а с их количеством умножаются и связанные с их обслуживанием проблемы – необходимость периодической замены, повышение рисков аварий, снижения мощности и т.д. Всем известно, что с увеличением количества элементов в системе повышается ее сложность и снижается надежность в целом.

У электродных котлов другие недостатки – это необходимость замены электродов, подготовки теплоносителя (в качестве теплоносителя там используется электролит), дополнительные вложения в систему электрозащиты, а также повышенный износ всех элементов системы отопления и горячего водоснабжения – опять же по причине использования агрессивной среды в качестве теплоносителя.

Индукционные водонагреватели способны снять большинство перечисленных проблем. В них нет каких-либо элементов, требующих периодической замены. Нет изнашивающихся, нагруженных частей. Нет соединений, уплотнений, которые могут протекать. Нет высокотемпературных элементов. Кроме того, индукционные нагреватели имеют 2-ой класс электробезопасности, поскольку токопроводящие элементы не контактируют с системой, в которой циркулирует вода – нагрев осуществляется косвенно, посредством магнитного поля.

Можно констатировать, что индукционный водонагреватель на сегодняшний день – это самый современный и надежный тип оборудования, исключающего большинство проблем, связанных с эксплуатацией электроводонагревателей других типов.

Но, справедливости ради, надо отметить, что несмотря на свою привлекательность, индукционные водонагреватели – это нишевый продукт, который едва ли подойдет владельцу квартиры или небольшого дома. Такие преимущества как долговечность и надежность, конечно, всегда привлекательны, но из-за стоимости оборудования по-настоящему экономически выгодной эксплуатация индукционных нагревателей становится для отопления и горячего водоснабжения в больших объемах – ориентировочно от 30 кВт и выше.

РАЗНОВИДНОСТИ ИНДУКЦИОННЫХ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЕЙ

Как и другие типы водонагревателей, индукционные нагреватели бывают проточными и накопительными. Однако из-за особенностей конструкции, наибольшее распространение получили именно накопительные конструкции. Дело в том, что индукционный способ нагрева (если речь идет о нагреве от электросети с промышленной частотой тока) предполагает относительно небольшой градиент температур между нагреваемым в магнитном поле теплообменником и протекающим по нему теплоносителем. Обычно, эта разница температур составляет всего порядка 15-20 °С. Теплосъем обеспечивается не за счет высокой удельной мощности нагреваемой поверхности (как это реализуется при использовании ТЭНов), а за счет большой площади теплообмена. Поэтому индукционные водонагреватели, используемые для нагрева воды на протоке, обычно комплектуются дополнительным оборудованием – водо-водяными подогревателями (бойлерами).

Все преимущества индукционных нагревателей воды наиболее полно реализуются в установках с аккумуляционной емкостью. Использование именно такой конструкции позволяет получать горячую воду в нужном объеме в нужное время. Нагрев воды можно производить в периоды отсутствия разбора, например, в ночное время. При этом экономятся средства на стоимости нагревательного оборудования. Скажем, вместо установки 250 кВт можно поставить 100 кВт-ный нагреватель с аккумуляционной емкостью и существенно сэкономить на разнице в стоимости оборудования.

Подобрать оборудование подходящей мощности вам помогут специалисты НПП «Термические Технологии», новосибирского завода-изготовителя индукционных водонагревателей марки ТЕРМАНИК. Для этого достаточно заполнить и отправить в адрес предприятия бланк ТЗ на отопление. Расчеты производятся бесплатно для заказчиков.

СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ ИНДУКЦИОННЫХ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЕЙ

Индукционные водонагреватели ТЕРМАНИК применяются для горячего водоснабжения. Среди сфер их применения:

• горячее водоснабжение столовых, кухонь, объектов общепита
• горячее водоснабжение душевых, моечных, заводских цехов
• горячее водоснабжение технологических линий
• горячее водоснабжение гостиниц, санаториев, баз отдыха
• горячее водоснабжение отдельных зданий, поселков, микрорайонов

Также оборудование применяется в качестве резервного источника горячего водоснабжения во время профилактических и сезонных отключений центрального водоснабжения.

Благодаря своей долговечной и надежной конструкции, индукционные нагреватели подходят как для непрерывной работы, так и для периодической эксплуатации с длительными сроками простоя. На сегодняшний день это, пожалуй, самое выносливое и неприхотливое в эксплуатации оборудование, способное решить любые задачи, связанные с горячим водоснабжением, автономным горячим водоснабжением на самом высоком уровне.