Преимущества использования индукционного котла для отопления частного дома

Несмотря на то что индукционный котел стоит в 2-3 раза дороже ТЭНового аналога, все большее число пользователей предпочитает этот вид отопителей. Благодаря простой и безотказной конструкции агрегат долговечен и не нуждается в обслуживании. Из-за большой мощности подключение установки нужно согласовать с РЭС.

Индукционный котел имеет безопасную конструкцию.

История появления отопительного оборудования

Предпосылкой для создания теплогенераторов такого типа стало открытие электромагнитной индукции, сделанное Майклом Фарадеем 29 августа 1831 г. До него это явление наблюдал Франсуа Жан Доминик Араго, но не смог объяснить и раскрыть его.

Ее можно добиться 2 способами:

1. Варьированием параметров поля. Для этого меняют силу или направление тока, протекающего в катушке электромагнита.
2. Движением проводника относительно поля или наоборот. Для этого, например, вращают постоянный магнит.

Позже данное явление подробно исследовал Жан Бернар Фуко. Объемные токи, возникающие в материале под действием переменного магнитного поля, он назвал вихревыми. Это обусловлено кольцевой траекторией движения зарядов. Также их именуют токами Фуко – по имени исследователя.

Согласно закону Джоуля – Ленца, наведенное магнитным полем электричество вызывает повышение температуры проводника. Этим воспользовался Е. Колби в своих опытах по бесконтактному нагреву стали. В 1900 г. в шведском городе Джайсинге фирма «Бенедикс Балтфабрик» построила первую индукционную плавильную печь мощностью 78 кВт. Руководителем проекта был инженер Ф. Кьеллин.

В 1900 году построили первую индукционную плавильную печь.

В дальнейшем технология получила развитие и стала применяться для решения широкого круга задач, в частности:

• сверхчистой плавки, пайки и сварки металлов;
• гибки и термообработки деталей машин;
• создания ювелирных украшений;
• дезинфекции медицинского инструмента;
• нагрева миниатюрных заготовок, для которых есть опасность повреждения при контакте с газопламенным и дуговым оборудованием;
• поверхностной закалки, в т. ч. изделий сложной формы;
• активации, тренировки и дегазации катодов при производстве вакуумных электронных приборов.

Из-за крупных размеров первых установок в быту данный метод поначалу не применяли.

Позже стали выпускать:

• кухонные плиты;
• водонагреватели;
• теплогенераторы.

Общая информация про индукционный котел отопления

Производство подобных агрегатов началось в 90-х гг. прошлого века. Многие модели имеют форму цилиндра, поэтому хорошо вписываются даже в малогабаритные помещения.

Предназначение инвертора

Самые дорогие модели оснащают электрическим преобразователем, который обрабатывает сетевой ток следующим образом:

• выпрямляет;
• снова делает переменным с частотой до 80 кГц вместо стандартных 50 Гц.

Инверторы оснащают электрическим преобразователем.

На первом этапе задействуют простой диодный мост. На втором – схему из быстросрабатывающих ключевых транзисторов и управляющего ими микропроцессора.

Повышение частоты тока приводит к аналогичному изменению генерируемого им магнитного поля. В результате в нагреваемом материале усиливается т. н. скин-эффект. Он состоит в том, что из-за взаимодействия постоянно меняющихся первичного и вторичного полей свободные носители заряда вытесняются в поверхностные слои изделия. В результате увеличивается плотность тока, а значит, и интенсивность нагрева, т. к., согласно закону Джоуля – Ленца, эти величины взаимосвязаны:

ω = j*E.

Температура в глубине материала повышается за счет теплопроводности. С ростом частоты магнитного поля индуктора толщина слоя уменьшается. Как результат, увеличивается плотность тока.

Технические характеристики и функциональные возможности

В паспорте прибора указывают следующие параметры:

• мощность;
• напряжение – 220 или 380 В (1- или 3-фазное);
• габариты и вес;
• способ установки – настенный или напольный;
• наибольшую температуру теплоносителя;
• максимальное давление в баке.

Индукционный котел имеет высокий КПД до 99%.

Часто обозначают и КПД. Но это маркетинговая уловка – любой электрокотел, независимо от принципа действия, работает с эффективностью 99%.

Вес установки мощностью 15 кВт составляет 15 кг (агрегат марки «Комфорт»), 5 кВт – 11 кг (ELC Indukcion).

Функциональные возможности:

1. Плавный запуск. Это исключает резкие колебания напряжения в домашней сети.
2. Регулировка мощности в широких пределах. Например, у отопителя номинальной производительностью 6 кВт имеется 3 ступени по 2 кВт.
3. Поддержание температуры теплоносителя в указанных пользователем пределах. Прибор автоматически выбирает нужный режим, при необходимости отключается.
4. Программирование. Пользователь задает график работы отопителя на каждый день недели. Например, в будни с 8-00 до 17-00. Когда дома никого нет, температуру теплоносителя устанавливают на минимум.
5. Комнатный термостат. С помощью выносного датчика прибор контролирует температуру воздуха в помещении и сам выбирает оптимальный режим работы.
6. Погодозависимое управление. Некоторые модели отслеживают еще и температуру на улице и при ее изменениях загодя корректируют производительность. Это позволяет избежать перерасхода энергии.
7. Удаленный контроль. GSM-модуль позволяет включать прибор и менять его настройки со смартфона.
8. Отображение рабочих параметров на экране. Есть модели с сенсорным дисплеем.

Двухконтурный агрегат дополнительно обеспечивает горячее водоснабжение в проточном режиме.

Многие модели укомплектованы расширительным баком и насосом.

Устройство

Прибор состоит из таких компонентов:

1. Корпуса с тепло- и электроизоляцией.
2. Котлового бака с сердечником.
3. Намотанной на него катушки из провода, залитой компаундом.
4. Блока автоматики.
5. Клеммной коробки для подсоединения кабеля.

Устройство индукционного котла.

Принцип работы

Функционирование котла основано на эффекте индукции. Часть совершаемой электротоком работы расходуется на создание магнитного поля вокруг проводника. Если тот собран в катушку, эта доля многократно увеличивается. Таким образом, обмотка котла выступает электромагнитом-индуктором, генерирующим переменное поле.

Оно наводит токи Фуко в теплообменнике и сердечнике, вызывая тем самым их нагрев.

Основные виды

Разные типы котлов отличаются устройством теплообменника:

1. Кожуховые. Аппарат состоит из 2 частей, расположенных внутри и снаружи катушки.
2. Объемные или индуктивно-кондуктивные. Котловой бак находится внутри обмотки, в нем установлен ферритовый сердечник.
3. Трубчатые. К этому виду относились первые индукционные отопители. Теплообменник представляет собой набор труб, огибающих обмотку.

Также агрегаты делятся на модели с инвертором и без него.

Главные преимущества использования

По сравнению с ТЭНовыми котлы бесконтактного нагрева имеют следующие достоинства:

1. Устойчивость к перепадам напряжения. Выдерживают даже удар молнии и обрыв «нуля».
2. Надежность и долговечность. Эти качества обусловлены простой конструкцией: рабочая часть котла состоит из трубы и намотанного на нее провода.
3. Герметичность теплообменника. Его целостность не нарушена, поэтому протечки исключены.
4. Отсутствие накипи. По заверениям производителей, она не образуется из-за микровибраций стенок теплообменника.
5. Большая площадь поверхности нагрева. Она кратно превышает аналогичный показатель ТЭНа. Это обеспечивает быстрый нагрев теплоносителя.

Индукционный котел устойчив к перепадам напряжения.

По сравнению с газовым, твердотопливным и дизельным аналогами индукционный выигрывает, поскольку:

1. Не дает выхлопа и не нуждается в дымоходе.
2. Работает бесшумно.
3. Способен регулировать мощность в широких пределах и с высокой скоростью.
4. Ввиду отсутствия огня не является пожароопасным.
5. Оснащается только электронной автоматикой, а значит, имеет все современные функции – программирование, погодное управление и т. д.

Критерии выбора хорошего котла: на что обратить внимание

Покупая агрегат, учитывайте следующее:

1. Мощность. Для стандартного дома требуется 1 кВт на каждые 10 кв. м площади.
2. Напряжение. Модель на 380 В подойдет только тем, у кого к дому подведены 3 фазы.
3. Максимальное давление в котловом баке. Тот должен выдерживать нагрузку от насоса и веса водяного столба.

Предпочтительны модели с несколькими ступенями мощности – при запуске они не вызывают резкого падения напряжения в сети.

Покупая агрегат, учитывайте мощность и напряжение.

Ввиду высокой стоимости электричества рекомендуется выбрать котел с функциями, позволяющими экономно использовать энергию:

• с погодозависимой автоматикой;
• программируемые.

Обзор популярных производителей и моделей

Все больше компаний осваивает выпуск индукционных котлов. Некоторые марки стали особенно популярными.

ВИН

Бренд принадлежит заводу теплового оборудования «Альтернативная энергия». Предприятие выпускает индукционно-кондукционные отопители с объемными теплообменниками. Все котлы оснащены инверторами. Стоимость составляет 37-40 тыс. руб.

ВИН – отопитель с объемным теплообменником.

SAV

Оборудование этой марки выпускает НПК «ИНЭРА».

Особенности:

• кожуховый теплообменник;
• отсутствие инвертора.

Приборы функционируют на стандартной частоте сети – 50 Гц. Из-за этого они крупнее инверторных, но стоят меньше – 27-32 тыс. руб.

«Гейзер»

Марка принадлежит Костромскому заводу котельного оборудования. Предприятие выпускает серию отопителей с номинальной мощностью 5, 10, 15, 20, 25, 50, 100, 250 кВт. Первому требуется напряжение 220 В, прочим – 380 В.

Агрегаты «Гейзер» имеют индуктивно-кондуктивный тип.

Все агрегаты относятся к индуктивно-кондуктивному типу.

«Эдисон»

В модельном ряду этой торговой марки присутствуют отопители с номинальной мощностью 4.7, 13, 22, 50, 100, 250, 500 кВт.

Наиболее производительная установка способна обогреть объект площадью 5000 кв. м. Ее вес составляет 1,5 т.

Минимальная цена продукции «Эдисон» – 35 тыс. руб.

Модели не оснащены инверторами, поэтому младший представитель линейки при мощности 4,7 кВт весит 40 кг.

«Миратрон»

Компания предлагает несколько индукционных отопителей производительностью от 6 до 30 кВт. Фирма использует только качественные материалы при изготовлении агрегатов. Все они имеют разъем для подключения погодного датчика, предусмотрена функция программирования.

«Миратрон» – индукционный отопитель из качественных материалов.

Модель на 6 кВт стоит 45 тыс. руб., на 15 кВт – 65 тыс. руб.

Способы изготовления своими руками

Благодаря несложному устройству небольшой индукционный нагреватель можно сделать самостоятельно.

Самый простой способ – установить рядом с чугунной батареей электромагнит. Домашние умельцы собирают и более эффективные конструкции.

Из сварочного инвертора и пластиковых труб

Это самый распространенный вариант.

Действуйте в следующем порядке:

1. Возьмите отрезок толстостенной пластиковой трубы ДУ50 длиной 0,5 м. Чаще всего используют изделие из полипропилена.
2. С помощью специального нагревателя приварите с одной стороны муфту, предварительно вложив в нее круг из металлической сетки. Деталь должна полностью перекрывать торец трубы.
3. Засыпьте в водонагреватель обрезки нержавеющей проволоки толщиной 7 мм и длиной до 5 см. Они будут служить сердечником.
4. Закройте второй торец трубы металлической сеткой и приварите муфту.
5. Намотайте на корпус 90 витков эмалированного медного провода. Это катушка-индуктор.
6. Подключите к проводу сварочный инвертор на 15 А с функцией плавной регулировки тока.

Устройство можно сделать из сварочного инвертора.

Муфты допустимо заменить фитингами с металлической резьбой.

Отопитель готов, можно подсоединять его к трубопроводу.

Инструкция по самостоятельной установке

При монтаже устройства между ним и строительными конструкциями выдерживают следующие минимальные расстояния (см):

• стенами – 30;
• полом и потолком – 80.

Прибор выставляют по уровню в строго вертикальное положение.

Подключение котла к системе отопления

Индукционные нагреватели предназначены только для закрытых контуров с принудительной циркуляцией теплоносителя.

Причин тому 2:

• большое гидравлическое сопротивление;
• высокая скорость нагрева – среда закипает, прежде чем успевает уйти в систему под действием конвекции.

Схема подключения индукционного котла.

Поэтому контур должен быть оборудован:

1. Циркуляционным насосом с сеточным фильтром. Подключается у котла со стороны «обратки».
2. Мембранным расширительным баком. Помещается там же.
3. Группой безопасности из манометра, воздухоотводчика и предохранительного клапана. Устанавливается со стороны «подачи» не далее 0,5 м от котла без какой-либо арматуры на данному участке.

«Обратку» подсоединяют к отопителю снизу. «Подачу» – к верхнему патрубку.

Электрическое подключение

К прибору прокладывают собственный кабель от распределительного щита. Сечение жил подбирают по величине потребляемого тока. Линию защищают автоматическим выключателем и УЗО. Корпус котла заземляют.

Правила эксплуатации и техническое обслуживание

Запрещается делать следующее:

1. Заливать в систему теплоноситель, не указанный производителем в числе разрешенных.
2. Включать прибор в режиме сухого хода или при остановленном насосе.
3. Проводить работы по ремонту или обслуживанию, не обесточив агрегат.
4. Держать вблизи отопителя металлические предметы.

Прибор нельзя включать в режиме сухого кода.

Периодически проверяйте:

• работоспособность УЗО;
• сопротивление контура заземления.

Индукционные отопители не нуждаются в обслуживании. В редких случаях теплообменник может покрыться накипью, тогда его промывают раствором лимонной кислоты или специального средства. Чтобы исключить подобные явления, заливайте в систему обессоленную воду.

Срок службы

Производители дают гарантию на 10-15 лет. Но по свидетельствам продавцов и опытных пользователей, подобные установки служат 30 лет и более.

Приблизительная стоимость индукционного отопления частного дома

В режиме номинальной мощности котел работает только небольшую часть времени – когда температура на улице опускается до экстремально низких значений. В здании, построенном в соответствии с нормами энергосбережения, средняя производительность теплогенератора за весь холодный сезон составляет 1/3 максимума.

Пусть площадь дома равна 150 кв. м. Тогда:

• номинальная мощность прибора из расчета 1 кВт на 10 кв. м – 15 кВт;
• средняя за отопительный сезон – 5 кВт.

Если продолжительность холодного периода составляет 7 месяцев (213 дней), суммарный расход энергии равен:

Р=5*24*213=25560 кВт*ч.

Стоимость 1 кВт*ч в сельских населенных пунктах, например, Самарской обл., по состоянию на первую половину 2021 г. – 3,02 руб.

Затраты на индукционный котел будут большими.

Затраты на отопление составят:

З=25 560*3,02=77190 руб. за 7 месяцев или 11027 руб. за 1.

Из всех видов обогрева электрический является самым дорогим.

Чтобы снизить затраты, действуют так:

1. Переходят на 2-ставочный тариф. Для сел и деревень Самарской обл. цена 1 кВт*ч ночью в 2021 г. равна 1,66 руб.
2. Устанавливают в системе отопления теплоаккумулятор. Это большая емкость в оболочке из минеральной ваты.

Котел работает только ночью, нагревая жидкость в накопителе до +95°С. Днем отопительный контур по мере необходимости производит отбор горячей воды из емкости посредством смесительного узла.

Затраты в этом случае составят:

З=25 560*1,66=42430 руб. за 7 месяцев или 6061 руб. за 1.

В такой схеме котел работает ночью одновременно на систему отопления и на аккумулятор. Поэтому нужна модель с 2-кратной мощностью – 30 кВт.

Отрицательные стороны котлов

Недостатками индукционных отопителей являются:

1. Высокая стоимость. Прибор обходится в 2-3 раза дороже ТЭНового аналога.
2. Большие масса и габариты. Бытовые модели в основном весят от 40 до 80 кг.
3. Дороговизна энергоресурса. В России средняя стоимость электрического кВт*ч составляет 3,5 руб., тогда как полученного от сжигания магистрального газа – только 0,5 руб.
4. Сложность подключения. По нормам на квартиру и дом отводится всего 5-7 кВт, при наличии электроплиты – 88-11. Чтобы увеличить лимит, нужно получить разрешение в РЭС и заменить подводящий кабель. Бывали случаи, когда для подключения котла на 15 кВт людям приходилось оплачивать замену трансформатора на подстанции.

Отзывы пользователей

Вадим, 34 года, Пензенская обл.:

«Поставил у себя индукционный отопитель с теплоаккумулятором и перешел на 3-ставочный тариф на электричество. Расходы – терпимые, комфортно и никакого дыма. Обслуживать котел не нужно».

Игорь, 46 лет, Иркутская обл.:

«Пользуюсь таким прибором уже несколько лет. У нас электроэнергия дешевая, поэтому получается недорого.

Сложно было только повысить лимит подключения до 20 кВт».

Вывод

Электрические инверторные котлы отопления, они же индукционные – надежное и долговечное оборудование. Высокая степень автоматизации, отсутствие дыма и другие достоинства делают их наиболее удобными среди всех теплогенераторов. Для снижения затрат рекомендуется усовершенствовать систему отопления и перейти на 2- или 3-ставочную тарификацию электропотребления.