Нагрівальні пристрої, принцип дії яких заснований на індукційного нагрівання, називаються індукційними нагрівачами. Застосовуються вони як в промисловості, так і в побуті, причому в промисловості значення їх використання важко переоцінити.

Розглянемо ці пристрої докладніше.

Пристрій і принцип дії індукційного нагрівача

Спрощено індукційний нагрівач складається з трьох складових елементів:

  • генератор змінного струму (1);
  • індуктор (2);
  • сердечник (3).

У котушку, що складається з певного числа витків провідника заданої площі перетину, поміщають струмопровідний (металевий, графітовий) стрижень без безпосереднього контакту з нею, після чого на контакти котушки з генератора змінного струму подається напруга. Навколо витків котушки утворюється електромагнітне поле, під впливом якого в стрижні виникають вихрові струми Фуко, розігрівають сердечник. Таким чином, теплопередача на сердечник відсутня, тепло виробляється їм самостійно під впливом блукаючих в ньому струмів, і може бути передано за допомогою теплоносія. Температура стрижня підвищується не одночасно по всій масі, а від поверхневих шарів до центру, в залежності від теплопровідності матеріалу сердечника. При цьому, підвищення частоти змінного струму зменшує глибину індуктивного нагріву, але збільшує його інтенсивність. На особливу увагу заслуговує та обставина, що котушка навколо сердечника під час роботи залишається практично холодної.

Наочно цей процес виглядає так:

Області застосування

У промисловості індукційні нагрівачі використовуються для виконання наступних складних процесів:

  • надчиста плавка металів (виробляється в канальних – безконтактних індукційних печах);
  • гнучка сталевих труб великого діаметра;
  • виконання поверхневого гарту сталевих виробів (будівельна арматура, деталі передавальних механізмів верстатів і т.д.);
  • термообробка дрібних деталей складної конфігурації;

У побуті індукційні нагрівальні пристрої поширені також досить широко. Області їх застосування:

  • побутові автономні системи опалення (для дачі, квартири, приватного будинку);
  • індукційні варильні поверхні і плитки для кухні;
  • тигельні печі малого об’єму для побутової плавки металу;
  • ювелірне ремесло.

Оскільки основна тема статті – індукційний обігрівач, то докладно зупинимося на опалювальному котлі, в основу роботи якого покладено ідею індуктивного нагріву теплоносія.

Індукційний обігрівач – котел опалення

З тих пір, як власники житла стали встановлювати в своїх будинках автономні системи опалення, питання економічності нагрівальних котлів для них залишається одним з найважливіших. За цим показником, по крайней мере, серед пристроїв, що виробляють тепло з електрики, індукційні котли опалення лідирують. При цьому потужність їх, незрівнянна з ідентичним параметром такого приладу, як плінтусний обігрівач, дозволяє застосовувати агрегати в якості основного способу опалення в приміщеннях великої площі.

Індукційні котли опалення складаються з двох контурів – первинного (електромагнітного) і вторинного (теплообмінна обв’язка). Перший контур, що складається з перетворювача напруги і теплогенератора з нагрівачем індукційного типу, створює електромагнітне поле, вихрові струми і виробляє тепло. Другий контур, що включає в себе теплообмінник з системою обв’язки, передає це тепло за допомогою циркуляції теплоносія на радіатори системи опалення. В якості теплоносія використовується вода в чистому вигляді або з присадками.

Крім зазначених двох контурів, система опалення включає автоматику, що відповідає за роботу окремих вузлів агрегату.

Сучасні індукційні котли опалення встановлюються тільки в теплообмінний контур закритого типу, що має в конструкції розширювальний бачок мембранного типу і насос примусової циркуляції. Використання циркуляційного насоса є вимушеним заходом і обумовлено малим обсягом теплоносія при високій інтенсивності нагріву теплообмінника. Можливість природної циркуляції в такій системі виключена – без насоса закипання води відбудеться раніше початку її руху по трубах.

Важливо! Індукційний котел повинен бути обов’язково заземлений. Крім того, при монтажі системи опалення контур розводки теплоносія з метою безпеки необхідно монтувати з пластикових труб, або ж ізолювати нагрівальний агрегат від сталевого контуру вставкою фітингів з поліпропілену.

Класифікуються індукційні котли опалення ідентично іншим опалювальним електричним агрегатам – за потужністю, виконання, параметрами споживаної електрики. Але у цих пристроїв є ще класифікація за конструктивним рішенням електричної частини.

Різновиди індукційних котлів

Існують такі різновиди нагрівальних котлів індукційного типу, що позначаються як за принципом дії, так і по марці виробника:

  • SAV – різновид і одночасно торгова марка котлів нового покоління потужністю від 2,5 до 100 кВт, з 2007 р випускаються російською компанією ЗАТ НПК «ІНЕРА»;
  • ВІН – абревіатура є не тільки скороченням назви виду індукційних пристроїв (вихрові індукційні нагрівачі), але і запатентованим назвою котлів, вироблених іжевською компанією «Альтернативна енергія».

Індукційні обігрівачі SAV

Експлуатація агрегатів SAV не вимагають використання інвертора, на індуктор подається струм частотою 50 Гц. Індуковане первинної обмоткою електромагнітне поле викликає утворення вихрових потоків у вторинній обмотці, роль якої в котлах даного типу виконує ділянку замкнутого контуру труб з теплоносієм. Дана ділянка труби – вторинна обмотка інтенсивно нагрівається під впливом струмів Фуко і передає тепло теплоносія, примусово циркулюючому в системі опалення за допомогою циркуляційного насоса.

Пристрій опалювальної системи виконується з використанням радіаторів або лабірінтовим способом, що нагадує плінтусні обігрів, щоб збільшити загальну площу зовнішньої поверхні (тепловіддачі) труб – контур опалення, як мінімум, не повинен бути мінімальним за довжиною.


Котли SAV виробляються під напругу в 220V і 380V. В якості теплоносія в них використовується вода (в чистому вигляді або з протівозамерзающімі присадками), а також антифриз. Вихід агрегату на повну потужність роботи займає близько 5-20 хвилин (в залежності від обсягу теплоносія), ККД нагрівачів таких пристроїв становить мінімум 98%. Для ефективного обігріву приміщення площею до 30 м кв. досить індукційного пристрою потужністю в 2,5 кВт, покупка якого в комплекті з системами автоматики і управління обійдеться приблизно в 30 тис. руб.

ВІН-агрегати опалення

Котли даного типу більш досконалі за принципом дії і конструкції, що, природно, відбивається на їх вартості. Для роботи ВІН-пристроїв необхідний інвертор – пристрій підвищення частоти вхідного струму. Струм високої частоти викликає утворення електромагнітного поля високої напруженості, яке, в свою чергу, зумовлює виникнення більш потужних вихрових струмів у вторинній обмотці. Крім того, теплообмінник і корпус котла виготовляються з феромагнітних сплавів, що мають власне магнітне поле. Результатом усіх цих процесів є велика інтенсивність нагріву теплообмінника і, природно, теплоносія.

ВІН-агрегати потужністю в 3 КВт досить для опалення приміщення площею 35-40 м кв. (В залежності від кліматичних умов і якості теплоізоляції зовнішніх будівельних конструкцій).

ВІН-агрегати внаслідок більшої продуктивності можуть використовуватися не тільки в системах опалення житла, але і для гарячого водопостачання. Для цього в контур теплоносія врізають додаткові накопичувальні резервуари, обладнані захисною автоматикою, ємність яких розраховується в залежності від кількості точок гарячого водозабору. Гарячою водою ці ємності забезпечуються шляхом її циркуляції в системі з прямоточним нагріванням індукційним обігрівачем.

Оцінка маркетингових характеристик-тверджень

Індукційним котлам опалення приписують безліч переваг, часто – без аргументів. Перерахуємо ці характеристики і дамо оцінку ступеня відповідності тверджень фактом:

економічність

затвердження

Споживання електроенергії індукційними котлами на 20-30% менше, ніж іншими обігрівачами на електриці.

факт

Всі нагрівальні електроприлади, які не виконують механічної роботи, 100% енергії електричного струму перетворюють в тепло, їх ККД завжди нижче 100%, але відрізняється за величиною у різних пристроїв в різних умовах. Для вироблення 1 кВт теплової енергії необхідно затратити більше 1 КВт електрики, а ось наскільки більш – залежить від параметрів середовища розсіювання. Всередині котла втрати, звичайно, теж присутні – наприклад, на нагрів котушки, так як будь-який матеріал провідника має опір, але всі ці втрати залишаються всередині приміщення

Важливо! Лічильники старого зразка (бакелітові) зафіксують менший (в 1,6 – 1,8 рази) витрата електроенергії, ніж сучасні електронні, так як вони не розраховані на облік реактивної потужності індукційних котлів.

Можливо, цим фактом і обумовлено твердження про економічність індукційних котлів.

довговічність

затвердження

Висока надійність і великий ресурс обладнання – понад 25 років.

факт

Дійсно, відсутність рухомих деталей виключає механічний знос індукційних котлів. Але в систему опалення з ВІН-агрегатом входить циркуляційний насос, ресурс якого набагато скромніше. Крім того, в систему управління і автоматики входять механізми, також складаються з багатьох комплектуючих, схильних до зносу.

Сердечник індукційного нагрівача функціонує в умовах постійного циклічного нагрівання та охолодження, температурних деформацій, які теж є негативним фактором. Тому називати ресурс індукційних котлів мало не безмежним – перебільшення. Однак він і справді в рази вище ТЕНових нагрівачів.

Незмінність характеристик за весь термін експлуатації

затвердження

Відсутність процесу утворення накипу на внутрішній поверхні труб обумовлює постійну ефективність нагрівача і теплообмінника.

факт

Накип – це відкладення солей, що містяться у воді (теплоносії). Кількість цих домішок в обмеженому обсязі теплоносія також обмежена і невелика, тому вплив накипу на ефективність обігрівача незначно. А в індукційному котлі вторинна обмотка знаходиться під майже постійним впливом вібрації, і утворення накипу не відбувається взагалі. Так що твердження вірне, перебільшена лише його значимість.

безшумність

затвердження

Робота індукційних обігрівальних котлів безшумна, що відрізняє їх від інших електричних обігрівачів.

факт

Затвердження справедливо, але – все бойлери на електроенергії не шумлять при роботі, так як в діапазон їх коливань акустичні хвилі не входять. Шуміти може тільки циркуляційний насос, але при бажанні можна підібрати модель безшумного дії.

компактність

затвердження

Індукційні котли компактні, що зручно при виборі місця їх установки.

факт

Це дійсно так, якщо не застосовувати каскаду індукційних котлів і не встановлювати проміжних резервуарів при наявності декількох точок гарячого водозабору в системі гарячого водопостачання, так як індукційний нагрівач – це за великим рахунком невеликий шматок труби з обмоткою.

Безпека

затвердження

Безпека пристрою абсолютна.

факт

Абсолютно безпечних електронагрівачів не існує. При експлуатації індукційних пристроїв не виключена ймовірність витоку теплоносія з системи, а генератор електромагнітного поля продовжить свою роботу, і система порожніх труб буде нагріватися. Для запобігання виникнення такої ситуації в конструкції котла передбачено пристрій автоматичного відключення, але ж і воно може вийти з ладу.

Тому індукційні обігрівачі, виграючи у суперників по деяким критеріям безпеки, повністю безпечними не є.

Недоліки індукційних нагрівачів

  • Висока вартість пристроїв.
  • Значну вагу при компактності.
  • Наявність чинника впливу електромагнітного поля на організм і прилади.

Останній пункт розглянемо докладніше.

Електромагнітне поле впливає на живі організми приблизно так, як на продукти в мікрохвильовій печі – прогріває їх на певну глибину, і це може мати наслідки. Інтенсивність впливу поля, в тому числі на людину, визначається таким його показником, як щільність потоку енергії (ППЕ), зростаюча зі збільшенням частоти подається на первинну обмотку струму. При експлуатації індукційних обігрівачів необхідно дотримуватися санітарну норму граничного значення ППЕ, яка встановлена ??в СанПіН 2.2.4 / 2.1.8.055-96, залежить від тривалості впливу поля і становить, наприклад, для 8-годинного впливу – 25 мкВт / кв.см, одногодинного – 200 мкВт / кв.см.

Крім того, випромінювання індуктора негативно впливає на електроніку і радіоапаратуру, розташовану поблизу, створюючи перешкоди при роботі.

Важливо! Щоб захиститися від впливу електромагнітного поля, можна обнести котел дрібнопористої (1х1, 2х2 мм) металевою сіткою (кліткою Фарадея), що не контактує з корпусом котла і заземленої.

Правила експлуатації

Безпечна експлуатація індукційних котлів опалення, як і будь-яких інших технічних пристроїв, забезпечується виконанням ряду правил, що стосуються як їх монтажу, так і використання після установки:

  • Заземлення котла обов’язково.
  • Відстань від пристрою до стін з боків має бути не менше 30 см, від нижньої точки котла до статі – 80 см, від верхньої його точки до стелі – 80 см.
  • Індукційні котли встановлюються тільки в закритий контур з розширювальним баком мембранного типу.
  • Система повинна включати в себе блок механізмів забезпечення безпеки (манометр, повітряний клапан, клапан скидання надлишкового тиску, система автоматичного відключення при перегріванні).

>

Огляд відомих виробників

  • Едісон – нагрівачі індукційного типу потужністю від 4,7 до 500 КВт, що випускаються новосибірським заводом «Сибтехномаш», для побутових і промислових потреб;
  • Miratron – продукція вітчизняного виробника індукційного опалювального обладнання НПК Міратрон для побутового використання, що відрізняється передовим дизайном, що дозволяє використовувати обладнання без шкоди інтер’єру приміщення;
  • Teco-House – індукційні котли опалення з унікальною системою управління, вироблені однойменної українською компанією по стандартам ЄС і Російської Федерації.

висновок

Сучасний ринок котлів для монтажу систем автономного опалення представлений сотнями моделей агрегатів різних видів. Об’єктивність критерію ціна / якість кожного різновиду різному. Вибір на користь індукційних нагрівальних пристроїв в плані ризику подальшого розчарування в покупці найбільш розумний.

Від Борис Каролович

Ололо