Indukční ohřívač vody (kotel) - zařízení a princip činnosti

Zařízení a princip činnosti indukčního ohřívače

Zjednodušený indukční ohřívač se skládá ze tří komponent:

• alternátor (1);
• induktor (2);
• jádro (3).

Vodivá (kovová, grafitová) tyč je umístěna do cívky skládající se z určitého počtu závitů vodiče dané průřezové plochy bez přímého kontaktu s ním, načež je na kontakty cívky přivedeno napětí z alternátor. Kolem závitů cívky se vytváří elektromagnetické pole, pod jehož vlivem v tyči vznikají Foucaultovy vířivé proudy, které zahřívají jádro. Nedochází tedy k žádnému přenosu tepla do jádra, teplo se jím vytváří nezávisle pod vlivem proudů v něm plovoucích a lze jej přenášet pomocí chladicí kapaliny. Teplota tyče nezvyšuje současně v celé hmotě, ale z povrchových vrstev do středu, v závislosti na tepelné vodivosti materiálu jádra. Současně zvyšování frekvence střídavého proudu snižuje hloubku indukčního ohřevu, ale zvyšuje jeho intenzitu. Obzvláště pozoruhodná je skutečnost, že cívka kolem jádra zůstává během provozu prakticky studená.

Tento proces vypadá takto:

Oblasti použití

V průmyslu se indukční ohřívače používají pro následující složité procesy:

• ultračisté tavení kovů (vyráběné v kanálových - bezkontaktních indukčních pecích);
• ohýbání ocelových trubek s velkým průměrem;

  

• povrchové kalení ocelových výrobků (stavební armatury, části převodových mechanismů obráběcích strojů atd.);
• tepelné zpracování malých částí složité konfigurace;

  

V každodenním životě jsou také široce používána indukční topná zařízení. Oblasti jejich použití:

• autonomní systémy vytápění domácností (pro letní chaty, byty, soukromé domy);
• indukční varné desky a kuchyňské dlaždice;
• maloobjemové kelímkové pece pro tavení kovů pro domácnost;
• klenotnické řemeslo.

Vzhledem k tomu, že hlavním tématem článku je indukční ohřívač, budeme se podrobně zabývat topným kotlem, který je založen na myšlence indukčního ohřevu chladicí kapaliny.

Indukční ohřívač - topný kotel

Od té doby, kdy majitelé domů začali do svých domovů instalovat autonomní systémy vytápění, zůstává otázka účinnosti topných kotlů pro ně jednou z nejdůležitějších. Podle tohoto ukazatele jsou přinejmenším mezi zařízeními, která vyrábějí teplo z elektřiny, indukční topné kotle. Jejich výkon, který není srovnatelný se stejným parametrem takového zařízení, jako je topné těleso soklové lišty, umožňuje použití jednotek jako hlavního způsobu vytápění ve velkých místnostech.

Indukční topné kotle se skládají ze dvou okruhů - primárního (elektromagnetického) a sekundárního (potrubí pro výměnu tepla). První obvod, který se skládá z měniče napětí a generátoru tepla s indukčním ohřívačem, vytváří elektromagnetické pole, vířivé proudy a generuje teplo. Druhý okruh, který zahrnuje výměník tepla s potrubním systémem, přenáší toto teplo cirkulací chladicí kapaliny na radiátory topného systému. Jako nosič tepla se používá čistá voda nebo přísady.

Kromě těchto dvou okruhů zahrnuje topný systém automatizaci, která je odpovědná za provoz jednotlivých jednotek jednotky.

Moderní indukční topné kotle jsou instalovány pouze v uzavřeném okruhu výměny tepla, který má ve své konstrukci membránovou expanzní nádrž a čerpadlo s nuceným oběhem. Použití oběhového čerpadla je vynucené opatření a je způsobeno malým objemem chladicí kapaliny při vysoké intenzitě ohřevu výměníku tepla. Možnost přirozené cirkulace v takovém systému je vyloučena - bez čerpadla bude voda vařit, než se začne pohybovat potrubím.

Důležité! Indukční kotel musí být vždy uzemněn. Kromě toho musí být při instalaci topného systému z bezpečnostních důvodů instalován distribuční okruh topného média z plastových trubek nebo musí být topná jednotka izolována od ocelového okruhu vložením polypropylenových armatur.

Indukční topné kotle jsou klasifikovány stejným způsobem jako ostatní elektrické topné jednotky - z hlediska výkonu, konstrukce, parametrů spotřebované elektřiny. Ale tato zařízení mají také klasifikaci podle konstruktivního řešení elektrické části.

Odrůdy indukčních kotlů

Existují následující typy indukčních topných kotlů, které jsou určeny jak principem činnosti, tak značkou výrobce:

• SAV je typová a zároveň ochranná známka kotlů nové generace s výkonem od 2,5 do 100 kW, vyráběných v Rusku od roku 2007;
• VIN - zkratka není jen zkratkou pro název typu indukčních zařízení (vírové indukční ohřívače), ale také pro patentovaný název kotlů vyráběných společností Izhevsk.

Indukční ohřívače SAV

Provoz jednotek SAV nevyžaduje použití střídače; do induktoru je dodáván proud 50 Hz. Elektromagnetické pole indukované primárním vinutím způsobuje tvorbu vířivých toků v sekundárním vinutí, jejichž roli v kotlích tohoto typu hraje část uzavřeného okruhu trubek s chladicí kapalinou. Tato část potrubí - sekundární vinutí se intenzivně zahřívá pod vlivem Foucaultových proudů a přenáší teplo na chladicí kapalinu, která je nuceně cirkulována v topném systému pomocí oběhového čerpadla.

Uspořádání topného systému se provádí pomocí radiátorů nebo labyrintovým způsobem, připomínajícím soklové topení, aby se zvýšila celková plocha vnějšího povrchu (přenos tepla) trubek - alespoň topný okruh, by neměla být minimální délka.

Kotle SAV se vyrábějí pod napětím 220V a 380V. Používají vodu (v čisté formě nebo s nemrznoucími přísadami) jako chladivo a nemrznoucí směs. Trvá přibližně 5–20 minut, než jednotka dosáhne plné provozní kapacity (v závislosti na objemu chladicí kapaliny), účinnost ohřívačů těchto zařízení je minimálně 98%. Pro efektivní vytápění prostor do 30 m2. postačuje indukční zařízení s výkonem 2,5 kW, jehož nákup, včetně automatizačních a řídicích systémů, bude stát asi 30 tisíc rublů.

VIN topné jednotky

Kotle tohoto typu jsou pokročilejší z hlediska provozu a designu, což samozřejmě ovlivňuje jejich náklady. Pro provoz zařízení VIN je vyžadován střídač - zařízení pro zvýšení frekvence vstupního proudu. Vysokofrekvenční proud způsobuje tvorbu elektromagnetického pole s vysokou intenzitou, což zase způsobuje vznik silnějších vířivých proudů v sekundárním vinutí. Výměník tepla a těleso kotle jsou navíc vyrobeny z feromagnetických slitin s vlastním magnetickým polem. Výsledkem všech těchto procesů je vysoká intenzita ohřevu výměníku tepla a samozřejmě nosiče tepla.

Jednotka VIN s výkonem 3 kW stačí k vytápění místnosti o rozloze 35-40 metrů čtverečních.(v závislosti na klimatických podmínkách a kvalitě tepelné izolace vnějších stavebních konstrukcí).

Díky vyšší produktivitě lze jednotky VIN použít nejen v topných systémech pro bydlení, ale také pro zásobování teplou vodou. K tomu jsou do okruhu chladicí kapaliny nařezány další zásobníky vybavené ochrannou automatizací, jejichž kapacita se počítá v závislosti na počtu míst přívodu teplé vody. Tyto nádoby jsou zásobovány horkou vodou cirkulací v systému s přímým ohřevem indukčním ohřívačem.

Ohřívače vody typu VIN

Srdcem jednotky je cívka, která se skládá z velkého počtu závitů izolovaného drátu a je umístěna svisle do válcového tělesa ve formě nádoby. Uvnitř cívky je vložena kovová tyč. Skříň je nahoře a dole hermeticky uzavřena svařovanými kryty; svorky pro připojení k elektrické síti jsou vyvedeny. Studená chladicí kapalina vstupuje do plavidla spodní odbočkou, která vyplňuje celý prostor uvnitř těla. Voda ohřátá na požadovanou teplotu vstupuje do topného systému horní odbočkou.

Topný okruh topného média

Díky své konstrukci generátor tepla po připojení k síti neustále pracuje na plný výkon, protože je iracionální napájet topný systém dalšími zařízeními pro regulaci napětí. Je mnohem snazší používat cyklický ohřev a umožnit automatické vypnutí / vypnutí pomocí snímače teploty vody. Je pouze nutné nastavit požadovanou teplotu na displeji vzdálené elektronické jednotky a ohřívá chladicí kapalinu na tuto teplotu a po dosažení teploty vypne indukční prvek horké vody. Po uplynutí času a ochlazení vody o několik stupňů automatika znovu zapne ohřev, tento cyklus se bude neustále opakovat.

Protože vinutí generátoru tepla umožňuje jednofázové připojení s napájecím napětím 220 V, indukční topné jednotky se nevyrábí s vysokým výkonem. Důvodem je, že proud v obvodu je příliš vysoký (přes 50 ampér), bude to vyžadovat pokládání kabelů s velkým průřezem, což je samo o sobě velmi drahé. Pro zvýšení výkonu stačí uzavřít tři instalace ohřevu vody do kaskády a použít třífázové připojení s napájecím napětím 380 V. Ke každému zařízení v kaskádě připojte samostatnou fázi, fotografie ukazuje podobný příklad provoz indukčního ohřevu.

Topení indukčními kotli

Konstrukční vlastnosti ohřívačů typu "Sibtekhnomash" S použitím stejného účinku elektromagnetické indukce vyvíjí a vyrábí další společnost ohřívače vody s mírně odlišným designem, který si zaslouží pozornost. Faktem je, že elektrické pole vytvářené víceotáčkovou cívkou má prostorový tvar a šíří se z ní všemi směry. Pokud v jednotkách VIN prochází chladivo uvnitř cívky, pak zařízení indukčního kotle Sibtekhnomash zajišťuje spirálový výměník tepla umístěný mimo vinutí, jak je znázorněno na obrázku.

Vinutí vytváří kolem sebe střídavé elektrické pole, vířivé proudy ohřívají otáčky trubky výměníku tepla, ve kterých se pohybuje voda. Cívky cívek jsou sestaveny do kaskády 3 kusů a připevněny ke společnému rámu. Každý z nich je připojen k samostatné fázi, napájecí napětí je 380 V. Design Sibtekhnomash má několik výhod:

• indukční ohřívače mají samostatný skládací design;
• v oblasti působení elektrického pole je zvětšená plocha topné plochy a větší množství vody v důsledku spirálového okruhu, což zvyšuje rychlost ohřevu;
• pro proplachování a údržbu jsou k dispozici vedení tepelného výměníku.

Příklad připojení indukčního kotle

Navzdory rozdílům v konstrukci tepelného generátoru je účinnost jeho provozu 98%, protože u ohřívačů typu "VIN" tuto hodnotu účinnosti deklaruje sám výrobce. Trvanlivost jednotek je v obou případech dána provozuschopností cívek, nebo spíše životností vinutí a elektrickou izolací, tento ukazatel stanoví výrobci do 30 let.

Hodnocení marketingových tvrzení

Indukčním topným kotlům se připisuje mnoho výhod, často bez argumentů. Vymenujme tyto vlastnosti a posuďme míru, do jaké prohlášení odpovídají skutečnosti:

Ziskovost

Prohlášení

Spotřeba elektrické energie u indukčních kotlů je o 20–30% nižší než u jiných elektrických ohřívačů.

Skutečnost

Všechna topná elektrická zařízení, která neprovádějí mechanickou práci, převádějí 100% energie elektrického proudu na teplo, jejich účinnost je vždy pod 100%, ale liší se velikostí pro různá zařízení v různých podmínkách. K výrobě 1 kW tepelné energie je nutné vynaložit více než 1 kW elektřiny, ale mnohem více záleží na parametrech disipačního média. Uvnitř kotle jsou samozřejmě také ztráty - například pro ohřev cívky, protože jakýkoli materiál vodiče má odpor, ale všechny tyto ztráty zůstávají uvnitř místnosti

Důležité! Měřiče starého typu (bakelit) zaznamenají nižší (1,6 - 1,8krát) spotřebu elektřiny než moderní elektronické, protože nejsou konstruovány tak, aby zohledňovaly jalový výkon indukčních kotlů.

Možná je tato skutečnost způsobena tvrzením o účinnosti indukčních kotlů.

Trvanlivost

Prohlášení

Vysoká spolehlivost a dlouhá životnost zařízení - více než 25 let.

Skutečnost

Absence pohyblivých částí vylučuje mechanické opotřebení indukčních kotlů. Ale topný systém s jednotkou VIN zahrnuje oběhové čerpadlo, jehož zdroj je mnohem skromnější. Řídicí a automatizační systém navíc zahrnuje mechanismy, které také sestávají z mnoha součástí podléhajících opotřebení.

Jádro indukčního ohřívače pracuje za podmínek konstantního cyklického ohřevu a chlazení, teplotních deformací, které jsou také negativním faktorem. Proto nazývat zdroj indukčních kotlů téměř neomezeným je přehnané. Ve skutečnosti je však několikrát vyšší než u topných těles.

Konzistence charakteristik po celou dobu životnosti

Prohlášení

Absence tvorby vodního kamene na vnitřním povrchu trubek zajišťuje konstantní účinnost ohřívače a výměníku tepla.

Skutečnost

Stupnice je depozice solí ve vodě (teplonosná kapalina). Množství těchto nečistot v omezeném objemu chladicí kapaliny je také omezené a malé, takže vliv měřítka na účinnost ohřívače je nevýznamný. A v indukčním kotli je sekundární vinutí pod téměř konstantními vibracemi a vůbec nedochází k tvorbě vodního kamene. Tvrzení je tedy správné, pouze jeho význam je přehnaný.

Bezhlučnost

Prohlášení

Provoz indukčních kotlů je tichý, což je odlišuje od ostatních elektrických ohřívačů.

Skutečnost

Tvrzení je pravdivé, ale - všechny kotle na elektřinu nevydávají během provozu hluk, protože akustické vlny nevstupují do rozsahu svých kmitů. Pouze cirkulační čerpadlo může vydávat hluk, ale pokud si přejete, můžete si vybrat model tichého chodu.

Kompaktnost

Prohlášení

Indukční kotle jsou kompaktní, což je výhodné při výběru místa pro jejich instalaci.

Skutečnost

To je skutečně případ, pokud nepoužíváte kaskádu indukčních kotlů a neinstalujete mezilehlé nádrže v přítomnosti několika míst přívodu teplé vody v systému zásobování horkou vodou, protože indukční ohřívač je z velké části malý kousek trubky s vinutím.

Bezpečnost

Prohlášení

Bezpečnost zařízení je absolutní.

Skutečnost

Neexistují absolutně bezpečné elektrické ohřívače. Při provozu indukčních zařízení není vyloučena možnost úniku chladicí kapaliny ze systému a generátor elektromagnetického pole bude i nadále fungovat a systém prázdných trubek se zahřeje. Aby se zabránilo vzniku takové situace, je v konstrukci kotle k dispozici automatické vypínací zařízení, které však může také selhat.

Indukční ohřívače, které v některých bezpečnostních kritériích předčí konkurenty, proto nejsou zcela bezpečné.

Výhody geotermálního vytápění

Výhody geotermální systém.

Velké úspory

Ó Tepelná čerpadla země mají účinnost 5krát vyšší než u tradičních topné systémy a výroba teplé vodypomocí fosilních paliv nebo elektřiny.

o Jejich užitečný účinek je o 400% vyšší, proto k tomu, aby dodali domu 4 nebo 5 kW tepla, potřebují pouze 1 kW elektřiny.

o Proto se útroby Země mění v náš hlavní zdroj energie a tato energie je zcela zdarma, tj. měsíční úspory se hmatatelně odrážejí v našich fakturách.

o Ceny za geotermální vytápění, údržbu s LLC „House of Your Dream“ lze zjistit kontaktováním, zavolejte ještě dnes.

Místní zdroj

o Už si nemusíte dělat starosti s dostupností a cenou fosilních paliv. Dodávka energie do vašeho krbu je zaručena odkudkoli ve vaší vlastní zahradě.

o Integrovaný klimatizační systém

Ó Tepelná čerpadla země zajistí vám v zimě teplo, v létě chlazení a po celý rok teplou vodu. Ty. jedna jednotka vám poskytne kompletní klimatizační systém.

· Bezpečnost.

o Skutečnost, že již není zapotřebí žádný plyn nebo nádrž na naftu nebo jiné nebezpečné látky, zcela eliminuje potenciální riziko spojené s těmito výrobky. Například riziko intoxikace, špatného zápachu, kontaminace a dokonce výbuchů v důsledku možných úniků.

Minimální údržba a dlouhá životnost

o Ačkoli se to zdá inovativní, technologie použitá v geotermální tepelná čerpadla, široce známý a zcela spolehlivý.

o Od okamžiku instalace a spuštění instalace je vaším jediným úkolem užít si doma příjemnou teplotu po celý den.

Žádný plamen ani kouř

Vizuální estetika není narušena

Všechny položky tepelné čerpadlo jsou umístěny v podzemí nebo uvnitř vašeho domova, takže vizuální estetika není ohrožena.

· Nezávislost na venkovní teplotě.

Nevýhody indukčních ohřívačů

• Vysoké náklady na zařízení.
• Značná hmotnost a kompaktnost.
• Přítomnost faktoru vlivu elektromagnetického pole na tělo a zařízení.

Zvažme poslední bod podrobněji.

Elektromagnetické pole ovlivňuje živé organismy stejným způsobem jako jídlo v mikrovlnné troubě - ohřívá je do určité hloubky, což může mít důsledky. Intenzitu dopadu pole, a to i na člověka, určuje takový indikátor, jako je hustota energetického toku (PES), která roste s nárůstem frekvence proudu dodávaného do primárního vinutí. Při provozu indukčních ohřívačů je nutné dodržovat hygienickou normu mezní hodnoty PES, která je stanovena v SanPiN 2.2.4 / 2.1.8.055-96, závisí na délce expozice v terénu a je například , pro 8hodinovou expozici - 25 μW / sq.cm, hodinová - 200 μW / sq.cm.

Kromě toho záření z induktoru nepříznivě ovlivňuje nedalekou elektroniku a rádiová zařízení a narušuje provoz.

Důležité! Abyste se chránili před účinky elektromagnetického pole, můžete kotel uzavřít kovovým pletivem s jemnými oky (1x1, 2x2 mm) (Faradayova klec), které není v kontaktu s tělem kotle a je uzemněno.

Provozní řád

Bezpečný provoz indukčních kotlů, stejně jako jiných technických zařízení, je zajištěn dodržováním řady pravidel týkajících se jejich instalace i použití po instalaci:

• Uzemnění kotle je povinné.
• Vzdálenost od zařízení ke stěnám po stranách by měla být nejméně 30 cm, od spodního bodu kotle k podlaze - 80 cm, od horního bodu ke stropu - 80 cm.
• Indukční kotle jsou instalovány pouze v uzavřeném okruhu s membránovou expanzní nádobou.
• Systém by měl zahrnovat blok bezpečnostních zařízení (manometr, vzduchový ventil, přetlakový pojistný ventil, systém vypnutí při přehřátí).

DIY výroba

Kombinované kotle na vytápění dřevem a elektřinou

Výroba indukčního ohřívacího kotle vlastními rukama není obtížná, proto musíte mít dostatečné množství materiálů a minimální dovednosti v práci s elektrickým zařízením. Pokyny pro výrobu takového zařízení zahrnují řadu postupných bodů:

1. Výběr materiálu, který bude ohříván. K tomu se používají kousky drátu z oceli nebo válcovaného drátu. Navíc průměr válcovaného výrobku nepřesahuje 7 milimetrů a délka segmentu je 5 centimetrů.
2. Těleso kotle funguje jako základna indukční cívky i jako část potrubí, kterou prochází chladivo. K výrobě pouzdra se používají plastové trubky.
3. Instalace zařízení do topného okruhu se provádí pomocí adaptérů. Přes ně je přiváděn studený nosič tepla a ohřáté médium je odváděno.
4. Dno plastové trubky je vyloženo kovovým pletivem.
5. Dále se do drátu nalijí kousky drátu v takovém množství, které zcela vyplní vnitřní část těla.
6. Poté je horní část zařízení ucpaná.
7. Dalším krokem je navinutí asi 90 závitů smaltovaného měděného drátu na tělo. Tato cívka je hlavní součástí topného zařízení.
8. Po shromáždění cívky je možné zařízení připojit k topnému okruhu. Chcete-li to provést, musíte odstranit část potrubí a namontovat induktor pomocí adaptérů.
9. Poté musíte cívku připojit k síti pomocí vysokofrekvenčního měniče.

Toto schéma je považováno za jedno z nejjednodušších. Jeho použití pomáhá zajistit vysoce kvalitní vytápění místnosti a instalace nezabere mnoho času.

Existují také složitější schémata pro výrobu takových indukčních systémů, ale jejich domácí implementace vyžaduje speciální dovednosti a více vybavení.

Recenze renomovaných výrobců

• Edison - ohřívače indukčního typu s výkonem 4,7 až 500 kW, vyráběné společností Novosibirsk, pro domácí a průmyslové potřeby;

  

• Miratron - výrobky ruského výrobce indukčních ohřívacích zařízení NPK Miratron pro domácí použití, které se vyznačují pokročilou konstrukcí, která umožňuje použití zařízení bez poškození interiéru místnosti;

  

• Teco-House - indukční topné kotle s jedinečným řídicím systémem, vyráběné stejnojmennou ukrajinskou společností podle norem EU a Ruské federace.

Oblíbené modely z obchodu

Indukční průtokový ohřívač vody WXJR-B6 s maximálním výkonem až pět kilowattů využívá metodu ohřevu kapaliny z magnetického pole cívky. Zařízení má obdélníkový tvar a rozměry 270 x 200 x 68 mm a ekonomicky spotřebovává elektřinu. Výstup produkuje konstantní proud vody ohřáté na 60 ° C. Zpracovává od 6 do 11 litrů za minutu, doba provozu není omezena, používá se pro velké vany a bazény o objemu asi 1 000 litrů.

Vysokofrekvenční ohřívač vody VIN 7 se vyrábí pro ohřev vody nebo pro práci v topném systému domu s vnitřním objemem až 350 metrů krychlových. Jmenovitý výkon na hranici je 7 kW, zařízení je napájeno ze sítě 220 V. Zařízení je kulatého tvaru s výškou 615 mm a vnějším průměrem 13 mm. Vstupní a výstupní potrubí o průměru 20 mm. Účinně ohřívá velké množství vody za minutu, výstupní kapacita je 5 000 900 kcal za hodinu.

Indukční zařízení Edison 4.7 pro ohřev kapaliny ve vodovodním a topném systému produkuje 3 000 950 kcal za hodinu a spotřebuje 4,7 kW. Je možné připojení k domácímu napájení. Používá se pro budovy s vnitřním objemem až 240 metrů krychlových. Sada obsahuje spouštěcí zařízení, snímače teploty a hladiny, ovládací skříň. Výrobci hovoří o spolehlivém výkonu po dobu 30 let.