Індукційний котел опалення: як вибрати хорошу модель

На ринку побутової техніки індукційний котел опалення залишається новинкою, хоча популярність такого інноваційного рішення стрімко зростає. Серед електричних окотлов на частку індукційних моделей припадає близько 30%. Чим же відрізняється цей агрегат від своїх конкурентів зі звичайним ТЕН-ами або електродами?

Ми розповімо все про принцип дії і унікальних перевагах обладнання, робота якого заснована на використанні індукції. У запропонованій нами статті наведені та детально описані його різновиди. Наші поради по монтажу допоможуть без проблем облаштувати або модернізувати систему обігріву котеджу, магазина або складу.

Особливості конструкції і експлуатації

Індукційний котел здатний виробляти тепло і обігрівати приміщення завдяки електромагнітної індукції. Це фізичне явище відкрив ще Фарадей під час своїх дослідів з циліндричним магнітним бруском, навколо якого у вигляді спіралі була намотана мідний дріт.

Побудова індукційного агрегату

Сучасний індукційний котел опалення також включає в себе котушку індуктивності і сердечник. При проходженні через котушку змінного електричного струму виникає електромагнітне поле.

Поле породжує вихрові електричні струми, що нагрівають сердечник, тепло від якого передається теплоносію. Кількість цього тепла визначається за формулою Джоуля-Ленца.

Індукційний котел опалення являє собою складний багатокомпонентний агрегат. Щоб краще зрозуміти принцип роботи індукційного приладу, варто згадати шкільний курс фізики.

Індукційний котел опалення складається з двох основних частин. В одній з них, що складається з котушки і сердечника, відбувається утворення магнітного поля. Друга частина являє собою теплообмінник з робочою рідиною (теплоносієм).

Функцію теплоносія виконує звичайна вода або суміш води з етиленгліколем. Можливе використання і інших рідин, вибір яких залежить від конкретної моделі котла.

Система опалення з індукційним котлом завжди включається в закритий контур . У монтажну схему входить і мембранний бак, необхідний для прийому надлишку води, який виникає внаслідок її теплового розширення. Якщо такий бак не передбачений комплектацією, його набувають окремо.

Специфіка використання в контурах опалення

Індукційні котли призначені для роботи в системі з примусовою циркуляцією. Тому в схемі підключення обов’язково повинен бути присутнім циркуляційний насос , який стимулює переміщення робочої рідини по опалювального контуру.

Така необхідність зумовлена відносно малими обсягами теплообмінників – за рахунок швидкого нагріву вода в них закипає швидше, ніж виникає гравітаційна циркуляція.

Індукційні котли поставляються в комплекті з виносним блоком управління, призначеним для автоматизації роботи опалювального обладнання.

У багатоконтурних системах циркуляційні насоси встановлюються на кожен контур. Якщо в будинку працює система теплої підлоги, то в комплектації повинні бути колектор розподілу і додатковий насос.

Система управління котлом включає крім терморегулятора і датчиків температури і так звану групу безпеки , яка покликана запобігти перегріву, перевищення тиску і межа міцності деталей.

До групи безпеки зазвичай входить манометр, воздухоотводчики і запобіжні клапани . Захист від стрибків напруги реалізується за допомогою автоматичних компонентів. Обробка окремих деталей компаундом підвищує їх захищеність. Завдяки компонентам захисту забезпечується безпечна і безперебійна експлуатація котла.

У схему зборки опалювальної системи з індукційним котлом обов’язково включають розширювальний бачок і групу безпеки, що запобігає перевищення тиску в контурі.

Побутові індукційні котли, в залежності від номінальної потужності, працюють від напруги 220 В або 380 В при частоті струму 50 Гц. Щоб електрокотел підключити до мережі, потрібно повідомити місцеву енергетичну компанію (постачальника електроенергії) і отримати її схвалення.

Підключення може бути одно- і трифазних. Використовувані для підключення електроживлення дроти повинні має відповідне перетин.

В індукційному приладі нагрів регулюється шляхом його циклічного включення і виключення. Цьому процесу допомагають датчики температури (термопара), що входять в систему управління.

Користувач встановлює оптимальний температурний режим і котел після нагріву теплоносія до певної температури автоматично вимикається, а після охолодження знову включається.

Завдяки безперервному циклу підігріву теплоносія в опалювальних приміщеннях підтримується комфортний мікроклімат. У багатьох моделях дані про температуру і інших робочих параметрах виводяться на дисплей, що полегшує контроль над роботою устаткування.

Різновиди індукційних котлів

Всі моделі індукційних котлів працюють за одним принципом, але є відмінності в їх конструктивному виконанні. За цим критерієм вони умовно поділяються на кілька видів, які будуть розглянуті далі.

• Кожухові котли. Кожух котла має циліндричну форму. У кожусі знаходиться котушка індуктивності. Як всередині, так і зовні котушки проходить теплообмінник. Надходить у вхідний патрубок робоча рідина проходить по теплообміннику, нагрівається і через верхній патрубок надходить в опалювальний контур.
• Котли з об’ємними теплообмінниками. Такий тип котлів ще називають індуктивно кондуктивним . Агрегат має металевий корпус у вигляді циліндра. У корпусі розміщена індукційна котушка з феромагнітним стрижнем, який виконує функції теплообмінника.
• Котли з трубчастим теплообмінником. Класичні індукційні котли мають теплообмінник у вигляді набору труб, що огинають котушку індуктивності. Першим на ринку був саме такий агрегат.
• Індукційні котли з інверторами. Індукційний котел може бути доповнений інвертором, в якому постійний електричний струм акумуляторів перетворюється на змінний високочастотний і тільки потім надходить до котушки індуктивності. Таке рішення допомагає отримувати необхідні вихрові струми для генерації тепла при відсутності основного електроживлення.

Використання інвертора в схемі з індукційними котлами дозволяє стабілізувати постачання харчування електроустаткування і захистити його від перепадів напруги в мережі.

Що потрібно знати про монтаж

У комплект поставки електротехнічних приладів входить технічний паспорт з докладним описом характеристик і інструкція, де вказані правила монтажу та експлуатації. Установку котлів необхідно виконувати згідно з доданим керівництву.

При недоліках, наприклад, якщо в системі немає насоса для примусової циркуляції, котел може бути знятий з гарантійного обслуговування. Тому виробники рекомендують залучати до монтажу досвідчених сантехніків або пройшли навчання співробітників організації, що продала електрообладнання.

Індукційний котел може бути вбудований в уже наявну систему опалення в якості якого основного, або резервного при паралельному підключенні. Що стосується місця монтажу, то обов’язково слід дотримуватися правил, стандартних для всіх електричних опалювальних приладів.

Нагрівач повинен знаходитися на відстані не менше 80 см від стелі та підлоги. Зазор зі стіною повинен становити не менше 30 см. Як будь-який потужний енергоустаткування, індукційний котел повинен бути заземлений відповідно до ДБН.

Перетин кабелю, що застосовується для підключення індукційного котла, розраховують, виходячи з потужності обладнання. Електропроводку прокладають в кабель-каналах або в гофре.

Переваги індукційних котлів опалення

Індукційні котли володіють багатьма абсолютними і порівняльними перевагами, включаючи такі:

• найвищий ККД серед усіх електрокотлів ;
• незмінність енергетичних характеристик;
• мінімальні вимоги до теплоносія ;
• підвищена надійність;
• рекордно довгий термін служби;
• здатність працювати автономно;
• простий монтаж без системи вентиляції;
• автоматична система управління;
• немає потреби в доставці і зберіганні палива:
• нагрів теплоносія до 95 градусів;
• високий рівень безпеки.

Прилад перетворює електричну енергію в теплову з коефіцієнтом корисної дії 98-99%. Щоб нагріти теплоносій потрібно 7-10 хвилин. Проста конструкція, в якій немає рухомих механічних частин, сталеві сплави, використовувані в якості матеріалів виготовлення, роблять індукційні котли рекордно довговічними.

Вивести з ладу таке обладнання може тільки пошкодження електроізоляції . Але як показує практика експлуатації трансформаторів, які за своєю конструкцією багато в чому схожі з індукційними котлами, вони дійсно здатні прослужити багато десятків років.

За запевненням виробників, агрегати, що працюють за рахунок ефекту електромагнітної індукції, забезпечують безперебійний обігрів приміщень протягом 100 тисяч годин, тобто 30 опалювальних сезонів. При цьому їх потужність з часом не знижується, чого не можна сказати про електродні і звичайні ТеНові котли .

Індукційні котли можуть використовуватися як в якості основного, так і в якості додаткового обладнання. Наприклад, готувати теплоносій для нерегулярно використовуваної системи тепла підлога.

Ті ж причини, які визначають довговічність і підвищену надійність індукційних нагрівачів, одночасно знижують вартість експлуатації. Індукційний котел не потребує регулярного сервісного обслуговування і ремонту, що економить кошти.

У порівнянні з багатьма іншими видами палива, використання електроенергії для обігріву будинків залишається найбільш вигідним. Особливо це стосується негазифікованих населених пунктів.

Конструкція сертифікованого індукційного котла запобігає короткі замикання. Виробники заявляють, що будь-яка модель має найвищий клас електробезпеки . Не слід плутати індукційний котел з НВЧ-піччю, так як для його роботи використовується інша частота електроструму.

Нагрівання теплоносія в індукційному котлі відбувається рівномірно – перепад температур в системі не більше 30 °С. Тобто локальні перегріви, здатні призвести до займання, відсутні, що робить такі агрегати пожежобезпечними.

Завдяки омагнічування теплоносія, дрібної вібрації, непомітною для оточуючих і турбулентним завихрень, в індукційних котлах практично не утворюється мінеральних відкладень, що сприятливо позначається на ефективності. Нагадаємо, що товстий шар накипу уповільнює швидкість і ефективність нагріву теплоносія.

Для нарощування потужності може використовувати каскад з трьох і більше індукційних котлів із загальним шафою керування. Таке рішення допоможе обігріти двоповерховий особняк.

Якщо дотримуватися зазначені в інструкції правила експлуатації, то після монтажу і установки температурного режиму про котлі можна не згадувати протягом усього опалювального сезону. На відміну від твердопаливних «побратимів» , індукційні прилади не вимагають регулярного завантаження дров і вугілля і видалення золи. Не потрібно чистка труб, що відрізняє їх від інших типів електрокотлів .

Сам котел і додаткове обладнання до нього займає небагато місця і може бути встановлено в приміщенні невеликій площі. Компоненти системи управління дозволяють використовувати індукційні котли в одній зв’язки з іншим кліматичним устаткуванням.

Індукційні котли можна інтегрувати в інтелектуальну систему управління домашнім обладнанням, іменованої «Розумний будинок».

Недоліки індукційних моделей

Ідеальних технічних рішень поки не існує. Навіть найдосконаліше обладнання має свої недоліки і індукційний котел опалення – не виняток.

Для нього характерні:

• висока ціна;
• велика вага;
• шум.

При виготовленні індукційних котлів використовуються дорогі матеріали, в тому числі ферромагнетики які реагують на магнітне поле.

Щоб котел виконував свою функцію, інженери повинні точно розрахувати діаметр проводу котушки, кількість його витків, розмір сердечника і інші параметри. Потім всі ці розрахунки повинні бути реалізовані в готовому виробі.

Таким чином, виробництво індукційних приладів – трудомісткий і металомісткий процес, що і зумовлює високу собівартість продукції. У той же час цей недолік нівелюється завдяки тривалому терміну служби і мінімальних витрат при експлуатації.

Компактні розміри котла поєднуються з його значною вагою, що пояснюється великою кількістю сталевих деталей. Деякі моделі важать 40 кг. Індукційний котел при роботі видає незначний шум, але цей недолік легко усувається за рахунок шумопоглинаючих прокладок, які рекомендується встановлювати при монтажі.

Правила підбору обладнання

При виборі моделі індукційного котла головними критеріями є його потужність і характеристики опалювального приміщення. Виходять з того, що для опалення 10 кв. м. при висоті стель до 3 метрів потрібно 1 кВт.

Таким чином, площа опалювального приміщення досить розділити на 10 і в результаті буде отримана необхідна номінальна потужність електрокотла . Наприклад, для будинку в 100 кв. м. буде потрібно індукційний нагрівач в 10 кВт.

Якщо немає бажання з високою точністю розраховувати необхідну потужність котла, можна скористатися спрощеним варіантом. Згідно з ним індукційні котли потужністю всього в 3-4 кВт здатні обігріти приміщення площею 30-40 м².

Щоб не переплачувати за непотрібну потужність і не мерзнути в разі її нестачі, необхідно оцінити конкретні характеристики будинку або іншого об’єкта, включаючи матеріали стін, площа вікон, наявність теплоізоляції та інше і вже на підставі цих даних вибирати опалювальне обладнання.

Не заважає поцікавитися у продавця і коефіцієнтом потужності, тобто співвідношенням активної і повної потужності обраної моделі. Цей показник називають косинусом фі (сos  φ) і вимірюють в вольт-амперах. Він допомагає визначити, яка частка спожитої електроенергії витрачається безпосередньо на нагрівання теплоносія, а яка – на генерування магнітного поля.

Значення коефіцієнта потужності знаходяться в межах від 0 до 1. У індукційних котлів з добре продуманою конструкцією  сos  φ становить 0,97-0,98 кВА , що вважається відмінним показником, так як майже все спожите електрику витрачається на нагрів робочої рідини.

Різноманітність моделей дозволяє підібрати варіант для використання в якості основного або резервного джерела тепла. Потужні котли, що працюють від напруги 380 В, здатні самостійно обігрівати будинки, комерційні та промислові об’єкти великої квадратури.

Для експлуатації на дачі або в гаражі ефективний індукційний котел можна змайструвати власними руками. Докладні по збірці корисної саморобки ознайомить наступна стаття.

Висновки і корисне відео по темі

Ролик наочно продемонструє принцип дії індукційного агрегату:

Експертна думка про безпеку експлуатації індукційного котла:

Відео-презентації індукційних котлів:

Індукційні котли опалення мають багато переваг і конкурентними перевагами при незначних або легко усуваються недоліки. Наскільки вигідний такий варіант для опалення конкретного будинку, можна вирішити тільки зваживши всі «за» і «проти».

Незаперечним фактом залишається постійне зростання попиту на таке обладнання, і тенденція ця, швидше за все, збережеться і в майбутньому.