Характеристики и принцип работы индукционного котла отопления

Ощутимую конкуренцию газовым и ТЭНовым отопительным приборам создают индукционные котлы отопления. На рынке они позиционируются как одни из самых экономичных. Начали их использовать еще в восьмидесятые годы в промышленных целях. Бытовые модели впервые были представлены в середине 90-х, а за более чем тридцатилетнюю историю они претерпели множество изменений.

Первое знакомство

Индукционный прибор отопления

Индукционный котел в работе

Само название говорит о том, что в основу работы котла заложен принцип электромагнитной индукции. Чтобы понять суть процесса, достаточно через катушку из толстой проволоки пропустить большой ток. Вокруг устройства обязательно возникнет сильное электромагнитное поле. И если поместить в него любой ферромагнетик (металл, который притягивается), то он довольно быстро нагреется.

Самый простой пример индукционного источника тепла — катушка, намотанная на трубу из диэлектрика. Нужно только внутрь поместить стальной сердечник. Подключенная к источнику электричества катушка будет греть металлический стержень. Теперь осталось подсоединить устройство к магистрали, по которой циркулирует теплоноситель, и примитивный индукционный котел начнет генерировать тепло.

Весь принцип работы можно описать несколькими предложениями. Электрическая энергия генерирует электромагнитное поле. Под действием электромагнитных волн нагревается металлический сердечник. Избыточное тепло от стержня передается теплоносителю (этиленгликоль, масло или вода).

Интенсивный нагрев жидкости порождает конвекционные потоки. Горячий теплоноситель стремится вверх, и его силы достаточно для работы небольшого контура. В магистралях большой протяженности необходимо устанавливать циркуляционный насос.

Правда и мифы

В специализированных магазинах нередко можно услышать удивительные характеристики, которые приписывают данному отопительному оборудованию. К сожалению, не все они соответствуют действительности. Ради увеличения продаж менеджеры отделов иногда лукавят. Самое время рассмотреть основные тезисы, которыми они оперируют.

Новизна

Утверждение: передовая инновационная разработка на основе физических принципов.

Реалии:

  • Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции в 1831 году.
  • В промышленности со второй половины ХХ века индукционные печи успешно использовались для плавления стали.

Никаких новшеств, а тем более новаторских технологий с той поры не реализовано. Это хорошо известный принцип, который нашел свое новое применение и помог производителям занять доселе свободную нишу.

Экономичность

Система отопления с индукционным котлом

Вихревые индукционные нагреватели

Утверждение: индукционные котлы используют на 20-30% меньше энергии, чем другие электрические аналоги.

Реалии:

  1. Любой нагревательный прибор 100% используемой энергии превращает в тепловую — при условии, что он не выполняет механической работы. Коэффициент полезного действия может быть и меньше. Все зависит от рассеивания тепла вокруг прибора отопления.
  2. Время достижения необходимой температуры теплоносителя напрямую зависит от эффективности работы нагревательного элемента. Всякие высказывания о том, что индукционные модели потребляют меньше электричества, являются не чем иным, как уловками. Закон сохранения энергии незыблем. Для получения одного киловатта тепла необходимо истратить не меньше 1 кВт электричества.
  3. Часть тепла неизбежно будет расходоваться вхолостую. К примеру, греется сама катушка, поскольку сопротивление проводника не нулевое. Впрочем, потери в любом случае остаются в доме, а не улетают через дымоходные каналы.

Выводы вполне очевидны — делающий подобные заявления менеджер занимается откровенным надувательством, или сам введен в заблуждение.

Долговечность

Утверждение: оборудование безотказно работает не меньше четверти века. Его надежность несопоставима с иными электрическими аналогами.

Реалии:

  1. Механический износ котлов данного типа невозможен в принципе, поскольку на них нет подвижных деталей.
  2. Медная обмотка имеет приличный запас прочности. При условии надлежащего охлаждения она может прослужить неограниченно долго. Пробои изоляции для нее тоже не страшны. Дело в том, что витки наматываются не впритык, а через небольшие промежутки.
  3. Сердечник будет постепенно разрушаться в любом случае. На него могут воздействовать агрессивные примеси, не придает прочности и постоянный цикл «нагревание-остывание». Однако данный процесс настолько растянут во времени, что до его завершения может пройти не один десяток лет.
  4. Схема управления включает несколько транзисторов. Вот они-то и определяют срок безотказной работы всего оборудования. Производители комплектующих, как правило, декларируют десятилетнюю гарантию. Впрочем, нередки случаи, когда они беспроблемно отрабатывали 30 и больше лет — все зависит от технологического процесса.

Таким образом, индукционные котлы в любом случае будут работать намного дольше ТЭНовых аналогов. Нагревательные элементы последних могут потребовать замены уже через несколько лет.

Незаменимость характеристик

Отопление с индукционным котлом

Котлы индукционные нового поколения

Утверждение: приборы с традиционными нагревательными элементами теряют в мощности через образование накипи. Здесь этот процесс отсутствует, и технические параметры не меняются десятилетиями.

Реалии:

  • Влияние накипи несколько преувеличено. Во-первых, сам по себе слой извести не характеризуется высокими теплоизолирующими качествами. Во-вторых, в замкнутом водовороте образование большого количества известковых отложений маловероятно.
  • Относительно сердечника индукционного котла содержание тезиса справедливо. На нем невозможно образование накипи даже при условии, что теплоноситель перенасыщен известковыми включениями.

Отложения попросту не могут удержаться на поверхности, которая постоянно вибрирует под воздействием электромагнитного поля. К тому же на сердечнике регулярно образуются пузырьки воды, которые разрушают всякую накипь. Очевидно, что данное утверждение правдиво в отношении индукционных котлов, но не справедливо для других электрических нагревательных приборов.

Бесшумность

Утверждение: при работе индукционного оборудования абсолютно отсутствует шум. Этим он выгодно отличается от других электрических аналогов.

Устройство котла

Вихревой индукционный котел

Реалии:

  • Любой электрический бойлер не шумит при нагреве воды, потому что попросту отсутствуют акустические колебания.
  • Шум могут создавать только циркуляционные насосы. Впрочем, если работа системы отопления основана на использовании конвекционных потоков, то и этот шум будет исключен.
  • Если же гидравлическое сопротивление вынуждает прибегнуть к принудительной циркуляции, то на рынке сегодня существует множество бесшумных насосов для отопительных систем. Так что заявления продавцов в этом случае вполне справедливы.

Компактность

Утверждение: размеры индукционных котлов невелики, что позволяет устанавливать их в любом помещении.

Реалии: на самом деле так оно и есть. Устройства представляют собой отрезок трубы, не требующий отдельного места. Тезис ничуть не искажает действительность.

Безопасность

Утверждение: котел абсолютно безопасен.

Реалии: в случае утечки теплоносителя электромагнитное поле автоматически не исчезнет. Нагрев сердечника будет продолжаться, и если не прекратить электроснабжение, то крепление и корпус оплавятся через несколько секунд.

Поэтому при монтаже необходимо предусмотреть автоматическое отключение котла в такой ситуации. Так что безопасность котла находится на таком же уровне, как и в ТЭНовом оборудовании.

Комментарии и отзывы к материалу
  • aszot

    Из этой статьи ясно одно: автор не имеет понятия, чтотакое индукционные котлы и даже рядом не стоял.
    Автор пишет:
    «Никаких новшеств, а тем более новаторскихтехнологий с той поры (со времен Майкла
    Фарадея) не реализовано. Это хорошоизвестный принцип, который нашел свое новое применение и помог производителямзанять доселе свободную нишу.»
    Не хочу уподобляться автору статьи в его сарказме (или невежестве). Со времен Майкла Фарадея реализовано десятки тысяч научных трудов, изобретений, новых технологий
    в области трансформаторостроения. В области индукционных котлов выдано
    сотни патентов (от 2000 года). Десятки диссертаций от Калининграда до Комсомольска-на-Амуре (тоже от 2000 года). В этой теме работают десятки (если несотни) научных работников.
    Далее авторпишет: «Закон сохранения энергии незыблем. Для получения одного киловатта тепла необходимо истратить не меньше 1 кВт электричества”. Советую
    автору прокомментировать конденсационные котлы с кпд 107-110% или тепловые насосы,которые в нарушение очередного правила термодинамики нагревают холодным телом более теплое. Хотя, может не хватить знаний…
    Далее: «Медная обмотка имеет приличный запас прочности.При условии надлежащего охлаждения она может прослужить неограниченно долго.Пробои изоляции для нее тоже не страшны. Дело в том, что витки наматываются невпритык, а через небольшие промежутки.»Это Вы о чем? Пробой изоляции страшен ВСЕГДА!
    Далее: «Влияние накипи несколько преувеличено (а как вам 10% в первые 2 месяца?) . Во-первых, сам по себе слой извести не характеризуется высокими теплоизолирующими качествами (лучше спросите специалистов!). Во-вторых, в замкнутом водовороте образование большого количества известковых отложений маловероятно (Вы еще не знаетена сколько это вероятно!)».
    Совет автору: Ради Бога, не комментируйте темы, в которых Вы понятия не имеете. Критикуйте моду, литературу, кино, эстраду в конце концов! Но не электротехнику и не
    теплотехнику, это не Ваша тема!

    • Павел Горячев

      Уважаемый aszot. Давайте я прокомментирую.

      1. Про конденсационники. Ни один конденсационный котёл не имеет и не может иметь КПД более 100%. Не нужно вестись на маркетинговые уловки. Принцип работы подобных приборов в следующем: При сгорании любого углеводорода образовываются в основном два вещества: вода (в виде пара) и углекислый газ. Так вот конденсационные котлы кроме привычной теплоты сгорания углеводородов получают дополнительное тепло за счёт конденсации газовой(паровой) фазы воды. И так называемый «КПД» конденсационника считается по следующей формуле: теплота_сгорания_топлива_в_котле+теплота_фазового_перехода_пар-воды/теоретическая_теплота_сгорания. Подобное соотношение обзываться коэффициентом полезного действия может только в учебниках по маркетингу.

      2. Про тепловые насосы. Скажите пожалуйста, в каком месте в парокомпрессионной холодильной машине тепло передаётся от холодного к более тёплому? В подобных машинах используются как раз принципы термодинамики и никоим образом ни один из них не нарушается. В данном случае основную роль играет зависимость температуры фазового перехода от давления. И кпд абсолютного большинства холодильных машин (или тепловых насосов, что одно и то же по сути) не превышает 75%. Совсем другое дело — коэффициент энергетической эффективности EER (Energy Efficiency Ratio) . Вот тут как раз может быть 300 или 400%.

      3. Про индукционные печи и другие «чудотворные механизмы». Любому техническому специалисту, имеющему хотя бы поверхностное понимание фундаментальных наук абсолютно ясно, что любой электронагреватель имеет кпд очень близкий к теоретически возможным 100%. Даже процессор компьютера, сидя за которым вы составляете свои комментарии преобразует 99.9% потребляемой энергии в тепло. (остальная незначительная часть преобразуется в высокочастотное излучение, которое становится теплом при встрече с ближайшими препятствиями, например стеной). Любые умозаключения и измерения, которые показывают, что данные приборы выделяют тепла больше, чем потребляют связаны лишь с неидеальностью приборов учёта электроэнергии. А если по-простому, это как и метод обратной индукции, всего лишь ещё один изощрённый метод воровства.

      При всём при этом, сама по себе идея использования индукции для нагрева очень интересна и многие устройства на её основе обладают множеством замечательных свойств.

      PS: Ещё в 1775 году Парижская академия наук решила больше не рассматривать проекты вечного двигателя из-за очевидной невозможности их создания. Однако и сегодня, спустя почти два с половиной века, похоже остаются люди, верующие в невозможное и пытающиеся раз за разом создать новое «изобретение».

      PPS: Закон сохранения энергии незыблем. Автор прав в большинстве тезисов.

    • Александр Иванченко

      Не смешите народ. Я насчет кпд 107-110%.

  • aszot

    Статья комментирует
    индукционные котлы типа ВИН или САВ.
    Там нет трансформаторного железа, провод
    просто намотан на железную трубу.
    Следовательно — большой ток хх, что за
    этим следует — маленький cosf
    . Котлы такого типа будут востребованы,
    пока у пользователей стоят бакелитовые
    счетчики советского типа, которые не
    учитывают реактивную мощность. Согласно
    техническим данным на сайтах производителей,
    можно рассчитать cosf этих
    котлов. Получается что-то в границах
    0,6-0,7. Счастливые обладатели современных
    счетчиков будут платить 1,6-1,8 раза
    больше.
    Кроме того, труба
    стальная цельная, поглощает полностью
    электромагнитное поле. Стоило бы
    познакомиться с теорией проф. В.И.Классена.
    На территории
    России самые лучшие, технически грамотные
    котлы — производитель СИБТЕХНОМАШ. А
    в мире — польские котлы NTH.