Современное решение обогрева частного дома — индукционное отопление: подробный обзор

Расход газа

Выбирая экономичное отопление для дачи, потребители наиболее часто обращают внимание именно на газ. Если вы тоже решили последовать опыту большинства, то должны знать, каков расход топлива для определенной площади дома. Как показывает практика, для жилища, площадь которого составляет примерно 140 квадратных метров, будет необходимо около 13 килограмм газа за сутки

Это утверждение верно, если в доме хорошо утеплены окна, нет трещин и щелей, а температура за окном изменяется от -18 до -23 градуса. В помещениях температура будет варьироваться в пределах от 21 до 23 градусов. Упомянутый расход газа на отопление составляет примерно половину баллона

Как показывает практика, для жилища, площадь которого составляет примерно 140 квадратных метров, будет необходимо около 13 килограмм газа за сутки. Это утверждение верно, если в доме хорошо утеплены окна, нет трещин и щелей, а температура за окном изменяется от -18 до -23 градуса. В помещениях температура будет варьироваться в пределах от 21 до 23 градусов. Упомянутый расход газа на отопление составляет примерно половину баллона.

Характеристики индукционного котла

Данный вид отопительных котлов имеет ряд преимуществ перед традиционными тэновыми нагревателями, однако у него есть и недостатки, в том числе и специфичные только для таких котлов. Рассмотрим пристально плюсы и минусы индукционных котлов, начиная с положительных характеристик:

  • полное отсутствие каких-либо нагревательных элементов, а также подвижных и высоконагруженных элементов, подвергающихся износу во время эксплуатации и требующих периодической замены;
  • возможность работы от электросети с низким напряжением и с постоянным током, что обычно недопустимо для электрокотлов других типов;
  • конструкция котла не содержит разъемных соединений, т.е. вероятность протечки полностью исключена;
  • значительно более быстрый нагрев до рабочей температуры, по сравнению с любыми другими видами отопительных электрических котлов;
  • защищенность от образования накипи *;
  • высокая пожаро- (класс II) и электробезопасность, поскольку нагревательный элемент (сердечник) электрически не связан с индуктором (первичной обмоткой) напрямую, а разница температур между сердечником и теплоносителем не превышает 30°С;
  • конструкция котла не требует установки дымохода;
  • нет необходимости устанавливать индукционный котел в отдельном помещении;
  • как и у любого электрического нагревателя, КПД такого котла близоко к 100%. Кстати, это значение не меняется с годами его эксплуатации, в отличие от котлов с тэнами и электродных;
  • средний срок службы составляет 25 лет и выше (зависит от толщины металлических труб, образовывающих сердечник котла), причем никаких профилактических работ с этим оборудованием производить не требуется;
  • позволяет использовать в отопительной системе практически любой теплоноситель (воду, антифриз, масло и т.д.), причем без какой-либо его предварительной подготовки;
  • замена отработавшего теплоносителя в отопительной системе производится один раз в 10 лет;
  • абсолютная бесшумность при работе;
  • низкая инерционность, что позволяет экономить электроэнергию за счет эффективного управления работой котла при помощи электронной автоматики **. Следует отметить, что инерционность индукционных котлов ниже, чем у тэновых водонагревателей, однако более высокая, чем у электродных котлов;
  • монтаж котла не требует привлечения специалистов высокой квалификации;
  • допускается использование для любых закрытых систем отопления, в том числе для «теплого пола» и для плинтусного отопления — минимальный порог температуры нагрева теплоносителя составляет 35°С.

* — отложения накипи на внутренних поверхностях трубы-сердечника не образуются за счет малой разницы температур между нагревателем и теплоносителем, не превышающей 30°С, а также из-за высокочастотных вибраций, вызванных вихревыми токами, отталкивающих ионы солей от внутренних стенок трубы.

** — электронное управление индукционным котлом обеспечивает меньшее энергопотребление за счет поддержания температуры на строго заданном уровне, т.е. при ее нарастании электропитание котла немедленно отключается и возобновляется лишь при снижении температуры ниже заданной пользователем.

Следует отметить, что максимально допустимое давление в отопительной системе с нагревом теплоносителя от индукционного котла не должно превышать 0,3 МПа.

Минусы индукционных котлов:

  • значительные размеры и вес. К примеру, однофазный котел мощностью 2,5 кВт, при высоте в 450 мм и диаметре 121 мм, весит 23 кг;
  • высокая стоимость — от 30000 руб. и выше. Отчасти цена индукционных котлов объясняется присутствием в системе управления инверторного пускателя, который сам по себе недешев;
  • установка только в закрытые отопительные системы;
  • при работе, в зависимости от мощности котла, генерируются помехи в длинноволновом, средневолновом и УКВ-радиодиапазоне на дистанции нескольких метров от его местоположения, полностью экранировать которые невозможно. Впрочем, на человеческий организм это не оказывает никакого воздействия, лишь домашние животные (собаки, кошки) способны почувствовать их.

Системы отопления по виду энергоносителя

Перед тем как приступать к вопросу о том, что такое лучистое отопление, нужно «пробежаться» по всем используемым системам. Их можно классифицировать по-разному, однако начать лучше с источника тепла, с вида топлива. Ассортимент в этом случае достаточно широк.

Газовые

Главное достоинство этого теплоносителя — его невысокая цена. Конечно, если вести речь о магистральном, а не сжиженном виде топливе. Но основе газа есть возможность реализовать любую схему отопления. Основной недостаток — большие затраты на присоединение к газопроводу, если он проходит относительно далеко от участка. Другой минус — необходимость согласования операции (и проекта системы отопления) с газовой службой.

Жидкотопливные

Эти рассматриваемые варианты энергоносителя — дизельное топливо, солярка либо легкие сорта мазута. Такие жидкотопливные системы также подходят для частного дома. Современное оборудование имеет достаточно высокий КПД, а автоматические системы делают управление простым, а расход топлива экономичным. Минусы есть: это сложность конструкции, поэтому дороговизна жидкотопливной горелки, высокая цена теплоносителя, необходимость его транспортировки, места для хранения.

Твердотопливные

В этом случае источниками тепла служат дрова, пеллеты или уголь. Этот вариант обычно рассматривают владельцы участков, на которые нет возможности провести газ, к тому же нередки перебои с электричеством. Современное оборудование, использующееся для автоматизации системы, дозирования топлива, серьезно упрощает ее эксплуатацию. Однако недостатки тоже существенны. Это цена, несравнимая со стоимостью газа, расходы на транспортировку, необходимость выделить помещение для хранения топлива.

Комбинированные

Это отопительные системы, в которых используют несколько видов топлива. Например, к газовому котлу и радиаторной водяной системе добавляют теплые полу, обогреваемые с помощью электричества, либо инфракрасные обогреватели. Возможны и другие варианты.

К этой же категории относится почти универсальное оборудование — многотопливные котлы, способные работать на 2-4 видах топлива. Плюс их — шанс бесперебойной, эффективной работы в любых условиях. Минус — высокая цена, которая растет пропорционально количеству продуктов в «рационе» агрегата, и такая же стоимость ремонта.

Нельзя не сказать об альтернативных системах, которые для обогрева помещений используют энергию солнца или ветра, тепло земли, естественных водоемов или воздуха. В некоторых случаях они могут функционировать почти автономно. Многих привлекает их экономичность и экологичность. Однако пока хозяев домов останавливает высокая цена оборудования, проектирования и монтажа. Ждать окупаемости таких систем приходится долго.

Порядок сборки

Индукционный котел своими руками собирается в несколько этапов:

  • Сначала предстоит нарезать нержавейку отрезками в три или семь сантиметров;
  • Заполнить пустоту пластикой трубы этими кусочками настолько плотно, чтобы не было пустоты;
  • Сеткой укрепляются трубочные концы, которые не дадут выпасть отрезкам;
  • В верхней части трубы равно, как и в нижней, надо врезать оба парубка. Через один теплоноситель будет поступать в агрегат, а через другой он будет передаваться в систему отопления;
  • На трубу надо намотать проволоку из меди таким образом, чтобы полученное число витков равнялось девяноста;
  • К инвертору присоединяются оба ее конца;
  • Подключить к системе отопления котел при помощи шаровых кранов с переходниками;
  • Осуществить установку циркуляционного насоса, если изначально он не был предусмотрен в отопительной схеме.

Подача тока высокой частоты должна быть произведена не раньше, чем произойдет включение циркуляционного насоса, а оборудование наполнится в полной мере теплоносителем.

Совершенствуем теплообменник

Разумеется, теоретическая кастрюля — лишь промежуточный вариант теплообменника. На практике он должен быть надёжным, дешёвым и компактным, ведь речь идёт об отоплении квартиры (небольшой площади — до 50 кв. м). Количество агента не должно превышать 40 литров. Под все вышеперечисленные требования более всего подходит плоский металлический бак размерами примерно 500х600х50 мм. Такую ёмкость можно сварить из профильной трубы 50х50.

  1. Нарезать трубу 50х50 по 600 мм — всего 9–10 шт.
  2. Сварить отрезки между собой стенка к стенке, чтобы получился ряд трубок.
  3. Отрезок длиной в поперечный размер прорезать вдоль, изъять одну стенку из трубы.
  4. Установить и приварить поперечный отрезок на манер коллектора гребёнки.
  5. Аналогичным образом установить противоположную стенку.
  6. Вварить в противоположные по диагонали плоскости фитинги на 1–1,5 дюйма.
  7. Тщательно обварить конструкцию — она должна быть герметичной и все камеры должны свободно сообщаться.

Теплообменник готов. Теперь осталось включить его в систему и «поставить на огонь». Подвести трубы в нужное место домашнему мастеру не составит труда, но где найти это место в квартире? На наш взгляд оптимальный вариант — вертикальная установка в санузле. При этом плитку достаточно просто установить между стеной и теплообменником. Кстати, сам теплообменник тоже будет немного нагреваться, и этого будет достаточно для обогрева ванной комнаты.

Особенности устройства и действия

Действие котла индукционного отопления очень простое и состоит из трех последовательных действий. В первую очередь снизу в котел входит теплоноситель — чаще всего это вода.

Внутри котла под действием электромагнитной индукции происходит нагрев носителя до высоких температур. Теплоноситель отправляется на выход из котла и распределяется уже непосредственно к трубам отопления.

Если вы хотите сделать индукционное отопление своими руками, то лучше найти подробную инструкцию.

Что же касается полного устройства системы, то оно представлено так же не сложно. В начале идет основная часть системы — котел отопления, который и создает нагретый теплоноситель.

Далее проходят радиаторы отопления и расширительный бак. Каждая батарея отопления имеет шаровые запорные краны, которые дают доступ к ремонту отдельного радиатора.

Из батарей выходит труба обратки, по которой уходит остывший теплоноситель. Здесь на системе устанавливается циркуляционный насос для более быстрого перегона теплоносителя.

Для организации потребуется составить схемы и расчеты индукционного отопления для дома.

Стоит ли их использовать для отопления частного дома: разбираем известные заблуждения

Как мы уже говорили ранее, использование индукционных электрокотлов оправдано лишь в промышленности. Однако стоит подтвердить слова разобрав детальнее все известные мифы.

КПД и экономичность

Пример компактной обвязки электроиндукционного котла в системе отопления частного дома.

Несмотря на уверения продавцов о высоком КПД, у всех современных электрокотлов он около 99%. Это значит, что, например, при максимальной нагрузке котел, производящий 9 кВт тепловой энергии будет потреблять 9,091 кВт электроэнергии. Тем не менее, со временем, за счет образования накипи, КПД ТЭНовых моделей снижается до 90 или даже 80%, поскольку для обеспечения сквозь слой накипи прежней теплоотдачи необходимо больше времени и мощности. В индукционных котлах накипь не образовывается и КПД сохраняется неизменным.

Но даже в ТЭНовых моделях можно практически полностью решить проблему:

  • фильтруя заливаемый теплоноситель;
  • установив умягчающие фильтры;
  • используя один и тот же теплоноситель, не сливая его каждый сезон. Минералы единожды осядут на ТЭНах и превратятся в несущественный слой накипи, практически не влияющий на эффективность нагрева, после чего им будет просто неоткуда браться.

С ней мы еще разберемся далее, а пока можно сделать вывод, что КПД у всех современных электрокотлов +- одинаковый, а отсутствие накипи не стоит переплаты в более, чем 50%.

Надежность

Еще одним частым аргументом в пользу электроиндукционников является их надежность: максимально простая конструкция, а значит в ней попросту нечему ломаться.

Это действительно так, но относится абсолютно ко всем качественным электрическим котлам, поскольку, в отличие от тех же газовых, единственным элементом, который при должных условиях эксплуатации может выйти из строя, является ТЭН. Но даже они при очищенном и мягком теплоносителе служат не менее 5-7 лет.

Безопасность

С безопасностью даже у современных моделей все непросто, поскольку мощные индуктивные электрокотлы создают серьезную нагрузку на электрическую сеть, искажают синусоиду. Подключать котлоагрегат необходимо только при условии отличного состояния проводки, желательно через стабилизатор напряжения. Кроме того, магнитное поле никак не изолировано, что может негативно влиять на работу находящейся рядом электроники.

Автоматика и регулировка температуры

Типичный шкаф управления индукционным котлом.

Управление индукционным электрическим котлом производится с помощью отдельного пульта управления, который имеет довольно точные настройки, но не подразумевает программирование работы котла на ближайшие сутки или неделю.

В известных ТЭНовых моделях температура регулируется более точно: поградусно, благодаря датчику температуры. Кроме того, во многих моделях возможна установка комнатного термостата, что позволяет более эффективно и правильно регулировать работу котла по температуре воздуха в помещении, а не теплоносителя на выходе.

Вес и габариты

Пример использования нескольких электрокотлов малой мощности в одной системе.

Размеры индукционных котлов действительно небольшие, что позволяет установить их практически в любом месте дома. Тем не менее, это не столь существенное преимущество перед и так компактными ТЭНовыми моделями или крайне небольшими электродными котлами размером чуть более магистральной трубы.

Батареи парового отопления для обогрева помещений

По аналогии с водяным отоплением, где теплоносителем является вода, в паровом, применяется водяной пар. В 19 веке и первой половине 20 века этот тип был доминирующим при обогреве жилья. В настоящее время паровое отопление запрещено для использования в общественных и жилых помещениях.

Однако устоявшееся название «паровое отопление» до сих пор ошибочно применяется для обозначения нынешних систем центрального отопления. В частных домах, где владелец волен поступать по-своему, ограничений на установку парового отопления не существует.

Принципы работы системы парового отопления

Для отопления частных домов используется перегретый водяной пар, который генерируется в паровом котле низкого давления. Пар при своем движении по трубам системы остывает, конденсируясь на внутренней поверхности подающих трубопроводов и батарей парового отопления. В процессе конденсации выделяется 2300 кДж энергии от каждого килограмма пара, что указывает на высокую эффективность отопления паром. Образующийся конденсат (обычная вода) возвращается в котел самотеком либо подается в котел насосом. Цикл повторяется многократно, обеспечивая постоянный обогрев помещения.

В состав основных элементов системы отопления паром входят:

  • водонагревательные котлы;
  • магистральные трубопроводы;
  • обогревательные приборы типа батарей, радиаторов, регистров. Используются чугунные и стальные радиаторы, трубы с пластинчатым оребрением;
  • запорная арматура и регулирующие вентили;
  • система автоматики.

Схема парового отопления жилого дома

По способу возврата конденсата в котел системы парового отопления подразделяются на два вида:

  1. разомкнутый, при котором конденсат собирается в специальный резервуар и перекачивается в котел;
  2. замкнутый, когда конденсат самотеком по трубе большого диаметра возвращается в котел.

По аналогии с водяным, различают паровое отопление однотрубного и двухтрубного исполнения.

По величине начального давления водяного пара различают:

  • вакуум-паровые системы с давлением менее 1 атм.,
  • низкого давления от 1 атм до 1,7 атм и
  • высокого давления (до 6 атм).

Преимущества и недостатки

Положительной стороной эксплуатации парового отопления можно считать следующие факторы:

  • даже в самое холодное время года разморозка системы не произойдет, что весьма предпочтительно при выборе типа отопления для загородного дома в пользу парового ;
  • использование труб меньшего диаметра, чем для водяного. Соответственно, ниже цена радиаторов и трубопроводов;
  • отсутствие потерь тепла;
  • нет вредных выбросов;
  • быстрый разогрев отопительной системы.

Негативной стороной являются:

  • слишком высокая температура радиаторов отопления, что может привести к ожогам. Собственно, по этой причине еще в середине 20-го века начали отказываться от эксплуатации паровых систем;
  • кроме угрозы ожога при случайном контакте с нагретой свыше 100 градусов поверхностью батареи, серьезную опасность представляют прорывы трубопроводов, которые приведут к более серьезным травмам и порче имущества;
  • малый срок службы из-за высокой температуры и сильной коррозии;
  • сильный шум при движении пара по трубам;
  • отсутствие регулировки температуры;
  • сложности монтажа дополнительных магистралей к уже работающей системе.

Область применения

Как уже говорилось, паровое отопление жилых помещений не запрещено для использования в частных застройках. Его также широко используют на предприятиях, где пар вырабатывается для внутренних производственных нужд. Паром обогревают производственные помещения, раздевалки и бытовки, вестибюли и лестничные клетки заводов, теплопункты. Пар собственного производства помогает существенно снизить заводские расходы на оплату тепла в случае его получения от городских теплосетей

Это важно! Необходимо обеспечивать хорошую теплоизоляцию труб и радиаторов, поскольку пар проходит с температурой 1150 С. Исходя из этой цифры, следует подбирать полимерные трубы для применения их в системе парового отопления

Паровое отопление не разрешено устанавливать в жилых домах, административных зданиях, детских и учебных заведениях, больницах.

Как сделать индукционный котел отопления своими руками

Противники установки индукционных котлов приводят закон сохранения – 1 кВт электроэнергии способен выработать тепловой энергии так же не больше 1 кВт. Да, любой водонагреватель, потребляя 1кВт электроэнергии, производит также 1 кВт энергии. Но не вся она тепловая. Более продуктивными в производстве тепловой энергии являются именно индукционные водонагреватели, в сравнении с ТЭНовыми. Сделать самодельный индуктивный водонагреватель не сложно. Используемые при этом материалы можно найти без особого труда и не высокой цене. Схема такого индуктивного устройства довольно проста.

Для преобразования электроэнергии в тепловую, необходим:

  • Индуктор;
  • Переменный ток 50 Гц;
  • Сердечник из материала, к которому «липнет» магнит;
  • Чертежи котла индукционного отопления (найти не проблема).

Для корпуса индукционного котла нужно взять трубу диаметром 5 см. Трубу заполняют кусочками проволоки, 5-7 см, диаметром не более 7 мм. Для соединения котла с системой труб, понадобятся переходники. Схема системы отопления поможет определиться с характеристиками.

Делаем индукционную катушку – главный элемент нагревания. Для этого берем медную проволоку, обматываем ее вокруг корпуса, приблизительно 85-99 витков. Интервал между витками соблюдаем равный. Простейший индукционный котел готов. Такой индуктор можно установить в любом месте трубопровода. На этом же принципе работает индукционный парогенератор.

Что из себя представляют электрические индукционные котлы отопления

Для чего нужны и как применяются

Индукционные электрокотлы преобразовывают электрическую энергию в тепловую, еще с начала 80-х годов их начали использовать в промышленных целях. Относительно недавно их стали пропагандировать как экономичные и компактные котлоагрегаты для индивидуальных систем отопления в частных домах, что не совсем так.

КПД практически всех современных электрокотлов более 99%, не зависимо от их вида, что подразумевает практически одинаковую эффективность преобразования электроэнергии в тепло. Кроме того, автоматика, действительно позволяющая сэкономить за счет грамотного управления мощностью, в индукционных котлах не является выдающейся и уступает ТЭНовым, а иногда и электродным.

На практике преимущества в виде компактных размеров, большей надежности, более высокой скорости нагрева теплоносителя и более простого обслуживания несущественны для бытового использования и оправданы лишь в промышленной сфере, где необходимы котельные установки больших мощностей или того требуют определенные технологические процессы.

Устройство и принцип работы

В компактный металлический корпус помещена индукционная катушка, внутри которой находится сердечник из ферромагнетика (металлическая труба). С одной стороны в сердечник подается холодная вода (обратка), с другой стороны, обычно сверху, находится подача котла.

Принцип действия индукционных электрокотлов.

Поэтапно принцип работы электроиндукционного котла отопления выглядит так:

  1. На индукционную катушку подается переменный ток (220 В или 380 В в зависимости от мощности котла), вследствие чего вокруг катушки образовывается магнитное поле.
  2. Магнитное поле воздействует на сердечник посредством вихревых токов Фуко и разогревает сердечник до определенной температуры (в зависимости от подаваемого напряжения)
  3. Разогретый сердечник отдает тепло протекающему по нему теплоносителю.

Существующие типы

Всего существует два типа индукционных электрокотлов: стандартные индукционные (SAV) и вихревые (ВИН). Принцип действия первых описан выше, все они идут с маркировкой SAV.

Вихревые индукционные котлы (ВИН) более современные, в них используется инвертор, преобразовывающий стандартную частоту переменного тока 50 Гц в сверхчастоты от 25 кГц и выше. Помимо сердечника теплоноситель омывает и ферромагнитный корпус (который также нагревается), что существенно увеличивает скорость нагрева и позволяет уменьшить размеры котлоагрегата с сохранением прежней мощности. За счет более сложной конструкции и более дорогого металла корпуса, вихревые котлоагрегаты в 1,5-2 раза дороже.

Раскрываем главный миф индукционного отопления

Последнее время уже перестали говорить, что КПД при индукционном отоплении выше, чем КПД тэнового котла 2-3 раза. Но сторонники индукционного котла утверждают, что тэновый котёл быстро теряет свои свойства и выходит из эксплуатации, потому что на нём вырастает накипь!

Утверждают, что в течение года мощность тэнового котла уменьшается на 15-20%. Так ли это на самом деле?

Да, отложения не тэне действительно присутствуют, но никогда нельзя путать систему отопления и систему водоснабжения. Например, в системе водоснабжения действительно образуется накипь, точно также, как она образуется в чайнике, который мы видим на кухне каждое утро. Никогда нам это не мешает в трудовой деятельности, мы знаем, и это не подлежит сомнению, что в чайнике вода закипает в любом случае.

Напротив, в известной для нас системе отопления примеси нечасто поступают в воду. Слой отложения очень тонкий и не является сколько-нибудь значимым препятствием для передачи тепла.

Если энергия куда-то ушла из сети, никуда она полностью не исчезает. Она превращается в абсолютное тепло и нагревается теплоноситель, который, в свою очередь, нагревается точно с одним и тем же КПД, как он нагревался раньше и как он будет нагреваться всегда. Если бы было не так, то тэн разорвало бы излишками энергии.

Как только появляется накипь, теплообмен совершается при более высокой температуре. Ни о каком снижении КПД речи быть не может, какая бы температура ни была в тэне.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий