Котлы отопления индукционного типа: категории, плюсы и минусы, рекомендации по выбору качественной модели

Индукционные котлы для отопления являются относительно новым продуктом на рынке бытовой техники, однако их популярность расширяется с каждым годом. Примерно 30% всех электрических котлов составляют именно индукционные устройства. Что же отличает этот котел от его аналогов, работающих на привычных ТЭНах или электродах?

В данной статье мы расскажем о принципах работы индукционных котлов и их уникальных преимуществах. Также представим разные их виды и предложим полезные советы по установке, чтобы вы смогли без трудностей создать или усовершенствовать систему отопления для вашего дома, магазина или склада.

Характеристики конструкции и эксплуатации

Индукционный котел генерирует тепло и обогревает пространство благодаря явлению электромагнитной индукции, земные основы которого были заложены Фарадеем во время его экспериментов с магнитными брусками и медной проволокой, намотанной спиралью.

Компоненты индукционного устройства

Современные индукционные котлы отопления включают катушку индуктивности и сердечник. При пропускании переменного тока через катушку формируется электромагнитное поле.

Это поле генерирует вихревые токи, которые нагревают сердечник, передающий тепло теплоносителю. Объем вырабатываемого тепла вычисляется по формуле Джоуля-Ленца.

Индукционный котел — это многокомпонентный механизм. Чтобы упростить понимание его работы, обратимся к основам физики, изученным в школе.

Индукционный котел включает две ключевые части: одна, содержащая катушку и сердечник, отвечает за образование магнитного поля, а вторая представляет собой теплообменник с рабочей жидкостью (теплоносителем).

В качестве теплоносителя используется обычная вода или ее смесь с этиленгликолем, а выбор жидкости зависит от конкретной модели котла.

Система отопления с индукционным котлом всегда должна быть закрытым контуром. Конструкция системы включает мембранный бак для приема избыточного объема воды, возникающего из-за теплового расширения. Если такой бак отсутствует в комплекте, его нужно приобретать дополнительно.

Особенности использования в отопительных контурах

Индукционные котлы предназначены для функционирования в системах с принудительной циркуляцией, поэтому в схеме обязателен циркуляционный насос, который обеспечивает движение рабочей жидкости по контуру отопления.

Необходимость в насосе связана с недостаточными объемами теплообменников — из-за быстрого нагрева вода закипает быстрее, чем может возникнуть гравитационная циркуляция.

Индукционные котлы комплектуются выносным управлением, что позволяет автоматизировать работу отопительного оборудования.

В многоконтурных системах на каждый контур устанавливаются отдельные циркуляционные насосы. Если в доме есть полы с подогревом, в комплекте должны быть распределительный коллектор и дополнительный насос.

Система управления котлом включает терморегуляторы и температурные датчики, а также защитную группу, которая предотвращает перегрев, превышение давления и другие потенциальные проблемы.

В защитную группу обычно входят манометры, воздухоотводчики и предохранительные вентили. Для защиты от перепадов напряжения предусмотрены автоматические устройства. Обработка отдельных деталей компаундом повышает их защитные характеристики. Благодаря этим элементам обеспечивается надежная и безопасная работа котла.

В схему собираемой отопительной системы с индукционным котлом обязательно должны быть включены расширительный бачок и защитная группа, которые предотвращают превышение давления в замкнутом контуре.

Бытовые индукционные котлы работают от сети с напряжением 220 В или 380 В (в зависимости от мощности) при частоте 50 Гц. Перед подключением электрокотла необходимо уведомить местную энергоснабжающую компанию и получить соответствующее разрешение.

Подключение может быть как однофазным, так и трехфазным. Провода для подключения должны соответствовать необходимому сечению.

Нагрев в индукционном котле регулируется путем его циклического включения и выключения, что контролируется встроенными температурными датчиками.

При холодном состоянии теплоноситель поступает через нижний патрубок, после нагрева выходит через верхний патрубок в систему отопления.

Пользователь может установить желаемую температуру, и котел автоматически отключится, когда теплоноситель достигнет заданной температуры, а затем включится при остывании.

Благодаря постоянному подогреву в отапливаемых помещениях создается комфортный микроклимат. В некоторых моделях на дисплее отображаются данные о температуре и других характеристиках работы, что облегчает контроль.

Дополнительно индукционные котлы могут быть оснащены GSM-модулями для дистанционного контроля температуры в помещении и управления через смартфон, что позволяет заранее подготовить дом к возвращению.

Типы индукционных котлов

Все индукционные котлы работают на одном принципе, однако их конструкция может значительно отличаться. По этому критерию их условно делят на несколько типов, которые мы рассмотрим ниже.

Кожуховые котлы. Кожух имеет цилиндрическую форму и внутри него располагается катушка индуктивности. Теплообменник находится как внутри, так и снаружи катушки.

Рабочая жидкость, поступающая через входной патрубок, проходит по теплообменнику, нагревается и затем через верхний патрубок подается в отопительный контур. Кожуховые котлы производит НПК «ИНЭРА», и они известны на рынке под брендом SAV.

Котлы с объемными теплообменниками. Эти модели также называют индуктивно-кондуктивными и имеют металлический цилиндрический корпус.

Внутри корпуса расположена индукционная катушка с ферромагнитным стержнем, который выполняет функции теплообменника. Индуктивно-кондуктивные котлы представлены серией ВИН, производимой заводом теплового оборудования «Альтернативная энергия».

Котлы с трубчатым теплообменником. Классические индукционные котлы имеют теплообменник в виде серии труб, окружающих катушку индуктивности. Такой агрегат был первым на рынке.

Индукционные котлы с инверторами. Такие котлы могут быть дополнены инвертором, который преобразует постоянный ток аккумуляторов в переменный высокочастотный, прежде чем он поступит к катушке индуктивности.

Такое решение позволяет генерировать вихревые токи для нагрева при отсутствии основного электропитания.

Использование инвертора в системе с индукционными котлами способствует стабилизации подачи питания и защите оборудования от напряженческих колебаний в сети.

Основные моменты по монтажу

При покупке электрических устройств в комплекте обычно есть технический паспорт с характеристиками и инструкция по монтажу и эксплуатации. Установка котлов должна проводиться согласно рекомендациям в приложенном руководстве.

При наличии недостатков в системе, таких как отсутствие насоса для принудительной циркуляции, гарантии на котел могут быть аннулированы. Поэтому производители советуют привлекать квалифицированных сантехников или специалистов, которые прошли обучение в компании-продавце.

Индукционный котел можно интегрировать в существующую отопительную систему как основной или резервный элемент, если они подключаются параллельно. При установке следует соблюдать стандартные правила для всех электрических отопительных приборов.

Прибор должен находиться на расстоянии не менее 80 см от пола и потолка, а расстояние от стен должно быть не меньше 30 см. Как и любое мощное оборудование, индукционный котел требует заземления согласно стандартам ГОСТ 12.2.007.0.

Сечение используемого кабеля рассчитывается на основе мощности оборудования, а проводка должна прокладываться в кабель-каналах или гофре.

Преимущества индукционных котлов отопления

Индукционные котлы обладают множеством значительных достоинств, среди которых можно выделить следующие:

• высокий КПД среди всех видов электрокотлов;
• стабильные энергетические характеристики;
• минимальные требования к теплоносителю;
• ужасная надежность;
• долговечность;
• возможность автономной работы;
• легкость установки без необходимости в системе вентиляции;
• автоматизированное управление;
• отсутствие потребности в доставке и хранении топлива;
• обеспечение нагрева теплоносителя до 95 градусов;
• высокий уровень безопасности эксплуатации.

Данный прибор преобразует электрическую энергию в тепловую с коэффициентом полезного действия в пределах 98-99%. Для нагрева теплоносителя требуется всего 7-10 минут. Простота конструкции, без движущихся элементов, и использование стальных сплавов в качестве материала делают индукционные котлы крайне долговечными.

Выведение оборудования из строя может произойти только в случае нарушения электроизоляции. Однако, как показывает опыт эксплуатации трансформаторов, которые обладают схожей конструкцией с индукционными котлами, их срок службы может достигать нескольких десятилетий.

По утверждениям производителей, устройства, использующие электромагнитную индукцию, способны обеспечивать стабильный обогрев помещений в течение 100 тысяч часов, что составляет около 30 сезонов отопления. Примечательно, что их мощность не уменьшается со временем, в отличие от электродных и традиционных тэновых котлов.

Индукционные котлы могут использоваться как основное, так и дополнительное отопительное оборудование. Например, они отлично подходят для подготовки теплоносителя в системах с подогревом пола, которые не эксплуатируются постоянно.

Факторы, способствующие высокой надежности и долголетию индукционных нагревателей, в то же время способствуют снижению затрат на их эксплуатацию. Такие котлы не требуют регулярного технического обслуживания и ремонта, что позволяет экономить деньги.

При сравнении с другими источниками энергии, электроэнергия остается наиболее выгодным вариантом для обогрева жилищ, особенно в населенных пунктах, не подключенных к газовой сети.

Структура сертифицированного индукционного котла защищает от коротких замыканий. Производители утверждают, что каждая модель имеет высокий уровень электробезопасности. Важно не путать индукционные котлы с микроволновыми печами, так как для их функционирования используется другая частота электрического тока.

Нагрев теплоносителя в индукционных котлах происходит равномерно – разница температур в системе не превышает 30°C. Это предотвращает возникновение локальных перегревов, которые могут привести к пожару, что делает такие устройства безопасными в плане пожарной безопасности.

Благодаря процессу омагничивания теплоносителя, минимальной вибрации и турбулентным завихрениям, в индукционных котлах практически не формируются минеральные отложения, что положительно сказывается на эффективности работы. Напоминаем, что толстая накипь снижает скорость и производительность нагрева теплоносителя.

Для увеличения мощности можно использовать каскад из трёх и более индукционных котлов с единой системой управления. Это поможет обеспечить отопление в двухэтажном доме.

При соблюдении рекомендаций, указанных в инструкции, индукционным котлом можно не заботиться на протяжении всего отопительного сезона после его установки и настройки температуры. В отличие от твердотопливных устройств, индукционные модели не требуют регулярной загрузки дров и угля, а также удаления золы. Также нет необходимости чистить трубы, в отличие от других типов электрокотлов.

Сам котел и сопутствующее оборудование занимают немного пространства и могут быть установлены даже в небольших помещениях. Компоненты системы управления позволяют интегрировать индукционные котлы с другими устройствами климат-контроля.

Индукционные котлы могут быть подключены к интеллектуальной системе управления домашним оборудованием, известной как «Умный дом».

Недостатки индукционных котлов

Совершенных технологий не существует. Даже наилучшее оборудование имеет свои минусы, и индукционные котлы не являются исключением.

К их недостаткам относят:

• высокую стоимость;
• значительный вес;
• шум при работе.

При конструировании индукционных котлов используются дорогие материалы, включая ферромагнетики, реагирующие на магнитное поле.

Для успешного функционирования котла инженеры обязаны точно рассчитать диаметр проводов катушки, количество витков, размеры сердечника и другие характеристики. Все эти расчеты должны быть учтены при производстве.

Таким образом, изготовление индукционных котлов – это трудоемкий и материалоемкий процесс, что объясняет высокую цену этих изделий. Тем не менее, этот недостаток компенсируется длительным сроком службы и невысокими эксплуатационными расходами.

Несмотря на компактные размеры, котел обладает значительным весом, что вызвано большим количеством стальных частей. Некоторые модели могут весить до 40 кг. Работа устройства сопровождается небольшим шумом, который легко устраняется установкой звукопоглощающих прокладок при монтаже.

Рекомендации по выбору оборудования

При выборе индукционного котла основными критериями должны быть его мощность и характеристики отапливаемого помещения. Исходят из расчета, что для отопления 10 квадратных метров при высоте потолков до 3 метров требуется 1 кВт энергии.

Таким образом, площадь отапливаемого помещения делится на 10, что дает необходимую номинальную мощность котла. Например, для дома площадью 100 кв. м. потребуется индукционный котел мощностью 10 кВт.

Если нет желания заниматься точными расчетами мощности котла, можно использовать упрощённый подход. Согласно ему, индукционные котлы мощностью 3-4 кВт могут обогреть помещение площадью 30-40 м².

Чтобы избежать переплат за лишнюю мощность и не замерзнуть из-за недостатка тепла, необходимо учесть индивидуальные характеристики здания или объекта, включая материалы стен, площадь окон, уровень теплоизоляции и другие факторы, и уже на основании этих сведений выбирать отопительное оборудование.

Следует также узнать у продавца коэффициент мощности, который обозначает соотношение активной и полной мощности выбранной модели. Этот показатель обозначается как косинус фи (Cos φ) и измеряется в вольт-амперах. Он позволяет определить, какая часть потребляемой электроэнергии используется для нагрева теплоносителя, а какая – для создания магнитного поля.

Значения коэффициента мощности варьируются от 0 до 1. У индукционных котлов с правильно рассчитанной конструкцией Cos φ составляет 0,97-0,98 кВА, что является хорошим показателем, так как практически вся потребляемая электроэнергия используется для нагрева рабочей жидкости.

Разнообразие моделей позволяет подобрать индукционный котел как для основного, так и для резервного обогрева. Мощные устройства, работающие от напряжения 380 В, способны успешно обогревать дома, коммерческие и промышленные объекты значительных размеров.

Для дачи или гаража можно собрать эффективный индукционный котел своими руками. С подробной инструкцией по созданию такой самоделки можно ознакомиться в следующей статье.

Заключение и полезное видео по теме

Видеоролик наглядно демонстрирует принцип работы индукционного котла:

Экспертное мнение о безопасности использования индукционного котла:

Видео-презентации индукционных котлов от Завода Сибирского Технологического Машиностроения:

Индукционные котлы отопления обладают множеством преимуществ и конкурентными достоинствами при несущественных или легко устраняемых недостатках. Насколько выгоден такой способ отопления для конкретного хозяйства, можно выяснить лишь проанализировав все плюсы и минусы.

Несомненно, наблюдается постоянный рост спроса на это оборудование, и тенденция скорее всего сохранится и в будущем.

Хотите поделиться своим опытом выбора, установки или эксплуатации индукционного котла? У вас есть полезная информация по этой теме, которой стоит поделиться с другими? Оставляйте комментарии, публикуйте фотографии и задавайте вопросы в форме, расположенной ниже.