Индукционен отоплителен котел със собствени ръце: теоретична

Индукционната отоплителна верига на охлаждащата течност дава ли реални предимства? Колко икономична е в сравнение с ТЕМ? Как се разполага индукционният котел? Трудно ли е да съберете себе си? Нека се опитаме да отговорим на тези въпроси.

Какво е това?

Суть явления электромагнитной индукции, открытой Майклом Фарадеем в 1831 году - в том, что в помещенном в магнитное поле проводнике возбуждается электрический ток. Эффект, в частности, лег в основу принципа работы любого современного трансформатора.

Ако вентилираме две изолирани намотки върху феромагнитна сърцевина и прилагаме една от тях, например 220 волта, тогава напрежението, съответстващо на тези 220 волта, ще се появи на второто ядро, точно както броят на завоите на вторичната намотка се отнася до броя на завъртанията на първичната намотка.

С намотките на трансформатора е възможно да се премахне напрежението с необходимите характеристики и да се използва за работата на електромотора или електрониката. И какво, ако в генериращите вихрови токове намотката не е свързана с нищо феромагнит?

Очевидно, возникающая ЭДС (электродвижущая сила) полностью преобразуется в кинетическую энергию движения его молекул. Проще говоря - в нагрев.

Референция: това са начините, по които индукторни печки и топилни пещи работят в стоманолеярни.

Да вървим по-нататък. Какво ще стане, ако поставим феромагнитната сърцевина в потока вода, движещ се в затворен контур? Очевидно водата ще го охлади и ще се нагрява.

По този начин, на изхода ще получим готов електрически бойлер за отопление на вилата.

Необходимо е само да се решат няколко технически проблема:

• Изберете ядро ​​от материал, който не е корозиращ.
• Изолирайте я от серпентината, като същевременно осигурите целостта на конструкцията.
• Направете така, че самата бобина да не прегрее, когато преминават големи токове.

Предимства на индукционната схема

Като правило цената на фабрично направените индукционни котли е средно много по-висока от тази на аналозите на ТАН и започва от 20-25 хил. Рубли при 4 кВт мощност на устройството.

За да не бъдем неоснователни, ще цитираме параметрите на няколко устройства, налични на руския пазар.

Като основание за по-високи разходи производителите и продавачите дават два аргумента:

1. Индукционният котел е по-издръжлив от този на TEN.
2. Тя осигурява значително (до 40-50%) икономия на електроенергия, което ще позволи бързото изплащане на разходите.

Нека се опитаме да оценим достоверността на двете твърдения.

трайност

Утверждения о том, что индукционная конструкция исключительно отказоустойчива и долговечна - абсолютная правда.

Причините?

• В котле нет движущихся частей. Раз так - полностью отсутствует механический износ конструкции.
• Он избавлен от основной проблемы ТЭНов - известкования нагревательных элементов. Известковая накипь постепенно теплоизолирует трубчатые нагреватели и приводит к их перегреву.

Интересно е, че когато възбуждат вихрови токове в индукторната сърцевина, едва вибрира ярко, което улеснява самопочистването на повърхността.

икономика

Нека си спомним основите на физиката.

• От гледна точка на сър Исак Нютон, енергията не отива никъде и не се поема никъде. Вечното движение е невъзможно; За да загрявате фиксиран обем на въздуха с 10 градуса, трябва да изразходвате строго определено количество топлинна енергия, независимо от дизайна на нагревателя.

• При всяко преобразуване на енергия от всякакъв тип, то в крайна сметка или изпълнява физическа работа (т.е. премества обект с ненулева маса срещу вектора на гравитацията) или се използва за отопление на околната среда.

Ние подчертаваме, че ефективността на всяко електрическо устройство за директно нагряване е 100%.

Цялата изхарчена енергия напълно се превръща в топлина; за 1 kW електрическа мощност може да се получи 1 kW топлина.

Таким образом, единственное, чем можно было бы в теории объяснить якобы более высокую эффективность индукционного котла - меньшее рассеивание тепла в окружающей среде.

Този аргумент не съдържа вода:

1. При инсталиране на котел в отопляемо помещение, топлината, която не се абсорбира от охлаждащата течност, все още се консумира за отопление.

1. При 50% по-малко топлинни загуби със сравнима или по-лоша топлоизолация на корпуса на котела изглеждат, меко казано, под въпрос.

Заключенията са очевидни:

• Пазарната стойност на индукционните устройства е неправилно надценена.
• Их экономичность - как говорил один из героев Булгакова, типичный случай так называемого вранья. Электрическая мощность прибора подбирается из расчета стандартных 40 ватт на кубометр отапливаемого помещения. Попытка обогреть 4-киловаттным прибором 200-метровый дом приведет лишь к осознанию недавним покупателем того, что он был слишком наивен.

Луд Дръжки

Въпреки купчините погрешни инфор- мации, самата индукционна схема има повече от правото на живот. Преувеличената пазарна стойност съвсем естествено води до идеята да се направят индукционни отоплителни котли от собствените им ръце. Как да направите това?

Корпус

Тя трябва да бъде:

• Диелектрична.
• Достатъчно трайно.
• Позволява да го свържете плътно към отоплителния кръг.

Самое простое и очевидное решение - полипропиленовая труба диаметром 40 миллиметров. В идеале - с армированием фиброй, которая весьма положительно повлияет на прочностные качества корпуса.

намотка

Для того, чтобы изолировать нагревающуюся при подаче питания катушку индуктивности от термопластичного полипропилена, поверх корпуса желательно наклеить несколько текстолитовых полосок. Чем клеить? Самое простое и очевидное решение - силиконовый герметик: он обладает приемлемой адгезией к пластикам и прекрасно переносит умеренный нагрев.

Важно: по-добре е да се вземат уплътнители от известните производители (Ceresit, Moment и др.). Евтините уплътнители се различават от тях на първо място от най-лошата адхезия към проблемните повърхности, която, разбира се, включва гладката стена на полипропиленовата тръба.

Самата бобина се навива с меден емайлиран проводник с диаметър от около 1,5 милиметра (напречно сечение 2,25 мм2). Общата дължина на намотката трябва да бъде 10-15 метра. По-добре е да се наслагват намотки с малка константа.

сърцевина

Какво трябва да бъде това?

• Проводими. Едишните токове няма да се индуцират в диелектрик.
• Феромагнитни. Диамагнитът няма да взаимодейства с електромагнитното поле.
• От неръждаема стомана. Корозия в затворен цикъл на отопление, очевидно не се нуждаем.

Ето няколко възможни решения.

• Шнеков шнек, който плътно навлиза в тръбата. Придвижвайки се по жлебовете в нея, водата ще отнеме максималната топлина.
• Нарязан проводник от неръждаема стомана. Това не е много удобно, защото един импровизиран котел трябва да бъде ограничен от двете страни с метална мрежа.
• Скатанные из нихромовой проволоки "ежики", плотно вставленные в трубу.
• Най-накрая, най-простата инструкция: подобно могат да се поставят и метални (неръждаеми) кърпички в тръбата.

След като ядрото е заело своето място, котелът се доставя от двете страни с адаптери от полипропилен с диаметър 40 mm към резби DN20 или DN25. Те няма да позволят на ядрото да изтече и да позволи на котела да бъде монтиран във всяка верига, оставяйки връзките сгъваеми.

Преобразувател на мощност

Какво ще стане, ако просто свържем нашата бобина на индукционната рана?

Нека направим едно просто изчисление.

• Съпротивлението на медния проводник при + 20 ° C е 0.175 Ω * mm2 / m.
• При напречно сечение от 2,25 mm и дължина 10 метра, импедансът на намотката ще бъде 0,175 / 2,25 * 10 = 0,7 Ohm.
• Следователно, когато 220 волта се поставят върху проводника, през него протича поток 220 / 0.7 = 314 А.

За сравнение: при изчисляване на окабеляването за мед, напречното сечение е избрано със скорост 10 A / mm2.

Резултатът е малко предсказуем: когато храненето на ток е повече от 10 пъти по-високо от изчисленото, нашият проводник просто ще се стопи.

Очевидное решение - снизить напряжение питания. Преобразователь должен быть достаточно мощным, чтобы отдать как минимум 2,5 - 3 киловатта.

Заваръчният инвертор с регулиране на тока може да стане готов конвертор на такава мощност. Настройката не само предпазва намотката от прегряване, но също така позволява гладко регулиране на ефективната мощност на котела. При изходно напрежение на инвертора от 80 волта, максималната безопасна мощност за температурата на намотката ще бъде около 2 кВт.

разходи

За всички значителни разходи, заслужава да се отбележи, че заваръчния инвертор (от 6000 рубли) и спойка за полипропилен (от 1000 рубли). Друг максимум от 1000 ще бъде изразходван за всички други покупки.

Заключение

Надяваме се, че читателят ще намери полезни препоръките ни. Във видеото, приложено към статията, можете да намерите допълнителна информация за самостоятелно направения индукционен котел. Успех!