Induktionsvandvarmer (kedel) - enhed og funktionsprincip

Induktionsvarmerens enhed og funktionsprincip

Forenklet induktionsvarmer består af tre komponenter:

• generator (1);
• spole (2);
• kerne (3).

En ledende (metal, grafit) stang placeres i en spole bestående af et bestemt antal omdrejninger af en leder med et givet tværsnitsareal uden direkte kontakt med den, hvorefter der påføres spænding på spolens kontakter fra generator. Der dannes et elektromagnetisk felt omkring spolens drejninger, under hvilken påvirkning Foucault virvelstrømme opstår i stangen, der opvarmer kernen. Der er således ingen varmeoverførsel til kernen, varme genereres uafhængigt af den under påvirkning af strømme, der flyder i den, og kan overføres ved hjælp af et kølemiddel. Stangens temperatur stiger ikke samtidigt gennem hele massen, men fra overfladelagene til midten afhængigt af kernematerialets termiske ledningsevne. På samme tid mindsker dybden af ​​induktiv opvarmning, men øger dens intensitet ved at øge frekvensen af ​​vekselstrømmen. Særligt bemærkelsesværdigt er det faktum, at spolen omkring kernen forbliver praktisk talt kold under drift.

Denne proces ser sådan ud:

Anvendelsesområder

I industrien anvendes induktionsvarmer til følgende komplekse processer:

• smeltning af ultrarent metal (produceret i kanal - kontaktløse induktionsovne);
• bøjning af stålrør med stor diameter;

  

• overfladehærdning af stålprodukter (konstruktionsbeslag, dele til mekanismer til transmission af værktøjsmaskiner osv.);
• varmebehandling af små dele af kompleks konfiguration;

  

I hverdagen bruges induktionsvarmeanordninger også meget. Områder for deres anvendelse:

• husholdnings autonome opvarmningssystemer (til sommerhuse, lejligheder, private huse);
• induktionskogeplader og køkkenfliser;
• smeltedigelovne til smeltning til husholdningsbrug;
• smykker håndværk.

Da artikelens hovedemne er en induktionsvarmer, vil vi dvæle i detaljer om en varmekedel, der er baseret på ideen om induktiv opvarmning af et kølemiddel.

Induktionsvarmer - varmekedel

Siden da, da husejere begyndte at installere autonome varmesystemer i deres hjem, er spørgsmålet om effektiviteten af ​​varmekedler til dem stadig et af de vigtigste. Ifølge denne indikator er i det mindste blandt enheder, der genererer varme fra elektricitet, induktionskedler i føringen. Samtidig tillader deres magt, som ikke kan sammenlignes med den samme parameter for en sådan enhed som en baseboardvarmer, brug af enheder som den vigtigste opvarmningsmetode i store rum.

Induktionsvarmekedler består af to kredsløb - primære (elektromagnetiske) og sekundære (varmevekslingsrør). Det første kredsløb, der består af en spændingsomformer og en varmegenerator med en induktionsvarmer, skaber et elektromagnetisk felt, hvirvelstrømme og genererer varme. Det andet kredsløb, som inkluderer en varmeveksler med et rørsystem, overfører denne varme gennem cirkulationen af ​​kølemidlet til radiatorerne i varmesystemet. Rent vand eller tilsætningsstoffer anvendes som varmebærer.

Ud over disse to kredsløb inkluderer varmesystemet automatisering, som er ansvarlig for driften af ​​de enkelte enheder i enheden.

Moderne induktionsvarmekedler er kun installeret i et lukket varmeudvekslingskredsløb, som har en ekspansionsbeholder af membrantype og en tvungen cirkulationspumpe i designet. Anvendelsen af ​​en cirkulationspumpe er en tvungen foranstaltning og skyldes den lille mængde kølemiddel ved en høj varmeintensitet af varmeveksleren. Muligheden for naturlig cirkulation i et sådant system er udelukket - uden en pumpe koger vand, før det begynder at bevæge sig gennem rørene.

Vigtig! Induktionskedlen skal altid være jordforbundet. Derudover skal varmemediumfordelingskredsløbet installeres fra plastrør af sikkerhedsmæssige årsager, eller varmeenheden skal isoleres fra stålkredsen ved at indsætte polypropylenbeslag.

Induktionsvarmekedler klassificeres på samme måde som andre elektriske varmeenheder - med hensyn til effekt, design, parametre for forbrugt elektricitet. Men disse enheder har også en klassificering i henhold til den konstruktive løsning af den elektriske del.

Varianter af induktionskedler

Der er følgende typer varmekedler af induktionstype, der er betegnet både ved driftsprincippet og af producentens mærke:

• SAV er en type og samtidig et varemærke for ny generation kedler med en kapacitet på 2,5 til 100 kW, der er fremstillet i Rusland siden 2007;
• VIN - forkortelsen er ikke kun en forkortelse for navnet på typen af ​​induktionsanordninger (vortex induktionsvarmer), men også det patenterede navn på kedler produceret af Izhevsk.

Induktionsvarmer SAV

Drift af SAV-enheder kræver ikke brug af en inverter; en strøm på 50 Hz leveres til induktoren. Det elektromagnetiske felt induceret af den primære vikling forårsager dannelsen af ​​hvirvelstrømme i sekundærviklingen, hvis rolle i kedler af denne type spilles af et afsnit af et lukket kredsløb af rør med et kølemiddel. Denne sektion af røret - den sekundære vikling opvarmes intenst under indflydelse af Foucault-strømme og overfører varme til kølemidlet, som cirkuleres kraftigt i varmesystemet ved hjælp af en cirkulationspumpe.

Arrangementet af varmesystemet udføres ved hjælp af radiatorer eller på en labyrint måde, der minder om sokkelopvarmning for at øge det samlede areal af rørets ydre overflade (varmeoverførsel) - varmekredsen, i det mindste bør ikke være minimal i længden.

SAV-kedler produceres under spænding på 220V og 380V. De bruger vand (i ren form eller med frostvæske tilsætningsstoffer) som kølemiddel såvel som frostvæske. Det tager cirka 5-20 minutter for enheden at nå fuld driftskapacitet (afhængigt af volumen af ​​kølemiddel), effektiviteten af ​​varmeapparaterne til sådanne enheder er mindst 98%. Til effektiv opvarmning af lokaler op til 30 kvm. M. en induktionsenhed med en kapacitet på 2,5 kW er tilstrækkelig, hvis køb, komplet med automatiserings- og kontrolsystemer, vil koste omkring 30 tusind rubler.

VIN varmeenheder

Kedler af denne type er mere avancerede med hensyn til drift og design, hvilket naturligvis påvirker deres omkostninger. Til drift af VIN-enheder kræves en inverter - en enhed til at øge frekvensen af ​​den indgående strøm. Den høje frekvensstrøm forårsager dannelsen af ​​et elektromagnetisk felt med høj intensitet, hvilket igen medfører fremkomsten af ​​kraftigere virvelstrømme i sekundærviklingen. Derudover er varmeveksleren og kedellegemet lavet af ferromagnetiske legeringer med deres eget magnetfelt. Resultatet af alle disse processer er en høj intensitet af opvarmning af varmeveksleren og selvfølgelig varmebæreren.

En VIN-enhed med en kapacitet på 3 kW er nok til at opvarme et rum med et areal på 35-40 kvadratmeter.(afhængigt af klimatiske forhold og kvaliteten af ​​varmeisolering af eksterne bygningskonstruktioner).

På grund af deres højere produktivitet kan VIN-enheder ikke kun bruges i varmesystemer til boliger, men også til varmt vandforsyning. For at gøre dette skæres yderligere lagertanke udstyret med beskyttende automatisering i kølevæskekredsløbet, hvis kapacitet beregnes afhængigt af antallet af indtagspunkter for varmt vand. Disse beholdere er forsynet med varmt vand ved at cirkulere det i et system med direkte strøm opvarmning af et induktionsvarmer.

VIN-varmelegemer

Enhedens hjerte er en spole bestående af et stort antal omdrejninger af isoleret ledning og placeret lodret i en cylindrisk kar-lignende krop. En metalstang er indsat inde i spolen. Huset er hermetisk forseglet øverst og nederst med svejsede dæksler; klemmer til tilslutning til det elektriske netværk bringes ud. En kold kølevæske kommer ind i karret gennem det nedre grenrør, der fylder hele rummet inde i kroppen. Vandet opvarmet til den krævede temperatur går ind i varmesystemet gennem det øvre grenrør.

Varmekredsløb til opvarmningsmedium

I kraft af sit design fungerer varmegeneratoren konstant, når den er tilsluttet netværket, med fuld kapacitet, da det er irrationelt at forsyne varmesystemet med yderligere spændingsreguleringsanordninger. Det er meget lettere at bruge cyklisk opvarmning og aktivere automatisk nedlukning / nedlukning med en vandtemperaturføler. Det er kun nødvendigt at indstille den krævede temperatur på displayet på den eksterne elektroniske enhed, og det vil opvarme kølevæsken til denne temperatur og slukke for varmtvandsinduktionselementet, når det er nået. Når tiden er gået, og vandet er kølet ned nogle få grader, tænder automatikken opvarmningen igen, denne cyklus gentages konstant.

Da viklingen af ​​varmegeneratoren sørger for en enfaset forbindelse med en forsyningsspænding på 220 V, produceres induktionsvarmeenheder ikke med høj effekt. Årsagen er, at strømmen i kredsløbet er for høj (over 50 ampere), det vil kræve, at der lægges store kabler, hvilket i sig selv er meget dyrt. For at øge effekten er det nok at omslutte tre vandopvarmningsinstallationer i en kaskade og anvende en trefaset forbindelse med en forsyningsspænding på 380 V. Tilslut en separat fase til hver enhed i kaskaden, billedet viser et lignende eksempel på driften af ​​induktionsopvarmning.

Opvarmning med induktionskedler

Designfunktioner for varmeapparater af typen "Sibtekhnomash" Ved hjælp af den samme effekt af elektromagnetisk induktion udvikler og producerer et andet firma vandopvarmningsanordninger med et lidt andet design, som fortjener opmærksomhed. Faktum er, at det elektriske felt skabt af multi-turn-spolen har en rumlig form og spreder sig fra det i alle retninger. Hvis kølevæsken passerer inde i spolen i VIN-enheder, sørger enheden for Sibtekhnomash-induktionskedel for en spiralvarmeveksler placeret uden for viklingen, som vist på figuren.

Opviklingen skaber et skiftevis elektrisk felt omkring sig selv, hvirvelstrømme varmer op på varmevekslerrøret, hvor vand bevæger sig. Spolespoler er samlet i en kaskade på 3 stykker og fastgjort til en fælles ramme. Hver af dem er forbundet til en separat fase, forsyningsspændingen er 380 V. Sibtekhnomash-designet har flere fordele:

• induktionsvarmer har et separat sammenklappeligt design;
• i det elektriske felts virkningsområde er der et øget areal af opvarmningsoverfladen og en større mængde vand på grund af spiralkredsløbet, hvilket øger opvarmningshastigheden;
• varmevekslerledninger er tilgængelige til skylning og vedligeholdelse.

Eksempel på tilslutning af en induktionskedel

På trods af forskellene i varmegeneratorens design er effektiviteten af ​​dens drift 98%, som i varmeapparater af typen "VIN" erklæres denne effektivitetsværdi af producenten selv. Enhedernes holdbarhed bestemmes i begge tilfælde af spolernes funktionsdygtighed eller rettere af viklingens og elektriske isolations levetid. Denne indikator indstilles af producenter inden for 30 år.

Evaluering af marketingkrav

Induktionsvarmekedler krediteres med mange fordele, ofte uden argumenter. Lad os nævne disse egenskaber og give en vurdering af, i hvilket omfang udsagnene svarer til det faktum:

Rentabilitet

Udmelding

Elforbruget ved induktionskedler er 20-30% mindre end andre elektriske varmeapparater.

Faktum

Alle opvarmningsapparater, der ikke udfører mekanisk arbejde, omdanner 100% af den elektriske strøm til varme, deres effektivitet er altid under 100%, men adskiller sig i størrelse for forskellige enheder under forskellige forhold. For at generere 1 kW termisk energi er det nødvendigt at bruge mere end 1 kW elektricitet, men hvor meget mere afhænger af parametrene for spredningsmediet. Inde i kedlen er der naturligvis også tab til stede - for eksempel til opvarmning af spolen, da ethvert ledermateriale har modstand, men alle disse tab forbliver inde i rummet

Vigtig! Gamle målere (bakelit) registrerer et lavere (1,6 - 1,8 gange) elforbrug end moderne elektroniske, da de ikke er designet til at tage højde for den reaktive effekt af induktionskedler.

Måske skyldes denne kendsgerning udsagnet om effektiviteten af ​​induktionskedler.

Holdbarhed

Udmelding

Høj pålidelighed og lang levetid for udstyret - mere end 25 år.

Faktum

Faktisk udelukker fraværet af bevægelige dele mekanisk slid på induktionskedler. Men varmesystemet med en VIN-enhed inkluderer en cirkulationspumpe, hvis ressource er meget mere beskeden. Derudover inkluderer kontrol- og automatiseringssystemet mekanismer, der også består af mange komponenter, der udsættes for slid.

Kernen i et induktionsvarmer fungerer under betingelser med konstant cyklisk opvarmning og afkøling, temperaturdeformationer, som også er en negativ faktor. Derfor er det en overdrivelse at kalde induktionskedelens ressource næsten ubegrænset. Det er dog faktisk flere gange højere end varmeelementer.

Konsistens af egenskaber over hele levetiden

Udmelding

Fraværet af kalkdannelse på rørets indvendige overflade sikrer den konstante effektivitet af varmelegemet og varmeveksleren.

Faktum

Skala er aflejring af salte i vand (varmeoverføringsvæske). Mængden af ​​disse urenheder i et begrænset volumen af ​​kølemidlet er også begrænset og lille, derfor er virkningen af ​​skalaen på varmeapparatets effektivitet ubetydelig. Og i en induktionskedel er sekundærviklingen under en næsten konstant vibration, og der opstår slet ingen kalkdannelse. Så udsagnet er korrekt, kun dets betydning er overdrevet.

Støjløshed

Udmelding

Driften af ​​induktionsvarmekedler er stille, hvilket adskiller dem fra andre elektriske varmeapparater.

Faktum

Erklæringen er sand, men - alle kedler på elektricitet laver ikke støj under drift, da akustiske bølger ikke kommer ind i svingningsområdet. Kun cirkulationspumpen kan lave støj, men hvis du ønsker det, kan du vælge en model med lydløs drift.

Kompakthed

Udmelding

Induktionskedler er kompakte, hvilket er praktisk, når man vælger et sted til installation.

Faktum

Dette er faktisk tilfældet, hvis du ikke bruger en kaskade af induktionskedler og ikke installerer mellembeholdere i nærvær af flere indtagspunkter for varmt vand i varmtvandsforsyningssystemet, da en induktionsvarmer stort set er et lille stykke af rør med en vikling.

Sikkerhed

Udmelding

Enhedens sikkerhed er absolut.

Faktum

Der er ingen absolut sikre elektriske varmeapparater. Ved betjening af induktionsanordninger er muligheden for en kølevæskelækage fra systemet ikke udelukket, og den elektromagnetiske feltgenerator fortsætter med at arbejde, og det tomme rørsystem opvarmes. For at forhindre forekomsten af ​​en sådan situation leveres en automatisk nedlukningsenhed i kedeldesignet, men den kan også mislykkes.

Derfor er induktionsvarmere, der overgår konkurrenterne i visse sikkerhedskriterier, ikke helt sikre.

Fordele ved geotermisk opvarmning

Fordele geotermisk system.

Store besparelser

o Jordvarmepumper har en effektivitet 5 gange højere end i traditionelle varmeanlæg og produktion af varmt vandved hjælp af fossile brændstoffer eller elektricitet.

o Deres nyttige effekt er 400% højere, og for at kunne levere 4 eller 5 kW varme til et hus behøver de kun 1 kW elektricitet.

o Derfor bliver jordens tarme til vores vigtigste energikilde, og denne energi er helt fri, dvs. de månedlige besparelser afspejles håndgribeligt i vores fakturaer.

o Priser for geotermisk opvarmning, vedligeholdelse med LLC "House of Your Dream" kan findes ved at kontakte os, ring i dag.

Lokal ressource

o Du behøver ikke længere bekymre dig om tilgængeligheden og prisen på fossile brændstoffer. Energiforsyningen til din ildsted er garanteret hvor som helst i din egen have.

o Integreret klimaanlæg

o Jordvarmepumper giver dig varme om vinteren, køling om sommeren og varmt vand året rundt. De der. en enkelt enhed giver dig et komplet klimaanlæg.

· Sikkerhed.

o Det faktum, at der ikke er behov for mere gas eller en tank til dieselolie eller andet farligt stof, eliminerer fuldstændigt den potentielle risiko, der er forbundet med disse produkter. Såsom risikoen for forgiftning, dårlig lugt, forurening og endda eksplosioner på grund af mulige lækager.

Minimal vedligeholdelse og lang levetid

o Selv om det virker innovativt, er den teknologi, der anvendes i geotermiske varmepumper, bredt kendt og fuldstændig pålidelig.

o Fra installationstidspunktet og opstart af installationen er din eneste bekymring at nyde en behagelig temperatur i dit hjem hele dagen.

Ingen flamme eller røg

Visuel æstetik forstyrres ikke

Alle dele varmepumpe er placeret under jorden eller inde i dit hjem, så den visuelle æstetik ikke kompromitteres.

· Uafhængighed af udetemperaturen.

Ulemper ved induktionsvarmer

• De høje omkostninger ved enheder.
• Betydelig vægt og kompakthed.
• Tilstedeværelsen af ​​en påvirkningsfaktor af det elektromagnetiske felt på kroppen og enhederne.

Lad os overveje det sidste punkt mere detaljeret.

Det elektromagnetiske felt påvirker levende organismer stort set på samme måde som mad i en mikrobølgeovn - varmer dem op til en vis dybde, og det kan få konsekvenser. Intensiteten af ​​feltets påvirkning, inklusive en person, bestemmes af en sådan indikator som energifluxdensiteten (PES), der vokser med en stigning i frekvensen af ​​den strøm, der tilføres til den primære vikling. Ved betjening af induktionsvarmer er det nødvendigt at overholde den hygiejniske norm for PES-grænseværdien, der er fastlagt i SanPiN 2.2.4 / 2.1.8.055-96, afhænger af varigheden af ​​markeksponeringen og er f.eks. , til en 8-timers eksponering - 25 μW / sq.cm, en time - 200 μW / sq cm.

Derudover påvirker stråling fra induktoren negativ elektronik og radioudstyr i nærheden, hvilket forstyrrer driften.

Vigtig! For at beskytte dig mod virkningerne af det elektromagnetiske felt kan du omslutte kedlen med et finmasket (1x1, 2x2 mm) metalnet (Faraday-bur), der ikke er i kontakt med kedellegemet og er jordforbundet.

Driftsregler

Den sikre drift af induktionskedler, som ethvert andet teknisk udstyr, sikres ved at overholde en række regler for både installation og anvendelse efter installation:

• Jording af kedlen er obligatorisk.
• Afstanden fra enheden til væggene på siderne skal være mindst 30 cm, fra kedlens nederste punkt til gulvet - 80 cm, fra det øverste punkt til loftet - 80 cm.
• Induktionskedler installeres kun i et lukket kredsløb med en membranekspansionsbeholder.
• Systemet skal indeholde en blok af sikkerhedsanordninger (manometer, luftventil, overtryksaflastningsventil, nedlukningssystem for temperatur).

DIY gør

Kombinerede kedler til opvarmning med træ og elektricitet

At lave en induktionskedel med dine egne hænder er ikke vanskelig, for dette skal du have en tilstrækkelig mængde materialer og minimale færdigheder i at arbejde med elektrisk udstyr. Instruktioner til fremstilling af en sådan enhed inkluderer et antal sekventielle punkter:

1. Valg af materiale, der opvarmes. Til dette anvendes stykker tråd fremstillet af stål eller trådstang. Desuden overstiger diameteren af ​​det valsede produkt ikke 7 millimeter, og segmentets længde er 5 centimeter.
2. Kedellegemet fungerer som både bunden af ​​induktansspolen og den del af rørledningen, gennem hvilken kølemidlet passerer. Til fremstilling af sagen anvendes plastrør.
3. Installation af enheden i varmekredsen udføres ved hjælp af adaptere. Kold varmebærer leveres gennem dem, og det opvarmede medium udledes.
4. Bunden af ​​plastrøret er lagt ud med et metalnet.
5. Endvidere hældes trådstykker i røret i en sådan mængde, der fuldstændigt fylder den indre del af kroppen.
6. Derefter er den øverste del af apparatet tilstoppet.
7. Det næste trin er at vinde omkring 90 omdrejninger af emaljeret kobbertråd på kroppen. Denne spole er hoveddelen af ​​varmeanordningen.
8. Efter opsamling af spolen er det muligt at forbinde udstyret til varmekredsen. For at gøre dette skal du fjerne en del af røret og montere spolen ved hjælp af adaptere.
9. Derefter skal du slutte spolen til lysnettet ved hjælp af en højfrekvent inverter.

Denne ordning betragtes som en af ​​de enkleste. Dens anvendelse hjælper med at sikre opvarmning af rummet i høj kvalitet, og installationen tager ikke meget tid.

Der er også mere komplekse ordninger til fremstilling af sådanne induktionssystemer, men deres implementering derhjemme kræver specielle færdigheder og mere udstyr.

Gennemgang af kendte producenter

• Edison - induktionsvarmere med en kapacitet på 4,7 til 500 kW, produceret af Novosibirsk, til husholdnings- og industribehov;

  

• Miratron - produkter fra den russiske producent af induktionsopvarmningsudstyr NPK Miratron til husholdningsbrug, kendetegnet ved et avanceret design, der tillader brug af udstyret uden at beskadige det indre af rummet;

  

• Teco-House - induktionskedler med et unikt styresystem, produceret af det ukrainske firma med samme navn i henhold til EU og Den Russiske Føderations standarder.

Populære modeller fra butikken

WXJR-B6 induktions øjeblikkelig vandvarmer med en maksimal effekt på op til fem kilowatt bruger metoden til opvarmning af en væske fra magnetens felt i en spole. Enheden har en rektangulær form og har dimensioner på 270 x 200 x 68 mm, og den bruger strøm økonomisk. Udløbet producerer en konstant strøm af vand opvarmet til 60 ° C. Den behandler fra 6 til 11 liter i minuttet, driftstiden er ikke begrænset, den bruges til store bade og pools med et volumen på ca. 1 tusind liter.

Højfrekvent vandvarmer VIN 7 er produceret til opvarmning af vand eller arbejde i et varmesystem i et hus med et internt volumen på op til 350 kubikmeter. Effektklassificeringen ved grænsen er 7 kW, udstyret får strøm fra et 220 V. netværk. Enheden er rund i form med en højde på 615 mm og en udvendig diameter på 13 mm. Indgangs- og udløbsrør med en diameter på 20 mm. Opvarmer effektivt en stor mængde vand i minuttet, outputkapaciteten er 5 tusind 900 kcal i timen.

Edison 4.7 induktionsanordning til opvarmning af væske i vandforsynings- og varmesystemet producerer 3.000 950 kcal i timen og bruger 4,7 kW. Tilslutning til husholdningens strømforsyning er mulig. Det bruges til bygninger med et internt volumen på op til 240 kubikmeter. Sættet inkluderer startudstyr, temperatur- og niveausensorer, et kontrolskab. Producenter taler om pålidelig ydeevne over en 30-årig periode.