Проточный индукционный водонагреватель и бойлер


Сегодня при организации нагрева воды большое распространение получил индукционный водонагреватель. Эта востребованность обеспечена тем, что прибор является полностью экологически безопасным, не сушит и не пережигает воздух. Использование такого прибора может быть реализовано для проточного нагревания воды или в качестве нагревательного котла. Купить индукционный водонагреватель можно как в магазине, так и изготовить своими руками. Стоит отметить, что по техническим характеристикам он не уступит покупаемой модели, правда, будет выглядеть не так привлекательно, но стоит при этом намного меньше.

Особенности приборов

Применение такого прибора в домашних условиях позволяет получить максимальную производительность и надежность в эксплуатации. При этом агрегат не нужно сопровождать особой документацией и разрешением для установки, например, как газовый бойлер. Применяя индукционный нагреватель в роли традиционного отопительного котла, в некоторых случаях не потребуется использование насоса. Движение теплоносителя достигается путем процессов конвекции: вода при большом нагревании превращается в пар.

Нагреватель индукционный

Стоит отметить, что у индукционного водонагревателя есть масса преимуществ, которые выделяют его среди конкурентов.


  1. Стоимость такого устройство незначительная.
  2. Есть возможность собрать нагреватель самостоятельно.
  3. Не издает постороннего шума. Катушка в процессе работы достаточно сильно вибрирует, но она практически не ощутима.
  4. Из-за постоянной вибрации грязь и накипь не успевает прикрепляться к функциональным элементам, поэтому прибор не нуждается в регулярной чистке.
  5. В своем составе имеет тепловой генератор, который очень легко делается герметичным. Вода, выступающая теплоносителем, помещена в нагревательный элемент, благодаря чему энергия передается через магнитное поле. Здесь не требуется использование контактов, а соответственно сальников и различных уплотнительных резинок, которые имеют особенность быстро выходить из строя.
  6. Редко ломается, так как за нагрев воды отвечает простая трубка, в которой просто нечему сломаться или перегореть.

Выбирая индукционный водонагреватель, хозяин получает прибор с минимальным эксплуатационным обслуживанием, так как он состоит из небольшого числа составляющих. А они, в свою очередь, очень редко выходят из строя.

Но и без недостатков нельзя обойтись. Как и в любом виде техники, они есть.


  1. Высокое потребление электроэнергии, которое выльется большими счетами за свет;
  2. Устройство очень сильно нагревается, причем горячим становится все вокруг, поэтому не стоит прикасаться к прибору во время его работы.
  3. Индукционный водонагреватель имеет сильную теплоотдачу, поэтому необходима установка датчика температуры, чтобы предотвратить перегрев прибора, и, соответственно, взрыв.

Виды индукционных водонагревателей

Все приборы подобного типа, которые могут быть изготовлены своими руками, можно разделить на две группы:

  1. Вихревые нагреватели индукторного типа, которые чаще всего используются в домах для выполнения функций отопления. Именно их процесс изготовления будет рассмотрен ниже.
  2. Обогреватели, конструкция которых подразумевает применение разных видов электронных узлов и деталей.

При создании вихревого индукционного нагревателя (или сокращенно ВИН) своими руками, следует предусмотреть следующие конструкционные узлы:

  • элемент, отвечающий за преобразование электроэнергии в ток высокочастотного типа;
  • индуктор (чаще всего выполняется в виде цилиндрическом элементе из медной проволоки), что при использовании выполняет функцию трансформатора, отвечающего за образование поля магнитного характера;
  • элемент, который будет играть роль нагревательного, располагается внутри самого индуктора.

Работа ВИН выглядит следующим образом.

  1. Высокочастотный ток из преобразователя передается на индуктор.
  2. В индукторе образуется магнитное поле, что в свою очередь создает потоки вихревого характера.
  3. Теплообменник под действием вихревых потоков достаточно быстро достигает высокой температуры и, соответственно, нагревает теплоноситель, который распространяет тепло дальше.

Одним из самых главных компонентов является индукционная катушка, к изготовлению которой стоит отнестись с особой внимательностью. Медная проволока очень аккуратно наматывается на трубу из пластика, причем число мотков не должно быть меньше 100.

Из представленного описания можно сделать вывод, что изготовить индукционный водонагреватель самостоятельно не сложно.

Ток, наведенный во вторичной обмотке (трубе), разогревает ее корпус .Количество выделяемого тепла в соответствии с законом Джоуля- Ленца пропорционально квадрату силы электрического тока, который по окружной поверхности трубы достигает значительной величины. В зависимости от напряжения электрической сети выбирается требуемый коэффициент трансформации , параметры трубы и индукционной катушки.

Для съема полученного тепла вдоль поверхности этого совмещенного магнито-электропровода пропускается теплоноситель, в качестве которого используется вода или другая жидкость. Допустимая температура нагрева магнито-электропровода и индукционной катушки определяется температурным индексом изоляции обмоточного провода ,который может составлять 140-200ºС.


Таким образом, обеспечивается достаточный температурный запас прочности электрической изоляции и, что определяет ее высокую надежность и долговечность.

1. Входной патрубок.
2. Магнитоэлектропровод.
3. Катушка.
4. Внешний корпус рубашки охлаждения магнито-электропровода.
5. Крышка внутренней полости индукционной катушки.
6. Изолированная панель крепления выводов катушки и кабелей электропитания.
7. Выходной патрубок теплоносителя.

Корпус магнито-электропровода представляет собой цилиндр тороидальной формы (2) внутри которого размещается индукционная катушка(3), корпус цилиндра с катушкой плотно закрывается крышкой (5), цилиндр помещается в герметичную емкость (4), внутрь которой через входной патрубок (1) подается охлаждающая жидкость, омывающая стенки магнито-электропровода и выводится в нагретом виде через выходной патрубок (7).

Внешний вид и примерная номенклатура индукционных нагревателей воды (рис.2)

индукционный нагреватель

ЭСА-1  —  140 х 140 х 620 мм

ЭСА-2  —  140 х 420 х 620 мм

ЭСА-3  —  140 х 840 х 620 мм

ЭСА-4  —  160 х 160 х 760 мм

ЭСА-5  —  160 х 480 х 760 мм

ЭСА-6  —  160 х 960 х 760 мм

Рис. 2 Блоки индукционных промышленных водонагревателей

Основные технические характеристики индукционных нагревателей жидкостей.*


Праметры ЭСА-1 ЭСА-2 ЭСА-3 ЭСА-4 ЭСА-5 ЭСА-6
Электрическая
мощность, кВт
3-5 7-15 18-30 8-17 24-50 48-100
Тепловая мощность,
Гкал/час
0,00245-0,00409 0,0057-0,0123 0,0147-0,0245 0,0065-0,0139 0,0196-0,0409 0,0392-0,0817
КПД 0,94 0,95
Напряжение
питания, Вольт
220 380/220 380 380/220
Расход теплоносителя,
куб. м/час
0,3-0,4 0,4-0,8 0,9-1,5 0,4-0,9 1,2-2,5 2,4-5,0
Макс. температура,
ºС**
90-120 95-120

Основные области применения индукционных нагревателей:

Обратите внимание!

  • системы теплоснабжения зданий различного назначения;
  • системы горячего водоснабжения в проточном режиме или с накопительной емкостью, в качестве основного нагревателя , либо резервного , подключаемого при проведении плановых ремонтов централизованной системы ГВС;
  • подогрев воды в бассейнах, душевых, банях;
  • нагрев воды или других жидкостей в различных технологических процессах в промышленности.

Основными преимуществами использования индукционных индукционных промышленных волонагреателей такой конструкции по отношению к другим электрическим нагревателям ( ТЭН -овым, индукционным другого типа, электродным ) являются:

  • компактность , малая площадь ,удобство размещения и высокая удельная мощность на единицу объема нагревателя;
  • высокая надежность и долговечность работы, которые обеспечиваются простотой конструкции и высокой износоустойчивостью материалов и надежностью комплектующих элементов. Нагреватель воды обладает высокой механической прочностью и устойчивостью работы в широком диапазоне отрицательных и положительных внешних температур. В водонагревателе отсутствуют какие либо резиновые прокладки и вставки ;

  • на внутренних поверхностях нагревателя практически не выпадает накипь, что обусловлено магнитострикционным эффектом, когда поверхность нагрева колеблется под действием магнитного поля , а также, вследствие малого градиента температур между поверхностью нагрева и нагреваемой жидкостью, что не вызывает эффекта «кипения» жидкости в приграничном слое;
  • высокая эффективность теплопередачи от стенок водонагревателя к нагреваемой жидкости обеспечивается лабиринтным движением жидкости и ее высокой турбулизацией;
  • конструктивное построение водонагревателя и принятое взаимное расположение блоков обеспечивает надежный выход воздуха и продуктов парообразования по ходу движения жидкости и быстрый слив жидкости самотеком из корпуса нагревателя в случае необходимости;
  • электробезопастность водонагревателя обеспечивается отсутствием каких –либо контактов питающей электрической сети с нагреваемой жидкостью, применением стандартных устройств автоматической зашиты и защитного заземления.

Высокочастотные нагреватели

Знатоки электротехники скажут, что конструкция представляет собой стандартный трансформатор, но вместо вторичной обвивки применяется теплообменник. Он не преобразовывает электроэнергию, но нагревает жидкость. Устройство характеризуется неприхотливостью в работе и долговечностью. Простой агрегат, содержащий теплообменник из цветных металлов или нержавейки и катушку с витками медной проволоки, редко ломается.

Устройства делятся на две группы:

  • устройства индукторного типа вихревого действия используются в отопительном контуре для подогрева воды, антифриза или масла;
  • приборы, в конструкцию которых включены различные электронные детали и узлы.

Потери энергии в генераторе при передаче считаются минимальными и не берутся во внимание. При этом показатель полезного действия достигает 98,5%. Узлы агрегата:

  • генератор переменного тока, выполненный так, что повышает частоту;
  • преобразователь электричества в магнитные потоки, является катушкой с медной обмоткой;
  • приемник тепла представляет собой трубу из металла.

Индукционное действие

Модель проточного индукционного водонагревателя

Заготовка из металла или графита, способная проводить электричество, размещается в индукторе. Последний имеет в составе один или несколько оборотов провода из меди. С помощью мощного генератора продуцируются электрические токи высокой частоты (2−5 МГц). В пространстве вокруг индуктора появляются электромагнитные волны, разогревающие заготовку.

В конструкции другого типа используется трансформатор без сердечника, при этом часть машины для создания магнитного поля (индуктор) является первичной катушкой. В качестве вторичной обвивки применяется токопроводящая заготовка, накоротко замкнутая. Магнитный поток от одной обмотки к другой стыкуется в атмосфере.


При высоких показателях частоты вихревые потоки оттесняются магнитными полями в тонкие пласты на поверхности заготовки. Плотность вышележащих слоев увеличивается и деталь нагревается. Тепло последовательно передается в нижние слои заготовки.

Индуктор греется в процессе работы, по причине восприимчивости собственных волн. Дополнительно он получает тепло от раскаленной детали заготовки. Для понижения температуры индуктора из медных элементов применяется водяное охлаждение. Жидкость поступает методом отсасывания для снижения безопасности в случае разгерметизации устройства или прожога.

Принцип работы

Работа основана на том, что наведенные вихревые токи нагревают деталь, расположенную в области волнового излучения. Разработанные и находящиеся в производстве агрегаты отличаются высокой мощностью, но оборудование регулярно совершенствуется выпускающими предприятиями.

Внешне прибор выглядит как закрытая емкость из металла круглой или прямоугольной конфигурации. Основной составляющей конструкции является катушка индукции. Число витков ее обмотки рассчитываются в зависимости от нужной мощности и производительности. Трубопровод внутри катушки забирает тепло и передает его воде или антифризу из отопительной системы.

В конструкцию обязательно включается понижающий трансформатор и инвертор, способствующий преобразованию бытового электричества в высокочастотный ток. Медь для нагревательной трубы применяется из-за ее высокого коэффициента проводимости тепла.


Отопительный котел на наведенных токах

Индукционный бойлер зарекомендовал себя не только в виде проточного нагревателя. В этом случае включают в схему трансформатор с двумя катушками, а сварочный генератор уже не используют. Агрегат преобразует вихревые потоки на первой обвивке в электромагнитное поле, возникающее на вторичной катушке. В качестве переносчика тепла в трубы заливают не только воду, но и антифриз или масло. Они должны быть токопроводящими.

Положительные и отрицательные характеристики

Обслуживание проточного индукционного водонагревателя отопления будет стоить дешевле, чем эксплуатация газового оборудования или электрического бойлера. Детали высокочастотного агрегата никогда не портятся, его работа не останавливается. При нагревании энергоносителя в системе отопления можно не применять помпу, т. к. ток воды по коллектору осуществляется методом конвенции (нагревание воды превращает ее в пар).

Достоинства индукционных приборов подогрева:

  • Долговечность эксплуатации — срок службы определяется производителями до 30 лет. Устройство не требует замены элементов и дорогого обслуживания техническими специалистами. Профилактика прибора в виде общей чистки проводится раз в 7−10 лет.
  • При получении сильного тепла использование электрической энергии снижено на 30−40% по сравнению с нагревательными агрегатами на тэнах.
  • На внутренних поверхностях и элементах не оседает накипь, т. к. ее образование невозможно в соответствии с принципом работы. А также не наслаиваются труднорастворимые солевые массы.

Несмотря на экономичность и удобство эксплуатации такой прибор имеет некоторые недостатки. Они проявляются в следующем:

  • Устройство нагревается не только само, но и захватывает окружающий воздух. Что касается самого корпуса, то его лучше не трогать в процессе работы.
  • Из-за высокой эффективности агрегата устанавливают датчик с функцией регулирования и ограничения температуры. Если пренебречь таким прибором, то возможен взрыв индукционного водонагревателя при беспрерывной работе.
  • Прибор плохо влияет на организм человека.

Схема агрегата своими руками

При создании прибора следует помнить, что трансформатор имеет первичный контур, работающий для воспроизведения индукции определенного направления. Вторичная деталь нагревается и передает тепло движущейся внутри жидкости.

При изготовлении обмотки в бытовых условиях применяют медный провод. Помимо этого, предусмотрен генератор высокой частоты, иногда ставят насос, но необязательно. Сборка индукционного обогревателя проходит двумя способами.

Вариант первый

Простой прибор с высокой мощностью разрабатывают, взяв за основу печатную схему. В ней присутствуют особенности, которые учитываются при сборке:

  • Конструкция является релаксационным агрегатом, выпускающим прямоугольные электрические колебания. Синусоидальные волны характеризуются короткими фронтами. Обычно мультивибратор представлен резистивным усилителем с двумя каскадами.
  • Обмотка делается в форме спирали, содержащей 6−8 оборотов медного кабеля. В виде регулятора ставят похожую деталь из питающего блока компьютера.
  • Транзисторы располагают на специальных снимающих радиаторах из-за опасности перегрева.

Версия вторая

Работает схема на основе использования электронного трансформаторного устройства. При сборке учитывают следующие моменты:

  • если две соединенные сваркой нагревательные трубы расположить так, чтобы они образовывали форму бублика, то эта деталь впоследствии выступит не только нагревательным элементом, но и сыграет роль проводника;
  • на поверхности корпуса делают несколько оборотов из медного кабеля;
  • для быстрого передвижения и качественного нагревания жидкости к корпусу крепят сваркой два патрубка, для подачи и выпуска воды.

Монтаж оборудования

Сборка идет в определенном порядке. Вначале подготавливается рабочая область и инструменты. После этого делают следующее:

  • небольшой кусок трубы из полипропилена с толщиной стенки не меньше 3 мм фиксируют;
  • концы сердечника обрезают, чтобы было в запасе 100 мм на отводы;
  • на отводе снизу крепят уголок, затем сюда подключают обратный отопительный контур;
  • кабель располагают витками вокруг трубы, плотно выполняя более 90 оборотов;
  • на верхнем отводе монтируют тройник для организованного выхода жидкости в систему;
  • устраивают защитный контур из металла или полимера;
  • к выходам водонагревателя подсоединяют медный провод и заполняют стержень водой;
  • испытывают индуктор на работоспособность.

Прибор ставят ближе к заготовке. Это повышает плотность поля около детали и нагнетает мощность. Коэффициент нагревания снижается с увеличением частоты. Если для заготовки используют намагниченный материал, то продуцируется дополнительное тепло из-за перемагничивания.

Учитывают индуктивность подводящих шин, которая может иметь граничные значения и превышать аналогичный показатель одновиткового индуктора. В качестве одного из вариантов используется бывший в употреблении радиопередатчик большой мощности. В нем контур антенны меняют на индуктор нагревания.

Популярные модели

Индукционный проточный водонагреватель WXJR-B6 с наибольшей мощностью до пяти киловатт использует в основе метод нагревания жидкости от магнитного поля катушки. Прибор прямоугольной формы имеет габариты 270 х 200 х 68 мм, экономно потребляет электричество. На выходе получается постоянный ток воды, нагретой до 60 °C. За минуту обрабатывает от 6 до 11 литров, время функционирования не ограничено, используется для больших ванн и бассейнов с объемом около 1 тыс. литров.

Высокочастотный водонагреватель ВИН 7 выпускается для нагревания воды или работы в отопительной системе дома с внутренним объемом до 350 кубометров. Номинал мощности на пределе составляет 7 кВт, оборудование питается от сети 220 В. Прибор круглой формы высотой 615 мм и диаметром снаружи 13 мм. Входные и выходные трубы диаметром 20 мм. Эффективно подогревает большое количество воды в минуту, мощность на выходе составляет 5 тыс. 900 ккал в час.

Индукционный прибор Эдисон 4.7 для нагрева жидкости в водопроводе и отопительной системе вырабатывает в час 3 тыс. 950 ккал, а потребляет 4,7 кВт. Возможно подключение к бытовой электросети. Применяется для строений с внутренним объемом до 240 кубометров. В комплекте продается аппаратура запуска, температурные и уровневые датчики, шкаф для обеспечения управления. Производители говорят о надежной работе в течение 30-летнего срока.


Использованные источники

  1. tehnika.expert/klimaticheskaya/vodonagrevatel/indukcionnyj-svoimi-rukami.html
  2. energysa.ru/prodakt/generators/generators_336.html
  3. pikucha.ru/vodosnabzhenie/vodonagrevateli/bojler.html

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.