Indukcyjny kocioł grzewczy zrób to sam: podstawy teoretyczne
Czy schemat ogrzewania indukcyjnego nośnika ciepła ma jakiekolwiek rzeczywiste zalety? Jaka jest ekonomiczna w porównaniu z elementami grzewczymi? Jak działa kocioł indukcyjny? Czy możliwe jest samodzielne złożenie? Spróbujmy odpowiedzieć na te pytania.

Co to jest
Istotą zjawiska indukcji elektromagnetycznej, odkrytego przez Michaela Faradaya w 1831 roku, jest to, że prąd elektryczny jest wzbudzany w przewodniku umieszczonym w polu magnetycznym. Efekt ten w szczególności stanowił podstawę zasady działania dowolnego nowoczesnego transformatora.
Jeżeli dwa izolowane zwoje są nawinięte na rdzeń ferromagnetyczny i mają zastosowanie do jednego z nich, powiedzmy, 220 woltów, to drugi spowoduje napięcie związane z tymi 220 woltami, tak jak liczba zwojów uzwojenia wtórnego odnosi się do liczby zwojów pierwotnego.
Z uzwojeń transformatora można usunąć napięcie o wymaganych parametrach i użyć go do obsługi silnika elektrycznego lub elektroniki. Ale co, jeśli umieścisz ferromagnetykę, która nie jest połączona z niczym w uzwojeniu generującym uzwojenie?
Oczywiście, wynikowy EMF (siła elektromotoryczna) jest całkowicie przekształcony w kinetyczną energię ruchu jego cząsteczek. Po prostu włóż - w upał.
Odniesienie: w ten sposób kucherze indukcyjne i piece do topienia pracują w hutach.
Chodź. Co się stanie, jeśli rdzeń ferromagnetyczny zostanie umieszczony w strumieniu wody poruszającym się w zamkniętej pętli? Oczywiście woda ochłodzi je i samo ogrzeje.

Tak więc na wylocie dostajemy gotowy kocioł elektryczny do ogrzewania daczy.
Trzeba tylko rozwiązać kilka problemów technicznych:
- Wybierz rdzeń z niekorodującego materiału.
- Wyizoluj go z cewki, zapewniając jednocześnie integralność konstrukcji.
- Upewnij się, że sama cewka nie przegrzewa się, gdy przepływają przez nią duże prądy.
Zalety obwodu indukcyjnego
Co do zasady cena fabrycznych kotłów indukcyjnych jest średnio wyższa niż w przypadku analogów TEN i zaczyna się od 20-25 tysięcy rubli przy 4-kilowatowej mocy urządzenia.
Aby nie być bezzasadnym, przedstawiamy parametry kilku urządzeń obecnych na rynku rosyjskim.
Model | Energia elektryczna, W | Koszt, ruble | Producent | Ogrzewanie |
VIN-5 | 4250 | 27 000 | Rosja | 60-150 |
Wskaźnik | 4000 | 18 000 | Ukraina | 200 |
Edison-5 | 5000 | 35 000 | Europa | 100-120 |
INERA SAV | 4500 | 30 000 | Rosja | 50-80 |
Jako uzasadnienie wyższych kosztów producenci i sprzedawcy przytaczają dwa argumenty:
- Kocioł indukcyjny jest bardziej wytrzymały w porównaniu z analogiem Tenov.
- Zapewnia znaczne (do 40-50%) oszczędności energii elektrycznej, co pozwoli wydatkom szybko się spłacić.

Spróbujmy ocenić prawdziwość obu stwierdzeń.
Trwałość
Twierdzenie, że projekt indukcyjny jest wyjątkowo odporny na uszkodzenia i trwały, jest absolutną prawdą.
Powody?
- W kotle nie ma ruchomych części. Jeśli tak, to nie ma mechanicznego zużycia konstrukcji.
- Jest wolny od głównego problemu elementów grzejnych - wapnowania elementów grzejnych. Wapno wapienne stopniowo izoluje cieplnie grzejniki rurowe i powoduje ich przegrzanie.
To ciekawe: podekscytowany rdzeniem induktora prądy wirowe wibruje subtelnie, co przyczynia się do samoczyszczenia powierzchni.
Wydajność
Zapamiętajmy podstawy fizyki.
- Z punktu widzenia Sir Isaaca Newtona energia nie dociera do żadnego miejsca i nie jest pobierana z dowolnego miejsca. Wieczny ruch nie jest możliwy; Aby ogrzać stałą objętość powietrza o 10 stopni, musisz wydać ściśle określoną ilość energii cieplnej, niezależnie od konstrukcji grzejnika.

- W przypadku dowolnego przekształcenia energii dowolnego typu, w końcu albo wykonuje pracę fizyczną (to znaczy przenosi obiekt o niezerowej masie w stosunku do wektora grawitacyjnego), albo służy do ogrzewania otoczenia.
Podkreślamy: Wydajność każdego urządzenia elektrycznego z bezpośrednim ogrzewaniem wynosi 100%.
Cała zużyta elektryczność jest całkowicie przekształcana w ciepło; 1 kW energii elektrycznej można uzyskać 1 kW ciepła.
Zatem jedyną rzeczą, która teoretycznie mogłaby wyjaśnić rzekomo wyższą sprawność kotła indukcyjnego, jest mniejsze wydzielanie ciepła w środowisku.
Ten argument nie zawiera wody:
- Podczas instalowania kotła w ogrzewanym pomieszczeniu, ciepło, które nie jest absorbowane przez chłodziwo, jest nadal zużywane do ogrzewania.

- Przy 50% mniejszej utracie ciepła z porównywalną lub gorszą izolacją wyglądu korpusu kotła, delikatnie mówiąc, jest to wątpliwe.
Wnioski są oczywiste:
- Wartość rynkowa urządzeń indukcyjnych jest niesłusznie wysoka.
- Ich gospodarka - jak powiedział jeden z bohaterów Bułhakowa - typowy przypadek tak zwanych kłamstw. Moc elektryczna urządzenia dobierana jest na podstawie standardowych 40 watów na metr sześcienny ogrzewanego pomieszczenia. Próba ogrzania domu o długości 200 metrów za pomocą 4-kilowatowego urządzenia doprowadzi tylko do niedawnego przekonania nabywcy, że jest zbyt naiwny.

Szalone ręce
Pomimo mnóstwa dezinformacji, sam obwód indukcyjny jest bardziej niż uprawniony do życia. Wyższa wartość rynkowa dość naturalnie prowadzi do pomysłu, aby indukcyjne kotły grzewcze własnymi rękami. Jak to zrobić?
Obudowa
Powinno to być:
- Dielektryk.
- Wystarczająco silny.
- Umożliwienie hermetycznego podłączenia do obwodu grzewczego.
Najprostszym i najbardziej oczywistym rozwiązaniem jest rura polipropylenowa o średnicy 40 milimetrów. Idealnie, z wzmocnieniem włóknem, które będzie miało bardzo pozytywny wpływ na właściwości wytrzymałościowe kadłuba.

Nawijanie
Aby odizolować cewkę indukcyjną podgrzewającą się od termoplastycznego polipropylenu po zasileniu energią, pożądane jest przyklejenie kilku pasków tekstolitu nad obudową. Co przykleić? Najprostszym i najbardziej oczywistym rozwiązaniem jest uszczelniacz silikonowy: ma on dopuszczalną przyczepność do tworzyw sztucznych i toleruje umiarkowane ciepło.
Ważna uwaga: lepiej stosować szczeliwa od znanych producentów (Ceresit, Moment itp.). Tanie uszczelniacze różnią się od nich przede wszystkim znacznie gorszą przyczepnością do problematycznych powierzchni, które oczywiście obejmują gładką ściankę rury polipropylenowej.
Cewka jest nawinięta drutem emaliowanym miedzianym o średnicy około 1,5 milimetra (przekrój 2,25 mm2). Całkowita długość uzwojenia powinna wynosić 10-15 metrów. Cewki najlepiej nakładać przy małej stałej szczelinie.

Rdzeń
Co to powinno być?
- Przewodzący. Prądy wirowe nie będą indukowane w dielektryku.
- Ferromagnetyczny. Diamagnetyka nie będzie oddziaływać z polem elektromagnetycznym.
- Nierdzewny. Korozja w zamkniętym obiegu grzewczym jest oczywiście bezużyteczna.
Oto kilka możliwych rozwiązań.
- Śrubowy świder, ściśle dopasowany do rury. Poruszając się wzdłuż rowków, woda zużyje maksimum ciepła.
- Siekany drut ze stali nierdzewnej. Nie jest to bardzo wygodne, ponieważ zaimprowizowany kocioł będzie musiał być ograniczony po obu stronach metalową kratą.
- Jeże zwinięte z drutu nichromo, mocno włożone do rury.
- Nareszcie najprostsza instrukcja: w ten sam sposób można umieścić w rurze metalowe ściereczki.

Po zajęciu rdzenia kocioł zasilany jest z obu stron przejściówkami z polipropylenu o średnicy 40 mm na gwinty DU20 lub DU25. Nie pozwolą, aby rdzeń wypadł i pozwolił na zamontowanie kotła w dowolnym obwodzie, pozostawiając połączenia składane.
Konwerter mocy
Co się stanie, jeśli po prostu podłączysz nawijany przez nas induktor do gniazdka?
Zróbmy proste obliczenia.
- Rezystywność przewodnika miedzianego przy + 20 ° С wynosi 0,175 Ω * mm2 / m.
- Przy przekroju 2,25 mm i długości 10 metrów, całkowita rezystancja cewki będzie równa 0,175 / 2,25 * 10 = 0,7 Ohm.
- Dlatego też, gdy zostanie zastosowany do przewodnika o napięciu 220 woltów, przepływa przez niego prąd 220 / 0,7 = 314 A.
Dla porównania: przy obliczaniu okablowania dla miedzi przekrój wybiera się z szybkością 10 A / mm2.
Wynik jest nieco przewidywalny: kiedy prąd jest dostarczany ponad 10 razy wyżej niż obliczony, nasz przewodnik po prostu się rozpuści.
Oczywistym rozwiązaniem jest zmniejszenie napięcia zasilania. Konwerter musi być wystarczająco mocny, aby dać co najmniej 2,5 - 3 kilowatów.
Gotowy inwerter takiej mocy może być falownikiem spawalniczym z regulowanym prądem. Regulacja nie tylko chroni uzwojenie przed przegrzaniem, ale także pozwala płynnie regulować efektywną moc kotła grzewczego. Przy wyjściowym napięciu falownika 80 woltów maksymalna bezpieczna moc dla temperatury uzwojenia będzie wynosić około 2 kW.

Koszty
O wszelkich znaczących kosztach warto wspomnieć o inwertorze spawalniczym (od 6000 rubli) i lutownicy do polipropylenu (od 1000 rubli). Nadal maksymalnie 1000 będzie pasować do wszystkich innych zakupów.
Wniosek
Mamy nadzieję, że nasze rekomendacje będą przydatne dla czytelnika. W wideo dołączonym do artykułu można znaleźć dodatkowe informacje na temat niezależnej produkcji kotła indukcyjnego. Sukcesy!