Индукционный водонагреватель бойлер

Установки индукционного нагрева

На установках с рабочей частотой до 500 кГц используют инверторы на IGBT-сборках или MOSFET-транзисторах. Такие установки предназначены для разогрева крупных деталей. Для разогрева мелких деталей используются повышенные частоты. Установки повышенной частоты строятся на электронных лампах мощные полупроводниковые ключи, способные работать на мегагерцовых частотах, не разработаны).

Так как наиболее эффективно индуктор работает на высоких частотах, промышленное применение индукционный нагрев получил после разработки и начала производства мощных генераторных ламп. До первой мировой войны индукционный нагрев имел ограниченное применение. В качестве генераторов тогда использовали машинные генераторы повышенной частоты или искровые разрядные установки.

Схема генератора может быть в принципе любой, работающей на нагрузку в виде катушки-индуктора и обладающей достаточной мощностью. Необходимо также, чтобы частота колебаний была достаточно высока.

Например, чтобы «перерезать» за несколько секунд стальную проволоку диаметром 4 мм, необходима колебательная мощность не менее 2 кВт при частоте не менее 300 кГц.

Выбирают схему по следующим критериям: надежность; стабильность колебаний; простота изготовления; удобство настройки; минимальное количества деталей для уменьшения стоимости; применение деталей, в сумме дающих уменьшение массы и габаритов и др.

На протяжении многих десятилетий в качестве генератора высокочастотных колебаний применялась индуктивная трехточка. Это самовозбуждающаяся схема параллельного питания анода и частотно-избирательной цепью, выполненной на колебательном контуре. Она успешно использовалась и продолжает использоваться в лабораториях, ювелирных мастерских, на промышленных предприятиях, а также в любительской практике. К примеру, во время второй мировой войны на таких установках проводили поверхностную закалку катков танка Т-34.

Недостатки трехточки:

1. Низкий кпд.

2. Сильное отклонение частоты в момент нагрева заготовок из магнитных материалов выше точки Кюри, что изменяет глубину скин-слоя и непредсказуемо изменяет режим термообработки. При термообработке ответственных деталей это может быть недопустимо. Также мощные твч-установки должны работать в узком диапазоне разрешенных Россвязьохранкультурой частот, поскольку при плохом экранировании являютcя фактически радиопередатчиками и могут оказывать помехи телерадиовещанию, береговым и спасательным службам.

3. При смене заготовок изменяется индуктивность системы индуктор-заготовка, что также приводит к изменению частоты и глубины скин-слоя.

4. При смене одновитковых индукторов на многовитковые, на более крупные или более малогабаритные частота также изменяется.

Под руководством Бабата, Лозинского и других ученых были разработаны двух- и трехконтурные схемы генераторов, имеющих более высокий кпд, а также лучше удерживающие рабочую частоту. Принцип их действия состоит в следующем. За счет применения связанных контуров и ослабления связи между ними, изменение индуктивности рабочего контура не влечет сильного изменения частоты частотозадающего контура. По такому же принципу конструируются радиопередатчики.

Недостаток многоконтурных систем — повышенная сложность и возникновение паразитных колебаний УКВ диапазона, которые бесполезно рассеивают мощность и выводят из строя элементы установки. Также такие установки склонны к затягиванию колебаний — самопроизвольному переходу генератора с одной из резонансных частот на другую.

Современные твч-генераторы — это инверторы на IGBT-сборках или мощных MOSFET-транзисторах, обычно выполненные по схеме мост или полумост. Работают на частотах до 500 кГц. Затворы транзисторов открываются с помощью микроконтроллерной системы управления. Система управления в зависимости от поставленной задачи позволяет автоматически удерживать

а) постоянную частоту

б) постоянную мощность, выделяемую в заготовке

в) максимально высокий КПД.

Например, при нагреве магнитного материала выше точки кюри, толщина скин-слоя резко увеличивается, плотность тока падает и заготовка начинает греться хуже. Система управления это отслеживает и автоматически повышает частоту.

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.

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.

Принцип работы индукционного котла

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.

Водяной индукционный котел

Схема устройства индукционного нагревателя

Предварительно подготовьте аппарат для сварки с возможностью настройки тока до 18-25А. Также подготовьте нержавеющую проволоку. Из нее будут собраны элементы конструкции, отвечающие за подогрев воды. При отсутствии подходящей проволоки можно использовать обрезки катанки.

Первый этап. Нарежьте нержавеющую проволоку на куски длиной 4-5 см.

Второй этап. Сделайте корпус нагревателя. Для его изготовления используйте толстостенную трубу из пластика. Будет достаточно изделия диаметром порядка 5 см. Закройте один конец трубки сеткой с мелкими ячейками. Во второй открытый конец засыпьте доверху трубы нарезанную нержавеющую проволоку или катанку.

Третий этап. Изготовьте катушку индуктора. Для этого возьмите медный провод с эмалью и намотайте его на подготовленный ранее корпус нагревателя. Количество витков может колебаться от 85 до 95. Точное значение зависит от ампеража используемого индуктора. Катушку наматывайте по центру основной трубы, выполняющей функции корпуса самодельного нагревателя.

Четвертый этап. Подключите собранное изделие к отопительной системе либо водоснабжению. Для подключения используйте соответствующие переходники.

Первый шаг. Сварите две трубы в изделие, похожее по форме на бублик. Данное изделие будет выполнять функцию бойлера для воды.

Второй шаг. Купите или сварите самостоятельно бак подходящего под ваш случай диаметра и врежьте в его корпус патрубок для выхода жидкости (внизу) и аналогичный патрубок для подачи воды (ближе к верхней части).

Третий шаг. Вставьте в корпус подготовленную в предыдущей части инструкции индукционную катушку. Подключите «бублик» к водяным патрубкам таким образом, чтобы в корпусе индуктора он размещался строго посередине.

Четвертый шаг. Выполните тщательную изоляцию выходных концов катушки и подключите к трансформаторному устройству.

В завершении вам останется покрыть нагреватель теплоизоляционным экраном, чтобы как можно большая часть тепла сохранялась внутри агрегата.

Принцип работы такого устройства предельно прост: вода проходит по трубам внутри катушки, подогревается, и выходит через соответствующий патрубок уже горячей. Такой агрегат подходит для использования исключительно в закрытых отопительных системах, для циркуляции воды в которых применяется насос.

При желании рассматриваемый самодельный нагреватель можно подключать к отопительной или водопроводной системе, собранной с применением пластиковых труб.

В соответствии с требованиями техники безопасности такое оборудование должно устанавливаться на расстоянии не менее 35-40 см от стен и 85-90 см от поверхностей потолка и пола.

Схема работы индукционного нагревателя

Дополнительно на патрубок котла нужно установить клапан для удаления лишнего воздуха.

При желании вы можете подключить нагреватель к радиатору отопления и использовать полученную конструкцию для обогрева какого-то конкретно взятого помещения, а не всего дома.

Преимущества индукционных водонагревателей

Эксперты отмечают целый ряд положительных моментов использования индукционной техники для обеспечения горячего водоснабжения и даже отопления:

• Агрегаты индукционного типа отличаются исключительной долговечностью. Средний срок службы достигает 25-30 лет. При этом не требуется дорогостоящее техническое обслуживание, профилактическая чистка может осуществляться один раз в 10 лет.
• Индукционные водонагреватели могут обладать значительной тепловой мощностью, наряду с этим потребление электроэнергии (по сравнению с традиционным оборудованием на тэнах) снижено на 30-50%.
• Образование накипи на индукционном греющем элементе невозможно в принципе. Переменное магнитное поле препятствует образованию и оседанию труднорастворимых солей на внутренних поверхностях конструкции.

Конечно, водонагреватели такого типа нельзя отнести к разряду дешевой бытовой техники, на сегодняшний день даже небольшие по мощности модификации стоят не менее 30 тысяч рублей. Но постоянное усовершенствование конструкции, увеличение объемов продаж приводит к постепенному снижению цен на такие устройства. Поэтому в ближайшем будущем индукционные водонагреватели могут стать доступными для широких слоев населения.

Индукционный нагреватель воды для отопления пошаговое руководство изготовления своими руками

К числу позитивных характеристик индукционного агрегата можно отнести следующие важные моменты:

1. Долговечность использования. Благодаря не слишком замысловатой конструкции, индукционный нагреватель можно бесперебойно использовать в течение более 30 лет
2. Экономичность. Коэффициент полезного действия агрегата этого вида приближается к 100%. Иначе говоря, все электричество полностью перерабатывается в тепловую энергию, практически без потерь.
3. Удобство. Обслуживание индукционного нагревателя не требует постоянного технического обслуживания. Достигается это благодаря тому, что электромагнитное поле, помимо создания нагрева, образует вибрации, которые не дают возможности появлению накипи на внутренних стенках теплообменника.
4. Компактность. Нагреватели этого вида имеют небольшие габаритные размеры, что способствует их установке в помещениях любого типа.
5. Бесшумность. Индукционные агрегаты, благодаря своей конструкции, функционируют достаточно тихо.
6. Экологичность. Котел этого вида не производит выброс вредных продуктов сгорания, поэтому не требуется оборудования дымохода и системы вентиляции.

По анализу отзывов, основным недостатком такого агрегата является его высокая стоимость. Но существует оптимальный выход – сконструировать индукционный нагреватель воды своими руками.

Принципы функционирования индукционного отопления

В основе работы индукционного отопления лежит использование электромагнитной индукции. Понять работу системы в целом достаточно просто. Для этого следует пропустить электрический ток через катушку из толстой проволоки. В следствие этого вокруг катушки начинает образовываться электромагнитное поле.

При размещении вблизи этого поля ферромагнетика, который выступает в виде притягивающего материала, то очень скоро он нагреется. Поэтому самым элементарным примером индукционного отопления является катушка, выполняющая роль источника тепла. Сама катушка наматывается на трубу из диэлектрика.

Вовнутрь этого устройства, необходимо разместить стальной сердечник. При соединении катушки с источником электроэнергии металлический стержень будет нагреваться. После подключения конструкции к магистрали с циркулирующим теплоносителем вы получите превосходный способ отопления. Несмотря на примитивность данного примера, даже самодельное индукционное отопление будет функционировать.

Принцип работы индукционного отопления

Если коротко описать принцип работы, то для этого потребуется всего лишь несколько суждений. Электрическая энергия создает электромагнитное поле. Металлический сердечник нагревается под воздействием электромагнитных волн. Избыточное тепло от стержня идет к теплоносителю, нагревая его.

Теплоноситель в таких системах может быть не только обычной водой, но и этиленгликолем, и маслом. Из-за того, что жидкость нагревается интенсивно, получаются конвекционные потоки. Горячий носитель тепла идет вверх, а его мощи уже достаточно, чтобы работал небольшой контур. Если же магистраль имеет большую протяженность, — то требуется ставить циркуляционный насос.

Вихревой индукционный котел

Схема вихревого котла в разрезе

Существует и более «продвинутый» вариант индукционного котла, который также можно сделать своими руками. Для этого потребуется больше инструмента и исходных материалов.

Также необходимо обладать, по крайней мере, минимальными навыками работы со сварочным аппаратом и трансформатором с тремя фазами.

Конструкция нагревателя такого вида состоит из двух труб. При этом трубы следует сварить между собой таким образом, чтобы они напоминали бублик. Такой «бублик» выполняет несколько задач. Во-первых, он является сердечником, во-вторых, нагревательным элементом.

Обмотку проводят поверх пластикового корпуса. Это позволяет сделать устройство более эффективным и производительным.

Нагревается теплоноситель при этой схеме при непосредственном контакте теплоносителя и обмотки, которая выполняется по обычной схеме, используемой для индукционного оборудования.

Монтаж и установка по правилам ТПБ

Монтаж в отопление

При сооружении и использовании самодельного индукционного котла, следует помнить:

• Использовать индукционный нагреватель допустимо лишь в закрытых отопительных сетях с принудительной циркуляцией теплоносителя. То есть, с установленным мотором.
• Самодельный индукционный нагреватель можно успешно применять в системах, разводка которых была выполнена из пластиковых или полипропиленовых труб.
• Для обеспечения безопасности (а этот фактор следует всегда держать на контроле), устройство нужно разместить на некотором расстоянии от стены, пола и потолка. В частности, специалисты рекомендуют устанавливать такой нагреватель на расстоянии около 80 сантиметров от пола и потолка и на 30 сантиметров от стены.

Также рекомендуется оснастить патрубок специальным подрывным клапаном для сброса лишнего воздуха из системы.

Безусловно, с изготовлением последнего варианта придется немало повозиться, зато результат и экономический эффект, без сомнений,  доставит удовольствие. Заводское индукционное оборудование три десятилетия работает «как часы», не требуя ремонта. Самодельный прибор прослужит не меньше 25 лет, а если приложить максимум старания, то и дольше.

Сомневаться в том, по силам ли создание такого агрегата, не стоит.  Сложной конструкция может показаться только на первый взгляд. Но если разобраться и воспользоваться литературой или обширной информацией в сети (с приведенными схемами), такую работу можно осуществить своими силами в домашних условиях очень успешно.

Как сделать своими руками

Все водонагреватели индукционного типа, которые изготавливаются вручную, делятся на две группы:

1. Вихревые водонагреватели, они обычно применяются в домах и предназначены для отопления.
2. Обогреватели, строение которых предполагает использование различных электронных деталей.

Создавая вихревой индукционный нагреватель своими руками, обязательно нужно обеспечить наличие следующих элементов:

• инвертор и трансформатор от обычного сварочного аппарата;
• пару кусков нержавеющей проволоки, диаметр этих обрезков должен быть 6-8 мм, а длина 3-5 см;
• часть толстостенной полимерной трубы, диаметр которой 4,5-5 см;
• мелкая сетка из лески или нержавейки;
• эмалированный медный провод сечением 2 мм².

Схема индукционного водонагревателя

Если вы обзавелись всеми необходимыми деталями, можно приступать непосредственно к изготовлению:

1. С одного боку пластиковой трубы надо закрепить мелкую сетку.
2. Далее нужно развернуть трубу вертикально, чтобы сетчатое донышко находилось внизу и заполнить ее металлическими обрезками.
3. Затем нужно намотать на трубу провод из меди, произвести намотку нужно таким образом, чтобы образовавшаяся катушка находилась посередине отрезка.
4. На следующем этапе катушка подсоединяется к выходным клеммам сварочного трансформатора.
5. Используя переходники, подключите водонагреватель к системе водоснабжения.

Для того, чтобы получить максимальный эффект, катушку с трубой нужно встроить в корпус, сделанный из любого бака или другой емкости.

Осуществляя монтаж обязательно соблюдайте следующие правила:

1. Водонагреватель должен находиться вертикально, сетчатое донышко — внизу.
2. Подача воды осуществляется сверху вниз.
3. Если водонагреватель используется в системе отопления, то она должна быть снабжена циркуляционным насосом.
4. Минимальная дистанция от водонагревателя до строительный конструкций: пол и потолок — 80-90 см, стены — 30-40 см.

Вы можете сделать систему более совершенной, для этого оборудуйте ее терморегулятором.

О том, как работает терморегулятор в водонагревателе, можете прочитать на этой странице.

Индукционные водонагреватели стоят недешево, однако они становятся более популярными и востребованными у покупателей. И это неудивительно. Ведь множество достоинств в функционировании этих приборов оправдывают их цену. Подобные водонагреватели имеют высокий КПД, к тому же подобные устройства вы можете самостоятельно сделать и установить.

Особенности самостоятельной сборки индукционного водонагревателя

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.

Принцип работы индукционного котла

Изначально индукционный котел отопления производили трансформаторного типа. В нем на традиционный Ш-образный сердечник из металла с первичной обмоткой помещена короткозамкнутая вторичная обмотка, изготовленная из труб, по которым и циркулирует теплоноситель.

Недостатком такого котла является большой размер и вес, а также проблема с плавным регулированием мощности.

Уменьшить вес и размер аппарата помогло использование преобразователя, работающего на высокочастотных токах. Термоидальная обмотка, которая находится на корпусе котла, позволяет значительно увеличить КПД и сделать минимальным магнитное поле возле индукционного котла.

Индукционный котел отопления защищен металлическим ударопрочным корпусом, внутри которого располагаются:

• — нагреватель из бесшовных труб, напоминающих по форме металлический лабиринт;
• — катушка, заключенная в герметичный корпус и защищенная специальным электроизолятором.

Таким образом, такой котел имеет двойные стенки и объединяет в себе сердечник и нагревательный элемент. Между стенками котла вварены патрубки, через которые подается теплоноситель. Он охлаждает конструкцию, нагревающуюся из-за воздействия переменного тока. Благодаря высокочастотному переменному магнитному полю индукционный ток выталкивается на внутреннюю поверхность стенок котла. На стенках ток соприкасается с теплоносителем.

Накипь практически не образуется благодаря соединению электромагнитного поля с высокочастотными вибрациями стенок. При необходимости индукционный котел можно изолировать защитным кожухом с теплоизоляцией.

Модели индукционных водонагревателей, предлагаемые на отечественном рынке

Отечественные разработки индукционной техники представлены достаточно широко. В продаже вполне можно найти установки мощностью от 3 до 50 кВт, отличающиеся высокой надежностью.

Индукционный водонагреватель ВИН 7

Индукционный водонагреватель ВИН 7

• Предназначен для обеспечения горячего водоснабжения или отопления помещений объемом до 340 кубических метров.
• Номинальная мощность установки составляет 7 кВт, работает от бытовой электрической сети (220 В, 50 Гц).
• Способен вырабатывать до 5900 ккал/час.
• Представляет собой круглую емкость высотой 620 мм и наружным диаметром всего 133 мм. Диаметр входных и выходных патрубков составляет 20 мм.
• Стоит в среднем 43-45 тысяч рублей.

Водонагреватель отличается высокой работоспособностью, может обеспечивать достаточно большой расход горячей воды.

В таком же ценовом диапазоне продаются и установки под брендом «Эдисон».

Индукционный водонагреватель «Эдисон 4.7»

Индукционный водонагреватель «Эдисон 4.7»

• обладает тепловой мощностью 3960 ккал/час, потребляемая электрическая мощность составляет всего 4,7 кВт.
• КПД установки достигает 98%, оборудование так же работает от бытовой электрической сети.
• Устройство может использоваться в качестве отопительного агрегата для помещений объемом до 240 кубометров, чего вполне достаточно для обогрева среднего по размерам загородного дома.

В комплект водонагревателя входят пусковая аппаратура, шкаф управления, датчики уровня и температуры. Производители заявляют рабочий ресурс, превышающий 100 тысяч часов (более 30 лет). Надежность обеспечена простотой конструкции.

Водонагреватели индукционного типа вполне можно назвать оборудованием будущего. Поэтому если вы заинтересованы в обеспечении комфортных условий жизни, но хотите для этого использовать эффективное энергосберегающее оборудование, то стоит рассмотреть возможность приобретения такого устройства.

Также советуем посмотреть:

• В чем преимущество турбированной газовой колонки и как ее выбрать?
• Выбор и установка насоса в систему отопления — есть ли необходимость?
• Газовые водонагреватели (бойлеры) проточного и накопительного типа
• Преимущество использования магниевого анода в бойлерах

Качества газовых проточных нагревателей воды

Такое устройство имеет определённые достоинства:

• газ гораздо дешевле электроэнергии;
• устанавливать и демонтировать прибор очень просто;
• небольшая требовательность, предъявляемая к жёсткости воды;
• быстрый нагрев воды;
• безопасность конструкции.

Существуют и недостатки у газовых нагревателей:

• давление обязательно должно быть не меньше 0,25 атмосфер;
• образуются продукты сгорания, поэтому обязательно монтируют дымоход и устанавливают качественную систему вентиляции;
• чтобы подключить проточный водонагреватель к газовой магистрали, необходимо разрешение специальных служб.

Плюсы и минусы индукционных устройств для нагрева воды

Прибор имеет довольно простую конструкцию и не требует специальных документов, разрешающих использование и установку. Индукционный нагреватель воды имеет высокую степень эффективности и оптимальную для пользователя надежность. При использовании его в качестве котла для отопления можно даже не устанавливать насос, так как вода течет по трубам благодаря конвекции (при нагреве жидкость практически превращается в пар).

Также устройство обладает рядом преимуществ, что выгодно отличает его среди других видов водонагревателей. Итак, индукционный нагреватель:

В индукционных нагревателях вода становится горячей за счет трубы по которой течет, а последняя нагревается за счет индукционного тока, создаваемого катушкой.

• намного дешевле своих аналогов, такое устройство можно без проблем собрать самостоятельно;
• полностью бесшумный (хотя катушка и вибрирует при работе, но эта вибрация не ощутима для человека);
• во время работы вибрирует, благодаря чему грязь и накипь не прилипает к его стенкам, поэтому и в чистке не нуждается;
• имеет теплогенератор, который можно легко сделать герметичным благодаря принципу работы: теплоноситель находится внутри нагревательного элемента и энергия передается нагревателю посредством электромагнитного поля, никаких контактов не нужно; поэтому не понадобятся уплотнительные резинки, сальники и прочие элементы, способные быстро испортиться или протекать;
• ломаться в теплогенераторе просто нечему, так как воду нагревает обычная труба, которая неспособна испортиться или перегореть, в отличие от ТЭНа;

Не стоит забывать и о том, что обслуживание индукционного нагревателя выйдет намного дешевле, чем бойлера или газового котла. Устройство имеет минимум деталей, которые практически никогда не выходят из строя.

Несмотря на огромное количество достоинств, индукционный водонагреватель имеет и ряд недостатков:

• первый и самый болезненный для владельцев – это счет за электричество; прибор нельзя назвать экономичным, поэтому придется выкладывать порядочную сумму раз за его использование;
• второе – устройство сильно греется и нагревает не только себя, но и окружающее пространство, поэтому лучше не прикасаться к корпусу теплогенератора во время его работы;
• третье – прибор имеет крайне высокую эффективность и теплоотдачу, поэтому при его использовании обязательно устанавливайте датчик температуры, иначе может взорваться система .

Виды

Основная задача кавитационного теплогенератора – образование газовых включений, а от их количества и интенсивности будет зависеть качество нагрева. В современной промышленности существует несколько видов таких теплогенераторов, отличающихся принципом выработки пузырьков в жидкости. Наиболее распространенными являются три вида:

• Роторные теплогенераторы – рабочий элемент вращается за счет электропривода и вырабатывает завихрения жидкости;
• Трубчатые – изменяют давление за счет системы труб, по которым движется вода;
• Ультразвуковые – неоднородность жидкости в таких теплогенераторах создается за счет звуковых колебаний низкой частоты.

Помимо вышеперечисленных видов существует лазерная кавитация, но промышленной реализации этот метод еще не нашел. Теперь рассмотрим каждый из видов более детально.

Роторный теплогенератор

Состоит из электрического двигателя, вал которого соединен с роторным механизмом, предназначенным для создания завихрений в жидкости. Особенностью роторной конструкции является герметичный статор, в котором и происходит нагревание. Сам статор имеет цилиндрическую полость внутри – вихревую камеру, в которой происходит вращение ротора. Ротор кавитационного теплогенератора представляет собой цилиндр с набором углублений на поверхности, при вращении цилиндра внутри статора эти углубления создают неоднородность в воде и обуславливают протекание кавитационных процессов.

Рис. 3: конструкция генератора роторного типа

Количество углублений и их геометрические параметры определяются в зависимости от модели вихревого теплогенератора. Для оптимальных параметров нагрева расстояние между ротором и статором составляет порядка 1,5мм. Данная конструкция является не единственной в своем роде, за долгую историю модернизаций и улучшений рабочий элемент роторного типа претерпел массу преобразований.

Одной первых эффективных моделей кавитационных преобразователей был генератор Григгса, в котором использовался дисковый ротор с несквозными отверстиями на поверхности. Один из современных аналогов дисковых кавитационных теплогенераторов приведен на рисунке 4 ниже:

Рис. 4: дисковый теплогенератор

Несмотря на простоту конструкции, агрегаты роторного типа достаточно сложные в применении, так как требуют точной калибровки, надежных уплотнений и соблюдения геометрических параметров в процессе работы, что обуславливает трудности их эксплуатации. Такие кавитационные теплогенераторы характеризуются достаточно низким сроком службы – 2 – 4 года из-за кавитационной эрозии корпуса и деталей. Помимо этого они создают достаточно большую шумовую нагрузку при работе вращающегося элемента. К преимуществам такой модели относится высокая продуктивность – на 25% выше, чем у классических нагревателей.

Трубчатые

Статический теплогенератор не имеет вращающихся элементов. Нагревательный процесс в них происходит за счет движения воды по трубам, сужающимся по длине или за счет установки сопел Лаваля. Подача воды на рабочий орган осуществляется гидродинамическим насосом, который создает механическое усилие жидкости в сужающемся пространстве, а при ее переходе в более широкую полость возникают кавитационные завихрения.

В отличии от предыдущей модели трубчатое отопительное оборудование не производит большого шума и не изнашивается так быстро. При установке и эксплуатации не нужно заботиться о точной балансировке, а при разрушении нагревательных элементов их замена и ремонт обойдутся куда дешевле, чем у роторных моделей. К недостаткам трубчатых теплогенераторов относят значительно меньшую производительность и громоздкие габариты.

Ультразвуковые

Данный тип устройства имеет камеру-резонатор, настроенную на определенную частоту звуковых колебаний. На ее входе устанавливается кварцевая пластина, которая производит колебания при подаче электрических сигналов. Вибрация пластины создает волновой эффект внутри жидкости, который достигая стенок камеры-резонатора и отражается. При возвратном движении волны встречаются с прямыми колебаниями и создают гидродинамическую кавитацию.

Рис. 5: принцип работы ультразвукового теплогенератора

Далее пузырьки уносятся водным  потоком по узким входным патрубкам тепловой установки. При переходе в широкую область пузырьки разрушаются, выделяя тепловую энергию. Ультразвуковые кавитационные генераторы также обладают хорошими эксплуатационными показателями, так как не имеют вращающихся элементов.

Развенчание мифов

Порой в магазинах, продающих оборудование, осуществляющее индукционное отопление дома, можно услышать просто нереальные характеристики, присваивающиеся ему. И, к сожалению, не всегда такие свойства являются правдивыми. Существует несколько основных моментов, о которых следует знать правду:

Новизна принципа. Многие утверждают, что это инновационные технологии, которые построены на основе принципов физики. В реальности дело обстоит так: явление электромагнитной индукции было открыто Майклом Фарадеем еще в 1831 году. И уже с ХХ столетия индукционная система отопления вовсю использовалась в промышленности для того чтобы плавить сталь. Как видим, это не новая технология, а всего лишь известный принцип, нашедший применение в современности в бытовых целях.

Нагрев воды в индукционном котле

Экономичность. Частое утверждение – что индукционный нагреватель для отопления использует на 20-30% менее энергии, нежели другие электрические аналоги. В реальности же все так: любой прибор нагревания все 100 процентов энергии, которую он использует, превращает в тепловую – конечно если он не делает механическую работу. КПД может быть и меньшим. Здесь все зависит от того, как рассеивается тепло вокруг прибора отопления. Время, за которое носитель тепла нагреется до нужной температуры, прямым образом зависит от того, насколько эффективна работа нагревательного элемента. Поэтому высокие речи о революционной экономичности – это лишь уловки. Ведь закон сохранения энергии никто не отменял. Чтобы получить 1 кВт тепла, нужно потратить не менее 1 кВт электричества. Помимо этого, какая-то часть тепла будет тратиться просто так. Например, сама катушка греется, так как сопротивление проводника не нулевое.

Экономический эффект использования индукционного котла

• Долговечность. Еще одно частое утверждение – это то, что отопление индукционной плитой будет работать у вас не менее 25-ти лет, и что это наиболее долговечный вариант отопления электричеством. Механическое изнашивание котлов такого типа невозможно, так как у них нет подвижных элементов. Медная обмотка обладает большим запасом прочности, и если использовать ее при надлежащем охлаждении, то прослужит она долго. Сердечник в любом случае будет постепенно разрушаться – так как на него могут влиять агрессивные примеси, а постоянный нагрев-остывание не будет придавать прочности. Но заметим, что даже этот процесс – очень долгий. В схеме управления – несколько транзисторов. Именно они и будут определяющими срока эксплуатации всего оборудования без отказа. Обычно дается гарантия на 10 лет. Хотя известны случаи, когда оборудование работало и 30 лет. Вывод из этого всего следующий: индукционные нагреватели воды для отопления будут намного дольше работать, чем аналоги – ТЭНы.
• Незаменимые свойства. Многие говорят, что индукционные котлы сохраняют свои первоначальные характеристики в течение десятилетий из-за того, что здесь не появляется накипь. Первым делом, скажем, что влияние накипи немного преувеличивается. Слой извести не имеет высоких теплоизолирующих свойств, а в замкнутой системе много отложений не появится. Но этого нельзя сказать о сердечнике – здесь накипь – это частое явление. Так, отопление с помощью индукционной плиты действительно не подвержено накипи.
• Бесшумная работа. На самом деле, если изучить отзывы, то можно сказать, что любой электробойлер не будет шуметь при нагревании воды, так как здесь нет акустических колебаний. Шум может появиться только от насосов. Так что суждение верно.
• Компактность. Индукционное оборудование можно устанавливать в любом помещении. Это утверждение верно: данное устройство – это отрезок трубы, который не требует особого места.

Индукционный котел

Индукционный нагрев воды для отопления – безопасен. Если случится утечка носителя тепла, то электромагнитное поле не исчезнет автоматически. Сердечник продолжит нагреваться, если не прекратить электроснабжение, то корпус и крепление расплавятся через считанные секунды. Именно поэтому при установке следует предусмотреть автоматическое отключение индукционного котла в таких ситуациях.