感應鍋爐的優缺點
電加熱是傳統燃氣鍋爐加熱的最簡單替代方案。正確安裝的系統將為消費者帶來溫暖，而感應加熱設備將使您可以依靠沒有問題。讓我們看看感應單元的主要優點：
- 緊湊性 - 這些鍋爐非常小，在外觀上它們類似於帶有較小直徑管道的大直徑管道（加熱系統連接到管道）。雖然有些工業設計不能稱為緊湊；
- 效率接近 100% - 幾乎所有的電能都轉化為熱能。儘管如此，還是有小的損失，因為世界上沒有理想的東西；
- 使用壽命長——製造商聲稱至少為 20-25 年。這是真的，因為這裡沒有傳統的加熱元件；
- 能夠使用任何類型的冷卻劑；
- 感應鍋爐中不會形成水垢 - 這就是它們與加熱元件相比的優勢，在加熱元件上仍形成少量石灰沉積物；
- 提高可靠性——感應線圈的匝間距離適中，匝間通過可靠的絕緣與鐵芯隔開。因此，這裡沒有什麼可以打破的。只有包含電子元件的電力系統才會發生故障；
- 自組裝的可能性 - 沒有什麼複雜的。是的，這裡沒有設置。
還有一些缺點：
正確高效地安裝感應鍋爐不僅是一幅漂亮的畫面，而且是整個系統長期可靠運行的保證。
- 高成本 - 在家庭供暖系統中，感應鍋爐將成為最昂貴的設備。但付出的代價是值得的；
- 高耗電——供暖運行成本高；
- 更複雜的設計 - 這裡有一個電源電路，加熱元件和電極組件中沒有。
主要缺點是設備價格高，儘管它並不復雜。
此外，如果您使用功率超過 7 kW 的感應鍋爐，那麼您將需要一個三相電源 - 這不僅適用於感應，也適用於任何其他電加熱裝置。
鍋爐的裝置及工作原理
當電流通過導電材料時，後者會釋放熱量，其功率與電流強度及其電壓成正比（焦耳-楞次定律）。有兩種方法可以使電流在導體中流動。第一種是將其直接連接到電源。我們將此方法稱為聯繫人。
第二個 - 非接觸式 - 由邁克爾法拉第在 19 世紀初發現。科學家發現，當穿過導體的磁場參數發生變化時，後者會出現電動勢（EMF）。這種現象稱為電磁感應。在有 EMF 的地方，就會有電流，因此會產生加熱，在這種情況下，是非接觸式的。這種電流稱為感應電流或渦流或傅科電流。
感應加熱鍋爐——工作原理
電磁感應可以以不同的方式引起。導體可以在恆定磁場中移動或旋轉，就像在現代發電機中所做的那樣。你可以改變磁場本身的參數（力線的強度和方向），同時保持導體不動。
由於另一項發現，這種對磁場的操縱成為可能。正如漢斯-克里斯蒂安·奧斯特 (Hans-Christian Oersted) 在 1820 年發現的那樣，以線圈形式纏繞的導線在連接到電流源時會變成電磁體。通過改變電流的參數（強度和方向），我們將實現該設備產生的磁場參數的改變。在這種情況下，位於該場中的導體中將產生電流，並伴隨加熱。
熟悉了這種簡單的理論材料後，讀者一定已經大致想像了感應加熱鍋爐的裝置。實際上，它的設計相當簡單：在屏蔽和隔熱的外殼內，有一根由特殊合金製成的管道（也可以使用鋼，但特性會稍差），安裝在由介電材料製成的套管中;銅母線以線圈的形式繞在套筒上，與市電相連。
安裝後的鍋爐感應
通過兩條管道，管道切入加熱系統，因此冷卻劑將流過它。流過線圈的交流電會產生交變磁場，進而會在管道中感應出渦流。渦流將導致管壁和部分冷卻劑在盤管內的整個體積內加熱。為了更快地加熱，可以安裝幾根較小直徑的平行管來代替一根管子。
了解感應鍋爐成本的讀者當然懷疑他們的設計還有更多。畢竟，僅由一根管子和一根電線組成的熱發生器，其成本不能比加熱元件類似物高出 2.5 - 4 倍。為了使加熱足夠強烈，需要通過線圈的不是來自城市電網的頻率為50Hz的普通電流，而是高頻電流，因此感應鍋爐配備了整流器和一個逆變器。
整流器將交流電變成直流電，然後饋入逆變器——一個由一對關鍵晶體管和一個控制電路組成的電子模塊。在逆變器的輸出端，電流再次變為交流，只是頻率要高得多。這種轉換器並非在所有型號的感應鍋爐中都可用，其中一些仍以 50 Hz 的頻率運行。但是，使用高頻交流電可以顯著減小器件的尺寸。
電磁感應原理
在各種描述中，作者指出感應鍋爐與變壓器的相似之處。這是完全正確的：一個線圈扮演初級繞組的角色，而帶有冷卻劑的管道扮演著短路次級繞組的角色，同時也是一個磁路。
那麼為什麼變壓器不加熱呢？事實上，變壓器的磁路不是由單個元件組成，而是由多個相互隔離的板組成。但即使是這種措施也不能完全防止加熱。因此，例如，在空閒模式下電壓為 110 kV 的變壓器的磁路中，釋放的熱量不少於 11 kW。
選擇電鍋爐的選項
第一階段要解決如何選擇合適的電鍋爐供暖的問題。目前，製造商提供了許多型號，這些型號不僅在設計特徵上有所不同，而且在功能上也有所不同。因此，消費者需要了解選擇的基本參數。
在選擇用於取暖的電鍋爐之前，您應該正確計算其功率。任何供熱系統的工作都旨在補償建築物的熱損失。因此，首先需要計算這個最重要的參數。為此，您可以使用專門的程序。
在那之後，問題出現了——購買工廠模型或自製電鍋爐供暖。為了解決這個問題，專家建議分析以下因素：
- 設備的強度。如果您打算經常操作設備，最好購買可靠的工廠製造的電熱水器來加熱水。在整理雜物間（車庫）或面積不大的鄉間別墅供暖時，可以自製鍋爐；
- 熱水供應。為了提供熱水，必須安裝一個雙迴路電鍋爐來為房屋供暖。自己製作是有問題的，因為設計不會具有適當程度的可靠性。在家里安裝和計算第二個電路的參數幾乎是不可能的；
- 方面。它們直接取決於設備的配置及其功率。小房子的供熱可以使用電極或感應模型來完成。由於這種類型的房屋難以製造用於加熱的電鍋爐，因此選擇了帶有加熱元件的方案；
- 電源電壓。取決於設備的功率。幾乎所有用於加熱的自己動手做的電鍋爐的功率都不超過 9 kW。這使得連接到 220 V 網絡成為可能。
但對於消費者來說，決定性的參數仍然是用於加熱電池的電鍋爐的成本。這就是為什麼最近有許多選擇獨立製造這種加熱設備的原因。但是，要比較自製電鍋爐供暖，您應該了解工廠型號的設計和操作特點。
我們揭示了感應加熱的主要神話
最近，他們已經不再說感應加熱的效率比加熱鍋爐的效率高 2-3 倍。但是感應鍋爐的支持者聲稱，加熱元件鍋爐很快就會失去其特性並停止使用，因為它會結垢！
他們說，在這一年中，加熱元件鍋爐的容量減少了 15-20%。真的嗎？
是的，確實存在非加熱沉積物，但您不應混淆加熱系統和供水系統。例如，供水中確實會形成水垢，就像我們每天早上在廚房看到的水壺中會形成水垢一樣。我們知道，這絕不會干擾我們的工作，而且毫無疑問，水在任何情況下都會在水壺中沸騰。
相反，在我們已知的加熱系統中，雜質很少進入水中。沉積層非常薄，不會對熱傳遞構成任何明顯的障礙。
如果能量在某個地方離開了網絡，它不會在任何地方完全消失。它變成絕對熱量並加熱冷卻劑，而冷卻劑又以與之前加熱相同的效率以及始終加熱的方式加熱。如果不是這樣，那十人早就被多餘的能量撕裂了。
一旦水垢出現，熱交換就會在更高的溫度下發生。無論加熱元件中的溫度是多少，都不能說效率會降低。
工作原理
電磁感應原理於 1831 年由英國物理學家邁克爾法拉第確定。二十世紀初，他的假設以用於熔化金屬的加熱元件的形式被引入生產。事實證明，感應鍋爐已經為人所知很長時間了，並且它們被使用過，但僅限於生產層面。
電磁感應的工作原理是基於電磁場的形成，如果放置在該場的中心，該電磁場會加熱任何鐵磁材料（磁鐵粘在其上）。創建電磁場很容易。這需要一個線圈，最好由銅線製成，它是通電的。在線圈內部形成磁場。
內部安裝有由電介質（不傳輸電流）製成的管道，在其周圍纏繞線圈，並在內部安裝鋼棒。
例如，如果在其中安裝一根鋼棒，那麼它肯定會加熱到高溫。感應加熱鍋爐的設計正是基於這個原理。
冷卻劑（水或防凍劑）流過管道的內腔，清洗桿。被電磁場加熱的棒將熱量傳遞給冷卻劑。
感應鍋爐的運行原理有一個微妙的點，它遵循焦耳楞次定律。如果你增加棒的電阻，你可以增加它的加熱。並且增加是通過兩種方式進行的：
- 增加長度，減少橫截面；
- 由具有高電阻率的金屬製成，例如鎳鉻合金。
參考！這些方法可以單獨使用，也可以組合使用。正是通過這種方式控制了鍋爐的功率。
加熱系統感應加熱器的品種
市場上有兩種類型的設備。第一個單元使用渦流加熱冷卻劑，為初級繞組提供 220 V（50 赫茲）的電源電壓，第二個單元具有相同的電流，但通過逆變器傳輸電壓。在第二種情況下，該單元負責將標準電源電壓轉換為頻率高達 20 kHz 的電流。
逆變器是一種在不增加設備尺寸和重量的情況下提高感應鍋爐效率的設備。借助逆變器，設備以經濟模式運行。只有一個減號 - 使用銅繞組，因此逆變器加熱器比帶有加熱元件的標準型號更昂貴。
設備根據材料類型進行分類——渦流設備配備了由鐵磁合金製成的熱交換器，SAV 鍋爐配備了封閉式管狀鋼熱交換器。
感應加熱是使用以下類型的加熱器之一形成的：
- 車輛識別號。轉換電網頻率的渦流逆變器鍋爐。緊湊且非大型的設備可以方便地安裝在有限的區域。該裝置包括由鐵磁合金製成的熱交換器，次級繞組和磁路由熱交換器和外殼表示。該裝置配有自動控制裝置、供應和循環泵。
- 節省。這些是沒有逆變器的鍋爐，它們以 220 V（50 赫茲）的電流運行，該電流被饋送到電感器。次級繞組看起來像一個管狀鋼熱交換器，由傅科電流加熱。鍋爐配備了一個泵來循環冷卻液。出售的單元可通過 220 V、380 V 的電壓網絡運行。
鍋爐的主要元件和佈置
如果熟悉電磁爐的方案，那麼鍋爐的設計也不會造成困難。
主要細節：
- 加熱器。這是線圈的核心，可以是一根或多根管子的形式。如果這是一根管子，那麼它的尺寸就很大，一個較小截面的管子網格是並聯的。
- 電感。一種具有多個繞組的變壓器。首先是添加核心，由此形成驅動渦流的電磁場。次級繞組 - 單元的主體，接收電流並將熱量傳遞給冷卻劑
- 逆變器。鍋爐裡有VIN，需要把直流電轉成高頻。
- 支管。用於連接供熱網絡的元件。一根管道設計用於供應冷卻劑進行加熱，第二根管道用於將熱水輸送到加熱系統。
降低電鍋爐的效率
比較時的另一個論點是感應鍋爐在運行期間不會失去其原始功率。但是在加熱元件中由於水垢的形成，這種情況發生在事情的順序上。
甚至有時會給出計算，據此計算，在短短一年內，加熱元件的功率降低了 15-20%。這意味著它的效率也會降低。
讓我們仔細看看這個。
幾乎所有電鍋爐的效率都超過 98%。甚至在 25 kHz 及以上的微波電流下運行的鍋爐，對您有什麼改變？額外增加百分之一半，但同時價格上漲 100%？！
至於加熱元件上的沉積物，它們確實存在。
如果沒有持續供應雜質會發生什麼？然而，一小層沉積物可能會沉積在加熱元件上：
這層不夠厚
它不會以任何方式乾擾熱量的傳遞
因此，鍋爐不會以任何方式失去其原始效率。
也就是說，事實上，無論是在清潔的加熱元件上還是在臟的加熱元件上，傳輸的能量都是相同的，只是在不同的溫度下。
如何選擇加熱設備
在選擇變頻鍋爐供暖時，值得考慮的因素很多。
首先，你需要注意它的力量。在鍋爐的整個生命週期中，該參數保持不變。考慮到加熱 1 m2 需要 60 W
進行計算非常容易。需要將球室的面積相加並乘以指定的數字。如果房子沒有隔熱，那麼最好選擇功能更強大的型號，因為會有大量的熱量損失。
考慮到加熱 1 平方米需要 60 瓦。進行計算非常容易。需要將球室的面積相加並乘以指定的數字。如果房子沒有隔熱，那麼最好選擇功能更強大的型號，因為會有大量的熱量損失。
一個重要因素是房屋運作的特點。如果僅用於臨時居住，則無需將房屋內的溫度持續保持在給定水平。在這種情況下，您完全可以使用功率不超過 6 kW 的設備。
選擇時要注意鍋爐的配置。方便的是帶有二極管恆溫器的電子程序單元的存在。有了它，您可以提前將設備設置為工作幾天甚至一周
此外，在存在這種單元的情況下，可以從遠處控制系統。這樣就可以在到達之前對房屋進行預熱。
有了它，您可以將設備設置為提前幾天甚至一周工作。此外，在存在這種單元的情況下，可以從遠處控制系統。這樣就可以在到達之前對房屋進行預熱。
一個重要的參數是芯壁的厚度。元件的耐腐蝕性將取決於此。因此，牆越厚，保護就越高。這些是選擇設備和構建加熱系統時應考慮的主要參數。如果價格不可接受，那麼您可以使用類似物或自己建造鍋爐。為此，您只需要具備一定的知識和技能。
感應加熱器如何工作？
很簡單。我們向線圈施加工作電壓。在線圈中產生電磁場。我們仔細閱讀 - 這是他工作的精髓：
電磁場在加熱管中感應出傅科電流或渦流，金屬管開始升溫。
如果有人不知道，變壓器的磁路是特地從許多薄薄的電工鋼中招募來的，彼此隔離。
這樣做是為了避免渦流加熱造成的能量損失。
事實是，導體的質量越大，它會因傅科電流而變熱，反過來，渦流的力可以通過磁通量的變化率來增加。
你知道電源變壓器 電壓 110 kV 開 空轉，即使沒有負載，也釋放出11千瓦左右的熱功率？
這主要是由於渦流的影響，它加熱了初級和次級繞組所在的磁路。
同時，磁路是疊層的，如果是實心的，那麼熱損失會增加很多倍！
變壓器只會因過熱而燒毀。
感應電鍋爐的工作原理相同，水在盤管內流過的鋼管會非常熱，但是！-由於水的循環，熱量有時間從管道轉移到加熱系統並過熱不會發生。
但與加熱元件上的電鍋爐相比，它是否更經濟？為了什麼？
在這裡，我們先不解析比較這兩種鍋爐，先想想：
有房子
什麼都無所謂，在哪裡也無所謂。雖然在水下，即使在珠穆朗瑪峰上。這房子熱損失6千瓦
這所房子的熱損失為 6 千瓦。
通過牆壁，通過窗戶，通過天花板等 - 熱量損失，為了保持恆溫，必須補償這些熱量損失，為此自然還需要 6 千瓦的熱量。
而且不管這些熱量在哪里以及如何被帶走，這個熱能是 6 千瓦——即使是燒火，甚至是煤氣，甚至是汽油，最重要的是這些必要的千瓦熱量都被釋放出來了！
現在最重要的是：
要加熱這樣的房子，您將需要感應加熱器和加熱元件上的電鍋爐 - 同樣，功率也至少為 6 kW。
換句話說，鍋爐只是將電能轉換為熱能。
他如何做到這一點絕對不重要，因為對我們來說，最重要的是房子裡會很溫暖。能量只是從一種形式轉變為另一種形式，從電能轉變為熱能。如果鍋爐分配熱量為 6 kW，那麼它從網絡中消耗的電量至少相同，並且考慮到鍋爐的效率不是 100%，那麼從網絡中消耗的能量就會多一點
如果鍋爐分配熱量為 6 kW，那麼它從網絡中消耗的電量至少相同，並且考慮到鍋爐的效率不是 100%，那麼從網絡中消耗的能量就會多一點
能量只是從一種形式轉變為另一種形式，從電能轉變為熱能。如果鍋爐分配熱量為 6 kW，那麼它從網絡中消耗的電量至少相同，並且鑑於鍋爐的效率不是 100%，那麼從網絡中消耗的能量就更多了。
那麼感應鍋爐的效率可能更高嗎？根據製造商的說法，這個值達到了 98%。
帶有加熱元件的電鍋爐也是如此。它們的效率達到 99%。
好吧，自己想想——加熱元件中的能量還能去哪裡，除瞭如何在熱量中脫穎而出？
從加熱元件網絡消耗的所有能量都轉化為熱能。我用了 5 kW - 分配了 5 kW 的熱量。
我用了 100 kW - 分配了 100 kW 的熱量。好吧，如果考慮到加熱元件夾處的瞬態電阻中的能量損失，可能會少一點，但同樣，這種能量損失以熱量（夾子被加熱）和電源電纜的形式釋放。
但是 - 什麼是夾具，電纜橫截面在渦流感應電鍋爐和加熱元件的參數方面是相同的。
電磁爐供熱的作用機理
鍋爐的設計基於電感器，它們包括 2 個短路繞組。內部繞組將輸入的電能轉化為渦流。在單元的中間，會出現一個電場，然後進入第二個線圈。
次級部件作為供熱單元和鍋爐本體的加熱元件。
它將已經出現的能量傳遞給系統的熱載體進行加熱。作為用於此類鍋爐的熱載體，它們使用專用油、過濾水或非冷凍液體。
加熱器的內部繞組受到電能的影響，這有助於電壓的出現和渦流的形成。接收到的能量被傳送到次級繞組，然後鐵芯被加熱。當熱載體的整個表面發生加熱時，它會將熱流傳遞到加熱裝置。
感應加熱鍋爐的工作原理
回想一下學校課程的物理學。如果將鐵磁導體置於交變電磁場中，則電磁場的能量將不可逆地轉化為該導體的熱能。該過程的物理特性由兩個麥克斯韋定律和楞次焦耳定律來描述，我們在這裡並不感興趣。
也就是說，如果交流電通過線圈（電感器），那麼電感器的電能將非接觸式地轉換為放置在線圈場中的導體的熱能。之後，導體可以用作加熱系統的加熱元件。
在這個原則中，“非接觸式”這個詞很重要。也就是說，在這個系統中，沒有由於接觸組和電線的電阻而造成的損失。
這就是為什麼感應電鍋爐被認為是最經濟的（非常高的效率）。
