Caldaia per riscaldamento a induzione fai-da-te: base

Lo schema di riscaldamento del riscaldatore a induzione ha dei veri vantaggi? Quanto è economico rispetto agli elementi riscaldanti? Come funziona una caldaia a induzione? È possibile assemblarlo da soli? Proviamo a rispondere a queste domande.

Cos'è?

L'essenza del fenomeno dell'induzione elettromagnetica, scoperta da Michael Faraday nel 1831, è che una corrente elettrica è eccitata in un conduttore posto in un campo magnetico. L'effetto, in particolare, ha costituito la base del principio di funzionamento di qualsiasi trasformatore moderno.

Se due avvolgimenti isolati sono avvolti su un nucleo ferromagnetico e si applicano a uno di essi, diciamo, a 220 volt, il secondo causerà una tensione relativa a questi 220 volt proprio come il numero di giri dell'avvolgimento secondario si riferisce al numero di giri del primario.

Dagli avvolgimenti del trasformatore, è possibile rimuovere la tensione con le caratteristiche necessarie e utilizzarla per azionare il motore elettrico o l'elettronica. Ma cosa succede se metti un ferromagnete che non è collegato a nulla nell'avvolgimento che genera energia?

Ovviamente, l'EMF risultante (forza elettromotrice) è completamente convertito nell'energia cinetica del moto delle sue molecole. In poche parole - nel calore.

Riferimento: questo è il modo in cui le cucine ad induzione e i forni fusori lavorano nelle acciaierie.

Andiamo. Cosa succede se metti un nucleo ferromagnetico in un flusso d'acqua che si muove in un circuito chiuso? Ovviamente, l'acqua si raffredderà e si riscalda.

Così, allo sbocco otteniamo una caldaia elettrica finita per il riscaldamento della dacia.

Basta risolvere alcuni problemi tecnici:

• Scegli un nucleo di materiale non corrosivo.
• Isolare dalla bobina, garantendo l'integrità della struttura.
• Fai in modo che la bobina stessa non si surriscaldi quando grandi correnti lo attraversano.

Vantaggi del circuito di induzione

Di norma, il prezzo delle caldaie ad induzione fabbricate in fabbrica è, in media, sensibilmente più alto di quello degli analoghi di TEN, e inizia da 20-25 mila rubli con una potenza di 4 kilowatt del dispositivo.

Per non essere infondati, presentiamo i parametri di diversi dispositivi presenti nel mercato russo.

A giustificazione del costo maggiore, produttori e venditori citano due argomenti:

1. La caldaia ad induzione è più resistente rispetto all'analogo Tenov.
2. Offre risparmi energetici significativi (fino al 40-50%), cosa permetterà alle spese di pagare rapidamente.

Proviamo a valutare la veridicità di entrambe le affermazioni.

durabilità

Sostiene che il design a induzione è eccezionalmente tollerante ai guasti e durevole è la verità assoluta.

Le ragioni?

• Non ci sono parti mobili nella caldaia. Se è così, non c'è usura meccanica della struttura.
• È esente dal problema principale degli elementi riscaldanti: il calco degli elementi riscaldanti. La calce gradualmente isola-termicamente i riscaldatori tubolari e li surriscalda.

È curioso: quando è eccitato nel nucleo di un induttore di correnti parassite, vibra sottilmente, il che contribuisce all'autopulizia della superficie.

economia

Ricordiamo le basi della fisica.

• Dal punto di vista di Sir Isaac Newton, l'energia non va da nessuna parte e non viene presa da nessuna parte. Il moto perpetuo non è possibile; per riscaldare un volume fisso di aria a 10 gradi è necessario spendere una quantità strettamente definita di energia termica, indipendentemente dal design del riscaldatore.

• Per qualsiasi trasformazione di energia di qualsiasi tipo, alla fine esegue un lavoro fisico (ovvero, sposta un oggetto con una massa diversa da zero rispetto al vettore di gravità), o viene utilizzato per riscaldare l'ambiente.

Sottolineiamo: l'efficienza di qualsiasi dispositivo elettrico di riscaldamento diretto è del 100%.

Tutta l'elettricità consumata è completamente convertita in calore; 1 kW di energia elettrica può essere ottenuto 1 kW di calore.

Pertanto, l'unica cosa che potrebbe teoricamente spiegare la presunta maggiore efficienza di una caldaia a induzione è la minore dissipazione di calore nell'ambiente.

Questo argomento non regge l'acqua:

1. Quando si installa la caldaia in un ambiente riscaldato, il calore non assorbito dal refrigerante viene comunque consumato per il riscaldamento.

1. Con il 50% in meno di perdita di calore con un isolamento paragonabile o peggiore dell'aspetto del corpo caldaia, per dirla in parole povere, è dubbio.

Le conclusioni sono ovvie:

• Il valore di mercato dei dispositivi di induzione è erroneamente elevato.
• La loro economia - come diceva uno degli eroi di Bulgakov - un caso tipico delle cosiddette bugie. La potenza elettrica del dispositivo è selezionata sulla base di 40 watt standard per metro cubo di stanza riscaldata. Il tentativo di riscaldare una casa lunga 200 metri con un dispositivo da 4 kilowatt porterà solo alla recente comprensione dell'acquirente che era troppo ingenuo.

Mani pazzesche

Nonostante i cumuli di disinformazione, il circuito di induzione in sé ha più che diritto alla vita. Il valore gonfiato del mercato porta naturalmente all'idea di fabbricare caldaie a induzione per il riscaldamento con le proprie mani. Come fare questo?

alloggiamento

Dovrebbe essere:

• Dielettrico.
• Abbastanza forte
• Permettendo ermeticamente di collegarlo al circuito di riscaldamento.

La soluzione più semplice e più ovvia è un tubo di polipropilene con un diametro di 40 millimetri. Idealmente, con rinforzo in fibra, che avrà un effetto molto positivo sulle proprietà di resistenza dello scafo.

carica

Al fine di isolare la bobina di induttanza che si riscalda dal polipropilene termoplastico quando è energizzata, è desiderabile incollare più strisce di textolite sul case. Cosa incollare? La soluzione più semplice e più ovvia è un sigillante siliconico: ha un'adesione accettabile alla plastica e tollera un calore moderato.

Un punto importante: è meglio prendere sigillanti da produttori famosi (Ceresit, Moment, ecc.). I sigillanti economici differiscono da loro in primo luogo da un'adesione molto peggiore alle superfici problematiche, che, naturalmente, include la parete liscia del tubo in polipropilene.

La bobina stessa è avvolta con filo smaltato di rame con un diametro di circa 1,5 millimetri (sezione trasversale 2,25 mm2). La lunghezza totale dell'avvolgimento deve essere di 10-15 metri. Le bobine si applicano meglio con un piccolo spazio costante.

nucleo

Cosa dovrebbe essere?

• Conduttivo. Le correnti parassite non verranno indotte nel dielettrico.
• Ferromagnetici. Il diamagnetico non interagirà con il campo elettromagnetico.
• In acciaio inox. La corrosione in un circuito di riscaldamento chiuso è chiaramente inutile.

Ecco alcune possibili soluzioni.

• Coclea a vite, saldamente inserita nel tubo. Muovendosi lungo i solchi, l'acqua assumerà il massimo calore.
• Filo inossidabile tritato Non è molto conveniente perché la caldaia improvvisata dovrà essere limitata su entrambi i lati da una griglia metallica.
• I ricci arrotolati da filo di nicromo, strettamente inserito nel tubo.
• Infine, l'istruzione più semplice: allo stesso modo, gli strofinacci in metallo (inossidabile) possono essere collocati nel tubo.

Dopo che il nucleo ha preso il suo posto, la caldaia viene fornita su entrambi i lati con adattatori in polipropilene con un diametro di 40 mm alle filettature DU20 o DU25. Non consentiranno al nucleo di cadere e consentire il montaggio della caldaia su qualsiasi circuito, lasciando le connessioni pieghevoli.

Convertitore di potenza

Cosa succede se colleghi semplicemente l'induttore da noi ferito alla presa?

Facciamo un semplice calcolo.

• La resistività del conduttore di rame a + 20 ° С è 0,175 Ω * mm2 / m.
• Con una sezione trasversale di 2,25 mm e una lunghezza di 10 metri, la resistenza totale della bobina sarà pari a 0,175 / 2,25 * 10 = 0,7 Ohm.
• Pertanto, quando applicato a un conduttore di 220 volt, una corrente di 220 / 0,7 = 314 A fluirà attraverso di esso.

Per confronto: quando si calcola il cablaggio per il rame, la sezione trasversale viene selezionata alla velocità di 10 A / mm2.

Il risultato è un po 'prevedibile: quando la corrente viene fornita più di 10 volte superiore a quella calcolata, il nostro conduttore si scioglierà semplicemente.

La soluzione ovvia è ridurre la tensione di alimentazione. Il convertitore deve essere abbastanza potente da fornire almeno 2,5 - 3 kilowatt.

Un inverter finito di tale potenza può essere un inverter di saldatura con corrente regolabile. La regolazione non solo salva l'avvolgimento dal surriscaldamento, ma consente anche di regolare agevolmente la potenza effettiva della caldaia. Con una tensione di uscita dell'inverter di 80 volt, la massima potenza di sicurezza per la temperatura degli avvolgimenti sarà di circa 2 kW.

spese

Di tutti i costi significativi, vale la pena menzionare, forse, un inverter di saldatura (da 6000 rubli) e un saldatore per polipropilene (da 1000 rubli). Ancora un massimo di 1000 si adatterà a tutti gli altri acquisti.

conclusione

Speriamo che i nostri consigli siano utili per il lettore. Nel video allegato all'articolo potete trovare ulteriori informazioni sulla produzione indipendente di una caldaia a induzione. Buona fortuna!