Sistem de Încălzire a Apei prin Inducție Magnetică și Cupru Răcit cu Apă

Această invenție propune un dispozitiv compact și eficient de încălzire a apei, bazat pe conversia energiei electromagnetice în energie termică, fără contact mecanic direct. Principiul de funcționare utilizează inducția curenților turbionari (eddy currents) într-o placă masivă de cupru, generată de rotația unui rotor echipat cu magneți permanenți de tip neodim, în proximitatea plăcii.

Descrierea configurației tehnice:

Rotorul este echipat cu 8 magneți permanenți neodim, cu polaritate alternantă Nord-Sud, dispuși radial, perimetral, în jurul unui ax central de rotație. Rotorul este acționat de un motor electric de mare turație (3000 rotații pe minut), generând o frecvență de 50 rotații pe secundă. Magneții sunt plasați la o distanță de 1 cm deasupra unei plăci de cupru de dimensiuni 10 × 10 cm și grosime de 5 mm.

Între magneți și placa de cupru este introdus un bazin de apă, cu rol dublu: răcirea plăcii de cupru și preluarea căldurii disipate sub formă de agent termic. De asemenea, rotorul este prevăzut cu un sistem de ventilație activă (ventilatoare radiale sau canalizare eoliană) pentru a menține temperatura magneților sub pragul critic de demagnetizare (~80°C pentru neodim).

Principiul de funcționare:

La rotirea rotorului, liniile de câmp magnetic variază rapid în zona plăcii de cupru. Din cauza schimbării fluxului magnetic, în cupru se induc curenți turbionari, conform legii lui Faraday-Lenz. Aceste curenți circulă în bucle închise, disipând căldură prin efect Joule. Energia termică generată este absorbită imediat de bazinul cu apă, ceea ce duce la creșterea temperaturii acesteia și transportul căldurii către un sistem de încălzire (radiatoare, serpentine sau boiler).

Evaluarea energetică:

În această configurație, cu un câmp magnetic de 1.2 Tesla și frecvența de 50 Hz, s-a estimat o putere disipată de aproximativ 1073 wați în cupru. Din această energie, circa 80% este preluată eficient de apă, rezultând o putere utilă de încălzire de circa 858 wați.

Pentru a ridica temperatura plăcii de cupru (având o masă de aproximativ 0.45 kg) de la 20°C la 60°C, este necesară o energie de doar 6.9 kilojouli, ceea ce poate fi atins în mai puțin de 7 secunde de funcționare la regim optim. Acest lucru permite atingerea rapidă a regimului staționar și utilizarea imediată a apei încălzite.

Aplicații posibile:

Sisteme alternative de încălzire ecologică pentru locuințe.

Încălzitoare industriale de apă fără rezistențe mecanice.

Circuite hibride cu panouri solare termice.

Sisteme de recuperare a energiei din frâne magnetice.

Elemente modulare de încălzire pentru micro-locuințe sau cabine off-grid.

Avantaje:

Nu există contact direct între părțile în mișcare și placa de cupru (fiabilitate mare).

Fără frecare mecanică – deci zgomot redus și întreținere minimă.

Utilizare a curenților turbionari ca sursă controlată de căldură.

Posibilitate de control fin al temperaturii prin reglarea vitezei rotorului.

Această invenție combină eficient principiile electromagnetice clasice cu aplicații moderne în domeniul energiei termice, permițând conversia energiei electrice în căldură într-un mod robust, durabil și fără componente de uzură. Unitatea poate fi adaptată în funcție de nevoi, scalată pentru uz casnic sau industrial și integrată în sisteme inteligente de control .

Ca să existe și o inovație suplimentară , în interiorul bazinului cu apa se poate realiza placa de cupru dupa conturul rotorului iar pe mijloc mai este un rotor cu magneti permanenti independent , ce nu are motor ci este antrenat de rotorul cum magneti permanenti , si acest rotor contribuie la incalzirea placii dar in plus are un sistem de rotite dintante ce merg catre un ax ce antreneaza apa prin scoaterea ei din țeavă iar alt ax antreneaza, pompeaza apa in retea. Astfel se salvează cheltuielile cu o pompă de apă dar beneficiezi și de o încălzire suplimentară a apei . Dezavantajul este ca rotirea in bazinul de apa acest dispozitiv va realiza o frână datorita rotatiei in apa a rotorului avand vâscozitate specifica.