Создание индукционного котла отопления своими руками

Принцип работы индукционного нагревателя

Перед самостоятельным сбором индукционного нагревателя нужно сначала ознакомиться с общим принципом работы техники подобного типа. Такие агрегаты во многом схожи с оборудованием, которое снабжено ТЭНами. В них так же происходит преобразование электричества в тепло, которое необходимо для обогрева помещений дома.

Нагревание устройства происходит за счет энергии электромагнитного поля, создаваемом в индукторе. В его качестве выступает катушка в виде цилиндра с обмоткой. Электричество, проходя через эту катушку, создает напряжение. В результате действия переменного тока образуются вихревые потоки. Затем энергия электромагнитного поля забирается теплоносителем, в качестве которого выступает вода. После происходит генерация этой энергии в тепло. За короткий срок вода при таком нагреве достигает достаточно высоких температур.

Схема индукционного нагревателя

Как работает самодельный индукционный котел отопления?

Да точно так же, как и «заводской» вариант этого отопительного прибора. То есть, теплоноситель циркулирует в сердечнике котла, нагреваясь от его стенок или содержимого (полимерные сердечники набивают рубленой проволокой). Сам сердечник разогревается вихревыми токами, генерируемыми обмоткой.

В свою очередь, обмотка накручивается на тело сердечника и замыкается на источник тока высокой частоты. Именно такой ток, способен сгенерировать переменное электромагнитное поле – первопричину появления вихревых токов в неподвижном сердечнике (или его наполнителе).

В роли источника высокочастотного переменного тока может выступать обычный сварочный инвертор или более сложная система на основе трансформатора и частотного преобразователя.

Необходимо отметить, что при правильном подходе к выбору источника и формированию обмотки можно создать действительно эффективный котел, который будет работать не хуже заводского варианта. И далее по тексту мы предложим вам самый «правильный» рецепт создания такого эффективного котла.

Принцип работы индукционного котла

Нагрев теплоносителя производится за счет использования явления электромагнитной индукции. На катушку из толстого проводника подается переменный высокочастотный электрический ток. Внутри и вокруг нее создается электромагнитное поле.

Внутри располагается стержень из материала, который магнитится. Вихревые токи, воздействуя на стержень, разгоняют молекулы внутри него, за счет чего он очень быстро нагревается.

Вокруг стержня циркулирует жидкий теплоноситель, забирая избыточное тепло, и доставляет его в радиаторы по всему помещению. Движение теплоносителя в контуре отопления может происходить естественным образом за счет конвекции. В больших системах дополнительно ставится система циркуляционных насосов, которая обеспечивает движение воды внутри батарей.

Понимая принцип работы устройства, можно придумать, как сделать самому подобный аппарат. Рассмотрим один из самых легких способов.

Принцип работы отопителя

В основе лежит преобразование электрической энергии в тепловую. Такой же принцип используется и в отопительных приборах с ТЭНом, но между ними существенна разница в технологии изготовления котла. При установке индукционного отопителя нет необходимости делать существенную модернизацию уже имеющейся системы отопления.

Как происходит нагрев

Принцип работы электрического индуктора лежит в основе любой модели подобных отопителей. Индуктор состоит из первичной и вторичной обмоток. Первичная преобразовывает энергию в вихревой ток. В результате создается магнитное поле, которое направляется на вторичную обмотку. Она является непосредственно нагревательным элементом котла и выделяет тепло, передаваемое теплоносителю в системе. Теплоносителем может выступать любая подходящая для таких целей жидкость.

Корпус – наиболее важный элемент, который и характеризует базовую разницу между заводским и самодельным устройством. Модели заводского изготовления имеют цилиндрическую обмотку, а самодельные – тороидальную. Обмотка изготавливается из медной проволоки, которая окружает корпус из ферримагнетика с толщиной более 10 мм. КПД такого устройства составляет около 97%.

В сравнении с обычным газовым котлом индукционный отопитель имеет ряд преимуществ:

• нагревание теплоносителя происходит значительно быстрее;
• в результате магнитной индукции накипь не может образоваться в узлах;
• не нуждается в профилактических чистках и прост в эксплуатации;
• для установки нет необходимости строить вентиляцию.

Важные рекомендации по сборке

Планируя самостоятельную сборку индукционного котла, учитывайте, что она потребует от вас наличия навыков использования сварочного аппарата и трёхфазного трансформатора.

Однако применение индукционного котла самостоятельной сборки ограничено. Он пригоден только для монтажа в закрытых обогревательных системах с принудительной циркуляцией воздуха. Разводка при этом может быть выполнена только трубами из пластика или пропилена.

Обезопасить систему можно установкой подрывного клапана. Он избавляет котёл от ненужного воздуха и нормализует рабочее давление.

При установке котла следует обратить внимание, чтобы он по возможности не соприкасался с какой-либо поверхностью. Оптимальным считается расстояние около 30 см. Это обезопасит вас от распространения последствий при возникновении непредвиденных ситуаций вроде перегрева.

Подпишитесь на наши Социальные сети

Плюсы и минусы индукционных котлов

Индукционный котел заводской сборки

Действительно ли этот тип теплоснабжения насколько эффективен, как его рекламируют производители? Читая отзывы об индукционном отоплении нельзя сделать однозначный вывод. Многие потребители жалуются на большой расход электроэнергии, некоторые самодельные модели котлов явно опасны в эксплуатации.

До того, как делать индукционный котел отопления своими руками, подбирать для него компоненты и комплектующие – рекомендуется детально ознакомиться с плюсами и минусами этого типа теплоснабжения.

Преимущества:

• Быстрое повышение температуры теплоносителя до требуемого уровня. В отличие от работы ТЭНов индукционный нагрев воды для отопления не требует дополнительных изоляционных материалов. Т.е. тепловая энергия от стержня передается непосредственно теплоносителю;
• Долгий срок службы. Это обусловлено отсутствием движущихся частей и высокой надежностью материалов изготовления;
• Небольшие размеры конструкции;
• Не происходит формирование накипи на внутренних стенках. Это связано с небольшой вибрацией стержня во время его работы. Однако если читать отзывы об индукционных котлах отопления, то никто не жалуется на высокий уровень шума.

Но наряду с этим нужно учитывать и отрицательные моменты эксплуатации отопительных котлов этого типа:

• Высокая стоимость заводских моделей. По-настоящему качественные электрические индукционные котлы отопления делаются с применением современных материалов, стоимость которых в большей степени и обуславливают высокую цену. Поэтому самодельные модели значительно уступают по качеству и техническим параметрам заводским;
• Для установки котлов мощностью более 7 кВт потребует обустроить электросеть 380 В. В противном случае нагрузка не позволит работать оборудованию в нормальном режиме;
• В случае отсутствия воды во время работы индукционной печи отопления произойдет перегрев и выход ее из строя. Поэтому в конструкцию должны входить датчики давления, которые соединяются с автоматическим выключателем. При падении давления будет выполнено автоматическое отключение устройства.

Определившись, что все-таки необходимо делать индукционное отопление самостоятельно – можно приступать к выбору оптимальной схемы котла и расчету его параметров.

Индукционный принцип нагрева уже не один десяток лет применяется в сталелитейной промышленности для нагрева металла. Именно из этой отрасли и пришли индукционные отопительные котлы.

Основные варианты современных электрокотлов

Существует не один вариант конструкции котла для электрического отопления. Самым простым является встроенный ТЭН

Необходимо обратить внимание на трубу, куда монтируется ТЭН. Она обязательно должна быть категории съемной, что касается диаметра, то лучше, если он будет больше, чем иные подобные элементы

Съемная труба требуется для осуществления работ, связанных с ремонтом, если ТЭН выйдет из строя. Кроме того, труба, которая имеет встроенный ТЭН, может быть отнесена к категории особых компактных котлов. Стоит отметить, что данная система отличается высокими показателями эффективности.

Важно! По этой причине рекомендуется избежать всех ненужных расходов, но всеми возможными методами добиться использования всей системы в целом. Можно просто выполнить небольшой по размеру стоящий отдельно котел

Оборудование такого плана можно произвести из специальной, выполненной из стали трубы. Здесь, чем котел меньше по размерам, чем более эффективно он будет осуществлять свою работу. Нет необходимости нагревать лишнюю воду и соответственно тратить большое количество киловатт энергии.

Для эффективного обогрева относительно небольшого по площади дома из двух-трех комнат, достаточно взять элемент трубы, диаметр которой равен 220 мм, а показатели длины должны составлять всего половину метра.

С двух сторон труба должна быть герметично заварена специальными крышками из стали. При этом в верхнем элементе необходимо сделать специальное отверстие, которое будет предназначено для присоединения отводной трубы. По данной трубе будет осуществляться передвижение горячей воды к установленным радиаторам. В нижнем элементе построенного котла, с одной из его сторон проделывается точно такое же отверстие, потом туда будет присоединяться труба, но уже с прохладной водой.

Для подобной конструкции можно задействовать ТЭН, с параметрами мощности в 1 Квт. Он осуществляет обогрев от стандартной сети в 220 Вольт. Что касается самого ТЭНа, то его можно быстро инсталлировать в расположенную снизу крышку нового котла или с одной их боковых сторон. Главное чтобы это была сторона, находящаяся на другой стороне патрубка, в нее обычно поступает уже холодная вода.

Важно! Электрокотел такого плана в состоянии работать круглосуточно. Если произвести установку в его конструкции дополнительного автоматического оборудования, можно будет вполне спокойно поддерживать требуемый температурный режим

Кстати, он обычно выставляется посредством специального регулятора.

Установка регулятора обязательна, так как именно он в состоянии эффективно защитить оборудование от перегрева. Кроме того, монтированная автоматика предоставляет оптимальную возможность экономить материальные средства на общем количестве потребляемой энергии.

Принцип работы индукционного нагревателя

Индукционный нагрев невозможен без использования трех основных элементов:

• индуктора;
• генератора;
• нагревательного элемента.

Индуктор представляет собой катушку, обычно выполненную из медной проволоки, с ее помощью генерируют магнитное поле. Генератор переменного тока используют для получения высокочастотного потока из стандартного потока домашней электросети с частотой 50 Гц.

В качестве нагревательного элемента применяется металлический предмет, способный поглощать тепловую энергию под воздействием магнитного поля. Если правильно соединить эти элементы, можно получить высокопроизводительный прибор, который прекрасно подходит для подогрева жидкого теплоносителя и отопления дома.

С помощью генератора электрический ток с необходимыми характеристиками подается на индуктор, т.е. на медную катушку. При прохождении через нее поток заряженных частиц формирует магнитное поле.

Принцип действия индукционных нагревателей основан на возникновении электротоков внутри проводников, появляющихся под воздействием магнитных полей

Особенность поля состоит в том, что оно обладает способностью на высоких частотах изменять направление электромагнитных волн. Если в это поле поместить какой-нибудь металлический предмет, он начнет нагреваться без непосредственного контакта с индуктором под воздействием созданных вихревых токов.

Высокочастотный электрический ток, поступающий от инвертора к индукционной катушке, создает магнитное поле с постоянно изменяющимся вектором магнитных волн. Помещенный в это поле металл быстро разогревается

Отсутствие контакта позволяет сделать потери энергии при переходе из одного вида в другой ничтожными, чем и объясняется повышенный КПД индукционных котлов.

Чтобы подогреть воду для отопительного контура, достаточно обеспечить ее контакт с металлическим нагревателем. Часто в качестве нагревательного элемента используют металлическую трубу, через которую просто пропускают поток воды. Вода попутно охлаждает нагреватель, что значительно увеличивает срок его службы.

Электромагнит индукционного прибора получают путем намотки проволоки вокруг сердечника из ферромагнита. Полученная в результате катушка индукции разогревается и передает тепло нагреваемому телу или протекающему рядом теплоносителю через теплообменник

Первый вариант котла

Для того чтобы собрать индукционный котел своими руками, не нужно обладать профессиональными знаниями.

Достаточно помнить обычный курс школьной физики и иметь под рукой весь необходимый материал и инструмент.

Котлы индукционного типа имеют относительно простую конструкцию, кроме этого, для их сборки потребуется минимальный набор соответствующих материалов.

Желательно иметь под рукой самый обыкновенный инвертор для сварки, лучше, если это устройство дополнительно будет обеспечивать ручную регулировку тока.

В большинстве случаев, в инверторе сварочного типа величина тока составляет порядка пятнадцати ампер, но для индукционного котла рекомендуется использовать агрегат с более высокой мощностью.

В самодельном индукционном котле в качестве нагревательных элементов выступают небольшие части обыкновенной нержавеющей проволоки.

В качестве основного корпуса для нагревателя котла индукционного типа рекомендуется использовать пластиковую трубу, но только ту, которая имеет толстые стенки.

К общей системе отопления дома индукционный котел подключают через специальные переходники. Таких переходников потребуется два, один на вход, а другой на выход.

Оба конца трубы следует плотно закрыть сеткой, выполненной из металла, предварительно поместив в нее куски проволоки.

Далее вокруг этой пластиковой трубы аккуратно наматывают ровно девяносто витков медного эмалированного провода.

В окончательном варианте должен получиться агрегат, который следует подсоединить к стационарной системе отопления дома.

После этого необходимо все имеющиеся соединения проверить на герметичность и только после этого пускать воду.

Перед тем как испробовать индукционный котел в действии, в обязательном порядке его следует заземлить.

Видео:

Особенности монтажа котельной установки и её эксплуатации

Для обеспечения непрерывной циркуляции теплоносителя, система отопления, оборудованная индукционным электрокотлом, должна быть закрытая, в обязательном порядке снабжённая циркуляционным насосом. Существуют некоторые правила установки индукционного котла в помещении.

Котёл должен быть смонтирован на расстоянии не менее 30 см от поверхностей стен. От пола и от потолка дистанция должна быть более 80 см. Для возможности наблюдения за работой системы и обеспечения её безопасности сразу за патрубком вывода теплоносителя следует встроить манометр, подрывной клапан, автоматическое устройство, предназначенное для отвода воздуха.

Перед началом работы следует обязательно проверить наличие в системе теплоносителя. Подача электроэнергии при его отсутствии гарантирует выход оборудования из строя. Устанавливать такой котёл можно в любом помещении здания, с учётом его монтажа на указанном выше расстоянии от его стен, потолка и пола.

Многих потребителей, использовавших при монтаже системы пластиковые трубы, волнует вопрос: можно ли к ним подсоединять инновационный котёл? Такой проблемы не существует, пластиковые трубы для систем отопления рассчитаны на использование любого отопительного оборудования.

Плюсы и минусы индукционного нагрева ГВС

Плюсы самодельных и заводских индукционных проточных водонагревателей:

• полная бесшумность;
• КПД 98 – 99%;
• из-за микровибраций грязь и накипь не прилипают, электрохимических реакций нет, чистка не потребуется, эксплуатация продлевается;
• высокая ремонтопригодность, эффективность и простота, минимум деталей – нагрев производится отрезком трубы с обмоткой – (срок службы 10 – 20 лет), но этого достоинства нет, если используется радиосхема;
• компактность;
• экологичность, нет продуктов горения;
• нет затрат на техническое обслуживание, не надо чистить, менять аноды, ТЭН;
• регулируется, настраивается (уменьшая/увеличивая силу тока, размер намотки).

Нет зависимости мощности от температуры воды, но чем холоднее она поступает и интенсивнее проток, тем прохладнее на выходе, так как не успевает вобрать тепло, поэтому рекомендовано, чтобы жидкость дольше двигалась внутри индукционного водонагревателя (несколько секций, отделение, проволока внутри).

Минусы:

• не экономные;
• нагревается только рабочий элемент, но тепло передается и в пространство, прикасаться к прибору небезопасно, кожух не всегда решает проблему;
• риск взрыва системы, пожара из-за перегрева, поэтому надо устанавливать датчик температуры с автоотключением;
• высокая цена заводских моделей – в среднем 30 тыс. за изделие небольшой мощности;
• электромагнитное поле;
• без электротехнических навыков сложно добиться технических характеристик, обеспечивающих мощность выше 2,5 кВт, так как потребуется сборка частотного преобразователя.

Чем отличаются индукционные котлы от ТЭНовых

Отличие оборудования, оснащенного ТЭН, от индукционных котлов:

1. Состав комплекта. Индукционное оборудование поставляется в наборе с насосом, запорной арматурой, датчиками и предохранительным блоком. Увеличение перечня деталей приводит к повышению стоимости комплекта на 60-70% (при одинаковой мощности).
2. Управляющая электроника стандартного котла располагается внутри кожуха, индукционное оборудование укомплектовано отдельным шкафом.
3. Вес компонентов индукционного котла в 1,8-2,2 раза превышает массу деталей стандартного прибора с ТЭН.
4. Стандартный котел оборудован ступенчатым регулятором интенсивности нагрева жидкости, позволяющим вручную корректировать производительность и энергопотребление. Индукционный узел работает в едином режиме мощности; изменение степени нагрева корректируется производительностью насоса. Существуют модели с переключателями режимов, которые незначительно снижают мощность.
5. В конструкции индукционного оборудования используются реле, рассчитанные на коммутацию тока повышенной силы. При работе контактных групп происходят щелчки, сопровождающиеся просадкой напряжения в цепи электроснабжения. Котлы с ТЭН оснащаются малогабаритными реле с пониженной шумностью.
6. Изделия с ТЭН оборудованы блоками управления с модулем памяти, сохраняющим коды ошибок. Информация отображается на дисплее, владелец может самостоятельно расшифровать код и определить неисправность. Индукционные котлы не поддерживают подобной функции.

Модернизация индукционного отопления

У индукционных систем отопления зачастую одобрительные отзывы. Беззвучность, эффективность и долголетие, являются бесспорным плюсом системы отопления. Одна из разновидностей системы – эксплуатация индукционного водонагревателя для отопления. Индукционный водонагреватель можно купить, и вмонтировать в систему трубопровода.

Можно подобрать схему индукционного отопления своими руками. В этом случае можно хорошо сэкономить свои средства.

Но, для более эффективной работы индукционной системы, важно знать некоторые нюансы. Устанавливая индукционную плиту в конструкцию, ее подключают к зарядному устройству, аккумуляторам и инвертору. Инвертор – прибор, который переводит постоянный ток в переменный. Его применение сводит количество потребляемой электроэнергии для системы отопления фактически к нулю.

Для меньшего потребления энергии, нужно:

• Инвертор на 4 кВт;
• 2 аккумулятора 250 А*ч;
• Устройство для заряда аккумуляторов.

Подключаем синхронно 2 аккумулятора, и к ним зарядку. В них генерируется постоянный ток, и подается на инвертор. Инвертор конвертирует постоянный ток в переменный. Затем инвертор передает ток на индукционную плиту, а зарядка непрерывно заряжает аккумуляторы. Тем самым, расход устройства зарядки в 24 В и есть потребление энергии индукционного отопления дома. Затраты на насос считаем отдельно. Индукционные нагреватели применяют только модификациях с принудительной циркуляцией.

Что потребуется для изготовления своими руками

Для предстоящей сборки нагревателя из инверторного механизма потребуется подготовить:

1. Корпус будущего агрегата. Его делают из полимерной трубы диаметром 50 мм, которая устойчива к нагреву.
2. Нагревательный элемент. В качестве этой детали можно использовать проволоку из нержавеющего материала.
3. Держатель для проволочных отрезков. Это металлическая сетка с небольшим сечением ячеек.
4. Индукторная составляющая. Подойдет медная проволока.
5. Система подачи жидкости. Для этих целей используется циркуляционный насос.

Кроме того, потребуется подготовить терморегулятор и элементы подключения к отопительному контуру, к которым относятся шаровые краны и переходники.

Необычная модель индукционного прибора

Эта модификация индукционного котла может показаться очень необычной, тем не менее, вполне имеет право на существование.

Более того, практика показывает, что такое устройство намного экономичнее стандартного ТЭНового котла. На обогрев стандартной «трешки» будет уходить порядка 1,8-2,5 кВт в час, тогда как электрокотел потратит как минимум 6 кВт.

При изготовлении самодельных индукционных котлов для намотки на сердечник используется только специальная обмоточная медная проволока

Собственно, котел представляет собой врезанный в отопительную систему теплообменник, который нагревается от индукционной электроплитки.

Важное звено конструкции – теплообменник, он должен быть компактным, надежным и по возможности дешевым. Расчеты показывают, что для обогрева квартиры площадью около 50 кв. м будет достаточно устройства, работающего с 40 л теплоносителя.

То есть понадобится плоский металлический бак, размеры которого варьируются в пределах 50х600х500 мм. Такую емкость вполне можно изготовить самостоятельно, сварив из профильных труб 50х50.

Работы выполняются в следующей последовательности:

Теплообменник готов, его можно устанавливать на место и подводить под него источник тепла. Практика показывает, что лучше всего установить такую систему в санузле, выполнив вертикальный монтаж.

Обычная индукционная плитка может стать источником тепла для обогрева квартиры

Теплообменник вваривается в отопительную систему, а плитка располагается между ним и стеной.

Домашние мастера утверждают, что если подключить к такому устройству инвертор, его энергопотребление существенно уменьшится.

После прочтения инструкций вам изготовление самодельных котлов кажется сложным и опасным занятием? Вы сомневаетесь, что самоделка будет экономнее расходовать электроэнергию для подогрева теплоносителя в системе отопления? В таком случае покупка готового нагревательного агрегата станет лучшим решением.

Что такое индукционный нагрев:

Индукционный котел – наиболее экономичный и эффективный из всех отопительных приборов, работающих от электричества. Существует множество модификаций самодельных индукционных устройств, можно выбирать любое, наиболее подходящее к условиям эксплуатации.

Чтобы купить такое устройство в магазине придется потратить значительную сумму, поэтому домашние умельцы научились изготавливать их самостоятельно .

Вы используете в качестве отопительного прибора самодельный индукционный котел? Поделитесь фотографией свой самоделки и рекомендациями по сборке в блоке комментариев.

А может вы только собираетесь заняться изготовлением котла и у вас остались нерешенные вопросы после прочтения нашей статьи? Не стесняйтесь их задать – мы постараемся вам помочь.

Сегодня уже с трудом верится, что отопление может быть экономным. Мы либо платим за электричество и газ, либо сжигаем огромное количество природного сырья. Но есть конструкция, способная спасти наш кошелек – индукционный котел отопления, своими руками который сделать тоже окажется дешевле.

Принцип работы

Индукционные нагреватели получили популярность на рынке, что объясняется их эффективностью и простотой конструкции. Состоят такие отопители из следующих основных элементов:

• Генератора.
• Индуктора.
• Нагревателя.

Индуктор имеет вид металлической катушки, выполненной из медной проволоки. Основное его назначение — это создание вихревого магнитного поля. Генератор переменного тока необходим для получения из электроэнергии от бытовой сети высокочастотного потока. В качестве нагревательных элементов используется металлический наполнитель, который излучает тепло под воздействием магнитного поля.

Вся работа индукционного нагревателя может полностью контролироваться автоматикой, которая с помощью специальных датчиков анализирует показатели температуры теплоносителя, уменьшая или увеличивая интенсивность нагрева. Используемые блоки управления отвечают за безопасность котла, предупреждая его перегрев и выход из строя силовой части по причине перенапряжения.

Наибольшее распространение получили вихревые нагреватели индукционного типа, которые сочетают простоту конструкции, отличаются топливной экономичностью и универсальностью использования. Последнее позволяет использовать их не только для решения проблем горячего водоснабжения, но и для нагрева теплоносителя при отоплении частного дома.