Устройство индукционного котла отопления

Многие жители частных и многоквартирных домов, пытаясь сэкономить на электроэнергии, ищут наиболее выгодный вариант, позволяющий отопить свое жилье.

Именно поэтому люди все чаще устанавливают своими руками индукционные котлы.

Главные преимущества такой установки заключаются в том, что она экономична и долговечна, а смонтировать ее можно самостоятельно.

Устройство котла

Перед тем как приступать к сборке, необходимо разобраться в принципах функционирования прибора. Сразу нужно отметить, что они схожи с ТЭНами, которые отвечают за преобразование электрической энергии в тепловую.

Установка индукционного электрокотла своими руками не требует полной замены системы отопления, так как он работает по принципу электрического индуктора, который включает в себя две обмотки:

Первичный контур занимается преобразованием электрической энергии в вихревой ток, а вот созданное этим процессом магнитное поле уходит на вторичную обмотку, где происходит выработка тепла.

В этом видео вы узнаете, как сделать индукционный котёл своими руками:

Главным элементом в приборе является корпус. Он состоит из следующих частей:

  • сердечника;
  • внешнего корпуса;
  • электроизоляции;
  • теплоизоляции.

У промышленных приборов обмотка цилиндрическая. Изготовленный своими руками индукционный котел имеет тороидальную обмотку. Она собирается из медного провода. Корпус окружен ферромагнитной сталью толщиной около 1-1,5 см. Все это позволяет заметно снизить вес агрегата и повысить показатели КПД.

Если сравнить самодельное устройство с любым другим оборудованием, работающим на газе или жидком топливе, то можно выделить его следующие нюансы:

  • тепловой носитель обладает двойным нагреванием;
  • более быстрый обогрев помещения;
  • минимальный показатель инерции;
  • из-за магнитной индукции не образовывается накипь;
  • прибор не нуждается в чистке.

Также стоит отметить, что теплоноситель в собранном своими руками индукционном котле отопления получает около 97% тепловой энергии. А это увеличивает производительность и снижает затраты на электроэнергию.

Монтажные работы

Изначально необходимо подготовить чертеж. Индукционный котел своими руками легче всего смастерить, имея под рукой схему отопительной системы. Если все подготовлено, то можно приступать к рабочему процессу. При этом какого-либо особенного оборудования или слишком дорогостоящего материала для изготовления не требуется. Будет достаточно иметь минимальный опыт работы со сварочным аппаратом инверторного типа. Все действия выполняются следующим образом:

  1. Для начала нужно нарезать нержавеющую проволоку на несколько частей. Их длина должна составлять около 5 сантиметров, диаметр — 7 миллиметров.
  2. Чтобы сделать корпус, понадобится пластиковая труба диаметром 50 мм.
  3. Теперь требуется прикрыть дно подготовленной трубы металлической сеткой. Желательно, чтобы она была с мелкими ячейками, тогда через них не смогут пройти куски нержавейки.
  4. Заполняют корпус имеющейся проволокой. Затем плотно закрывают второе отверстие трубы, используя такую же сеточку.
  5. На следующем этапе предстоит намотать медную проволоку на среднюю часть корпуса, произведя около 90 оборотов. Сделать это нужно как можно плотнее.
  6. Теперь необходимо подключить к конструкции переходник для врезки. Можно использовать как водопроводную, так и отопительную систему.

После выполнения этих действий должно получиться следующее: вода проходит в нагреватель через первый переходник, быстро нагревается, а затем поступает в радиаторы уже через второй переходник, тем самым обогревая все жилище.

Таким образом, можно достаточно легко сделать индукционное отопление частного дома своими руками. При этом такая конструкция не нуждается в отдельном котельном помещении. Для этого необходимо просто вырезать отрезок трубы рядом со входом в радиатор и приварить на это место самодельный нагреватель.

После этого нужно правильно произвести подключение готовой катушки к инвертору 18-25 А, а также заполнить систему теплоносителем. Главное, не производить подключение без теплового носителя, так как пластиковая оболочка прибора просто расплавится, а все ранее произведенные действия будут напрасными. Также не стоит забывать про заземление, оно позволит не беспокоиться о безопасности.

Важные рекомендации по сборке

Котлы этого типа просты в сборке, установке и дальнейшей эксплуатации. Существуют правила, которые помогут без труда оборудовать в доме индукционное отопление своими руками:

  • схемы и чертежи обязательно используются во время работы, только так можно получить котлы, которые будут функционировать качественно и бесперебойно;
  • самодельными агрегатами можно пользоваться только в закрытых системах обогрева, когда циркуляция воздуха действует за счет работы насоса;
  • разводка отопительной системы, работающая в комплексе с прибором, изготавливается исключительно из пластиковой или пропиленовой трубы;
  • чтобы предотвратить возможные неприятности, необходимо правильно установить нагреватель (он должен находиться на расстоянии 30 сантиметров от стенок и 80 сантиметров от поверхности пола и потолка).
Читайте также:  Где не допускается применение переносных металлических лестниц

Кроме этого, требуется оборудовать патрубок специальным подрывным клапаном, с помощью которого можно будет всегда удалить лишний воздух из отопительной системы, нормализовать давление и обеспечить оптимальные условия для работы.

Содержание

Преимущества индукционных котлов

Принципиально индукционный котел представляет собой индуктор (трансформатор) с двумя видами обмотки. Возникающие вихревые токи следуют за короткозамкнутый виток, являющийся корпусом котла. Вторичная обмотка при этом получает энергию, которая преобразуется в тепло, нагревающее теплоноситель.

Индукционные котлы для отопления частного дома обладают следующими преимуществами:

  • обеспечивают двойной нагрев теплоносителя;
  • быстро нагревают дом;
  • для работы используют сеть переменного и постоянного тока;
  • не требуют специального помещения для установки;
  • могут работать при низком напряжении;
  • не содержат деталей, выходящих из строя;
  • невозможна утечки теплоносителя;
  • не образуют накипи;
  • пожаробезопасны;
  • КПД около 100%, не зависит от срока эксплуатации;
  • позволяют выбрать теплоноситель (вода, антифриз, масло);
  • имеют гарантию производителя до 25 лет;
  • монтируются домовладельцем без привлечения специалистов.

Какой индукционный котел лучше выбрать

Производители предлагают два типа индукционных котлов — однофазные м трехфазные. Многие модели котлов выпускаются с пультами управления. Выбор индукционного котла делается из расчета мощности 60 ватт на 1 кв. м отапливаемой площади. Если дом не предназначен для постоянного проживания, то указанную норму мощности можно уменьшить до 50 ватт. При площади дома 120 кв.м в этом случае следует устанавливать индукционный котел мощностью 60 кВт.

По отзывам потребителей, главным недостатком индукционных котлов является их высокая цена — такие котлы намного дороже ТЭНовых. Но в данном случае высокая стоимость такого оборудования оправдана: индукционные котлы служат дольше ТЭНовых, которые образуют накипь и резко теряют в теплоотдаче.

Сравнительные расчеты эффективности работы ТЭНовых и индукционных котлов свидетельствуют о том, что разница в стоимости окупается в первый же год эксплуатации индукционного котла. При этом чем холоднее сезон отопления, тем быстрее такой котел окупится.

Эффективность индукционного котла и расход электроэнергии позволяют считать его энергосберегающим оборудованием. Вместе с преимуществами индукционных котлов потребители отмечают необходимость утепления жилья — только в этом случае можно рассчитывать на высокую эффективность работы оборудования.


На фото мой выбор — индукционный котел ЭПО Эван 9,45 кВт

Сколько стоит индукционное отопление частного дома

Посчитаем месячные затраты на отопление индукционным котлом дома площадью 200 кв.м. Для обогрева такой площади нужно будет приобрести котел мощностью: 200 х 60 = 12 кВт.

Затраты на отопление в месяц составят:

С = М х В х Д х Т, где:

  • М — мощность котла;
  • В — время работы в сутки (10 часов) в цикличном режиме;
  • Д — число дней в месяце (30);
  • Т — тарифная стоимость электроэнергии, зависящая от региона (примем условно 3 руб/кВт ч).

Подставив значения, получим затраты — 10 800 рублей в месяц.

КПД индукционных котлов не изменяется в течение всего срока эксплуатации, т.е. затраты на отопление останутся постоянными в течение всего срока службы котла. По отзывам домовладельце, пользующихся для отопления дома ТЭНовыми котлами, после первого года эксплуатации эффективность работы в связи с образованием накипи падает на 10%, а в последующем она снижается еще больше.

Как сделать индукционное отопление частного дома своими руками

Индукционный котел можно сделать самостоятельно. Рассмотрим два варианта изготовления такого агрегата.

Индукционный котел из сварочного инвертора и пластиковых труб

Для производства котла понадобятся:

  1. высокочастотный сварочный инвертор с плавной регулировкой тока мощностью 15 ампер;
  2. катанка из нержавейки или отрезки проволоки стальной длиной 50 и диаметром 7 мм для нагревательного элемента;
  3. пластиковая труба толстостенная, внутренний диаметр немного меньше 50 мм;
  4. медная проволока для обмотки.

К корпусу из трубы крепятся патрубки поступления холодного и выхода нагретого теплоносителя. Внутреннее пространство заполняется отрезками проволоки и закрывается с двух сторон сеткой из металла. Индукционную катушку нужно сделать, намотав на пластиковую трубу эмалированный провод из меди (примерно 90 витков). Самодельное индукционное устройство подключается к сети на место вырезанного участка трубы.

Индукционный котел из сварочного аппарата

Для изготовления котла понадобятся:

  1. сварочный аппарат;
  2. трехфазный трансформатор.

Более подробно о производстве и подключении индукционного котла смотрите на видео в конце страницы.

Несколько советов по монтажу

  • Устанавливать изготовленные устройства нужно на безопасном расстоянии от стен и других приборов (не менее 30 см), от пола и потолка (не менее 80 см);
  • Группу безопасности (воздушный предохранительный клапан, манометр) лучше разместить у выходного патрубка;
  • Индукционный котел следует обязательно заземлить.
Читайте также:  Лампочки hb3 белого цвета


Схема подключения индукционного котла к системе отопления

Индукционные отопительные котлы появились в продаже недавно и сразу составили конкуренцию привычным электрокотлам с ТЭНами. При схожих размерах и потребляемой мощности индукционные нагреватели способны значительно быстрее прогреть систему, кроме того, они могут работать в системах с низким качеством теплоносителя и реже требуют обслуживания. Применив знания в электротехнике и смекалку, можно сделать индукционный котел отопления своими руками.

Принцип действия

В основе действия индукционных котлов и других нагревательных приборов этого типа лежит способность токопроводящих материалов нагреваться под действием вихревых токов, создаваемых в результате электромагнитной индукции.

Источником индукции служит высокочастотный переменный ток, проходящий по первичной обмотке нагревательного прибора, выполненной в виде катушки. Нагревательный элемент, помещенный внутрь катушки, играет роль вторичной короткозамкнутой обмотки. В нем происходит преобразование электромагнитной энергии в тепловую.

Вихревые токи возникают и при промышленной частоте 50 Гц, но эффективность нагревателя при этом будет невысока, а работа прибора будет сопровождаться сильным гулом и вибрацией. При повышении частоты до 10 кГц и выше шум исчезает, вибрация становится неощутимой, а нагрев усиливается.

Устройство

Промышленный индукционный котел состоит из сердечника, роль которого играет теплообменник, вокруг которого намотана тороидальная обмотка, подключенная к высокочастотному преобразователю. При прохождении по обмотке тока создается переменное электромагнитное поле, в результате которого возникают вихревые токи, проходящие через сердечник.

Обмотка подключена к высокочастотному преобразователю, в котором сигналом с блока управления создается ток необходимой частоты. Современные котлы имеют высокий уровень автоматизации, позволяющий не только создать оптимальный режим нагрева теплоносителя, но и отключить устройство в случае аварийной ситуации.

Внутри сердечника-теплообменника находится теплоноситель. Под воздействием вихревых токов он нагревается до высоких температур. За счет разницы между температурой теплоносителя на входе и на выходе, из котла циркуляция теплоносителя по системе происходит непрерывно, даже без подключения насоса. Поэтому индукционные котлы можно использовать в системах с принудительной и естественной циркуляцией.

Теплоносителем может быть как вода, так и антифриз, тосол, масло. Качество жидкости при этом не имеет значения: постоянная вибрация системы, неощутимая человеком, делает невозможной осаждение накипи и других примесей на стенках теплового контура.

Внешняя оболочка — металлический корпус, оснащенный системой тепловой и электрозащитной изоляции.

Форма котла может быть любой, как и способ его установки: благодаря отсутствию бака внутри котла его размеры обычно невелики, а масса не превышает 50 кг.

Индукционный котел нельзя даже кратковременно включать в работу без заполнения системы теплоносителем! Может произойти перегрев котла и выход из строя его элементов!

Достоинства:

  • Высокий КПД. Большинство производителей называют цифры 95-98%;
  • Большой выбор моделей различной мощности на однофазное напряжение

220 В или трехфазное

380 В;

  • Быстрый прогрев системы отопления при запуске;
  • Могут работать с любым теплоносителем;
  • Контур, по которому внутри котла проходит теплоноситель, абсолютно герметичен, что исключает протечки и связанные с ними неисправности;
  • Длительная работа без образования накипи и отложений. Именно это явление со временем снижает эффективность котлов с ТЭНами и служит частой причиной их поломки из-за перегрева нагревательных элементов;
  • Срок службы, заявленный производителями — от 25 до 30 лет.
  • Не лишены нагреватели и недостатков, наиболее значимый из которых — высокая цена. Этот фактор обычно побуждает рачительного хозяина собрать самодельный индукционный котел из подручных материалов и приборов. Несмотря на сложность процессов, происходящих в котлах такого типа, возможно создать конструкцию, не отстающую по основным параметрам от котла промышленного изготовления, и сделать индукционный котел своими руками.

    Котел с питанием от сварочного инвертора

    Конструкция такого самодельного котла довольно проста. Наиболее сложный для самостоятельного выполнения блок, требующий знаний основ электроники и электротехники — высокочастотный преобразователь. Его функцию отлично выполняет сварочный инвертор современного типа, способный выдавать выходной сигнал с частотой 20-50 кГц.

    Кроме этого для монтажа потребуются:

    • медная проволока в эмалевой изоляции диаметром 1-1,5 мм;
    • изолированный провод с клеммами для подключения обмотки к инвертору;
    • обрезки проволоки из нержавейки диаметром 3-5 мм, длиной 5 см;
    • мелкая сетка из нержавейки;
    • отрезок водопроводной трубы из шитого полиэтилена или полипропилена для систем ГВС и отопления с диаметром 50 мм и толщиной стенки 8,4 мм, длина — 1 м;
    • переходники с трубы 50 мм на трубы, задействованные в существующей или проектируемой системе отопления, тройник для подключения аварийного клапана и два шаровых вентиля;
    • полосы текстолита для крепления обмотки;
    • эпоксидный клей для изоляции обмотки;
    • корпус самодельного котла, его можно сделать из распределительного металлического или пластикового шкафа, в который можно установить инвертор и закрепить нагревательный элемент.
    Читайте также:  Как сделать кружку из картона

    Последовательность сборки и монтажа элементов:

    1. На отрезок полипропиленовой трубы диаметром 50 мм с помощью эпоксидного клея крепят 4 полосы из текстолита шириной 8-10 мм, отступив от концов трубы по 70-100 мм. На них будет намотана обмотка. Для закрепления крайних витков обмотки в текстолите можно сделать пазы.
    2. Наматывают 50-100 витков медной проволоки в эмалевой изоляции. Витки должны располагаться примерно через 0,3-0,6 мм на равном расстоянии. Точное количество витков зависит от диаметра используемого провода и его удельного сопротивления, а также выходных параметров инвертора.
    3. При установке самодельного котла в жилом помещении рекомендуется выполнить тороидальную обмотку для снижения внешнего электромагнитного поля. Тороидальная обмотка состоит из одинакового количества встречно направленных витков, при этом электромагнитные потоки взаимно компенсируются и проходят только по внутреннему контуру.
    4. Внутрь трубы с одного ее конца вставляют сетку из нержавейки и плотно набивают ее с другой стороны отрезками нержавеющей проволоки — она будет нагреваться под воздействием вихревых токов. Нержавейку рекомендуется использовать для того, чтобы со временем не произошло коррозионное разрушение проволоки, но теоретически подойдет любой токопроводящий металл, в том числе проволока-катанка. Второй конец трубы также закрывают сеткой.
    5. На оба конца трубs напаивают полипропиленовые переходники на диаметр, используемый в системе отопления. На них устанавливают шаровые вентили, позволяющие перекрыть циркуляцию и снять теплообменник для ревизии.
    6. Со стороны верхнего выходного переходника устанавливают аварийный клапан для сброса давления.
      Обмазывают обмотку эпоксидным клеем для обеспечения качественной электроизоляции обмотки. Изготовление клея рекомендуется выполнять с небольшим отступлением от инструкции, добавив на 10-15% меньше отвердителя. Это сделает изоляцию менее хрупкой.
    7. Крепят к выводам обмотки провода в изоляции с помощью обжимных клемм. Второй конец провода должен быть оснащен клеммами для подключения к инвертору. Диаметр проводов должен выдерживать максимальный выходной ток инвертора.
    8. Устанавливают теплообменник в шкаф, закрепив его на кронштейны из термостойкого не проводящего ток материала. Можно использовать текстолит.
    9. Подключают нагреватель к системе и заполняют ее водой.
    10. В нижнюю часть шкафа ставят инвертор. Подключают к нему клеммы и включают его в сеть. Производят запуск котла и настройку режима.

    Корпус шкафа из металла необходимо обязательно заземлить!

    Из индукционной плитки

    Индукционный котел можно сделать также на основе индукционной плитки. Для этого разбирают нагревательный элемент плитки и используют медный провод для намотки на сердечник, изготовленный указанным выше способом.

    Блок управления плиткой используют для питания полученной обмотки, выставляя необходимую мощность на сенсорной панели управления.

    Однако, этот способ имеет существенные недостатки:

    • Для успешной работы такого самодельного котла нужно рассчитать параметры индуктивности вновь собранной катушки. Они могут не совпасть с теми, на который рассчитана электроника плитки, в результате чего блок управления может выйти из строя. Для расчетов нужно обладать неплохими знаниями в области электротехники и уметь разбираться в схеме подключения;
    • Большинство моделей плит оснащено автоматическим отключением через 2-3 часа после начала работы конфорки. Это приведет к регулярному отключению котла;
    • Плитки индукционного типа обычно имеют мощность не более 2,5 кВт, поэтому пригодны только для переделки на котел малой мощности.

    Ошибки в устройстве индукционного котла из плитки показаны в видеоролике:

    Более простой вариант использования индукционной плитки, исключающий разборку устройства и монтаж новой схемы — установить на неё герметичный бак из нержавейки подходящего размера с входным и выходным штуцером и подключив его в качестве котла в систему отопления. С такой схемой подключения справиться практически каждый.

    При наличии необходимых знаний и умения разбираться в схемах можно последовать примеру автора видеоролика и собрать функциональный индукционный котел из плитки, доработав его схему.

    Нагреватель сухого типа

    Принцип работы индукционного котла предполагает использование воды или другой жидкости не только в качестве теплоносителя, но и для охлаждения сердечника. Но нагрев вторичной обмотки, роль которой в этом устройстве играет труба с водой, произойдет и в том случае, если она будет состоять только из металла.
    Степень нагрева в этом случае зависит от соотношения силы электромагнитного поля, создаваемого обмоткой, и массы металла сердечника. Произведя расчеты, можно создать сухой индукционный нагреватель своими руками из металлических труб и медной обмотки, как это показано в видео.

    Использование индукционного котла обходится дешевле, чем обычного электрокотла с ТЭНами, и самодельная конструкция позволит значительно уменьшить затраты на его установку. Аналогично можно собрать водонагреватель проточного типа для установки на даче, подобрав устройство необходимой мощности.

    Оставьте ответ

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *