Индукционный котел отопления своими руками – предусмотрим все

Понятие электромагнитной индукции было открыто ещё в 1831 году, и позже широко применялась в заводском оборудовании.

Сейчас ее научились использовать для обогрева частных домов. Промышленность в последнее время выпустила большое количество котлов, работающих по данному принципу.

Так как купить индукционный котел для отопления не каждому по средствам, можно попробовать сделать индукционный котел отопления своими руками. Для этого важно разобраться в устройстве и тонкостях данного агрегата.

Принцип работы

Как известно, металл, находящийся в магнитном поле, нагревается. А если этот кусок железа поместить в водяной контур отопления, то от него температуру будет отбирать теплоноситель, циркулирующий по трубам.

Принцип действия индукционного котла SAV

Индукционный котел быстрее нагревает помещение, но это не означает, что он экономнее тенового собрата. КПД у них одинаковый.

Электрический индукционный котел отопления своими руками

Сделав индукционный котел самостоятельно, вы сэкономите внушительную сумму, так что попробовать стоит. Вот что нам понадобится:

• Толстостенная полипропиленовая труба с внутренним диаметром 50 мм.
• Две муфты того же диаметра и два переходника с 50 мм на диаметр существующей отопительной системы.
• Паяльник для сварки полипропилена.
• Стальная или капроновая мелкоячеистая сетка.
• Нержавеющая проволока диаметром 7 мм.
• Инвертор от самого дешевого сварочного аппарата с током сварки 15 А или выше и возможностью его плавного регулирования.
• Медный эмалированный провод сечением от 2 кв. мм (по 1 кв. мм на каждые 8 А тока).

Далее действуем следующим образом:

1. Из сетки аккуратно вырезаем два круга с диаметром, соответствующим наружному диаметру пластиковой трубы.
2. Трубу и муфту необходимо разогреть на паяльнике. Затем нужно быстро уложить на торец трубы круг из сетки, а следом надеть муфту.
3. Развернув полипропиленовую трубу вертикально сеткой вниз, ее необходимо заполнить кусками нержавеющей проволоки длиной 40 – 50 мм.
4. Когда труба будет заполнена, на свободный ее конец необходимо установить вторую муфту с сеткой. Обе сетки нужны для удержания проволоки внутри «котла».
5. В муфты также с помощью паяльника устанавливаем переходники на нужный нам диаметр.
6. Остается намотать на трубу 90 витков эмалированного медного провода и подключить получившуюся катушку к инвертору.

После включения устройства в сеть проволока внутри начнет нагреваться, а вместе с ней и теплоноситель.

Преимущества и недостатки

К плюсам индукционного нагрева можно отнести следующие факты:

• Накипь не образуется.
• Нет гари, копоти, не требуется место для запаса топлива.
• Не нужен дымоход.
• Долгий срок эксплуатации без потерь характеристик.
• Прибор при солидной мощности обладает скромными размерами.
• Быстрее нагревает теплоноситель, чем другие электрические аналоги.

При том, что на деталях котла накипь не образуется, его всё же советуют раз в два года перебирать, чтобы осмотреть и провести ТО.

Минусы:

• Счета за электроэнергию будут немалыми.
• Стоимость самого котла больше, чем тэнового (хотя, самодельный обойдётся дешевле).
• Спорная экологичность.

Человеку, использующему электричество для отопления, может казаться, что он не наносит вреда атмосфере. Но чтобы выработать электроэнергию, нужно было где-то далеко на электростанции сжечь уголь, построить плотину или расщепить атом.

Сравнение индукционного котла с ТЭН- котлами

Оба вида устройств являются преобразователями электрической энергии в тепловую. КПД в обоих видах устройств одинаковая — почти 100%, поэтому в этом плане они равноценные. Индукционные котлы значительно дороже, но практика показала, что за 5 — 7 лет эксплуатации за счет обслуживания (замена перегоревших нагревательных элементов) ТЭН- котла их стоимость выравнивается.
Скорость нагрева одинакового объема теплоносителя равными по потребляемой мощности котлами этих видов преобразовательных устройств электрической энергии в тепловую — тоже одинаковая.

Индукционный котел имеет много эксплуатационных преимущества, потому что у него намного большая площадь отдачи тепла теплоносителю, чем в ТЭН- котла.

Основные отличия:

1. Разность между температурой нагревательного элемента индукционного котла и Т* теплоносителя 10 — 15* С и они разогреваются вместе. На нагревательном элементе индукционного котла накипь практически не образуется. По данной причине его нагревательный элемент даже теоретически выйти со строя не может.
2. ТЭН нагревается от того, что через его проводник с повышенным сопротивлением протекает ток, поэтому в любом случае он нагревается до заданных 600 — 750* С и теплоноситель на его поверхности всегда кипит. Из-за этого ТЭН быстро обрастает накипью. От этого теплоотдача уменьшается, и ТЭН в конце концов перегорает.
3. В индукционном котле можно использовать разные теплоносители, даже нефтепродукты, если их не перегревать свыше 70* С.
4. В ТЭН- котлах можно использовать теплоносителем только воду и к тому же лучше всего дистиллированную.
5. В обслуживании ТЭН- котлы менее практичные, чем индукционные, потому что переходной контакт между проводником электроснабжения и проводником самого ТЭН- а постоянно перегретый, из-за этого окисляется и ослабляется. Необходимо постоянно следить за тем, чтобы проводник электроснабжения не отгорел; в противном случае при отгорании — может быть повреждено резьбовое соединение ТЭН- а; и такой рабочий нагревательный элемент приходится менять. этой проблемы в индукционных котлах не существует, потому что связь его нагревательного элемента с электроснабжением осуществляется через электромагнитное поле переменного тока.
6. Индукционные котлы можно ставить в любом, даже не в обособленном месте. Они пожаробезопасны и работают бесшумно.
7. Индукционные котлы обеспечивают электрическую безопасность человека гораздо высшую, чем ТЭН- котлы, потому что сам ТЭН может перегорать двояко: а) с разгерметизацией корпуса; в этом случае разогретый нихром от попадания на него воды рассыпается — опасности попадания человека под напряжение нет; б) без разгерметизации корпуса; в этом случае разогретый нихром может прилипнуть к корпусу ТЭН- а. Нагревательный элемент продолжает работать, и через воду металлический корпус котла оказывается под напряжением.
8. Индукционную катушку индукционного котла при мощностях 3 КВт и больше на 50 Гц маленькой и компактной сделать пока что не удается. Поэтому ТЭН- котел имеет намного меньшие габариты при той же мощности, чем индукционный котел.

Процесс производства индукционного котла

Для того чтобы изготовить вихревой прибор отопления необходим следующий инструмент:

• Сварочный инвертор (как для сборки корпуса, так и для последующего подключения котла).
• Болгарка.

Для корпуса понадобятся:

• Металлические трубы таких диаметров, чтобы свободно входили друг в друга (зазор около сантиметра).
• Патрубки (сгоны) для монтажа на трубы отопления.
• Проволока.

Самодельный индукционный котел

Инструкция:

1. Варятся два «стакана» один большего диаметра, другой меньшего. Так, чтобы входили друг в друга. Внешний будет корпусом прибора, а на внутренний по слою изоляции наматывается катушка, концы которой выводятся через дно верхнего «стакана».
2. Соединить детали корпуса можно либо фланцами, либо заварить намертво. Фланцевое соединение позволит в дальнейшем разбирать и собирать прибор, не прибегая к грубым методам.
3. Когда две детали соединяются, то получается лабиринт, в котором нагревается теплоноситель.
4. С помощью сгонов, полученный прибор соединяется с системой отопления. Его приваривают, либо прикручивают муфтами. При монтаже важно помнить, что холодная вода будет поступать снизу, а выходить горячая сверху.
5. Электрику лучше располагать выше котла, чтобы в случае протечки избежать замыкания.

Так как вихревой котел относится к сложным изделиям, за его изготовление лучше не браться, если вам не до конца ясен принцип работы или вы сомневаетесь, что сможете все сделать качественно и правильно.

Механизм действия

Принцип действия котла основан на функционировании индукторов, которые состоят из двух короткозамкнутых обмотках. Прежде всего, электроэнергия подается на внутреннюю обмотку. Здесь происходит ее преобразование в, так называемые, вихревые токи. В процессе этого внутри устройства возникает довольно мощное электрическое поле. В дальнейшем оно переходит на вторичный виток.

Второй виток выступает в роли нагревательного звена. Также он является корпусом конструкции. От него происходит передача тепловой энергии на теплоноситель системы. В результате происходит его нагревание. Стоит отметить, что в качестве теплоносителя можно использовать очищенную воду, антифриз и специальное масло. Достоинство последнего вещества заключается в том, что оно на протяжении длительного времени способно удерживать тепло.

Принцип действия котла

Если говорить просто, то процесс начинается с подачи электроэнергии на внутреннюю обмотку. Под ее воздействием появляется напряжение в контуре, а также образуются токи Фуко. Энергия на следующем этапе передается на вторичную обмотку, в результате чего происходит нагревание сердечника. После того как поверхность теплоносителя полностью нагреется, он циркулируется по системе и подается в радиаторы.

Простейший индукционный котел

Корпус

Изготавливают из непроводящего ток материала, наиболее подходит для этого пластиковая труба. На нее навивают обмотку, которая будет служить источником магнитного поля. Этот корпус будет являться частью системы отопления, а внутри через сердечник циркулировать теплоноситель (антифриз, вода – не важно).

Обмотка

Делается чаще всего из медного провода сечением 2 квадрата (Если такой нет, можно параллельно соединить несколько тонких, чтобы добиться необходимого сечения).

Подойдет и алюминиевый провод, но он должен быть в два раза толще.

Важно убедиться в наличии хорошей изоляции, чтобы избежать межвиткового замыкания.

Для надёжности витки можно зафиксировать клеем на небольшом расстоянии друг от друга (5 – 10 мм – зависит от длины трубы).

Медный провод на 2мм2 стоит довольно дорого. Чтобы сэкономить, его можно «раздобыть», например, в трансформаторе, выпрямителе или электродвигателе.

Сердечник

Сердечник – это элемент, нагревающийся от магнитного поля, который будет передавать свою температуру теплоносителю. В нашем случае это нарубленные куски проволоки из черного металла (чтобы реагировали на магнитное поле).

Преобразователь питания

Питает самодельный индукционный котел – сварочный трансформатор (инвертор).

Его мощности должно хватать на объем отапливаемого помещения (это от 15 Ампер и выше).

При мощности свыше 7 кВт производят подключение на 380 Вольт.

Устройство и принцип работы оборудования

Прежде, чем заняться самостоятельной сборкой индукционного котла, предстоит разобраться с его устройством и принципом работы. И только уяснив эти моменты можно приступать к изготовлению самоделки.

Как работает индукционный котел?

Чтобы понять, как работает индукционное оборудование, нужно познакомиться с принципом его действия. А потому вспомним школьный курс физики.

Когда через токопроводящий материал проходит электрический ток, он выделяет тепло. При этом количество полученного тепла будет прямо пропорционально напряжению и силе тока. Эту закономерность открыли Джоуль и Ленц, в честь которых и назван физический закон.

Галерея изображений

Фото из

Принцип действия индукционных нагревателей и котлов

Преимущества отсутсвия прямого нагрева

Стандартные компоненты индукционного котла

Вариант самодельного индукционного нагревателя

Но электрический ток может появиться в проводнике не только при непосредственном подключении его к источнику питания. Есть еще один способ, открытый в позапрошлом веке М. Фарадеем. Это бесконтактный метод, не предполагающий взаимодействия источника питания с проводником.

Суть его заключается в том, что когда изменяются параметры магнитного поля, которое пересекает проводник, в нем появляется ЭДС или электродвижущая сила.

Это явление было названо электромагнитной индукцией. Именно оно используется в работе индукционного котла. Получается, что если присутствует ЭДС, значит, будет и электрический ток, соответственно, будет и нагрев проводника.

В этом случае он будет производиться бесконтактным способом, при помощи наведенных токов или как их еще называют токов Фуко.

Получить электромагнитную индукцию можно двумя способами. В первом случае для получения индукции вращают или перемещают проводник внутри постоянного магнитного поля. Этот способ используется в электрогенераторах.

Еще один способ получения индукции – проводник остается неподвижным, при этом параметры магнитного поля, в котором он находится, а именно направление силовых линий и интенсивность, постоянно изменяются.

В основу действия любого индукционного котла заложено явление электромагнитной индукции

Сделать это было бы достаточно сложно, если бы не открытие Эрстеда. Он выяснил, что если на катушку намотать провод, то при подключении источника питания она превращается в электромагнит. При изменении направления и силы тока будет изменяться и магнитное поле, которое генерирует это устройство.

Если же внутрь поля поместить проводник, в нем возникнет электрический ток, что сопровождается нагревом.

Именно по такому принципу и устроен индукционный котел. Конструкция его очень проста. Она включает в себя корпус, обязательно теплоизолированный и экранированный. Внутри него помещается труба. Лучше всего, если она будет и сплава, но можно использовать и сталь.

Правда, в последнем случае эксплуатационные характеристики устройства немного пострадают. Трубу устанавливают в гильзу из диэлектрического материала.

Теплоноситель в котлах индукционного типа нагревается от расположенного внутри стального сердечника, нагрев которого производится вихревыми токами, возникающими в электромагнитном поле

Поверх гильзы по принципу катушки наматывается медная шина. Ее подключают к источнику питания. Для врезки в систему отопления используются два патрубка, по которым будет двигаться теплоноситель.

При подаче питания ток проходит по катушке и активирует переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, наводит вихревые токи внутри трубы. Они разогревают стенки детали, а частично и теплоноситель, который в ней находится.

Существую вариации индукционного котла с несколькими трубками малого диаметра, установленными параллельно. Их используют вместо одной большой трубы. Это дает выигрыш в скорости разогрева устройства.

В таком виде оборудование уже может работать, но нагрев будет слабым. Чтобы его усилить, нужно пропускать через катушку высокочастотный электрический ток. Поэтому оборудование обязательно дополняется инвертором и выпрямителем.

Переменный ток из сети имеет частоту 50 Гц, что недостаточно для эффективной работы индукционного котла. Поэтому он подается на выпрямитель, где преобразуется в постоянный.

После чего направляется в инвертор, который представляет собой электронный модуль с управляющей схемой и два ключевых транзистора. Устройство преобразует постоянный ток в высокочастотный.

Надо признать, что использование выпрямителя и инвертора увеличивает стоимость индукционного котла. Поэтому есть модели, работающие без них. Они подключаются к обычной сети. Но такое оборудование имеет внушительные габариты, что позволяет увеличить его эффективность. Приборы с инвертором более компактны.

Наведенные вихревые токи очень быстро разогревают теплообменник и жидкость, находящуюся внутри него

Основные элементы отопительного оборудования

Любой котел индукционного типа состоит из нескольких конструктивных элементов:

• Индуктор. Основная деталь устройства. Представляет собой своего рода трансформатор с двум обмотками. Первичная наматывается на сердечник. При прохождении тока именно здесь возникает электромагнитное поле, образующее вихревые токи. Корпус котла выступает в роли вторичной обмотки. Она принимает на себя вихревые токи, разогревается и передает тепловую энергию теплоносителю.
• Нагревательный элемент. Это сердечник катушки. Для котла он выполняется в виде трубы достаточно большого диаметра или нескольких параллельно соединенных труб меньшего сечения.
• Патрубки. Предназначены для врезки устройства в тепловую сеть. По одному внутрь устройства поступает теплоноситель, по второму жидкость выходит из котла и подается в отопительный контур.
• Инвертор. Это устройство – инвертор – преобразует постоянный электрический ток в высокочастотный, который потом подается на индуктор.

Прежде чем приступить к самостоятельной сборке, следует тщательно продумать, из чего и как будут изготовлены основные элементы устройства. Некоторые из них придется изготавливать самому, а некоторые можно купить.

К примеру, можно использовать инвертор от сварочного аппарата. Хорошо, если он будет с возможностью регулировки мощности.

Инвертор преобразует постоянный ток в высокочастотный. Для изготовления самодельных устройств можно использовать стандартный инвертор для сварки

Мы перечислили основные элементы индукционного котла.

Примеры конструкций самодельных вариантов

Самодельные обогреватели монтируют на небольших радиаторах, которые можно при необходимости переносить, им даже не требуется циркуляционный насос.

Другой вариант – индукционный котел, смонтированный параллельно основному котлу отопления. В системе уже предусмотрен циркуляционный насос. Устанавливается вертикально.

Метод электромагнитной индукции широко применяется в промышленности. Постепенно технология перешла и в бытовую сферу. Приборы, работающие на принципе индукции, можно встретить в магазинах все чаще. Индукционный водонагреватель – конструктивные особенности, преимущества и недостатки, читайте далее.

Возможно, вам интересно будет узнать о том, что такое кварцевые обогреватели и чем они хороши. Об этом читайте тут.

Несмотря на то что газ вытесняет все остальные виды источников отопления, дровяные печи все же остаются востребованными. В этой теме https://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/pechi/drovyanye-dlya-doma.html вы узнаете, какая дровяная печь лучше – металлическая или кирпичная. Разберем также плюсы и минусы печного отопления.

Или все-таки лучше купить?

На современном рынке отопительного оборудования вы можете найти множество моделей индукционных котлов. Если вы не хотите самостоятельно возиться с его созданием, просто приобретите индукционный котел для отопления своего жилья или промышленного помещения.

Несмотря на то, что данный вид котлов пока еще не входит в перечень традиционных, — на рынке представлено множество видов, которые различаются по цене. Бытовые модели могут стоить от 25 000 руб., промышленные – от 100 000 руб.

Если такая стоимость вас пугает, то просто сделайте индукционный котел самостоятельно. Ведь большинство компонентов и материалов, необходимых для этого, всегда в наличии у хозяина и домашнего мастера.

Промышленный индукционный котел

Если исследовать отечественный рынок индукционных котлов, то они представлены такими производителями, как SAV, ВИН. Что касается мощности, то однофазные котлы имеют диапазон от 2.5 кВт до 7 кВт, а более мощные трехфазные – до 60 кВт.

Следует помнить, что когда вы выбираете необходимые параметры индукционного котла, мощность устройства на протяжении всего срока работы не будет снижаться. Стандартным соотношением является 60 Вт на 1 кв.м площади, которая отапливается. Но чтобы более точно подсчитать мощность, требуется учитывать и параметры помещения, то есть, того места, где этот котел расположен. Если теплоизоляция оставляет желать лучшего, утепление – тоже, то расчетное соотношение должно быть больше. Именно поэтому лучше всего такой расчет доверить специалистам.

Индукционные котлы могут поддерживать стабильный температурный режим в зданиях, которые используются не постоянно.

Так, вам не потребуется слишком мощная модель, нужно будет поставить котел на 6 кВт для помещения на 100 кв.м и для температуры примерно 15 градусов. Максимально допустимым давлением в системе будет давление не более 0.3 МПа.

Стоит заметить, что к основной комплектации также может дополнительно поставляться блок электронного программатора рабочих режимов. Такое устройство программирует работу индукционного котла на срок на неделю, или же применяется для того чтобы удаленно управлять всей отопительной системой.

Программатор котла

При выборе котла нужно также обратить внимание на такую вещь, как параметры толщины сердечника из стали. Чем больше толщина стенок, тем дольше он не будет подвержен коррозии.

Расходы

Затраты на изготовление котла будут складываться из стоимости материалов и инструментов (хорошо, если большая их часть уже есть в наличии):

• Трубы на основу прибора.
• Проволоки для обмотки индукционной катушки.
• Паяльника для пластиковых труб.
• Сварочный трансформатор.

Индукционные котлы относят к «элитным» отопительным приборам.

Оплачивать их ежемесячное потребление под силу не всем. Конечно, многое зависит от:

• размеров дома;
• мощности котла;
• утеплённости помещений;
• желаемой температуры и погоды за окном;
• стоимости электроэнергии в регионе.

Примерные подсчёты говорят, что котёл в 2 кВт израсходует около 4000 руб. в месяц.

5 кВт мощности обойдётся около 10 тыс. руб.

Плюсы и минусы индукционных котлов

Индукционные котлы обладают рядом безусловных преимуществ перед обычными котлами на ТЭНах:

• Стабильные показатели КПД до 99% практически весь срок эксплуатации.
• Отсутствие нагревающихся элементов, что значительно продлевает срок применения устройства.
• Отсутствие двигающихся элементов, что полностью исключает механический износ и необходимость замены комплектующих.
• Отсутствие разъемных внутренних соединений не дает возможность возникновения течи.
• Полная доступность работы даже при постоянном токе либо низком напряжении в сети.
• Очень быстрый нагрев до нужной температуры теплоносителя (5 – 7 мин).
• Достаточно высокая степень электро- и пожаробезопасности, соответствующая классу II за счет использования сердечника, не связанного напрямую с индуктором.
• Отсутствие необходимости установки дымохода и предоставления под котел отдельно расположенного помещения. Для установки данной системы нет потребности в привлечении высококвалифицированных специалистов.
• Нормативный срок эксплуатации прибора до 25 лет и даже более. Он напрямую зависит от герметичности запаянного внешнего шва и от большой толщины металлических труб для сердечника. Ему не нужны никакие профилактические работы в течение всего срока эксплуатации.
• Котел может использовать все доступные жидкие теплоносители: масло, вода, антифриз, этиленгликоль без какой-либо предварительной подготовки.
• Менять отработку теплоносителя можно всего один раз в 10 лет.
• Хорошая защита от перегрева и различных аварий, бесшумность в ходе работы.
• На котлах установлены электронные автоматизированные системы управления.
• Внутри контура отсутствует накипь.
• Возможность подключения котла к любым отопительным системам закрытого типа.
• Минимально возможный прогрев теплоносителя – 35°С.

Но у индукционных котлов есть недостатки, как перед другими отопительными приборами, так и по индивидуальным специфическим параметрам.

• Такие котлы можно подключить только к закрытому контуру отопления, очень часто с принудительной циркуляцией теплоносителя
• Достаточно большой вес котла при довольно небольших размерах. Вес котла мощностью 2,5 кВт составляет не менее 23 кг при полной высоте 45 см и диаметре 12 см.
• Большая, чем у других котлов цена, которая обусловлена наличием дорогостоящей детали – инвертора.
• Генерируемые на расстояние в несколько метров от котла радиопомехи в длинноволновом, средневолновом и даже УКВ-диапазоне. Они не оказывают воздействия на человеческий организм, но их хорошо чувствуют домашние животные и электронная аппаратура.

Отзывы

Отзывы о данных отопительных приборах помогают составить некоторую картину. Стоит помнить, что долговечность котла зависит не столько от принципа конструкции, сколько от качества изготовления.

• «Грею дом индукционным котлом уже четвёртую зиму. За это время столкнулся и с плюсами и с минусами. Зря или нет поставил, – ещё не решил».
• «Мне мой котёл нравится. Потребляет он столько же, сколько и другие электрические котлы. Без перебоев служит уже 8 лет».
• «Фабричный котёл громоздкий. Стоит немало. Моя знакомая взяла кредит, чтобы его купить. Но приобретением довольна – пользуется уже несколько лет».
• «Не доволен – в рекламе обещали больше. Мощность 5 кВт (небольшая), но автоматы постоянно выбивает. До 60 ° догреть для него проблема! Звонил в сервис – говорят, чтобы сам привозил в Москву. В общем, ничего хорошего, лучше бы за эти деньги купил тэновый с большим количеством электроники!»