Электрокотел своими руками: электрический котел, самодельный ТЭН для отопления дома, как сделать самому

Как сделать электрокотел своими руками – варианты и способы

Электрокотел от А до Я

электрокотел

Отметим, что форма котла может быть любой, на ваше усмотрение, а его мощность варьируется от 220 В до 380 В.  Первая разновидность чаще применяется в жилых помещениях, в то время как котел на 380 В может обогреть значительную площадь — а это значит, что его целесообразно ставить, как часть отопительной системы в коммерческой недвижимости.

Когда речь идет о самодельном котле для отопления, то подразумеваются две разновидности такого агрегата. Электрокотел может быть ТЭНовым или электродным

Обратите внимание, что функциональность и качество работы самодельного отопительного прибора не будут уступать фабричным аналогам.

Возможно, вы слышали об индукционных электрокотлах, которые прогревают теплоноситель, пользуясь магнитным полем. Изготовить эту разновидность отопительного прибора  самому не представляется возможным.

Важно: какую бы разновидность электрокотлов вы ни решили изготовить в домашних условиях, крайне важно позаботиться о наличии заземления. В противном случае, вы и ваши домочадцы рискуете получить серьезный удар током

Если вы не уверены в своих практических навыках и уровне подготовки, лучше не браться за изготовление котла отопления самостоятельно. Любая ошибка при сборке и монтаже данного агрегата чревата тем, что вы получите неисправный прибор и спровоцируете возгорание проводки.

О теплообменнике котла

После того, как был проведен расчет котла отопления на твердом топливе, нужно определиться с типом теплообменника, с его конструкционным материалом и емкостью.

Теплообменник можно выполнить из:

стали;

чугуна.

Чугунный теплообменник стоит дешевле, по сравнению со стоимостью стального. Однако чугун имеет большую теплоемкость, что является минусом, так как с ним сложно будет поднять температуру в топке до нужных 500°C (для полного сгорания топлива и газов). Малая теплопроводность чугуна снизит КПД оборудования, потому что теплота от реакции горения будет передаваться теплоносителю не в полном объеме, а будет отходить вместе с продуктами сгорания в трубу.

Специалисты рекомендуют, выполняя котел отопления на твердом топливе своими руками, брать на конструкционный материал теплообменника жаропрочную или жаростойкую сталь. Но для ее обработки нужны производственные условия, а потому чаще всего применяют обычную, конструкционную сталь, с ней легче работать. Только не забывайте, что температура обратного потока, поступающего в нагреватель, не должна опускаться ниже +65°C. В противном случае на стальном теплообменнике выпадает кислотный конденсат из отходящих газов в топке, что приводит к поражению стали ржавчиной.

Для предотвращения образования конденсата на теплообменнике самодельные котлы отопления на твердом топливе должны оснащаться либо перепускным клапаном для подмеса горячей воды из подающей трубы в холодную обратку (вариант подойдет для агрегатов, мощностью до 12 кВт), либо элеваторным узлом (для оборудования высокой производительность, работающего под давлением).

Отопительный котел на твердом топливе своими руками можно оснастить следующими типами теплообменника:

с вертикальными или горизонтальными регистрами;

с проточным или противоточным движением теплоносителя.

Горизонтальный регистр в исполнении проще, однако, здесь возникает вероятность неправильного (обратного) движения теплоносителя, а потому рекомендуется выполнять теплообменник с вертикальными регистрами.

Регистр с вертикальной циркуляцией теплоносителя.

С точки зрения эффективности выгоднее всего использовать регистр с противоточным движением теплоносителя. Такое отопление частного дома твердотопливным котлом своими руками будет наиболее эффективным. В этом случае горячий газ и теплоноситель движутся по одной оси, но в противоположном друг другу направлении, что обеспечивает хороший теплообмен. Как результат – высокий КПД нагревательного элемента.

Плюсы и минусы обогрева дома электричеством

Основными преимуществами использования электрических отопительных приборов являются:

Простота и легкость установки – монтаж электрического отопительного оборудования может производиться лицами, не имеющими специального разрешения. Сам процесс установки требует минимальных навыков и знаний в области отопительных систем;

Безопасность – приборы электроотопления имеют надежную и простую защиту от короткого замыкания, перегрева, превышения параметров установленных настроек;

Невысокие первоначальные затраты – благодаря самостоятельной установке и относительно невысокой цене оборудования;

Надежность и бесшумность – отопительное оборудование данного вида имеет длительный срок эксплуатации, высокое качество изготовления;

Простота эксплуатации – регулировка и управление отопительными приборами имеет простой и понятный интерфейс;

Высокий уровень КПД – эффективность современных отопительных электроприборов составляет от 80 до 98-99%.

Недостатками применения отопительных электроприборов являются следующие:

Высокая стоимость оплаты за электричество – так как отопительное оборудование потребляет от 0,4-0,5 до 10 и более Квт электроэнергии в час, это приводит к ощутимым счетам за электричество;

Энергозависимость – при отключении электричества нагревательный прибор, следовательно, вся отопительная система перестает функционировать.

Важно! Дешево обойдется обогрев дома электричеством людям, имеющим социальные льготные тарифы на электроэнергию (это ветераны ВОВ, многодетные семьи, Герои России и СССР, сироты). Также выгодно отапливать при помощи электроприборов небольшой дачный домик – не во всех дачных товариществах подведен газ

Лучшая конструкция самодельного электрокотла

Такая конструкция самодельного электрического котла необычна. Как правило, термоэлементы в электрических котлах крепятся снизу. Такое их расположение не совсем удобно, поскольку в электрическом котле наиболее часто выходят из строя именно термоэлементы. То есть их чаще всего приходится заменять. Если уж решено делать котел отопления своими руками, конструкции и чертежи котлов, производимых промышленным способом, можно не брать в расчёт.

При расположении термоэлементов в нижней части котла их замена будет сопряжена с дополнительными трудностями. В случае крепления тэнов к верхней заглушке при сгорании одного из них или даже всех сразу котёл не придётся даже снимать со стены, отсоединять от отопительной системы. Нужно будет всего лишь воспользоваться газовым ключом и отвернуть крепёжную гайку сгоревшего тэна, что намного удобнее и проще ремонта котла с нижним креплением тэнов.

Вполне возможно, что в недалёком будущем появятся проекты электрических котлов именно такой конструкции. Во всяком случае, если учесть эту деталь самостоятельно, содержать котельное хозяйство в порядке будет довольно просто.

Основная часть электрокотла собрана. После этого следует подключить котел к электросети и заняться монтажом системы автоматического управления им. Если мощность котла будет небольшой, менее семи киловатт, его можно подключать и к однофазной сети со стандартным напряжением 220 вольт.

Если планируется использовать более мощный отопительный агрегат, то потребуется подключение к трёхфазной сети. Но для этого придётся оформлять множество документов на подключение к дополнительным энергомощностям. Поэтому более предпочтительным вариантом является установка двух или трёх маломощных котлов вместо одного. Соединение их в одну отопительную систему не вызовет больших затруднений.

Типы котлов для водяного подогрева полов

Котлов для подогрева теплоносителя, то есть воды, существует несколько типов. Они отличаются особенностями работы, установки и эксплуатации, а также типом топлива, за счет которого функционируют.

Котлы отопительные

Таблица. Типы отопительных котлов.

Тип	Общая информация
Одноконтурный	Такие котлы нагревают только теплоноситель (в нашем случае – воду). Чтобы они могли использоваться для чего-то еще, необходимо приобрести бойлеры, теплообменники и т. д.
Двухконтурный	Котлы этого типа могут использоваться для подогрева воды и с целью отопления. Подогрев в таком агрегате возможен благодаря наличию теплообменника или бойлера уже непосредственно в самом устройстве.

Также котлы могут разделяться на две категории по месту установки. Они бывают настенные, напольные. Напольные, как правило, имеют большую мощность, чем подвесные. Но последние гораздо удобнее в плане установки и не такие затратные в обслуживании.

Установка газового котла BAXI + электрокотел Protherm

Котлы дизельные

В этом случае топливом выступает обычная солярка. Эти агрегаты производительны и очень эффективны, отличаются абсолютной автономностью, то есть не зависят от того, подключены ли они к каким-либо коммуникациям (газовым, электрическим сетям и т. д.). Они просты в монтаже, легки в эксплуатации и имеют высокие показатели КПД при небольшом расходе горючего.

Устройство дизельного котла

дизельные котлы отопления

Котлы на твердом топливе

Топливом для этих агрегатов служат дрова, топливные пеллеты. Принцип работы напоминает сжигание дров в обычной печи. Но при этом сгорание происходит при высоких температурах (от +250 градусов) и без доступа воздуха. Нагрев теплоносителя происходит за счет выделения горячего дыма во время сжигания топлива.

Твердотопливный котел для теплого пола

В жилых помещениях такие котлы применяются редко, обычная сфера их использования – производство, сельское хозяйство. Эти агрегаты в доме требуют постоянного внимания, а также подгрузки топлива, что усложняет эксплуатацию.

Схема твердотопливного котла

твердотопливные котлы отопления

Котлы газовые

Догадаться нетрудно, что этот тип котлов работает на газу. Корпус этих устройств обычно изготавливается из чугуна или стали, от чего будет зависеть срок службы и простота монтажа. Стальные котлы гораздо легче чугунных, они имеют небольшие габариты и легко ремонтируются. Однако срок эксплуатации у них ниже. Именно поэтому чугунные агрегаты стоят дороже, так как отличаются повышенными показателями надежности. Устройства могут работать как на магистральном газе, так и на сжиженном из баллонов. Довольно экономны, а для подогрева одних лишь полов можно взять маломощную установку.

Газовый котел для теплого пола

Для подключения к системе теплого пола эти котлы не рекомендованы. Причина проста – они, конечно, в состоянии поддерживать температуру воды на невысоких показателях (около +45 градусов), но ведь на самом деле рассчитаны на подогрев теплоносителя не менее +80 градусов. Из-за этого КПД котла очень сильно упадет (до 15%).

Но все же есть вариант использования газового котла для работы с системой теплого пола. Для этого придется использовать узел смесительный, оборудованный специальным распределителем и циркуляционным насосом. Однако это увеличит и затраты на приобретение оборудования и его монтаж.

Котел газовый напольный двухконтурный

газовые котлы отопления

Котлы на электричестве

Эти агрегаты, работающие на электрическом токе, могут применяться в любых сферах и лучше всего подходят для подключения к системе подогрева пола. Подключение этого котла просто, несмотря на кажущуюся сложность. Такие агрегаты позволят организовать низкотемпературный подогрев – такой, какой и нужен для теплого пола – за счет возможности регулировки температуры исходящего потока теплоносителя.

Схема электрокотла для теплого водяного пола

На фото — электрический котел отопления

электрические котлы отопления

Теплогенерирующие электрические установки

Принцип работы и конструкция электрокотлов определяет потребляемую мощность, особенности монтажа и экономическую целесообразность. Существует три типа установок:

ТЭНовые;

электродные (ионные);

индукционные.

ТЭНовый котел

Это устройство является классикой для теплогенерирующих приборов на основе электроэнергии. Единственным серьезным недостатком таких котлов является их чувствительность к жесткости воды: большое содержание солей приводит к образованию накипи на ТЭНе, что сильно снижает КПД (вплоть до полного перегорания элемента) и ведет к росту затрат.

Если в системе отопления будет применен такой электрокотел, то нужно уделить особое внимание состоянию воды в контуре. Чаще всего на входе подпиточной воды ставят специальный фильтр, уменьшающий ее жесткость — это важный момент для нормальной и продолжительной работы

Котлы с нижним отводом чаще применяются для систем отопления в одноэтажных домах с организацией нижней схемы разводки. Верхний отвод в котле удобно применять для обогрева двухэтажного дома либо с размещением электрокотла в подвале здания.

Электродный котел

Теплогенерирующая установка такого образца отличается высоким КПД (98 – 99%) по сравнению с ТЭНовой, а также простотой технического исполнения. Она не требует изменения проекта существующей отопительной системы дома при монтаже.

Однако для его работы необходим теплоноситель с хорошим коэффициентом теплопроводности. Он должен на протяжении длительного времени сохранять свои свойства, выступая источником ионов для системы.

Вода, являясь также электролитом, не всегда подходит, и потому систему наполняют специальными средами. Стоит отметить, что даже при использовании воды образующиеся отложения солей не ухудшают технические характеристики агрегата.

Индукционный котел

Последним словом техники является применение индукционных котлов. Особенностью энергосберегающей технологии является 99% КПД, когда разогрев теплоносителя происходит за 5–7 мин.

При этом не имеет значения, какое вещество «залито» в систему отопления: возможность применения масла или антифриза расширяет географию использования котлов на районы с суровым климатом, когда существует опасность «размораживания» водяных систем.

Элементом нагрева является индуктор со стальным сердечником в виде лабиринта порядка 7 мм в толщину, по которому циркулирует теплоагент. Индукционный ток разогревает сталь сердечника, который в свою очередь нагревает жидкость.

Микровибрации внутри котла не позволяют накипи оседать на поверхностях нагрева, что является весомым аргументом при водяном отоплении частного дома. Продолжительная работа не сказывается на его эффективности.

Этот тип котлов не требует дорогостоящего ежегодного обслуживания, монтируется в любом подходящем месте благодаря своей бесшумности и высокой степени пожаробезопасности. Система отопления на основе индукционного котла представляет собой замкнутый контур с расширительным баком и принудительной циркуляцией.

Цена аппарата сопоставима с высококачественными ТЭНовыми котлами. Для обогрева гаража либо небольшого одноэтажного строения с помощью электрокотла достаточно будет организовать выделенную линию 220 V и использовать однофазное устройство. Для обогрева помещения с большой площадью понадобится подвести линию 380 V и применить агрегат трехфазного тока.

Сборка нагревателя с ТЭН

Чтобы изготовить самодельный электрический котел отопления с трубчатым электронагревателем понадобится следующий комплект материалов:

стальной лист толщиной больше 2 мм;

отрезок стальной трубы (длина и диаметр зависят от производительности агрегата);

трехфазные ТЭНы (не рекомендуется применять нагреватели со встроенным реле, поскольку они быстро изнашиваются).

Сначала из стального листа необходимо вырезать будущее дно котла. Размеры дна должны соответствовать диаметру трубы. Затем из того же металла требуется сделать фланец – кольцо, чей внутренний диаметр равен наружному или внутреннему диаметру трубы, в зависимости от того, каким способом деталь планируется закрепить на корпусе. Ширина кольца обычно составляет 30 мм.

Далее из стального листа изготавливают крышку с диаметром, соответствующим внешнему диаметру фланца. Крышка и фланец соединяются при помощи 6 болтов, в местах монтажа креплений заранее проделываются отверстия. Еще несколько отверстий просверливается в крышке — их размер должен соответствовать размерам запланированных к установке ТЭНов.

Приваривание элементов

Первым к корпусу котла нужно приварить дно, следующим – фланец. Крышку монтируют только после того, как на ней будут прочно зафиксированы трубчатые нагреватели. Между ТЭНами и крышкой вставляется уплотняющая прокладка из материала, устойчивого к воздействию воды.

Между крышкой и фланцем располагается еще одна прокладка, выполненная из автомобильной камеры. Эта прокладка должна быть точной копией фланца, в том числе в ней надо сделать отверстия под болты.

Монтаж патрубков

До того, как закрыть котел крышкой, в его корпус монтируют патрубки для подключения труб системы отопления, предварительно вырезав подходящие отверстия

Важно, чтобы на концах патрубков имелась резьба: это требуется для установки входных кранов, которые позволят перекрывать циркуляцию теплоносителя в контуре, если электрический котел потребуется отремонтировать. Труба для отвода горячей жидкости располагается в верхней части агрегата, желательно встроить ее прямо в крышку

Охлажденный теплоноситель подается по трубе снизу.

Когда патрубки монтированы, котел полностью собирают и подключают к сети. Иногда его конструкция может меняться: например, на фланец монтируют не только крышку, но и дно. Устройство является универсальным, и его получится легко приспособить к техническим параметрам системы отопления дома.

Электромонтажные работы

Во время электромонтажных работ контакты всех ТЭНов котла соединяются с колодкой, к ней же подключается нулевой провод. Иногда нагревательные элементы сразу же замыкают на этот провод без использования колодки.

К контакту каждого нагревателя подключают фазный провод, пропущенный через автомат защиты. Сечение кабеля выбирают на основе нагрузки, создаваемой всеми включенными ТЭНами одновременно.

Все провода должны быть изолированы, особое внимание нужно уделить тому, чтобы их оголенные части не соприкасались с металлической крышкой котла

Важные правила

Основное правило при изготовлении и эксплуатации электрокотла – это безопасность. При небрежном обращении с электроприборами как самодельного, так и заводского изготовления возможно поражение электрическим током, а также возгорание при возникновении короткого замыкания.

Для того чтобы минимизировать вероятность удара током, котёл необходимо правильно заземлить. Электрокотёл является прибором высокой мощности, поэтому для безопасной его эксплуатации питание прибора следует производить по отдельно выделенному контуру электропроводки, который оснащён предохранителями.

Перед тем как приступать к изготовлению котла собственными руками, необходимо правильно рассчитать мощность нагревательного элемента. Произвести расчёты не составит большого труда.

На один квадратный метр отапливаемой площади требуется не менее 100 Вт затраченной энергии на обогрев. Если строение хорошо утеплено, то для дома общей площадью 40 м2, потребуется приобрести ТЭН мощностью 4 кВт.

Как правильно подключить электрокотел к системе отопления

Коротко о том, как правильно установить электрокотел отопления в частном доме. Для начала выполнения монтажных работ перечислим основные правила безопасности, которые должны соблюдаться:

1. Во время подключения оборудования электроэнергия должна быть выключена.
2. Между котлом и ближайшими конструктивными элементами дома должно быть выдержаны следующие расстояния: до стены – не менее 5 см, до потолка – не менее 80 см, до пола не менее 50 см, до ближайшей трубы – не менее 50 см.
3. Доступ к передней панели для обслуживания должен быть свободным.
4. Сеть для подключения должна быть трехфазной (380 В), чтобы избежать самовозгорания и замыкания проводки.
5. Соединения проводов должны быть защищенными от воды и герметичными. Кабель лучше защитить гофрой или кабель-каналом из самозатухающего материала.

Шаг 1 — установка электрокотла

Напольный котел устанавливается на специальную подставку, которая продается в комплекте с агрегатом. Настенный крепится к стене анкерами с дюбелями. Расположение котла по вертикали и горизонтали должно быть точным — перекосы могут привести к выходу из строя или преждевременному износу оборудования.

Шаг 2 — подключение котла к электросети

1. Электрический котел обычно имеет большую мощность, поэтому подключать его нужно не от розетки, а от электросети. От распределительной коробки в комнате нужно проложить отдельную линию к месту установки котла. Кабель лучше скрыть для защиты от случайных повреждений.
2. Сечение кабеля нужно подобрать так, чтобы он надежно выдержал высокие нагрузки.Электрокотлы до 7 кВт можно подключать к однофазной сети, которая, как правило, сохранилась в старых советских квартирах. Для малых котлов до 3,5 кВт отдельная линия не нужна, их можно подключать прямо к розетке.

Шаг 3 — установка защиты

1. Защитное отключение (УЗО) и автоматический выключатель нужно установить на главный щит после подвода подключения проводов к электрокотлу. Назначение УЗО и автоматических выключателей – защита от короткого замыкания и перегрузки проводки.
2. Стабилизатор напряжения понадобится для того, чтобы исключить выход их строя котла в случае колебаний напряжения. Категорически запрещается пользоваться оборудованием без заземления. Провод заземление должен идти от шины к корпусу котла.

Шаг 4 — пуск котла

После того, как проводка соединена, нужно убедиться, что не осталось оголенных контактов. Все краны, муфты, стыки и т.д. должны быть осмотрены и проверены. Сначала открываются вентили и задвижки, а затем включается электропитание котла. Датчики температуры и давления должны работать согласно инструкции. При явных отклонениях от нормы следует отключить котел и вызвать лицензированного специалиста.

Виды и принцип работы

Решив сделать электрокотел для отопления дома своими руками, нужно разобраться в разновидностях таких приборов. Можно изготовить электродный и индукционный вид котлов. Существуют и другие разновидности, но они являются лишь модификациями этих основных видов. Второе название электродного котла – ионный агрегат. Его так называют, потому что в устройстве электрическая энергия преобразуется в тепловую.

Электродный котел

Самодельный электродный нагреватель имеет компактные размеры, поэтому легко закрепляется на трубе и не нуждается в отдельном месте для установки на полу или навешивания на стене. Для большей прочности и безопасности его закрепляют на двух саморезах, но при желании можно их не использовать.

Внешне вся конструкция выглядит как отрезок трубы протяженностью 400 мм. С одной стороны труба наглухо заварена, а с другой из нее торчит стальной стержень. Сбоку или в одном из торцов установлен патрубок для циркуляции теплоносителя по трубам.

Тэновый котел, сделанный своими руками, процесс изготовления которого мы описали выше, должен иметь два патрубка сбоку для подключения обратного и подающего трубопровода с циркулирующим теплоносителем.

Существует несколько вариантов расположения этих патрубков:

1. Один отрезок трубы может быть установлен в торцевой части прибора, а другой приваривается к отверстию в боковой части. Таким образом, он устанавливается перпендикулярно к оси первого патрубка.
2. Второй вариант крепления подразумевает установку двух патрубков в боковой части агрегата. Получается, что оба трубных отвода устанавливаются параллельно друг другу, но перпендикулярно в отношении основной емкости нагревателя.

Самодельный нагреватель имеет следующий принцип работы:

в составе теплоносителя постоянно циркулируют положительно и отрицательно заряженные частицы (которые называются аноды и катоды);

при подаче напряжения ионы устремляются к электродам с противоположным зарядом;

поскольку полярность электродов постоянно меняется с частотой 50 раз в секунду, ионы движутся то в одну, то в другую сторону;

такое хаотичное движение ионов вызывает трение частиц и их нагревание (из-за этого температура теплоносителя повышается).

Сделав электрокотел для отопления своими руками, стоит не забывать, что у него есть свои недостатки. Минусы связаны с тем, что тепловой носитель постоянно пребывает под напряжением, поэтому перед подачей в отопительный контур его тщательно очищают от солей и других примесей, которые могут оседать на стенках трубопроводов и нагревательном элементе.

Индукционный агрегат

Принцип работы электрических агрегатов индукционного типа основан на нагреве теплоносителя посредством магнитного поля, которое формируется электротоком.

Электрический двухконтурный котел для водоснабжения и отопления дома

В составе этих приборов есть следующие составные части:

катушка;

корпус нагревателя;

сердечник (здесь и происходит нагрев теплоносителя);

утеплитель.

В котлах индукционного типа тепловой носитель не пребывает под напряжением, как в агрегатах электродной разновидности. Это обеспечивается полной изоляцией жидкой среды от элементов, проводящих электричество.

Обмотка катушки из меди подключается к сети через систему автоматики. После этого в катушке формируется магнитное поле, которое разогревает трубу, выполняющую функции сердечника. Поскольку внутри него циркулирует теплоноситель, тепло сразу передается жидкости. В процессе работы корпус прибора не нагревается. Для этого в конструкции корпуса предусмотрена прослойка специального утеплителя.

Сам сердечник имеет изогнутую конфигурацию, чтобы обеспечить более длительное прохождение теплоносителя по этому участку с целью его достаточного нагрева. Срок службы индукционного котла доходит до 25 лет. Ломаться в этом агрегате просто нечему, поэтому он прослужит до тех пор, пока трубу сердечника не испортит коррозия.