Индукционные котлы отопления своими руками: самодельные индукционные системы отопления, принцип работы, схема установки

Делаем индукционные котлы отопления своими руками, учитывая опыт специалистов

Принцип работы

Чтобы понять, как функционирует индукционный агрегат, необходимо ознакомиться с следующими важными моментами:

вода поступает в котлоагрегат по входному патрубку;

включается инвертор и подается высокочастотный ток;

вихревые потоки начинают сначала нагревать сердечник, а затем весь нагревательный элемент в целом;

получаемое тепло передается непосредственно теплоносителю;

разогретый теплоноситель с помощью гидростатического давления передается в отопительную систему через выходящий патрубок.

Совет специалиста: в качестве теплоносителя в индукционном котле может выступать вода, антифриз, масло и другие жидкости на нефтяной основе.

Сборка простого индукционного котла своими руками

Для большей экономии можно собрать индукционный котёл своими руками. Однако стоит учитывать, что это дело непростое, и без минимальных навыков здесь не обойтись. Потребуются знания как в сборке и монтаже, так и в электронике. В идеальном варианте необходимо провести точные расчёты, чтобы по итогу вышел прибор, который полностью удовлетворит ваши потребности и не выйдет из строя при первом же включении.

Устройство

Как видно из названия, такие котлы работают на основе возникающей электромагнитной индукции, которая, в свою очередь, способствует образованию вихревых токов

Самый простой индукционный котёл включает в себя следующие элементы:

катушка;

теплообменник;

клеммная коробка;

шкаф управления;

входной и выходной патрубки.

В промышленности индукционный котёл обыкновенно представляется теплообменником, выступающим в роли сердечника, с обмоткой, соединённой с высокочастотным преобразователем.

Внутри теплообменника в обязательном порядке располагается теплоноситель, нагрев которого и происходит под действием вихревых токов. Подключение насоса позволяет избежать именно разница между температурами входного и выходного патрубков для теплоносителя – благодаря ей происходит естественная циркуляция теплоносителя в котле.

В роли теплоносителя можно использовать практически любую жидкость. Часто заливают антифриз и масло, однако, в целях экономии с этой целью можно применять и обычную воду. Её даже при этом необязательно подвергать какой-либо очистке, так как система постоянно вибрирует на высоких частотах, и у накипи просто нет возможностей для осаждения. Это же касается и другим примесей.

В качестве внешней оболочки лучше всего отдать предпочтение металлу, не экономя на изоляции: как тепловой, так и электрозащитной.

По форме котла ограничений нет. По сравнению с электрическими в индукционных нет надобности устанавливать бак, поэтому они и отличаются своими скромными размерами.

Схема и чертежи

Умелые ручки давно уже увлекаются сборкой индукционных котлов на дому. Они перебрали массу вариации, многие из которых пусть и интересны, но не обладают должной пользой или безопасностью. Тем не менее удачные модели довольно быстро набрали популярность в интернете

Им отдают предпочтение не только те люди, которые увлекаются сборкой котлов ради увлечения, а также те, кому важно использовать прибор по его первостепенному назначению – для обогрева дома. Наибольшую популярность приобрели следующие варианты:

1. С использованием питания от сварочного инвертора. Это считается простым вариантом для самостоятельной сборки индукционного котла, однако, потребуется уделить много внимания и сил высокочастотному преобразователю – именно в качестве него и используют сварочный инвертор.
2. На основе индукционной плиты. Этот метод выгодно использовать, если у вас есть ненужная индукционная плита. Приобретать её для такой цели явно нерационально. Для этого необходимо разобрать её и достать медную проволоку – она и послужит обмоткой в индукционном котле. Панель управления перенастраивается для котла, чтобы его можно было использовать для регулировки мощности.

Как сделать своими руками

Собрать простой индукционный котёл можно и без использования инвертора или плиты. Они, по сути, лишь заменяют некоторые элементы.

Чтобы всё получилось, нужно строго придерживаться алгоритма действий:

Нарежьте нержавеющую проволоку с диаметром 7–8 мм на куски по 5 см.
Подберите пластиковую трубу диаметром около 50 мм. Она потребуется для сборки корпуса.
На дно трубы установите мелкоячеистую сетку из металла.
Заполните трубку нарезанной проволокой (это выступит в роли металлического лабиринта), сверху также прикройте сеткой

При этом важно подобрать материалы так, чтобы проволока не пролезала сквозь ячейки сетки.
Плотно намотайте на трубу не менее сотни витков медной проволокой. Обмотка должна быть максимально аккуратной!
К нагревателю прикрепите патрубки, которые впоследствии будут соединять его с отопительной и водопроводной системами дома.

Преимущества и недостатки прибора

“Плюсов” у вихревого индукционного нагревателя великое множество. Это простая для самостоятельного изготовления схема, повышенная надежность, высокий КПД, относительно низкие затраты на электроэнергию, длительный срок эксплуатации, малая вероятность возникновения поломок и т.п.

Производительность прибора может быть значительной, агрегаты этого типа успешно используются в металлургической промышленности. По скорости нагрева теплоносителя устройства этого типа уверенно соперничают с традиционными электрическими котлами, температура воды в системе быстро достигает необходимого уровня.

Во время функционирования индукционного котла нагреватель слегка вибрирует. Эта вибрация стряхивает со стенок металлической трубы известковый осадок и другие возможные загрязнения, поэтому в очистке такой прибор нуждается крайне редко. Конечно, отопительную систему следует защитить от этих загрязнений с помощью механического фильтра.

Индукционная катушка нагревает металл (трубу или куски проволоки), помещенные внутри нее, с помощью высокочастотных вихревых токов, контакт не обязателен

Постоянный контакт с водой сводит к минимуму и вероятность перегорания нагревателя, что является довольно частой проблемой для традиционных котлов с ТЭНами. Несмотря на вибрацию, котел работает исключительно тихо, дополнительная шумоизоляция в месте установки прибора не понадобится.

Еще индукционные котлы хороши тем, что они практически никогда не протекают, если только монтаж системы выполнен правильно. Это очень ценное качество для электрического отопления, так как исключает или значительно сокращает вероятность возникновения опасных ситуаций.

Отсутствие протечек обусловлено бесконтактным способом передачи тепловой энергии нагревателю. Теплоноситель с помощью описанной выше технологии можно разогреть чуть ли не до парообразного состояния.

Это обеспечивает достаточную тепловую конвекцию, чтобы стимулировать эффективное перемещение теплоносителя по трубам. В большинстве случаев отопительную систему не придется оборудовать циркуляционным насосом, хотя все зависит от особенностей и схемы конкретной системы отопления.

Иногда циркуляционный насос необходим. Установить прибор относительно несложно. Хотя для этого понадобятся некоторые навыки монтажа электроприборов и отопительных труб. Но есть у этого удобного и надежного прибора ряд недостатков, с которыми также следует считаться.

Например, котел греет не только теплоноситель, но и все окружающее его рабочее пространство. Нужно выделить для такого агрегата отдельное помещение и удалить из него все посторонние предметы. Для человека длительное пребывание в непосредственной близости от работающего котла также может быть небезопасным.

Для работы индукционным нагревателям необходим электроток. Как самоделки, так и оборудование заводского изготовления подключают к бытовой сети переменного тока

Для работы прибора необходима электроэнергия. В местностях, где свободный доступ к этому благу цивилизации отсутствует, индукционный котел будет бесполезен. Да и там, где наблюдаются частые перебои с электричеством, он продемонстрирует невысокую эффективность

При неосторожном обращении с прибором может произойти взрыв

Если перегреть теплоноситель, он превратится в пар. В результате давление в системе резко возрастет, чего трубы просто не выдержат, их разорвет. Поэтому для нормальной работы системы прибор следует снабдить как минимум манометром, а еще лучше – устройством аварийного отключения, терморегулятором и т.п.

Все это может заметно повысить стоимость самодельного индукционного котла. Хотя прибор и считается практически бесшумным, это не всегда так. Некоторые модели в силу разных причин могут все же издавать некоторые шумы. Для устройства, выполненного самостоятельно, вероятность такого исхода возрастает.

В конструкции как заводских, так и самодельных индукционных нагревателей практически нет изнашивающихся компонентов. Они долго служат и безупречно работают

Устройство

1. Индуктор. Этот элемент является самым важным компонентом устройства индукционного агрегата. Это, своего рода трансформатор, схема которого имеет две обмотки:
2. первичная обмотка, как правило, намотана на сердечник, и именно в ней создается электромагнитное поле, которое и образует вихревые потоки;
3. вторичная обмотка, которая одновременно является и корпусом котла, принимает вихревые токи и передает энергию непосредственно теплоносителю.
4. Инвертор. Этот компонент котлоагрета можно назвать еще и преобразователем. Иначе говоря, основная функция инвертора заключается в том, что он принимает обычную бытовую электроэнергию и преобразовывает ее в высокочастотный ток, который подается непосредственно на первичную обмотку индуктора.
5. Нагревательный элемент. Это тот же самый сердечник, который может быть представлен в виде металлической трубы.
6. Патрубки. Один из них предназначен для того, чтобы в котел поступал теплоноситель, а другой подает нагретую воду непосредственно в отопительную систему.

Замечание специалиста: расчет индуктора производится в зависимости от того, какая мощность котла необходима для обогрева жилища.

Что же это такое

Понятие электромагнитная индукция, которую открыл еще в 1831 году Майкл Фарадей, заключается в расположенном в магнитное поле проводнике создается электрический ток .

Каждый современный трансформатор работает по данному принципу.

При наматывании на ферромагнитный сердечник двух изолированных обмоток и подаче на одну, к примеру, 220 В, вторая начинает обладать напряжением, которое касается данных 220 В в такой же степени, как величина витков вторичной обмотки касается величины витков первично.

Трансформаторные обмотки позволяют снимать требуемое количество напряжения и применять его в работе электроники или электрического мотора. А если не подсоединенный ни к чему ферромагнетик уложить в обмотку, которая генерирует токи вихрей?

Понятно, что образующаяся ЭДС целиком превратиться в кинетическую энергию перемещения его молекул, или же – в нагрев.

Ну а если, в водяном потоке, который распределяется по замкнутому контуру, разместить ферромагнитный сердечник? Понятное дело, что он начнет охлаждаться водой, которая будет сама затем нагреваться.

Обладая этой информацией, можно изготовить индукционный котел отопления своими руками.

Но сначала необходимо разобраться с техническими вопросами:

найти подходящий сердечник из материала, который не подвергается коррозии;

произвести его изоляцию от катушки, при это непроницаемость сооружения должна быть обеспечена;

обезопасить катушку от перегрева при ее взаимодействии с большими токами.

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

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

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

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.

Обзор производителей индукционных котлов

Индукционный котел заводского производства

Но что делать, если требуются индукционные электрокотлы для отопления заводского производства? Увы, но в настоящее время на рынке не так много производителей, продукция которых отвечает мировым стандартам.

При комплектации индукционного отопления, которое делается своими руками, рекомендуется проанализировать текущие предложения на рынке. При этом необходимо не только ознакомиться с отзывами об индукционных отопительных котлах, но и проверить их соответствие текущим нормам. Сделать последнее будет непросто, так как в настоящее время нет ГОСТов и СНиПОв, регламентирующих производственный процесс их изготовления. Максимум, с чем можно свериться – с внутренними техническими условиями производителя.

Но как в таком случае укомплектовать индукционное отопление частного дома надежным оборудованием? Для решения этого вопроса предлагаем обзор производителей котлов для индукционных отопительных систем.

Гейзер

Одна из самых больших и надежных компаний по производству оборудования для электрического теплоснабжения. В настоящее время потребитель может выбрать индукционный котел отопления мощностью от 4,5 до 250 кВт. Примечательно, что конструкция имеет класс электробезопасности «2», что не требует организации дополнительного контура заземления.

В моделях серии «Е» есть накопительная емкость, что позволяет делать индукционный нагрев теплоносителя для отопления более экономичным.

Эдисон

Компания специализируется на выпуске больших отопительных систем, предназначенных для теплоснабжения общественных и производственных здании. В поставляемый комплекс оборудования входят все необходимые компоненты. В ассортименте есть модели, рассчитанные для отопления от индукционной плиты небольшой мощности. Но их количество крайне мало.

Миратрон

Особенностью электрических отопительных котлов индукционного типа от этой компании является модульная компоновка. Это дает возможность в любое время увеличить мощность системы теплоснабжения без полной замены оборудования. В ассортименте есть котлы от 4,5 до 30 кВт.

Советы по эксплуатации

При использовании такого котла важно исключить образование накипи. Для этого многие домовладельцы используют специальные жидкости

Если не учитывать эту особенность, то образовавшиеся отложения негативно скажутся на теплоотдаче агрегата. Так, накипь в полмиллиметра сокращает тепловую отдачу примерно на 10%. Чем толще слой отложений, тем меньше будет теплоотдача.

Если вы изготавливаете подобный отопительный аппарат самостоятельно, то первый переходник понадобится прикрепить при помощи сварки, а второй просто присоединить при помощи резьбы.

Если вы решили купить готовый аппарат, а не делать его своими руками, то вам надо узнать толщину его стального сердечника. Чем толще будут стенки, тем дольше данная составляющая не будет подвергаться появлению ржавчины. В качественном индукционном аппарате в качестве теплового носителя может выступать не только вода, но и антифриз, масло и прочие составы на нефтяной основе.

Учтите, что подавать высокочастотный ток на такой котел можно только после включения циркуляционного насоса и полного заполнения агрегата тепловым носителем. Если вы хотите получить максимальный эффект от индукционного котла (как самодельного, так и покупного), то вам следует подключить их группой и эксплуатировать по очереди либо одновременно.

Подбирая котел конкретной мощности, вам нужно рассчитать ее таким образом: на 1 кв. м площади потребуется 60 ватт. Если в жилище, где вы собираетесь установить агрегат, люди не живут постоянно, то этот показатель можно и уменьшить.

Благодаря компактным габаритам индукционный котел можно установить, например, на кухне. Чтобы спрятать оборудование, следует использовать обычный короб либо навесной шкафчик с заранее прорезанными отверстиями, предназначенными для труб. Индукционный аппарат можно установить и в гараже. Если строение имеет небольшую площадь, то допустимо сформировать маленькую обвязку. Для прогрева подобных помещений вполне хватит одного радиатора. Целиком вся отопительная конструкция может занять меньше квадратного метра.

В следующем видео вас ждет изготовление эффективного и экономичного индукционного обогревателя своими руками.

Устройство агрегата

В процессе функционирования аппарат преобразовывает электрическую энергию в тепловую. Если сравнивать с не менее популярными ТЭН котлами, то инверторное отопление обеспечивает быстрый прогрев помещений. Неотъемлемым элементом является индуктор, состоящий их двух обмоток. Он работает как трансформатор.

Внутри индуктора возникает вихревой ток. После этого энергия поступает на корпус, который одновременно выступает в роли короткозамкнутого витка. После того как на вторичную обмотку поступает достаточное количество тока, энергия перерабатывается в тепло. В результат происходит мгновенное нагревание теплоносителя.

Агрегат имеет простое устройство

Чтобы изготовить котел для отопления частного дома своими руками, необходимо знать не только особенности его функционирования, но и строение. Особенно это касается элементов, которые отвечают за преобразование энергии и нагревание жидкости, находящейся внутри системы.

Индуктор

Это важный компонент агрегата, который состоит из первичной и вторичной обмотки. Внутри него образуется магнитное поле переменного типа. Для изготовления обмоток используют нержавеющую проволоку, которая наматывается на пластиковый корпус. Благодаря такому элементу повышается продуктивность и эффективность работы всего устройства.

Для изготовления устройства понадобится труба, диаметр которой составляет 5 см. Она используется для сооружения индукционной катушки. В дальнейшем труба будет частью трубопровода, по которой протекает нагретый теплоноситель.

Индуктор

Инвертор

Он отвечает за прием бытовой электроэнергии, которая поступает из сети. После этого инвертор преобразует ее в высокочастотный ток. Далее преобразованная энергия подается на индуктор. Начальным пунктом является ее первичная обмотка.

Инвертор

Нагреватель

Для изготовления нагревательного элемента используют металлические трубы диаметром 25 мм. В данном случае понадобится две трубки, которые в процессе работ свариваются между собой. В результате этого должна получиться деталь круглой формы. Она будет играть роль не только нагревателя, но и сердечника агрегата.

Нагреватель

Патрубки

На корпусе котла устраиваются два патрубки. Они выполняют определенные функции. Через входной патрубок происходит подача теплоносителя внутрь конструкции. Что касается второго, то через него выходит нагретая жидкость и поступает в отопительные радиаторы.

Что же такое индукционный котел?

Индукционные системы отопления начали использовать в 80-х годах прошлого столетия на промышленных предприятиях. Бытовые же приборы появились только в середине девяностых годов. За последние десятилетия они были доработаны, и в их конструкцию были внесены некоторые обновления, однако, принцип их работы остается неизменным.

Название данных отопительных систем и приборов уже само по себе говорит о том, что в основе их функционирования лежит электромагнитная индукция. Суть принципа работы состоит в том, что если через проволоку достаточно большого диаметра в сечении, накрученную в виде катушки, пропустить переменный ток, то вокруг этой первичной обмотки создается мощное электромагнитное поле. Если в этом поле окажется проводник, то в нем будет наводиться (индуцироваться) напряжение. Ну а если силовые линии поля пересекают расположенный в нем сердечник из сплава, обладающего магнитными свойствами, то получается своеобразный короткозамкнутый контур. И за счёт появления на нем блуждающих токов Фуко, происходит очень быстрый и сильный нагрев этого материала.

Простейшая схема принципа работы индукционного нагревателя

Такой принцип широко используется, например, в сталелитейной промышленности. Нашли ему применение и для быстрого и высокотемпературного нагрева воды. Понятно, что в качестве сердечника в этом случае будет выступать труба или иной канал, по которому циркулирует теплоноситель.

А самый доступный для понятия пример индукционного нагревателя представляет собой проволоку, намотанную на трубу, изготовленную из диэлектрика, которая будет изолировать магнитный сердечник, помещаемый в ее внутреннее пространство.

Проволочная катушка подключается к электропитанию и создает электромагнитное поле. В результате воздействия переменного электромагнитного поля металлический стержень-сердечник будет нагреваться, передавая тепло теплоносителю, который затем поступает в трубы и радиаторы отопительного контура. В качестве теплоносителя в автономных системах отопления может быть использовано масло, вода или этиленгликоль.

Вместо сердечника, в современных котлах для теплообмена задействован целый лабиринт каналов и труб. Их стенки, выполненные из ферримагнитного сплава, обеспечивают большую площадь контакта с водой и оттого — очень интенсивный нагрев циркулирующего по ним теплоносителя

Это, конечно, очень упрощенное объяснение. В индукционных котлах промышленного производства в теплообменный ферромагнитным сердечником может являться целый лабиринт труб или каналов, а нередко, например, в вихревых нагревателях, в этом процессе задействован и корпус прибора.

Один индукционный котел правильно выбранной мощности способен обеспечить нагретым теплоносителем несколько контуров разветвленной системы отопления. Естественно, при грамотной расстановке коллекторов и циркуляционных насосов.

В системах отопления небольшой протяженности теплоноситель, нагреваясь, будет подниматься вверх, и создавшегося естественного давления обычно бывает достаточно для его естественной циркуляции. Если же отопительная магистраль довольно длинная и разветвлённая, завязана на коллекторы с дальнейшим распределением потоков теплоносителя по отдельным контурам, то в систему устанавливают один или несколько циркуляционных насосов, так как без них требуемого перемещения теплоносителя будет добиться невозможно.

Итоги

Итак, коэффициент полезного действия индукционных котлов составляет примерно 99%, работают они бесшумно, на любом жидком носителе тепла, им не требуется сервисное обслуживание, а также это безопасно и практично. Хоть такой котел стоит довольно дорого, такие затраты – окупаемы. А если создать его самостоятельно – это будет еще более выгодно.

https://youtube.com/watch?v=F6yIXht5gks

Конечно, выбор за вами, а лучше – обратиться к специалистам, которые подскажут, подходит ли вам такое отопление. Но, в целом, индукционные котлы – это отличная альтернатива традиционным системам отопления.