Изготовление и монтаж индукционного котла отопления своими руками

Индукционное отопление стало использоваться для обогрева частных домов сравнительно недавно

Принцип работы индукционного отопления

Работа прибора основана на эксплуатации вихревых токов, открытых очень давно. Современный индукционный электрический котел – это улучшенный трансформатор с катушкой, сердечником, обмотками первичного, вторичного типа. Обмотка вторичного типа в виде внутренней трубы с теплоносителем, как раз служит для передачи тепла по трубопроводу системы отопления.

Котел с ТЭНом и индуктором хорошо работает на любых площадях, удобно интегрируется в любую систему отопления и может служить основным или резервным источником тепла.

Вихревой индукционный котёл – лучший способ уменьшения расходов на отопление

Вихревой нагреватель

Ещё одним плюсом использования электрообогрева является простота обслуживания систем отопления, смонтированных на основе электрокотлов. Однако удобство применения электроэнергии для отопления жилья становится всё более затратным способом получения тепла в доме – оплата счета за потребление электричества с каждым отопительным сезоном становится для многих непосильной.

Владельцы домов начинают искать альтернативу электрокотлам, основой конструкции которых является стандартный ТЭН.

Вихревой индукционный котёл – лучший способ уменьшения расходов на отопление

Постепенно набирают популярность индукционные электрические котлы, также преобразующие электроэнергию в тепло, необходимое для обогрева помещений. Однако их конструкция позволяет использовать энергоноситель гораздо экономнее, что значительно уменьшает текущие расходы на содержание дома в отопительный сезон.

Экономия электроэнергии идет за счёт быстрого нагрева теплоносителя системы отопления. Это происходит благодаря индукционному устройству, заменившему в котле традиционный ТЭН.

Кроме уменьшения расходов на отопление у данных котлов имеется солидное количество преимуществ перед другими электрокотлами – высокий КПД, долгий срок службы (не менее 25 лет) и отсутствие накипи.

Индукционный котел своими руками

Сравнительная таблица цен индукционных котлов и котлов с термоэлектрическим нагревателем (ТЭН) говорит не в пользу первых. Но преимущества, описанные выше, побуждают умельцев к изготовлению индукционных котлов своими руками. Это не только способ проверить свои способности, но и значительно сэкономить на устройстве отопления своего дома.

Индукционный

ТЭН

Мощность

Отапливаемая площадь

Стоимость

Мощность/кол-во ТЭН

Отапливаемая площадь

Стоимость

3 кВт

30-40 м2

220-415$

3 кВт/1 ТЭН

20-35 м2

80-100$

3 кВт/3 ТЭН

30 м2

180$

4 кВт

50-60 м2

230-420$

5 кВт/2+3 ТЭН

50 м2

300$

5 кВт

50-65 м2

240-525$

6 кВт/3 ТЭН

60 м2

150$

7 кВт

70-80 м2

300-695$

7 кВт/1 ТЭН

50-70 м2

150$>

Первый способ изготовления индукционного котла

Для изготовления простейшего котла потребуется:

  • Пластиковая толстостенная труба d = 50мм.
  • Стальная сетка с мелкой ячейкой.
  • Проволока из нержавеющей стали d=6мм.
  • Медная проволока с эмалевой или лаковой изоляцией d=1,5мм
  • Текстолит.
  • Эпоксидный клей.
  • Две заглушки на трубу.
  • Шаровые краны, патрубки.
  • Инвертор или инверторный сварочный аппарат.
  • Ножницы по металлу (кусачки) и пассатижи.
  • Порядок работы

    Нержавеющая проволока режется на отрезки по 30 — 60 мм. Пластиковая труба с одной стороны закрывается сеткой. На полипропиленовую трубу крепят эпоксидным клеем 4 полосы текстолита шириной 10мм, отступив от концов трубы по 100мм. На этот каркас наматывается медная проволока до 100 витков с зазором 0,5мм. Для определения точного количества витков необходимо учесть диаметр проволоки, ее удельное сопротивление и характеристику инвертора. Внутрь трубы плотно укладывается резаная проволока. Второй конец тоже закрывают сеткой. Оба конца запаиваются заглушками с переходниками диаметром, равным диаметру труб системы отопления. Монтируют шаровые вентили для облегчения монтажа и демонтажа котла, ревизии или замены.

    Для изоляции обмотку обмазывают эпоксидным клеем. Концы проволоки подсоединяются к разъемам инвертора.

    Практический совет

    При подготовке клея, необходимо уменьшить количество отвердителя на 10 — 15%. Это уменьшит хрупкость изоляции. Провода лучше крепить к выводам обмотки обжимными клеммами или термоусадочными колпачками.

    Рассмотренная модель не является вершиной промышленного дизайна и далека от требований пожарной безопасности. Такой котел не предназначен для эксплуатации в отсутствии хозяев.

    Более качественный и производительный котел можно изготовить по заводской технологии. И здесь уже потребуется другой инструмент и навыки владения им.

    Читайте также:  Бесперебойники для котла — надежное отопление

    Второй способ изготовления индукционного котла

    Данный вариант немного сложнее предыдущего. Для изготовления потребуются:

    • Сварочный инвертор;
    • Трехфазный трансформатор;
    • Две стальные трубы разного диаметра;
    • Медная проволока с эмалевой или лаковой изоляцией d=1,5мм;
    • Две заглушки на трубу большого диаметра;
    • Шаровые краны, патрубки.

    Устройство индукционного электрического котла: 1 – металлический корпус; 2 – полость для теплоносителя; 3 – катушка индуктивности; 4 – вход теплоносителя; 5 – выход теплоносителя

    Порядок работы

    Внутренняя труба приваривается по оси в трубу большего диаметра. На наружную трубу ввариваются два патрубка для подачи и выхода теплоносителя и два донышка, чтобы получился полый бак. Затем выполняется обмотка медной проволокой по вышеописанной технологии. Аппарат помещают в изоляционный корпус.

    Практический совет

    Необходимо помнить о заземлении металлического котла и предусмотреть надежное крепление клеммы. Оптимальный вариант — приварить к корпусу болт М10.

    Данный способ изготовления индукционного котла своими руками более затратный, но этот вариант обеспечивает меньшее гидравлическое сопротивление, следовательно — более высокий КПД.

    Подробности эксплуатации можно посмотреть на этом видео:

    Третий способ изготовления индукционного котла

    Этот способ основан на использовании компонентов индукционной плиты. Практически, он не отличается от первого варианта. Разбирается нагревательный элемент и используется медный провод для намотки на сердечник. Блок управления плитой служит блоком управления мощностью обмотки нового котла.

    Но есть существенные недостатки.

    Индуктивность вновь собранной обмотки будет отличаться от характеристик плиты, в результате чего блок может выйти из строя. Блоки индукционных бытовых плит настроены на отключение конфорок через 3 — 4 часа после начала работ. Соответственно и котел будет отключаться с таким интервалом. Да и мощности в 2 — 3 кВт будет явно мало для обеспечения комфортной температуры.

    Этот вариант не популярен среди домашних мастеров.

    Для тех, кто не боится трудностей и хорошо владеет инструментом, предлагаем видео более сложной конструкции индукционного котла своими руками:

    На этом все, если вам понравилась статья — жмите лайк! 

    Конструкция

    Схема индукционного котла Основным элементом этого вида отопления является индукционный котел. Этот агрегат представляет собой своего рода электрический нагреватель воды, который функционирует на основе действия электромагнитной индукции.

    Конструкция этого электрического котлоагрегата, как правило, состоит из следующих основных элементов:

    • наружный корпус, который изготовлен из металла;
    • внутренний узел, состоящий из ферромагнитных труб с обмоткой;
    • изоляционный элемент, который расположен между корпусом и внутренним узлом, выполняет одновременно функции изоляции света и тепла.

    Таким образом, уникальная конструкция индукционного агрегата позволяет его использовать для отопления жилища, обогрева гаража и различных хозяйственных помещений.

    Достоинства и недостатки индукционных котлов

    Электрическое отопление является простейшей альтернативой традиционному отоплению с газовыми котлами. Правильно смонтированная система порадует потребителей теплом, а индукционное отопительное оборудование позволит рассчитывать на отсутствие проблем. Давайте рассмотрим основные преимущества индукционных агрегатов:

    • Компактность – данные котлы действительно очень маленькие, по своему внешнему виду они напоминают трубу большого диаметра с патрубками меньшего диаметра (к патрубкам подключается система отопления). Хотя некоторые образцы промышленного назначения нельзя назвать компактными;
    • КПД, близкий к 100% — почти вся электроэнергия превращается тепло. Тем не менее небольшие потери все-таки есть, так как ничего идеального в мире нет;
    • Продолжительный срок службы – производители заявляют, что он составляет не менее 20-25 лет. И это действительно так, ведь здесь отсутствуют традиционные ТЭНы;
    • Возможность работы с любыми видами теплоносителя;
    • В индукционных котлах не образуется накипь – этим они выгодно отличаются от ТЭНов, на которых все-таки образуется незначительное количество известковых отложений;
    • Повышенная надежность – индукционная катушка отличается приличным межвитковым расстоянием, а от сердечника витки отделяются надежной изоляцией. Поэтому ломаться тут особо нечему. Может выйти из строя разве что система питания, включающая в себя электронные компоненты;
    • Возможность самостоятельного монтажа – в этом нет ничего сложного. Да и каких-либо настроек здесь нет.

    Есть и определенные недостатки:

    Правильно и качественно смонтированный индукционный котел — это не только приятная глазу картина, но и залог долгой и надежной работы всей системы.

    • Дороговизна – в домашней системе отопления индукционный котел станет самым дорогим узлом. Но затраты того стоят;
    • Высокое потребление электроэнергии – обеспечивает большие расходы на эксплуатацию отопления;
    • Более сложная конструкция – здесь присутствует схема питания, которая отсутствует в ТЭНовых и электродных агрегатах.
    Читайте также:  4 варианта камина из коробок на Новый год и Рождество своими руками

    Главный недостаток – это высокие цены на оборудование, хотя ничего сложного в нем нет.

    Кроме того, если вы будете использовать индукционный котел мощностью более 7-к кВт, то вам потребуется трехфазная электросеть – это справедливо не только для индукционных, но и для любых других электрических отопительных агрегатов.

    Как изготовить электродный котел?

    Данный тип электрокотлов в конструкции теплообменника располагает двумя электродами, на которые подается электричество, из-за чего создается разность потенциалов. Соли, которые содержаться в теплоносителе, делают его электрическим проводником. Электричество проходит через электролит с высоким сопротивлением из-за чего он нагревается. Номинальная мощность достигается буквально за пару минут.

    Роль теплоносителя (электролита) в электродных котлах может выполнять свода, подготовленная особым способом, либо жидкость на основе этиленгликоля.

    Достаточно просто самостоятельно собрать и нагреватель данного типа. Для этого под рукой необходимо иметь:

    • железную трубу, диаметром от 57 мм с толстыми стенками;
    • лист железа, толщиной больше 2 мм;
    • внутренний электрод диаметром 25 мм;
    • прокладки из паронита или резины и присоединительные клеммы.

    Этапы сборки электродного котла:

    После того как все неисправности найдены и ликвидированны, корпус необходимо покрыть эмалированной краской.

    Исправная работа котла зависит от присутствия в воде, играющей роль теплоносителя, соды. Она добавляется для того чтобы повысить силу тока:  данный показатель расчитывается делением мощности устройства на 220.

    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

    Устройство агрегата

    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

    Устройство агрегата

    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.

    Устройство 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.

    Основные конструкционные элементы

    В общем случае электрокотел состоит из таких компонентов:

    1. Теплообменник: это подключенный к системе отопления резервуар, в котором протекающая через него рабочая среда получает тепловую энергию.
    2. Нагреватель: имеющийся в теплообменнике элемент, в котором электрическая энергия за счет сопротивления превращается в тепловую.
    3. Электрическая схема: совокупность деталей, благодаря которым в нагревателе появляется электроток.
    4. Блок автоматики: отслеживает при помощи сенсоров температуру теплоносителя и при необходимости включает либо отключает электрокотел.

    Все вышеперечисленное помещается в стальной короб с теплоизоляцией – корпус.

    Немного теории

    При конструировании самодельной «индукционки» нужно твердо помнить: минимум потребляемой мощности не соответствует максимуму КПД, и наоборот. Минимальную мощность от сети печка возьмет при работе на основной резонансной частоте, Поз. 1 на рис. Болванка/шихта при этом (и на более низких, дорезонансных частотах) работает как один короткозамкнутый виток, а в расплаве наблюдается всего одна конвективная ячейка.

    В режиме основного резонанса в печке на 2-3 кВт можно расплавить до 0,5 кг стали, но разогрев шихты/заготовки займет до часа и более. Соответственно, общее потребление электричества от сети будет большим, а общий КПД – низким. На дорезонансных частотах – еще ниже.

    Читайте также:  Воздушный солнечный коллектор — самостоятельный монтаж

    Вследствие этого индукционные печи для плавки металла работают чаще всего на 2-й, 3-й и др. высших гармониках (Поз. 2 на рис.) Требуемая для разогрева/расплавления мощность при этом возрастает; для того же полкило стали на 2-й понадобится 7-8 кВт, на 3-ей 10-12 кВт. Но прогрев происходит очень быстро, за минуты или доли минут. Поэтому и КПД выходит высокий: печка не успевает «съесть» много, как расплав уже можно лить.

    У печей на гармониках есть важнейшее, даже уникальное достоинство: в расплаве возникает несколько конвективных ячеек, мгновенно и тщательно его перемешивающих. Поэтому можно вести плавку в режиме т. наз. быстрой шихты, получая сплавы, которые в любых других плавильных печах выплавить принципиально невозможно.

    Если же «задрать» частоту в 5-6 и более раз выше основной, то КПД несколько (ненамного) падает, но проявляется еще одно замечательное свойство индукционки на гармониках: поверхностный нагрев вследствие скин-эффекта, вытесняющего ЭМП к поверхности заготовки, Поз. 3 на рис. Для плавки этот режим используется редко, но для разогрева заготовок под поверхностную цементацию и закалку – милое дело. Современная техника без такого способа термообработки была бы просто невозможна.

    А теперь проделаем фокус: накрутим первые 1-3 витка индуктора, затем перегнем трубку/шину на 180 градусов, и остальную обмотку навьем в обратном направлении (Поз 4 на рис.) Подключим к генератору, введем в индуктор тигель в шихтой, дадим ток. Дождемся расплавления, уберем тигель. Расплав в индукторе соберется в сферу, которая там останется висеть, пока не выключим генератор. Тогда – упадет вниз.

    Эффект электромагнитной левитации расплава используют для очистки металлов путем зонной плавки, для получение высокоточных металлических шариков и микросфер, и т.п. Но для надлежащего результата плавку нужно вести в высоком вакууме, поэтому здесь о левитации в индукторе упомянуто только для сведения.

    За место радиаторов, были использованы медные пластины, которые припаиваются прямо к трубке, так как в данной конструкции используется водное охлаждение. На мой взгляд это самое эффективное охлаждение, потому что транзисторы греются хорошо и ни какие вентиляторы и супер радиаторы не спасут их от перегрева!

    Охлаждающие пластины на плате расположены таким образом, что бы трубка катушки проходила через них. Пластины и трубку нужно припаять между собой, для этого я использовал газовую горелку и большой паяльник для пайки автомобильных радиаторов.

    Конденсаторы расположены на двух стороннем текстолите, плата припаивается так же к трубке катушки на прямую, для лучшего охлаждения.

    Дроссели намотаны на ферритовых кольцах, лично я достал их из компьютерного блока питания, провод использовался медных в изоляции.

    Индукционный нагреватель получился достаточно мощным, латунь и алюминий плавит очень легко, железные детали тоже плавит, но немного медленнее. Так как я использовал транзисторы IRFP150 то по параметрам, схему можно питать напряжением до 30 вольт, поэтому мощность ограничивается только этим фактором.

    На этом всё! Ниже оставлю видео работы индукционного нагревателя и список деталей, которые можно купить на AliExpress по очень низкой цене!

    Контроль нагрева воздуха в ручном и автоматическом режимах

    Ручной режим работы. Тумблер Т необходимо отключить. Далее – нажимаем Пуск. Система проверяет температуру воздуха в помещении. В случае если она ниже регулируемого показателя (замкнутые контакты ТР), автоматически срабатывает магнитный включатель. Он блокирует (временно) кнопку Пуск и запускает работу ТЭНа. Происходит постепенный нагрев теплоносителя, вследствие чего повышается температура в помещении. Как только датчик показывает, что температура в пределах установленных рамок, происходит размыкание контактов ТР и магнитного включателя ТЭНа. Нагревательный элемент отключается, кнопка Пуск разблокирована.

    Автоматический режим. Тумблер Т следует включить. Это позволит поддерживать в помещении постоянную температуру, ограниченную зоной срабатывания контактов ТР. Если же температура воздуха опускается ниже указанного предела, – происходит автоматическое включение котла. Таким образом, теплоноситель нагревается, что способствует повышению температуры в помещении. При достижении заданной температуры цепь разрывается, электрический котел отопления своими руками приходит в бездействие. При необходимости включение повторяется.