Индукционный котел отопления: преимущества применения и технология изготовления своими руками

Индукционный котел отопления: преимущества применения и технология изготовления своими руками

Чтобы обеспечить теплый и уютный комфорт своего загородного дома, человек, в первую очередь, задумывается о том, каким способом обогреть свое жилище. Прежде всего, это касается выбора отопительного оборудования.

Главными критериями выбора отопительных агрегатов являются эффективность их использования, а также минимум затрат за оплату энергоносителей.

Исходя из этих критериев, многие люди считают, что наиболее оптимальным оборудованием для частного дома являются газовые котлы и электрические. Но об эффективности их использования смело можно поспорить в силу того, что газ и электричество постоянно дорожают, а это, в свою очередь, никак не удешевляет затраты на обогрев жилища.

Мы же предлагаем вам ознакомиться с таким альтернативным вариантом обогрева загородного дома, как использование индукционного отопления. Поэтому, в этой статье мы подробно расскажем об индукционном котле и его технических характеристиках, а также опишем процесс создания этого агрегата своими руками.

Устройство и принцип работы котла

Так же, как и обыкновенные ТЭНы, котлы, работающие по индукционному принципу, преобразовывают электрическую энергию в тепловую.

Однако благодаря особой конструкции, теплоноситель в индукционном котле нагревается гораздо быстрее, что прямо влияет на эффективность данного устройства.

Устройство в простейшем случае представляет собой электрический индуктор, другими словами – трансформатор, который имеет первичную и вторичную (короткозамкнутую) обмотку.

Внутренняя часть порождает вихревые токи, которые тут же перенаправляются на вторичную обмотку.

Вторичная обмотка, в данном случае, это короткозамкнутый виток, который также выступает в роли корпуса.

Вторичная обмотка получает, таким образом, постоянный приток энергии. Эту энергию она преобразует в тепло и передает уже непосредственно теплоносителю, то есть воде или антифризу. Также это могут быть и многие другие вещества: главное, чтобы используемый теплоноситель отличался хорошей проводимостью электрического тока.

Внимание: Для того чтобы подавать холодный теплоноситель к индукционному котлу, а затем отводить его горячим, агрегат следует оснастить двумя, подходящими по размеру патрубками, в которых и будет течь выбранная жидкость.

В конечном итоге, принцип работы индукционного котла заключается в следующем:

Схема в разрезе

  • Сначала выбранный теплоноситель подается в устройство для нагревания.
  • Затем подают электроэнергию на внутреннюю обмотку.
  • Когда здесь появится напряжение, энергия в виде вихревых токов направится на внешнюю обмотку и станет очень быстро нагревать сердечник.
  • Спустя некоторое время нагреется вся поверхность участка, и тепло будет передаваться теплоносителю, который, в свою очередь, будет передавать его дальше.

За счет того, что все время отводится горячая вода, система не перегревается, что делает ее очень надежной и безопасной.

Поля, которые нагревают

Еще одно преимущество заключается в том, что такие агрегаты не имеют традиционных нагревательных поверхностей, которые иногда выходят из строя в самый неподходящий момент.

Также самодельный индукционный котел не имеет разъединительных деталей, то есть изготавливается из цельного куска пластика. А, как известно, простые вещи обладают большей устойчивостью к различным неблагоприятным фактором, поэтому более надежны.

Что касается образования накипи, то этого не происходит по той причине, что индукционный нагреватель фактически все время находится в вибрирующем положении.

Монтажные работы

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

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

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

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

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

Обогреватель из индукционной плитки

Зная этот принцип можно за пару часов соорудить полноценный обогреватель, который будет не только эффективным, но и экономным. Используя его можно сэкономить около 50% электроэнергии, если сравнивать с аналогичным калорифером, работающем на ТЭНах.

Что понадобится для изготовления

Вариант индукционного нагревателя

Для изготовления понадобится:

  • Индукционная плитка мощностью 1,2 кВт

Плитка подойдёт самая дешевая, без встроенных программ для приготовления пищи. Стоимость около 1,2 тыс.рублей.

  • Гофрированный стальной шланг длиной около 2 метров

Продаётся в строительных магазинах, в отделе сантехника. Стоимость около 500 рублей.

  • Два фитинга для соединения шланга
  • Алюминиевый радиатор

Количество секций подбирается под отапливаемую площадь. Примерный расчет 1кВт на 10 м².

  • Кусок медной трубки, около 20 см

Делаем котёл отопления

Обязательно нужно закольцевать спираль, иначе она не будет нагреваться

Котёл отопления – ёмкость, где будет происходить нагрев теплоносителя, т.е. воды. Для его изготовления из гофрированного металлического шланга формируем спираль, как показано на рис.2. Для этого понадобится около 1 метра. Формировать спираль нужно таким образом, чтобы оставшихся концов шланга хватало для подключения к алюминиевому радиатору.

Полученную спираль нужно закольцевать, т.е. соединить окончание спирали с её центром при помощи медного отрезка трубки (см. рис.2). Это нужно для того, чтобы индукционная плитка распознавала котёл и нагревала его.

Можно сделать котёл и другой формы. Например, как показано на фото ниже.

Эта вариация тоже закольцована, соединена при помощи олова

Подсоединяем котел к радиатору

Верх – подача, низ – обратка, — система самотёка

При помощи фитингов подсоединяем оба конца к радиатору. Схема развязки вверх-низ, односторонняя.

Подключение к плитке и проверка работоспособности

Проверяем работоспособность на полной мощности

Теперь заливаем в систему теплоноситель. Откручиваем верхнюю гайку радиатора и наполняем его водой. Немного оставляем пустого пространства, которое нужно для расширения воды.

Читайте также  Шторы разделяющие комнату

Помещаем спираль-котёл на индукционную плитку. И проверяем работоспособность системы. Если всё сделано правильно, то радиатор нагреется до 60 градусов в течение 5 минут.

Более компактное положение

Чтобы плитка не занимала место, её можно прикрепить к стене, т.е. вертикально.

Приборы управления и контроля

Для того чтобы организовать автоматическое управление индукционным отоплением без лишних затрат нужно включение плиты сделать механическим. Для этого разбираем плиту, и на плате находим клеммы включения и припаиваем к ним параллельный тумблер. Это нужно для того, чтобы плита начинала работать при подключении к электросети сразу же.

Теперь можно подключить различные регулировочные датчики. Например, датчик температуры.

Также можно настроить включение отопления по таймеру. С этой задачей справится обычный механический таймер, — минимальное значение 15 минут.

Бюджетный таймер включения

Как выполнить монтаж и установку?

Не стоит торопиться с изготовлением вихревого индукционного котла своими руками. Прежде чем вы приступите к реализации этого замысла, вам следует уяснить ряд важных моментов:

  • эксплуатация индукционных нагревателей может осуществляться исключительно в сетях отопления закрытого типа. Причем здесь должно быть выполнено требование, касающееся наличия мотора, который обеспечит перемещение воздушных масс;
  • подобный индукционный отопительный прибор допускается применять в тех системах, где при изготовлении разводки были использованы полипропиленовые либо пластиковые трубы;
  • эксплуатация индукционного отопительного котла сопряжена с риском возникновения аварийных ситуаций. По этой причине во время установки он должен располагаться на некотором удалении от стены. Оптимальным считается расстояние, равное 30 см. Также нужно уделить внимание тому, насколько он удален от пола и потолка. В каждом из этих направлений допускается размещение устройства не ближе 80 см к указанным поверхностям;
  • следует позаботиться о том, чтобы в конструкции прибора был предусмотрен такой элемент, как подрывной клапан, который размещают на патрубке. Благодаря ему у вас будет возможность во время эксплуатации индукционного котла выпускать лишний воздух.

Алгоритм создания индукционного котла

Подготовив все инструменты, материалы можно приступать к работе. Сначала может показаться, что изготовить индукционный котел самостоятельно непросто. Но на самом деле это совсем не сложно. Главное придерживаться алгоритма и соблюдать правила.

Для того чтобы изготовить котел на базе индукционной печки необходимо выполнить следующие работы:

  • Взять трубу из пластика. Заполнить ее кусочками из нержавеющей стальной проволоки.
  • Установить сетки на концах трубы. Это позволит избежать выхода проволоки из трубы.
  • Равномерно намотать по всей длине трубы эмалированную медную проволоку. Необходимо сделать девяносто витков.
  • Полученный котел установить в отопительную систему. Для этого использовать переходники. Нужно вырезать часть трубы обогревательной системы и в разрез установить индуктор. Приварить первый переходник к корпусу.
  • Концы медной проволоки следует подключить к заранее приобретенному высокочастотному инвертору.
  • Заполнить систему водой и включить готовый агрегат.

Чтобы работа оборудования была более безопасной, открытые участки медной катушки лучше изолировать. Выбирая изолятор, следует учитывать тепло- и электропроводность. О других самоделках для отопления можно прочитать здесь.

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.

ВАЖНО. Использование индукционного котла предполагает продолжительное пребывание его в рабочем состоянии, поэтому важно, чтобы прибор был собран правильно и без халатных упущений. В противном случае велика вероятность возникновения несчастного случая.

Устройство

Прежде чем приступать к закупке материалов, необходимо ознакомиться с устройством индукционного котла, чтобы понять, под силу ли вам собрать подобный агрегат своими руками. У всех свои возможности, и важно с умом подойти к их оценке. Как видно из названия, такие котлы работают на основе возникающей электромагнитной индукции, которая, в свою очередь, способствует образованию вихревых токов. Именно под их воздействием нагреваются токопроводящие материалы. Индукция возникает благодаря переменному току. Для его прохождения необходимо выполнить обмотку в виде катушки, внутрь которой помещается нагревательный элемент (он используется в качестве второй короткозамкнутой обмотки). В нагревателе исходя из его свойств, электромагнитная энергия преобразуется в тепловую.

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.

ВАЖНО. Использование индукционного котла без теплоносителя невозможно и даже аварийно, так как всё устройство при этом будет подвержено неконтролируемому нагреву, который способны пережить далеко не все его элементы.

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.

ВАЖНО. Плиты имеют ограничения по мощности, поэтому важно изначально выполнить расчёты, чтобы при первом запуске у вас всё тут же не сгорело.

Как сделать своими руками

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

Читайте также  Буферная емкость своими руками

Чтобы всё получилось, нужно строго придерживаться алгоритма действий:

  1. Нарежьте нержавеющую проволоку с диаметром 7–8 мм на куски по 5 см.
  2. Подберите пластиковую трубу диаметром около 50 мм. Она потребуется для сборки корпуса.
  3. На дно трубы установите мелкоячеистую сетку из металла.
  4. 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.
  5. Плотно намотайте на трубу не менее сотни витков медной проволокой. Обмотка должна быть максимально аккуратной!
  6. К нагревателю прикрепите патрубки, которые впоследствии будут соединять его с отопительной и водопроводной системами дома.

Сердечник

У него должны быть следующие свойства:

  • проводящие — вихревые токи не будут наводиться в диэлектрике;
  • сопротивляемость ржавчине – коррозия в закрытом контуре до добра не довет;
  • ферромагнитными – диамагнетик исключает связь с электро-магнитным полем.
  • он должен располагать рубленой проволокой, которая не подвергается ржавению – её неудобство содержит ограничение импровизированного котла с обеих сторон металлической сеткой;
  • плотно входящий в трубу винтовой шнек отличное решение – при движении по канавам в нем, самый большой тепло-объем будет взиматься водой;
  • скатанные из нихромовой проволоки «ежики», плотно помещенные в трубу;
  • соответствующим методом в трубу можно вставить кухонные мочалки из нержавеющего металла.

Ниже расположен чертеж котла отопления своими руками.

Какие условия обязательны для безопасной работы котла?

Собрать индукционный котел самостоятельно оказалось не так сложно, но есть несколько обстоятельств, без которых корректной его работы мы не добьемся. Такой нагревательный агрегат не будет функционировать, если в вашей отопительной системе нет принудительной циркуляции теплоносителя. То есть, это должна быть закрытая сеть с насосом, который и будет гонять воду по контуру. Также у вас должна быть возможность заземлить инвертор, иначе пожарная безопасность окажется под вопросом. В сеть этот агрегат нужно включать через устройство защитного отключения (УЗО).

Инвертор индукционного котла отопления

Крайне важно, чтобы в системе была вода. Без нее включать котел категорически запрещено. Ведь катушка намотана на пластиковую трубу, которая неспособна выдержать температуру раскаленной металлической проволоки. Поэтому корпус попросту расплавится, а дальнейшие последствия непредсказуемы.

К материалу самого домашнего трубопровода, куда врезается котел, особых требований нет. Это может быть и пластик, и металл. Главное, чтобы это была жесткая конструкция, а не болтающиеся шланги. Расположение катушки из соображений пожарной безопасности должно находиться в 30 см от стен и 80 см от пола и потолка. Если поблизости должны быть еще какие-то приборы или мебель, то расстояние до них тоже желательно выдержать около 30 см.

Подключение индукционного котла к жесткой конструкции трубопровода

Также не помешает на выходе из котла установить автоматический клапан с манометром, чтобы при необходимости он стравливал нарастающее давление, от которого может треснуть наш корпус. Это понадобится, если устройство принудительной циркуляции нужно будет отключить или насос просто внезапно сломается. Если эта идея вам нравится, тогда переходник на выходе из котла должен быть тройным (два входа для возможности отвода воды в разных направлениях, третий – для клапана). Корпус индукционного нагревателя можно обтянуть изолирующим материалом. Это снизит потери тепла и исключит возможность касания катушки по неосторожности, которая ударит током. Эту рекомендацию мы бы перевели в статус обязательного условия.