Как сделать индукционный котел своими руками. Виды индукционных котлов для отопления Индукционные котлы своими руками
Индукционный котёл отопления, сделанный своими руками - выгодный вариант, который поможет экономно отопить частный дом, квартиру либо нежилое здание.
Подобные аппараты имеют высокую производительность и несложный тип конструкции. Принцип действия данной системы основан на индукционной электроэнергии.
Преимуществами нагревательного прибора являются элементы, входящие в состав, которые способны выдержать большие нагрузки. Риски скорых поломок котла отопления минимальны . А также в проекте рассматриваемого аппарата отсутствуют разъёмные соединения, что гарантирует отсутствие протечек. Отопительный котёл, сделанный своими руками, функционирует бесшумно, что даёт возможность установить его в удобном месте.
Устройство индукционного котла для отопления частного дома
Оборудование предназначено для преобразования электроэнергии в тепловую энергию с помощью аппарата.
Индукционные агрегаты способны быстро увеличить температуру теплоносителя в отличие от ТЭНов. Важной частью устройства является трансформатор (индуктор), который состоит из двух видов обмотки.
Внутри образуется ток, который имеет вихревой тип, затем энергия поступает на короткозамкнутый виток, служащий одновременно корпусом. Когда вторичная обмотка получает достаточное количество энергии, которая мгновенно преобразуется в тепло, нагревающее теплоноситель.
Индуктор
Данный элемент является важным компонентом устройства, в котором появляется переменное магнитное поле, состоит устройство из двух типов обмотки — первичной и вторичной. Выполняется из нержавеющей проволоки на пластиковом корпусе. Подобный способ увеличивает эффективность и производительность агрегата. Чтобы сделать корпус аппарата потребуется толстая пластиковая труба диаметром 5 сантиметров . Она послужит для основы индукционной катушки и будет частью теплопровода.
Инвертор
Этот компонент принимает бытовой тип электроэнергии и преобразовывает в ток высокой частоты . После чего энергия поступает на первичную обмотку индуктора.
Нагревательный элемент
Для заготовки понадобится две металлические трубы , которые имеют диаметр 2.5 см. Изделия следует сварить между собой, сделав форму детали круглой. Механизм будет служить не только нагревательным элементом, но и сердечником котла.
Фото 1. Индукционный котел, сделанный своими руками. Внутри конструкции расположен нагревательный элемент.
Патрубки
Один патрубок служит для поступления теплоносителя в котёл , второй для подачи нагретой воды в систему отопления.
Справка. Принцип расчёта индуктора зависит от необходимой мощности котла для обогрева помещения. Формула расчёта: 1 кВт на 10 квадратных метров площади помещения, при высоте потолков, не превышающих трёх метров. Например, помещение общей площадью 160 м 2 отопит индукционный котёл с мощностью 16 кВт.
Механизм действия отопления из индукционной плитки
Конструкция котла основана на электрических индукторах, в состав которых входят 2 обмотки короткозамкнутые . Внутренняя обмотка преобразует поступающую электроэнергию в вихревые токи. Внутри агрегата возникает электрическое поле, поступающее после на второй виток.
Вторичный элемент функционирует как нагревательное звено агрегата отопления и корпуса котла.
Передаёт образовавшуюся энергию на теплоноситель отопительной системы. В роли теплоносителей, предназначенных для подобных котлов, применяют специальное масло, очищенную воду или незамерзающую жидкость.
На внутреннюю обмотку нагревателя воздействует электроэнергия, которая способствует появлению напряжения и образования вихревых токов. Полученная энергия передаётся вторичной обмотке, после чего нагревается сердечник. Когда произошёл нагрев всей поверхности теплоносителя, он передаст поток тепла радиаторам.
Как самому сделать прибор
Индукционный котёл можно изготовить своими руками, главное следовать изложенной ниже инструкции.
Вам также будет интересно:
Необходимые инструменты и материалы
- Кусачки, плоскогубцы.
- Циркуляционный насос.
- Инвертор сварочный.
- Шаровые краны и переходники потребуются при монтаже агрегата к системе обогрева.
- Медная, стальная или нержавеющая проволока. Лучше приобрести новые материалы, так как обмотку со старых катушек лучше не применять. Сечение провода, которое подходит для обмотки патрубка — 0.2 мм, 0.8 мм, 3 мм.
- Отрезок пластиковой трубы — корпус конструкции.
Порядок выполнения работ
Для сборки простого индукционного котла не понадобится применять сложные инструменты и дорогостоящие материалы.
Все что понадобится — сварочный аппарат инвертированного типа. Основные и пошаговые этапы изготовления:
- Стальную либо нержавеющую проволоку нарезать при помощи кусачек на отрезки от 5 до 7 см.
- Пластиковая труба для сборки корпуса аппарата с диаметром 5 см. Трубу следует плотно заполнить нарезанными кусками проволоки и уложить её так, чтобы внутри не было пустого места.
- На торцевых частях трубы крепится мелкочастотная металлическая сетка.
- Короткие отрезки труб крепятся в нижней и верхней части основной трубы.
- Трубу плотно обмотать медной проволокой, количество витков не меньше 90. Между витками следует соблюдать одинаковое расстояние.
Важно! Все открытые участки медной проволоки следует изолировать специальными материалами, которые имеют хорошую электро- и теплопроводность. Индукционный котёл требует обязательного заземления.
- К корпусной части нагревателя подключаются специальные переходники, предназначенные для врезки в отопительные или водопроводные конструкции.
- Устанавливается циркулярный насос.
- К готовой катушке подключается инвертирующий элемент на 18—25 А.
- Отопительная система готова к заполнению теплоносителем.
Внимание! Не запускайте котёл отопления, если в конструкции отсутствует теплоноситель. В противоположном случае пластиковый материал корпуса начнёт плавиться.
В итоге получается недорогой, несложный агрегат, который будет эффективно обогревать обслуживаемое помещение.
Для установки индукционной системы подойдёт отопительная конструкция закрытого типа с насосом , который будет создавать циркуляцию воды в трубопроводе.
Трубы, выполненные из пластика, также подойдут для монтажных работ при подключении самодельного отопительного устройства.
При установке обязательно требуется соблюдать расстояние до предметов, которые находятся вблизи. По правилам безопасности от отопительного агрегата до других предметов и стен должно быть около 30 см и больше , от пола и потолка 80 см и больше . Рекомендуется у выводного патрубка установить прибор для измерения давления жидкости в замкнутом пространстве и ручной воздухоотводчик.
Как подключить котел своими руками, схема
- Источник постоянного тока 220 V.
- Индукционный котёл.
- Группа элементов безопасности (прибор для измерения давления жидкости, воздухоотводчик ).
- Шар-кран.
- Циркуляционный насос.
- Фильтр сетчатый.
- Бак мембранный для водоснабжения.
- Радиатор.
- Указатель линии наполнения и слива отопительной системы.
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 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 . Поэтому, в этой статье мы подробно расскажем об индукционном котле и его технических характеристиках, а также опишем процесс создания этого агрегата своими руками.
Устройство
Такой вид современного отопительного оборудования, как индукционный котел, состоит из следующих конструктивных компонентов:
- Индуктор.
Этот элемент является самым важным компонентом устройства индукционного агрегата. Это, своего рода трансформатор, схема которого имеет две обмотки:
- первичная обмотка, как правило, намотана на сердечник, и именно в ней создается электромагнитное поле, которое и образует вихревые потоки;
- вторичная обмотка, которая одновременно является и корпусом котла, принимает вихревые токи и передает энергию непосредственно теплоносителю.
- 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.
- Нагревательный элемент. Это тот же самый сердечник, который может быть представлен в виде металлической трубы.
- 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.
Как правило, мощность котла рассчитывается по следующей формуле: 1 кВт на 10 м2 помещения, при условии, что высота потолков не превышает 3 метров. Например, если общая площадь дома составляет 130 м2, то, соответственно, нужен будет индукционный котел мощностью 13 кВт.
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.
Анализируя устройство и принцип работы котла этого вида, невольно можно прийти к выводу о том, что индукционный котлоагрегат можно вполне сконструировать своими руками, не обладая при этом слишком глубокими знаниями о физических явлениях.
Материалы и инструменты
Перед тем, как начать сборку индукционного котла, прежде всего, нужно позаботиться о наличии всех необходимых материалах для его изготовления, а также, чтобы под рукой были требуемые для работы инструменты.
Для конструирования будут нужны:
- отрезок пластиковой трубы, который будет являться корпусом агрегата;
- стальная или нержавеющая проволока, которая будет являться своего рода нагревательным элементом;
- медная проволока необходима для создания индуктора;
- шаровые краны и переходники будут нужны для подключения индукционного котла к отопительной системе;
- инвертор, желательно от сварочного аппарата;
- кусачки;
- плоскогубцы.
Когда все готово из вышеперечисленного списка, можно приступать непосредственно к сборке котлоагрегата.
Порядок работы
Конструирование индукционного агрегата сводится к следующим основным и последовательным этапам изготовления:
- Стальная или нержавеющая проволока нарезается кусачками на отрезки длиной от 3 до 7 см.
- Пластиковая труба плотно заполняется нарезанными кусками проволоки. При этом важно знать, что проволоку нужно укладывать таким образом, чтобы внутри не образовывались пустоты.
- На торцах трубы закрепляется металлическая сетка с той целью, что не допустить высыпания отрезков проволоки.
- Сверху и снизу трубы врезаются патрубки. Нижний патрубок нужен для поступления теплоносителя в котел, а верхний – для его подачи в отопительную систему.
- Поверх трубы наматывается медная проволока, при этом необходимо соблюсти то условие, чтобы количество витков было не менее 90.
- Концы проволоки присоединяются к разъемам инвертора.
- С помощью переходников и шаровых кранов котел подключается к отопительной системе, а также устанавливается циркуляционный насос, если такового не было в схеме отопления.
Важный момент: подачу высокочастотного тока на индукционный котел нужно делать только после того, когда включен циркуляционный насос, и агрегат полностью заполнился теплоносителем!
Достоинства
Собранный своими руками котлоагрегат, будет обладать целым рядом достоинств, среди которых можно выделить следующие важные моменты:
- быстрый нагрев теплоносителя в котле за 3–5 минут;
- минимальная температура нагрева теплоносителя составляет 35 0С;
- магнитное поле, помимо создания тепловой энергии образует вибрации, которые отлично препятствуют появлению накипи;
- коэффициент полезного действия приближается к 100%, иначе говоря, вся электроэнергия перерабатывается в тепло практически без потерь;
- при функционировании агрегата не выделяются продукты сгорания, вследствие чего, нет необходимости возведения дымохода, а также частого технического обслуживания;
- срок бесперебойного функционирования индукционного котла может достигать до 30 лет благодаря тому, что в конструкции агрегата не предусмотрено механическое движение деталей, и как следствие, отсутствует износ и повреждение комплектующих элементов.
Таким образом, мы раскрыли все характеристики индукционного котлоагрегата, а также указали на все нюансы изготовления котла своими руками. Мы искренне надеемся, что все наши советы и рекомендации, изложенные в этой статье, станут для вас настольным руководством при сборке индукционного агрегата своими руками.
Смотрите видео, в котором опытный пользователь демонстрирует устройство и работу индукционного котла отопления, сделанного своими руками:
Индукционные отопительные котлы появились в продаже недавно и сразу составили конкуренцию привычным электрокотлам с ТЭНами. При схожих размерах и потребляемой мощности индукционные нагреватели способны значительно быстрее прогреть систему, кроме того, они могут работать в системах с низким качеством теплоносителя и реже требуют обслуживания. Применив знания в электротехнике и смекалку, можно сделать индукционный котел отопления своими руками.
В основе действия индукционных котлов и других нагревательных приборов этого типа лежит способность токопроводящих материалов нагреваться под действием вихревых токов, создаваемых в результате электромагнитной индукции.
Источником индукции служит высокочастотный переменный ток, проходящий по первичной обмотке нагревательного прибора, выполненной в виде катушки. Нагревательный элемент, помещенный внутрь катушки, играет роль вторичной короткозамкнутой обмотки. В нем происходит преобразование электромагнитной энергии в тепловую.
Вихревые токи возникают и при промышленной частоте 50 Гц, но эффективность нагревателя при этом будет невысока, а работа прибора будет сопровождаться сильным гулом и вибрацией. При повышении частоты до 10 кГц и выше шум исчезает, вибрация становится неощутимой, а нагрев усиливается.
Устройство
Промышленный индукционный котел состоит из сердечника, роль которого играет теплообменник, вокруг которого намотана тороидальная обмотка, подключенная к высокочастотному преобразователю. При прохождении по обмотке тока создается переменное электромагнитное поле, в результате которого возникают вихревые токи, проходящие через сердечник.
Обмотка подключена к высокочастотному преобразователю, в котором сигналом с блока управления создается ток необходимой частоты. Современные котлы имеют высокий уровень автоматизации, позволяющий не только создать оптимальный режим нагрева теплоносителя, но и отключить устройство в случае аварийной ситуации.
Внутри сердечника-теплообменника находится теплоноситель. Под воздействием вихревых токов он нагревается до высоких температур. За счет разницы между температурой теплоносителя на входе и на выходе, из котла циркуляция теплоносителя по системе происходит непрерывно, даже без подключения насоса. Поэтому индукционные котлы можно использовать в системах с принудительной и естественной циркуляцией.
Теплоносителем может быть как вода, так и антифриз, тосол, масло. Качество жидкости при этом не имеет значения: постоянная вибрация системы, неощутимая человеком, делает невозможной осаждение накипи и других примесей на стенках теплового контура.
Внешняя оболочка - металлический корпус, оснащенный системой тепловой и электрозащитной изоляции.
Форма котла может быть любой, как и способ его установки: благодаря отсутствию бака внутри котла его размеры обычно невелики, а масса не превышает 50 кг.
Индукционный котел нельзя даже кратковременно включать в работу без заполнения системы теплоносителем! Может произойти перегрев котла и выход из строя его элементов!Достоинства:
- Высокий КПД. Большинство производителей называют цифры 95-98%;
- Большой выбор моделей различной мощности на однофазное напряжение ~220 В или трехфазное ~380 В;
- Быстрый прогрев системы отопления при запуске;
- Могут работать с любым теплоносителем;
- Контур, по которому внутри котла проходит теплоноситель, абсолютно герметичен, что исключает протечки и связанные с ними неисправности;
- Длительная работа без образования накипи и отложений. Именно это явление со временем снижает эффективность котлов с ТЭНами и служит частой причиной их поломки из-за перегрева нагревательных элементов;
- Срок службы, заявленный производителями - от 25 до 30 лет.
Не лишены нагреватели и недостатков, наиболее значимый из которых - высокая цена. Этот фактор обычно побуждает рачительного хозяина собрать самодельный индукционный котел из подручных материалов и приборов. Несмотря на сложность процессов, происходящих в котлах такого типа, возможно создать конструкцию, не отстающую по основным параметрам от котла промышленного изготовления, и сделать индукционный котел своими руками.
Котел с питанием от сварочного инвертора
Конструкция такого самодельного котла довольно проста. Наиболее сложный для самостоятельного выполнения блок, требующий знаний основ электроники и электротехники - высокочастотный преобразователь. Его функцию отлично выполняет сварочный инвертор современного типа, способный выдавать выходной сигнал с частотой 20-50 кГц.
Кроме этого для монтажа потребуются:
- медная проволока в эмалевой изоляции диаметром 1-1,5 мм;
- изолированный провод с клеммами для подключения обмотки к инвертору;
- обрезки проволоки из нержавейки диаметром 3-5 мм, длиной 5 см;
- мелкая сетка из нержавейки;
- отрезок водопроводной трубы из шитого полиэтилена или полипропилена для систем ГВС и отопления с диаметром 50 мм и толщиной стенки 8,4 мм, длина - 1 м;
- переходники с трубы 50 мм на трубы, задействованные в существующей или проектируемой системе отопления, тройник для подключения аварийного клапана и два шаровых вентиля;
- полосы текстолита для крепления обмотки;
- эпоксидный клей для изоляции обмотки;
- корпус самодельного котла, его можно сделать из распределительного металлического или пластикового шкафа, в который можно установить инвертор и закрепить нагревательный элемент.
Последовательность сборки и монтажа элементов:
- На отрезок полипропиленовой трубы диаметром 50 мм с помощью эпоксидного клея крепят 4 полосы из текстолита шириной 8-10 мм, отступив от концов трубы по 70-100 мм. На них будет намотана обмотка. Для закрепления крайних витков обмотки в текстолите можно сделать пазы.
- Наматывают 50-100 витков медной проволоки в эмалевой изоляции. Витки должны располагаться примерно через 0,3-0,6 мм на равном расстоянии. Точное количество витков зависит от диаметра используемого провода и его удельного сопротивления, а также выходных параметров инвертора.
- При установке самодельного котла в жилом помещении рекомендуется выполнить тороидальную обмотку для снижения внешнего электромагнитного поля. Тороидальная обмотка состоит из одинакового количества встречно направленных витков, при этом электромагнитные потоки взаимно компенсируются и проходят только по внутреннему контуру.
- Внутрь трубы с одного ее конца вставляют сетку из нержавейки и плотно набивают ее с другой стороны отрезками нержавеющей проволоки - она будет нагреваться под воздействием вихревых токов. Нержавейку рекомендуется использовать для того, чтобы со временем не произошло коррозионное разрушение проволоки, но теоретически подойдет любой токопроводящий металл, в том числе проволока-катанка. Второй конец трубы также закрывают сеткой.
- На оба конца трубs напаивают полипропиленовые переходники на диаметр, используемый в системе отопления. На них устанавливают шаровые вентили, позволяющие перекрыть циркуляцию и снять теплообменник для ревизии.
- Со стороны верхнего выходного переходника устанавливают аварийный клапан для сброса давления.
Обмазывают обмотку эпоксидным клеем для обеспечения качественной электроизоляции обмотки. Изготовление клея рекомендуется выполнять с небольшим отступлением от инструкции, добавив на 10-15% меньше отвердителя. Это сделает изоляцию менее хрупкой. - Крепят к выводам обмотки провода в изоляции с помощью обжимных клемм. Второй конец провода должен быть оснащен клеммами для подключения к инвертору. Диаметр проводов должен выдерживать максимальный выходной ток инвертора.
- Устанавливают теплообменник в шкаф, закрепив его на кронштейны из термостойкого не проводящего ток материала. Можно использовать текстолит.
- Подключают нагреватель к системе и заполняют ее водой.
- В нижнюю часть шкафа ставят инвертор. Подключают к нему клеммы и включают его в сеть. Производят запуск котла и настройку режима.
Из индукционной плитки
Индукционный котел можно сделать также на основе индукционной плитки. Для этого разбирают нагревательный элемент плитки и используют медный провод для намотки на сердечник, изготовленный указанным выше способом.
Блок управления плиткой используют для питания полученной обмотки, выставляя необходимую мощность на сенсорной панели управления.
Однако, этот способ имеет существенные недостатки:
- Для успешной работы такого самодельного котла нужно рассчитать параметры индуктивности вновь собранной катушки. Они могут не совпасть с теми, на который рассчитана электроника плитки, в результате чего блок управления может выйти из строя. Для расчетов нужно обладать неплохими знаниями в области электротехники и уметь разбираться в схеме подключения;
- Большинство моделей плит оснащено автоматическим отключением через 2-3 часа после начала работы конфорки. Это приведет к регулярному отключению котла;
- Плитки индукционного типа обычно имеют мощность не более 2,5 кВт, поэтому пригодны только для переделки на котел малой мощности.
Ошибки в устройстве индукционного котла из плитки показаны в видеоролике:
Более простой вариант использования индукционной плитки , исключающий разборку устройства и монтаж новой схемы - установить на неё герметичный бак из нержавейки подходящего размера с входным и выходным штуцером и подключив его в качестве котла в систему отопления. С такой схемой подключения справиться практически каждый.
При наличии необходимых знаний и умения разбираться в схемах можно последовать примеру автора видеоролика и собрать функциональный индукционный котел из плитки, доработав его схему.
Нагреватель сухого типа
Принцип работы индукционного котла предполагает использование воды или другой жидкости не только в качестве теплоносителя, но и для охлаждения сердечника. Но нагрев вторичной обмотки, роль которой в этом устройстве играет труба с водой, произойдет и в том случае, если она будет состоять только из металла.
Степень нагрева в этом случае зависит от соотношения силы электромагнитного поля, создаваемого обмоткой, и массы металла сердечника. Произведя расчеты, можно создать сухой индукционный нагреватель своими руками из металлических труб и медной обмотки, как это показано в видео.
Использование индукционного котла обходится дешевле, чем обычного электрокотла с ТЭНами, и самодельная конструкция позволит значительно уменьшить затраты на его установку. Аналогично можно собрать водонагреватель проточного типа для установки на даче, подобрав устройство необходимой мощности.
Дает ли индукционная схема нагрева теплоносителя какие-то реальные преимущества? Насколько она экономична по сравнению с ТЭНами? Как устроен индукционный котел? Трубно ли собрать его самостоятельно? Попробуем ответить на эти вопросы.
На фото – самодельный индукционный котел.
Что это такое
Суть явления электромагнитной индукции, открытой Майклом Фарадеем в 1831 году – в том, что в помещенном в магнитное поле проводнике возбуждается электрический ток. Эффект, в частности, лег в основу принципа работы любого современного трансформатора.
Если намотать на ферромагнитный сердечник две изолированные обмотки и подать на одну из них, скажем, 220 вольт, то на второй возникнет напряжение, относящееся к этим 220 вольтам так же, как количество витков вторичной обмотки относится к количеству витков первичной.
С обмоток трансформатора можно снять напряжение с необходимыми характеристиками и использовать его для работы электродвигателя или электроники. А что, если в генерирующую вихревые токи обмотку поместить не подключенный ни к чему ферромагнетик?
Очевидно, возникающая ЭДС (электродвижущая сила) полностью преобразуется в кинетическую энергию движения его молекул. Проще говоря – в нагрев.
Справка: именно таким образом работают индукционные кухонные плиты и плавильные печи на сталелитейных предприятиях.
Таким образом, на выходе мы получим готовый .
Стоит лишь решить несколько технических проблем:
- Подобрать сердечник из некорродирующего материала.
- Изолировать его от катушки, обеспечив при этом герметичность конструкции.
- Сделать так, чтобы сама катушка не перегревалась при прохождении через нее больших токов.
Достоинства индукционной схемы
Как правило, цена индукционных котлов заводского изготовления в среднем заметно выше, чем у ТЭНовых аналогов, и начинается от 20-25 тысяч рублей при 4-киловаттной мощности устройства.
| Модель | Электрическая мощность, Вт | Стоимость, рубли | Производитель | Площадь обогрева |
| ВИН-5 | 4250 | 27000 | Россия | 60-150 |
| Индикатор | 4000 | 18000 | Украина | 200 |
| Эдисон-5 | 5000 | 35000 | Европа | 100-120 |
| ИНЭРА SAV | 4500 | 30000 | Россия | 50-80 |
В качестве обоснования более высокой стоимости производители и продавцы приводят два аргумента:
- Индукционный котел более долговечен по сравнению с ТЭНовым аналогом .
- Он обеспечивает значительную (до 40-50%) экономию электричества , что позволит затратам быстро окупиться.
Давайте попробуем оценить правдивость обоих утверждений.
Долговечность
Утверждения о том, что индукционная конструкция исключительно отказоустойчива и долговечна – абсолютная правда.
Причины?
- В котле нет движущихся частей. Раз так – полностью отсутствует механический износ конструкции.
- Он избавлен от основной проблемы ТЭНов – известкования нагревательных элементов. Известковая накипь постепенно теплоизолирует трубчатые нагреватели и приводит к их перегреву.
Любопытно: при возбуждении в сердечнике индуктора вихревых токов он едва заметно вибрирует, что способствует самоочистке поверхности.
Экономичность
Давайте вспомним основы физики.
- С точки зрения сэра Исаака Ньютона, энергия никуда не девается и ниоткуда не берется. Вечный двигатель невозможен; для нагрева фиксированного объема воздуха на 10 градусов нужно потратить строго определенное количество тепловой энергии вне зависимости от конструкции нагревателя.
- При любых преобразованиях энергии любого типа она, в конечном счете, либо совершает физическую работу (то есть перемещает обладающий ненулевой массой объект против вектора гравитации), либо используется для нагрева окружающей среды.
Подчеркнем: КПД любого электрического прибора прямого нагрева равен 100%.
Вся потраченная электроэнергия полностью преобразуется в тепло; на 1 КВт электрической мощности можно получить 1 КВт тепловой.
Таким образом, единственное, чем можно было бы в теории объяснить якобы более высокую эффективность индукционного котла – меньшее рассеивание тепла в окружающей среде.
Этот аргумент не выдерживает никакой критики:
- При установке котла в отапливаемом помещении тепло, не поглощенное теплоносителем, все равно расходуется на обогрев.
- На 50% меньшие теплопотери при сопоставимой или худшей теплоизоляции корпуса котла выглядят, мягко говоря, сомнительно.
Выводы очевидны:
- Рыночная стоимость индукционных устройств неправомерно завышена.
- Их экономичность – как говорил один из героев Булгакова, типичный случай так называемого вранья. Электрическая мощность прибора подбирается из расчета стандартных 40 ватт на кубометр отапливаемого помещения. Попытка обогреть 4-киловаттным прибором 200-метровый дом приведет лишь к осознанию недавним покупателем того, что он был слишком наивен.
Очумелые ручки
Несмотря на нагромождения дезинформации, сама по себе индукционная схема более чем имеет право на жизнь. Завышенная рыночная стоимость вполне закономерно приводит к мысли изготавливать индукционные котлы отопления своими руками. Как это сделать?
Корпус
Он должен быть:
- Диэлектрическим.
- Достаточно прочным.
- Позволяющим герметично подключить его к отопительному контуру.
Самое простое и очевидное решение – полипропиленовая труба диаметром 40 миллиметров. В идеале – с армированием фиброй, которая весьма положительно повлияет на прочностные качества корпуса.
Обмотка
Для того, чтобы изолировать нагревающуюся при подаче питания катушку индуктивности от термопластичного полипропилена, поверх корпуса желательно наклеить несколько текстолитовых полосок. Чем клеить? Самое простое и очевидное решение – силиконовый герметик: он обладает приемлемой адгезией к пластикам и прекрасно переносит умеренный нагрев.
Важный момент: лучше брать герметики от именитых производителей (Ceresit, Момент и т.д.).
Дешевые герметики отличаются от них в первую очередь куда худшей адгезией к проблемным поверхностям, к которым, понятное дело, относится и гладкая .
Сама катушка наматывается медным эмалированным проводом диаметром около 1,5 миллиметров (сечение 2,25 мм2). Общая длина обмотки должна составлять 10-15 метров. Витки лучше накладывать с небольшим постоянным зазором.
Сердечник
Каким он должен быть?
- Проводящим. Вихревые токи не будут наводиться в диэлектрике.
- Ферромагнитным. Диамагнетик не станет взаимодействовать с электромагнитным полем.
- Нержавеющим. Коррозия в замкнутом контуре отопления нам явно ни к чему.
Вот несколько возможных решений.
- Винтовой шнек, плотно входящий в трубу. Двигаясь по канавкам в нем, вода будет отбирать максимум тепла.
- Рубленая нержавеющая проволока. Она не очень удобна тем, что импровизированный котел придется ограничить с обеих сторон металлической сеткой.
- Скатанные из нихромовой проволоки “ежики”, плотно вставленные в трубу.
- Наконец, самая простая инструкция: аналогичным образом в трубе можно разместить металлические (нержавеющие) мочалки для посуды.
После того, как сердечник занял свое место, котел снабжается с обеих сторон переходниками с полипропилена диаметром 40 мм на резьбы ДУ20 или ДУ25. Они не дадут выпасть сердечнику и позволят монтировать котел в любой контур, оставив соединения разборными.
Преобразователь питания
Что будет, если просто подключить намотанную нами катушку индуктивности к розетке?
Давайте выполним несложный расчет.
- Удельное сопротивление медного проводника при +20С равно 0,175 Ом*мм2/м.
- При сечении в 2,25 мм и длине 10 метров полное сопротивление катушки будет равным 0,175/2,25*10=0,7 Ома.
- Следовательно, при подаче на проводник 220 вольт через него потечет ток в 220/0,7=314 А.
Для сравнения: при расчете проводки для меди сечение подбирается из расчета 10 А/мм2.
Результат немного предсказуем: при подаче тока в 10 с лишним раз выше расчетного наш проводник попросту расплавится.
Очевидное решение – снизить напряжение питания. Преобразователь должен быть достаточно мощным, чтобы отдать как минимум 2,5 – 3 киловатта.
Готовым преобразователем такой мощности может стать сварочный инвертор с регулировкой тока. Регулировка не только убережет обмотку от перегрева, но и позволит плавно регулировать эффективную мощность отопительного котла. При выходном напряжении инвертора в 80 вольт максимальная безопасная для температуры обмотки мощность составит около 2 КВт.
Расходы
Из сколь-нибудь существенных затрат стоит упомянуть разве что сварочный инвертор (от 6000 рублей) и паяльник для полипропилена (от 1000 рублей). Еще максимум в 1000 уложатся все прочие покупки.
Заключение
В современных системах водяного отопления используются котлы различного типа. Если рассматривать электрические водяные котлы, то они по способу разогрева теплоносителя подразделяются на три основных категории:
Электрические водяные котлы в системе отопления
Классификация
- ТЭНовые. В таких котлах вода или другая жидкость разогревается с помощью ТЕНов – специальных нагревательных элементов.
- Электродные. Разогрев теплоносителя происходит с помощью электродов. Так как вода является проводником электричества, то в камере котла между двумя электродами создается электрический потенциал, и вследствие этого происходит нагрев воды.
- Индукционные. Конструкция этого котла для отопления частного дома напоминает трансформатор, в котором роль нагревателя выполняет металлический сердечник, который находится в магнитном поле. Это относительно новый тип электрокотлов, который с каждым днем приобретают все большую популярность.
Индукционный котел промышленного изготовления
Достоинства
Каждый тип электрических котлов имеет свои достоинства и недостатки. Если рассматривать индукционные котлы, то тут можно выделить такие достоинства:
- Вода в таких котлах нагревается гораздо быстрее по сравнению с другими котлами. Это связано с тем, что не тратится время на разогрев самих ТЭНов или электродов.
- У таких котлов КПД почти как у трансформатора: больше чем у котлов другого типа во много раз. Причем оно не изменяется на протяжении всего срока службы изделия.
- При работе нагревателя происходит небольшая вибрация, поэтому в таких котлах образуется меньше накипи.
- Срок службы такого прибора заводского изготовления примерно 20-30 лет, поскольку у него очень мало деталей, которые могут сломаться.
Недостатки
Из недостатков этого устройства можно выделить два: стоимость – такие устройства на сегодняшний день стоят достаточно дорого, но можно предположить, что в дальнейшем цена будет падать. Причем хороший домашний мастер сможет изготовить такое устройство самостоятельно, уменьшив стоимость готового изделия в разы, возле такого котла образуется магнитное поле, воздействие этого поля на человека до конца не изучено, поэтому не рекомендуется его устанавливать в жилых помещениях.
Рассмотрев все хорошие и плохие стороны работы такого типа котлов можно принимать решение об установке такого устройства в систему отопления частного дома. Если голова на месте, а лишние деньги на покупку тратить не хочется, то можно изготовить его самостоятельно.
Изготовление своими руками
Перед тем как изготовить такое устройство надо, прежде всего, разобраться, как оно работает. Фактически индукционные печи существуют давно и до недавнего времени использовались в производстве для плавки металлов в магнитном поле. Эта печь работает наподобие трансформатора: к первичной обмотке подводится ток большой частоты, порядка 1 МГц. Вторая – короткозамкнутая, роль сердечника тут выполняет расплавляемый кусок металла. То есть если в магнитное поле попадает диэлектрик, например, пластмасса, то оно никак на нее не воздействует, металл тут же расплавится. Этим такие печи и отличаются от ТЭНовых, в которых плавится все.
Принцип работы такого котла представлен на рисунке ниже. Стрелками показано движение магнитных полей внутри и снаружи обмотки.
Принцип работы индукционного котла
При изготовлении индукционного котла можно пойти по двум путям: сердечником служит кусок трубопровода, в середине которого находится металлический сердечник из отрезков проволоки. Вокруг трубопровода намотана радиальная или тороидальная обмотка, через которую пропускают переменный ток большой частоты, котел представляет собой емкость для воды, которую разогревает индукционная плитка промышленного изготовления.
Для изготовления устройства первого типа нужно взять отрезок трубы диаметром 50 мм, в котором с одной стороны припаивают переходник, а внутри закрывают проход предварительно вырезанным кружком из металлической сетки. Затем из металлической проволоки диаметром 5-8 мм нарезают куски длиной 7 см. Эти отрезки закладывают в трубу и закрывают сеткой, для того чтобы они не попали в систему отопления. С другой стороны к трубопроводу припаивают переходник для врезки котла в систему отопления. На эту трубу наматывают 90 витков медной проволоки диаметром 1,5-1,7мм. При этом необходимо следить, чтобы витки располагались ровно и как можно плотнее друг к другу.
Для намотки нужно брать новую проволоку, поскольку со старой проволокой изделие может прослужить недолго.
На рисунке изображен вариант такого котла.
Котел из пластмассовой трубы
Для питания котла можно использовать или индукционную плитку, или сварочный инвертор. При использовании плитки обмотку присоединяют вместо выходной катушки устройства. Сварочный инвертор лучше использовать с плавной регулировкой тока. Если используется сварочный инвертор, выходной ток подбирается опытным путем, так, чтобы обмотка не перегревалась, и при этом котел хорошо работал.
Подключать котел такого типа можно только при наличии воды в системе, поскольку без теплоносителя такой котел просто- напросто расплавится.
Для изготовления котла другого типа, прежде всего, необходимо приобрести индукционную плитку необходимой мощности. После этого можно приступать к изготовлению бака для котла. Бак делается размером 600×500×50 мм. Для этого берется квадратная труба шириной 5см. Из нее отрезается 12 кусков длиной 500 мм. 10 кусков сваривается между собой стенками, чтобы получилась гребенка размерами 500×500×50 мм. В двух оставшихся кусках вырезается по одной стенке и приваривается их вырезанной стороной к выходам труб гребенки. После этого заваривается четыре квадратика 5×5 см, и бак готов. С обеих сторон по диагонали приваривают входящий и выходящий патрубки. К задней стенке получившейся емкости можно прикрутить плитку таким образом, чтобы панель управления выступала из-за бака.
Перед присоединением плитки и подключением котла к системе отопления нужно проверить сварную конструкцию на герметичность. Для этого один выход нужно заглушить, а в другой – подать воду под напором. Если при давлении в 5 атмосфер нет протечек, значит, можно работать дальше, если есть – нужно переваривать.
На рисунке ниже показан один из вариантов такого котла, где на переднем плане видна сварная конструкция, из-за которой выглядывает панель управления индукционной печи.
Котел с индукционной печью
При эксплуатации таких устройств, как индукционный котел необходимо знать следующее:
- Такие котлы нужно использовать в системах водяного отопления с принудительной циркуляцией, поскольку в котле должна постоянно циркулировать вода.
- Котел лучше устанавливать в нежилых помещениях, поскольку вокруг него образуется магнитное поле, которое может неблагоприятно влиять на организм человека.
- В системе отопления должен присутствовать сбросной клапан, потому что если из строя выйдет насос, то сердечник на котле попросту разорвет.
- Расстояние от пола и потолка дома до котла должно быть не менее 80см, а от ближних предметов – 30см.
- Сварочный инвертор должен быть заземлен, во избежание поражения электрическим током.
- В системе подключения инвертора должно присутствовать УЗО, которое предотвратит несчастные случаи при работе с котлом.
Не устанавливайте котел в жилом помещении, так как он является небезопасным устройством для человека, поскольку излучает вредное магнитное поле, а также является электро- и взрывоопасным устройством.
Индукционный котел в системе отопления домаВидео
Котел отопления. Видео
Про особенности монтажа и эксплуатации индукционного котла отопления можно узнать из видео ниже.
В заключение можно сказать, что котлы такого типа пока являются инновацией в отопительных системах, но уже достаточно хорошо зарекомендовали себя на рынке отопительного оборудования. По эффективности работы они уступают разве что инфракрасным обогревателям. Однако в отличие от инфракрасных обогревателей, индукционные котлы можно изготовить самостоятельно, что делает их более доступными для широкого круга потребителей. Причем, если стоит выбор между ТЭНовыми и индукционными, то, скорее всего, надо сделать выбор в пользу последних, ввиду их явных преимуществ. По надежности, энергоэффективности, экономичности они не уступают ни одному ТЭНовому котлу.
Вконтакте