Люди привыкли к благам цивилизации и не представляют себе жизни без них. К таким благам безусловно относится и отопление зданий. Системы обогрева постоянно улучшаются, становясь всё более эффективными и комфортными в использовании.
Этого недостаточно. Довольно хорошо, если отопительное оборудование будет ещё и экономичным. Такое желание осуществимо — можно изготовить индукционный котел отопления своими руками. Такой котел сможет не только обеспечивать необходимый уровень обогрева помещения, но и весьма экономно расходовать энергоресурсы.
Помимо прочего, подобное оборудование сможет собрать даже неопытный мастер. Способы правильной сборки и необходимые материалы для создания – о этом мы подробно расскажем в нашей статье. Прежде всего рассмотрим устройство и принцип действия оборудования, а также его преимущества.
Устройство и принцип работы оборудования
Перед началом самостоятельной сборки индукционного котла необходимо изучить его устройство и принцип работы. Только после этого можно приступить к изготовлению самоделки.
Как работает индукционный котел?
Чтобы разобраться, как функционирует индукционное устройство, стоит освежить в памяти школьные знания по физике.
Тепло выделяется токопроводящим материалом при прохождении через него электрического тока. Количество тепла прямо пропорционально напряжению и силе тока. Такую зависимость обнаружили Джоуль и Ленц; в их честь назван соответствующий физический закон.
Электрический ток может появиться в проводнике не только при прямом подключении к источнику питания. Существует ещё один способ, открытый в позапрошлом веке М. Фарадеем. Это безконтактный метод, который не предусматривает взаимодействия источника питания с проводником.
Изменение параметров магнитного поля при прохождении через проводник вызывает появление электромагнитной силы.
Явление получило название электромагнитной индукции. В индукционных котлах действует именно это явление. Если есть ЭДС, то будет электрический ток, вследствие чего произойдёт нагрев проводника.
В данном случае производство будет осуществляться без непосредственного контакта, с помощью наведенных токов или, иначе говоря, токов Фуко.
Электромагнитную индукцию можно получить двумя путями. Первый заключается в вращении или перемещении проводника в стационарном магнитном поле. Такой метод применяют в электрогенераторах.
Можно получать индукцию, если проводник стоит неподвижно, а параметры магнитного поля, в котором он находится, меняются: направлением силовых линий и интенсивностью.
Создание такого устройства было бы затруднительным без открытия Эрстеда. Эрстед установил, что при подаче на катушку с намотанным проводом электрического питания она превращается в электромагнит. Изменение направления и силы тока влияет на магнитное поле, которое генерирует данное устройство.
Введение проводника в поле вызывает электрический ток, который приводит к нагреванию.
Индукционный котел устроен по такому же принципу.
Его конструкция проста: корпус, обязательно утеплённый и защищённый экраном. Внутри находится труба, желательно из сплава, но допустима и стальная.
В случае с использованием трубки эксплуатационные характеристики устройства несколько ухудшатся. В гильзу из диэлектрического материала помещают трубку.
Медная шина наматывается поверх гильзы, как катушка. К ней подсоединяют источник электропитания. Два патрубка для прохождения теплоносителя применяются для подключения к системе отопления.
При подаче питания ток течет по катушке, активируя переменное магнитное поле. Это поле индуцирует вихревые токи внутри трубы, которые нагревают стенки детали и частично теплоноситель.
Существуют модели индукционных котлов с несколькими трубками малого диаметра, установленных параллельно.
В данном виде устройство способно функционировать, однако нагревательный эффект будет незначительным. Для усиления нагревания необходимо пропускать через катушку высокочастотный электрический ток. В связи с этим к оборудованию обязательно подключают инвертор и выпрямитель.
Сеть переменного тока с частотой 50 Гц не подходит для эффективной работы индукционного котла, поэтому его подают на выпрямитель для преобразования в постоянный ток.
Затем поступает в инвертор — электронный модуль с управляющей схемой и двумя ключевыми транзисторами. Это устройство изменяет постоянный ток на высокочастотный.
Использование выпрямителя и инвертора повышает стоимость индукционных котлов, поэтому существуют модели, функционирующие без них. Такое оборудование подключается к обычной сети, но обладает внушительными габаритами, что способствует увеличению его эффективности. Приборы с инвертором обладают более компактными размерами.
Основные элементы отопительного оборудования
Каждый индукционный котел включает несколько деталей.
- Индуктор. Главная деталь устройства – трансформатор с двумя обмотками. Первая наматывается на сердечник. Проходящий ток создает электромагнитное поле, вызывающее вихревые токи. Корпус котла служит второй обмоткой: он принимает вихревые токи, нагревается и передает тепловую энергию теплоносителю.
- Нагревательный элемент. Сердечник катушки представляет собой трубу большого диаметра или несколько соединённых параллельно труб меньшего сечения для котлов.
- Патрубки. Устройства предназначены для подключения к тепловым сетям. Внутри одного входа поступает теплоноситель, а из другого – охлаждённая жидкость из котла, которая затем подаётся в систему отопления.
- Инвертор. Это устройство — инвертор Преобразует постоянный электрический ток во высокочастотный, подаваемый затем на индуктор.
Перед началом самостоятельной сборки важно спланировать материалы и конструкцию основных частей устройства. Некоторые детали придётся изготовить самостоятельно, другие можно приобрести готовыми.
В качестве примера можно применять инвертор от сварочного устройства. Желательно, чтобы у него была возможность изменять силу тока.
Основные компоненты индукционного котла были изложены нами.
Преимущества самосборки обогревателя.
Электрические котлы обычно считают недешевыми. С постоянным ростом цены на электроэнергию эксплуатация таких котлов может обойтись дорого для владельцев. Подробные сведения об отоплении с помощью электрического котла можно найти в… этой статье.
Несмотря на то, что индукционные плиты используют электричество, выгодно их эксплуатировать.
Но это еще не весь список их достоинств.
Установив подобное устройство, можно достичь:
- Теплоноситель нагревается быстро, за 3-5 минут.
- Эффективность системы близка к 100% , так как почти вся электрическая энергия превращается в тепловую.
- Температура нагрева жидкости в системе отопления должна быть не менее 35 градусов по Цельсию.
- Отсутствие накипи на внутренних поверхностях обусловлено вибрациями, возникающими во время работы устройства, которые препятствуют образованию отложений.
- Благодаря отсутствию движущихся частей оборудование служит долго и не подвергается износу или поломке деталей.
- Не требуется утилизировать остатки горения и регулярно проводить техобслуживание.
Индукционные плиты обладают небольшим количеством недостатков. В первую очередь это высокая цена на оборудование. Также во время работы устройства производят незначительный вибрационный звук.
Монтаж устройства на стену затрудняется значительным весом.
Инструкция по сборке индукционного котла
Индукционные обогреватели продаются в магазинах, однако стоят недешево. Потому многие любители поделки пытаются изготовить их самостоятельно. Для создания собственного индукционного котла требуется подготовить материалы и инструменты.
Вначале следует купить сварочный инвертор. Недорогой подойдет, но лучше, чтобы аппарат имел регулятор тока.
Обратите внимание на силу тока, которую использует аппарат. Для сварочных инверторов стандартно это 15А, но этого не хватит. Требуется более мощный прибор.
Также потребуется катанка или проволока из нержавеющей стали диаметром 7 мм и более. её нужно разрезать на части длиной 40-50 мм. Части поместят в электромагнитное поле, где они нагреются.
Для корпуса котла используют толстостенную пластиковую трубу.
Диаметр детали регулируется, однако наилучший показатель, по опыту, составляет 50 миллиметров по внутреннему диаметру.
Для подключения оборудования к отоплению применяются переходники. Чрез один из переходников в котел поступит холодный теплоноситель, а через другой горячий – в систему.
Проволоку необходимо разместить внутри корпуса, чтобы её не высыпали, дно детали закрывают мелкоячеистой металлической или капроновой сеткой, надёжно прикреплённой к корпусу. Затем проволоку можно укладывать внутрь корпуса.
Верхнюю часть детали закрывают сеткой, идентичной той, что на дне, и крепят её к стенкам детали. На боковой поверхности устанавливают переходники. В результате получается заготовка для изготовления индукционной катушки.
Для этого на неё нужно намотать эмалированный медный провод. В среднем требуется 90 витков. Их нужно располагать ближе к центру детали. Выполнять их следует очень аккуратно и ровно, чтобы получилась качественная индукционная катушка.
Устройство подлежит установке в системе отопления. Для этого сначала отводят теплоноситель из системы.
Затем определяют место установки котла. На данном отрезке трубы отмечают расположение дымохода, после чего из трубы вынимают отрезок нужной длины.
Далее на отведенное место ставят собранный индукционный котел. Катушку подключают к инвертору, после чего установка завершена. После этого система снова заполняется теплоносителем.
Только после осуществления этих действий можно тестировать новое устройство, которое должно содержать жидкость.
Запуск индукционного котла без воды вызывает плавление корпуса из пластика из-за сильного нагрева. Такой процесс причинит ущерб системе отопления, что нежелательно.
Безопасная эксплуатация отопительного прибора возможна только при правильном обустройстве заземления.
Особенности вихревого индукционного котла
Существует вид индукционных отопительных приборов — вихревой индукционный котел, работающий по иной схеме.
Отличительные черты ВИН
Как и индукционный аналог, устройство функционирует от высокочастотного напряжения и оснащается инвертором. Отличительная черта ВИН-устройства – отсутствие вторичной обмотки.
Все металлические детали прибора выполняют ее роль и изготавливаются из материалов с ферромагнитными свойствами. При поступлении тока на первичную обмотку устройства напряженность электромагнитного поля резко увеличивается.
Его собственная генерация тока быстро усиливается. Образующиеся вихревые токи вызывают перемагничивание, из-за чего все ферромагнитные поверхности нагреваются стремительно, практически мгновенно.
Вихревые устройства отличаются компактностью, но обладают большим весом из-за использования металла. Это достоинство обусловлено тем, что все массивные элементы корпуса участвуют в теплообмене, вследствие чего КПД агрегата приближается к 100%.
При изготовлении котла ВИН своими руками следует учитывать это свойство конструкции: его нужно делать только из металла, пластика использовать нельзя.
Как собрать вихревое индукционное устройство?
Такой котел отличается от индукционного, но собрать его самому несложно. Для этого потребуются навыки сварки, поскольку устройство должно состоять только из металлических частей.
Для работы понадобится:
- Два отрезка металлической толстостенной трубы равной длины, но с разными диаметрами: один может размещаться внутри другого.
- Обмоточная (эмалированная) проволока из меди.
- Трехфазный инвертор, например, от сварочного аппарата, но самого мощного типа.
- Кожух для теплоизоляции котла.
Можно начинать работу. Сначала изготавливаем корпус будущей печки. Взяв трубу большей толщины, помещаем внутрь вторую деталь и свариваем их таким образом, чтобы между стенками частей оставалось небольшое пространство.
Полученная деталь в сечении похожа на барабан. Для основы и крышки корпуса применяют сталь, толщина которой составляет как минимум пять миллиметров.
В итоге получается пустой бак цилиндрической формы. В стенках необходимо врезать патрубки под трубы подачи холодной и отвода горячей жидкости. Форма и диаметр патрубка определяются трубами отопительной системы; могут понадобиться дополнительные переходники.
Намотка проволоки начинается после этих шагов. Её плотно наматывают на корпус котла.
Нагревательный элемент — это намотанная проволока. Корпус прибора лучше защитить теплоизоляционным кожухом, чтобы сохранить как можно больше тепла, повысить эффективность работы и обеспечить безопасность.
Следующий шаг — подключить котел к системе отопления. Для этого необходимо осушить теплоноситель, отрезать требуемый отрезок трубы и установить на его место котел, приварив его.
Необходимо подсоединить к системе отопления инвертор и запитать прибор. Установка готова к работе. Перед испытаниями магистраль требуется заполнить теплоносителем.
Не можете определиться с подходящим теплоносителем для системы отопления? Попробуйте изучить… характеристиками различных теплоносителей Рекомендации по выбору оптимальной жидкости для системы отопления.
Перед началом работы системы необходимо прокачать теплоноситель и осуществить тестовый запуск.
Первым делом запускаем прибор на наименьшей мощности и наблюдаем за качеством сварных швов. При удовлетворительном результате повышаем мощность до максимальной.
На нашем сайте доступна ещё одна инструкция по созданию индукционного устройства, которое поможет нагревать теплоноситель системы отопления. Для изучения процесса сборки индукционного нагревателя перейдите по ссылке. этой ссылке.
Необычная модель индукционного прибора
Эта модификация индукционного котла выглядит необычно, но всё же имеет место быть.
По опыту выяснилось, что данное устройство потребляет меньше электроэнергии, чем обычный водонагреватель с ТЭНом. Для обогрева квартиры площадью примерно 60 кв. метров стандартный котел использует 1,8-2,5 кВт в час, в то время как электрокотел расходует не менее 6 кВт.
Котел — это встроенный в отопительную систему теплообменник, работающий с помощью индукционной электроплитки.
Важное звено конструкции – теплообменник. Требования к нему: компактность, надежность и доступная цена. Расчеты показывают, что для обогрева квартиры площадью около 50 кв. м подойдет устройство, работающее с 40 л теплоносителя.
Для этой задачи потребуется плоский металлический бак размером 50х600х500 мм. Его можно сделать самостоятельно, собрав из труб 50х50.
Работы выполняются в следующей последовательности:
- Из трубы размером 50×50 миллиметров изготавливают отрезки длиной 600 миллиметров, суммарно 9-10 штук.
- Полученные отрезки соединяются сваркой по принципу «стенка к стенке», формируя сплошную линию из труб.
- От трубы отделяется ещё два отрезка, длину которых задают размерами полученной заготовки.
- С каждого из полученных кусков трубы удаляется одна стена.
- Деталь крепится обрезанным концом к сварившимся трубам, образуя заготовку, похожую на коллектор. Затем этот фрагмент приваривается к теплообменнику.
- Второй участок трубы монтируют с другой стороны.
- В разные углы теплообменника вваривают патрубки для подключения к системе отопления.
- Конструкцию обрабатывают для абсолютной герметичности.
Теплообменник готов к установке на место с подключением источника тепла. Опыт работы свидетельствует о том, что оптимальным вариантом является установка системы в санузле с вертикальным монтажом.
Теплообменник встраивается в отопительную систему, а плитку устанавливают между ним и стеной.
Любители домашнего рукоделия уверены, что при использовании инвертора потребление энергии таким устройством сократится значительно.
Считаете изготовление котлов по инструкциям сложным и рискованным? Не уверены, что самоделка будет экономить электроэнергию для подогрева теплоносителя в системе отопления? Тогда покупка готового нагревательного агрегата – лучший вариант.
На веб-сайте представлены информативные материалы для выбора оптимального электрокотла, а также рейтинг наиболее востребованных моделей покупателями.
Рекомендуется изучить особенности расчета энергозатрат электрокотлами и другие типы электрического отопления для дома.
- Лучшие электрические котлы для отопления частных домов: подробный обзор.
- Электрический водогрей: как рассчитать энергопотребление.
- Электрообогрев в загородном доме: разновидности систем
Выводы и полезное видео по теме
Самостоятельная сборка индукционного котла.
Как работает самодельный индукционный нагреватель:
Что такое индукционный нагрев:
Индукционный котел — самый экономичный и эффективный тип отопительного оборудования, использующего электричество. Существуют различные варианты самодельных индукционных систем; можно подобрать подходящую для конкретных условий работы.
В магазине подобное устройство стоит дорого, поэтому мастерам по дому придумали способ делать его самим. .
В качестве отопительного прибора применяете самодельную индукционную установку? Поделитесь фото своей конструкции и сборкой в комментариях.
Возможно, вы только начинаете изготовление котла и у вас остались вопросы после прочтения нашей статьи? Задавайте их — мы с радостью поможем.