Человечество привыкло к комфорту, который обеспечивает цивилизация, и не представляет себе жизни без её достижений. К таковым, безусловно, относится и отопление помещений. Системы подогрева непрерывно совершенствуются, делаясь всё более эффективными и простыми в эксплуатации.
Недостаточно просто эффективного отопительного оборудования. Желательно, чтобы оно ещё и экономичным было. Такое желание вполне осуществимо — можно изготовить индукционный котел отопления самостоятельно. Он сможет не только обеспечить необходимый уровень обогрева помещения, но и весьма экономно расходовать энергоресурсы.
Даже начинающий специалист сможет собрать такое оборудование по желанию. В статье подробно обсудим, как это сделать правильно, и какие материалы потребуются для изготовления. Рассмотрим устройство и принцип работы оборудования, а также преимущества его использования.
Устройство и принцип работы оборудования
Перед началом самостоятельной сборки индукционного котла необходимо изучить его устройство и принцип функционирования. Только после этого можно приступить к изготовлению конструкции своими руками.
Как работает индукционный котел?
Чтобы разобраться в работе оборудования с индукцией, следует изучить принцип его функционирования.
Прохождение электрического тока через проводник сопровождается выделением тепла. Количество выделяемого тепла прямо пропорционально напряжению и силе тока. Такую зависимость установили Джоуль и Ленц, в их честь назван соответствующий физический закон.
Электрический ток в проводнике может возникнуть не только при прямом подключении к источнику энергии. В прошлом веке М. Фарадеем был открыт ещё один способ — бесконтактный, не требующий соприкосновения источника с проводником.
Изменение параметров магнитного поля, пронизывающего проводник, вызывает появление в нём ЭДС.
Явление получило название электромагнитной индукции. Его применяют в индукционных котлах. Наличие ЭДС приводит к образованию электрического тока, а в результате – нагреву проводника.
В данном случае производство будет осуществляться бесконтактно с помощью наведенных токов или, как иначе их называют, токов Фуко.
Электромагнитную индукцию возможно получить двумя путями. Первый подразумевает вращение или перемещение проводника в неизменном магнитном поле, применяемый в генераторах.
Возможна также индукция, когда проводник неподвижен, но меняется направление и сила магнитного поля, в котором находится этот проводник.
Выполнить это было бы непросто, не будь открытием Эрстеда. Учёный обнаружил, что катушка с проводами превращается в электромагнит при подключении источника питания. Изменение направления и силы тока воздействует на магнитное поле, которое создаёт данное устройство.
Введение проводника в поле вызывает электрический ток, ведущий к нагреванию.
Индукционный котел устроен по такому же принципу. Его конструкция проста: корпус теплоизолирован и экранирован. Внутри размещена труба, желательно из сплава, но допустима и сталь.
В крайнем случае технические параметры устройства немного ухудшатся.
Труба помещается в оболочку из негорючего материала.
Медная шина наматывается поверх гильзы, как катушка. К ней подсоединяют источник питания. Два патрубка предназначены для подключения системы отопления и движения теплоносителя.
При подаче питания ток течет по катушке, создавая переменное магнитное поле. Это поле индуцирует вихревые токи внутри трубы, которые нагревают стенки детали и, частично, теплоноситель.
Существуют варианты индукционных котлов с несколькими трубами маленького диаметра, расположенными параллельно. Такие конструкции заменяют одну большую трубу. Это ускоряет нагрев устройства.
В данном состоянии оборудование работоспособно, однако нагрев слабо выражен. Для повышения температуры необходимо пропускать через катушку высокочастотный электрический ток. По этой причине оборудование комплектуют инвертором и выпрямителем.
Для эффективной работы индукционного котла переменный ток от сети с частотой 50 Гц неприменим. Его необходимо перевести в постоянный ток, используя выпрямитель.
Затем поступает в инвертор — электронный модуль с управляющей схемой и двумя ключевыми транзисторами. Это устройство преобразовывает постоянный ток в высокочастотный.
Применение выпрямителя и инвертора повышает цену индукционного котла. Поэтому существуют модели, функционирующие без них. Их можно подключить к стандартной сети. Такое оборудование имеет большие габариты, что способствует увеличению его эффективности. Приборы с инвертором компактнее.
Основные элементы отопительного оборудования
Индукционные котлы имеют несколько составляющих частей.
- Индуктор. Главный узел устройства — это трансформатор с двумя обмотками. Первая наматывается на сердечник: ток, проходящий по нему, создает электромагнитное поле, вызывающее вихревые токи. Корпус котла служит второй обмоткой, которая воспринимает вихревые токи, нагревается и передает тепловую энергию теплоносителю.
- Нагревательный элемент. Это сердцевина катушки. Для котлов её изготавливают в виде трубы большого диаметра или ряда параллельно соединенных трубок меньшего размера.
- Патрубки. Устройства предназначены для установки в тепловую сеть. Теплоноситель подается по одному из каналов в устройство, а по второму — жидкость выводится из котла и поступает в отопительный контур.
- Инвертор. Это устройство — инверторПревращает постоянный электрический ток в высокочастотный, затем направляет его на индуктор.
Перед началом самостоятельной сборки необходимо взвесить, из каких материалов и каким образом будут сделаны главные части устройства. Часть деталей придется изготовить самостоятельно, часть приобрести готовыми.
Например, можно применить инвертор от аппарата для сварки. Желательно, чтобы у него была возможность настроить мощность.
Для собственных приборов подходит обычный сварочный инвертор.
В этом тексте перечислены ключевые части индукционного котла.
Преимущества самосоздания обогревающего устройства.
Электрические котлы часто воспринимают как неэффективные. С учетом постоянного роста цен на электроэнергию использование такого оборудования может быть вполне доступным для хозяев. Подробности о системе отопления с помощью электрического котла можно найти в этой статье.
Несмотря на то что индукционные котлы функционируют от электричества, являются достаточно экономичными.
Но это еще не весь список их достоинств.
Установив подобное устройство, можно получить:
- Теплоноситель нагревается быстро, за 3-5 минут.
- Эффективность близка к 100%, так как почти всю электрическую энергию превращают в тепловую.
- Для нагрева жидкости в системе отопления необходима температура не менее 35 градусов Цельсия.
- Отсутствие накипи на внутренних поверхностях обусловлено вибрациями, возникающими во время работы устройства. Вибрации препятствуют образованию отложений.
- Благодаря отсутствию движущихся и трущихся частей обеспечивается длительный срок службы. В результате такого строения не происходит износ оборудования и повреждение деталей.
- Нет потребности утилизировать остатки продуктов сжигания и выполнять частые технические обследования.
У индукционных плит недостаток немного. Во-первых, оборудование стоит дорого. Во-вторых, во время работы приборы создают небольшой вибрационный шум.
Установка устройства на стену затруднена из-за немалой массы.
Инструкция по сборке индукционного котла
Индукционные нагреватели можно купить в магазине, но цена таких устройств высокая. В связи с этим многие самостоятельные мастера пытаются изготовить их самостоятельно.
Для создания собственного индукционного котла потребуется подготовить материалы и инструменты.
Сначала стоит купить сварочный инвертор. Бюджетный вариант допустим, но предпочтительнее модель с регулировкой силы тока.
Также важно учесть ток, с которым функционирует устройство. Для сварочных инверторов стандартно используется 15 ампер, но этого показателя окажется маловато. Необходимо найти более мощное оборудование.
Кроме этого, подготовьте катанку или проволоку из нержавеющей стали диаметром 7 мм и примерно того же размера. Разрежьте ее на фрагменты длиной 40-50 мм. Фрагменты поместят в электромагнитное поле для разогрева.
Для создания корпуса котла используют прочную пластиковую трубу большого диаметра. Диаметр детали может быть разным, однако опыт показал, что наиболее подходящим является размер в 50 миллиметров по внутренней стороне.
Переходники применяют для подключения оборудования к системе отопления. По одному из переходников в котел подаётся холодный теплоноситель, по другому – горячий в систему.
Проволоку нужно разместить внутри корпуса. Для предотвращения её выпадения дно детали закрывают мелкоячеистой сеткой из металла или капрона, которая плотно крепится к корпусу. После этого проволоку можно уложить в корпус.
Верхнюю часть детали также закрывают сеткой, аналогичной той, что на дне, и крепят ее к стенкам детали. На обратный торец одевают переходники. Из этой заготовки изготовят индукционную катушку.
Для этого на нее намотать эмалированный медный провод. Понадобится примерно 90 витков, которые следует расположить ближе к центру детали. Выполнять их нужно очень аккуратно и ровно, чтобы получилась качественная индукционная катушка.
Устройство можно установить в систему отопления следующими действиями: сначала из системы сливают теплоноситель.
Затем определяют место установки котла. На данном участке трубы проводят разметку, после чего вырезают фрагмент нужной длины, равной длине самого отопительного устройства.
На обустроенное место размещают собранный индукционный котёл. Катушку подключают к инвертору, и сборка считается завершённой. Далее система снова заполняется теплоносителем.
Лишь после осуществления этих действий можно протестировать новое устройство, которое должно содержать жидкость.
Включение индукционного котла без воды в системе может привести к оплавлению пластикового корпуса из-за сильной температуры. Это вызовет повреждение отопления, что категорически нельзя допускать.
Для безопасной работы отопительного устройства важно правильно смонтировать заземление.
Особенности вихревого индукционного котла
Мы уже знаем принцип действия индукционных обогревательных приборов. Есть и его модификация — вихревой индукционный котел, также называемый ВИН, работающий по-другому.
Отличительные черты ВИН
Как и индукционный аналог, работающий от высокочастотного напряжения с обязательным применением инвертора, устройство ВИН обладает особенностью — у него отсутствует вторичная обмотка.
В приборе роль сердечника играют все металлические детали, изготовленные из ферроmagnetic materials. При подаче тока на первичную обмотку напряжённость электромагнитного поля существенно увеличивается.
Взаимодействуя с магнитным полем, устройство порождает ток, интенсивность которого резко возрастает. Возникновение вихревых токов приводит к перемагничиванию, из-за чего все ферромагнитные поверхности нагреваются очень быстро, практически мгновенно.
Вихревые приборы невелики по габаритам, но из-за применения металла обладают большим весом. Это создаёт дополнительный плюс: все массивные элементы корпуса участвуют в теплообмене. Благодаря этому эффективность агрегата приближается к 100%.
При самостоятельном изготовлении котла ВИН важно помнить о его конструкции. Котел можно сделать только из металла, пластика использовать нельзя.
Как собрать вихревое индукционное устройство?
Как известно, этот котел отличен от индукционного, но собран своими руками не сложнее. Теперь потребуются навыки сварки, поскольку его нужно собрать из металлических деталей.
Для работы понадобится:
- Два отрезка из стали одинаковой длины, но с различным диаметром.
- Обмоточная (эмалированная) проволока из меди.
- Трехфазный инвертор, например, от сварочного аппарата, но самый мощный.
- Кожух для теплоизоляции котла.
Можно начинать работу. Сначала изготовим корпус будующего котла. Взять трубу большего диаметра и вставить вовнутрь вторую деталь. Обе части нужно приварить друг к другу, оставив небольшое расстояние между стенками элементов.
Деталь, полученная в разрезе, будет похожа на бараночку. Основание и крышка корпуса выполнены из стали толщиной от 5 мм.
В результате получается полый бак цилиндрической формы. Затем необходимо врезать в стенки бака патрубки для труб подачи холодной и отвода горячей жидкости.
Затем начинается намотка проволоки на корпус котла.
Нагревателем послужит намотанная проволока, поэтому корпус рекомендуется обшить теплоизолирующим материалом.
Затем требуется установить котел в систему отопления. С этой целью отводят теплоноситель, обрезают трубу требуемой длины и на это место устанавливают прибор с помощью сварки.
Необходимо подсоединить отопительный прибор к источнику питания и не забыть установить инвертор.
Устройство готово к работе. До проведения испытаний требуется заполнить магистраль теплоносителем.
Не знаете, какой теплоноситель подходит для системы отопления? Посмотрите. характеристиками различных теплоносителейРекомендации по подбору наилучшего типа теплоносителя для системы отопления.
Проведите пробный пуск системы лишь после заправки теплоносителем.
Вначале следует включить устройство на наименьшей интенсивности и тщательно контролировать состояние сварочных швов. При удовлетворительных результатах устанавливается максимальная мощность.
На нашем сайте доступна ещё одна инструкция по созданию индукционного устройства для подогрева теплоносителя в отопительной системе. С информацией о сборке индукционного нагревателя можно ознакомиться по этой ссылке.
Необычная модель индукционного прибора
Эта модификация индукционного котла, хотя и выглядит необычно, достойна внимания.
Практика демонстрирует, что такое устройство экономичнее традиционного ТЭНового котла. Для обогрева стандартной квартиры площадью около 60 квадратных метров уйдёт 1,8-2,5 киловатт в час, а электрокотел потребляет как минимум шесть киловатт.
Нагревательный элемент котла — это встроенный в систему отопления теплообменник, работающий с помощью индукционной электрической плитки.
Важно, чтобы теплообменник был компактным, надежным и недорогим. Расчёты показывают, что для обогрева квартиры площадью примерно в 50 квадратных метров подойдёт устройство, работающее с объёмом теплоносителя в 40 литров.
Для работы пригодится ровный металлический бак размером 50 на 600 на 500 миллиметров. Сделать такую емкость можно, собрав её из профильных труб размером 50 на 50.
Работы выполняются в следующей последовательности:
- Из трубы 50 на 50 получают 9 или 10 отрезков по 600 миллиметров каждый.
- Трубы соединяются сваркой в единый непрерывный ряд методом «стена к стене».
- От трубы отрезают ещё два отрезка, делая длину каждого равной ширине полученной заготовки.
- С обоих полученных трубных фрагментов удаляется одна стенка.
- Срезанным концом деталь устанавливают на сварившиеся трубы, образуя заготовку, похожую на коллектор. Фрагмент приваривают к теплообменнику.
- Второй участок трубы монтируется с другой стороны таким же образом.
- В противоположных углах теплообменника монтируются патрубки для подключения к системе отопления.
- Для абсолютной герметичности конструкция тщательно подвергается сварке.
Теплообменник готов к установке на место и подключению источника тепла. В практике установка такой системы в санузле с вертикальным монтажом даёт наилучший результат.
Теплообменник интегрируется в отопительную систему, а плитка размещается между ним и стеной.
Любители рукоделия считают, что использование инвертора с подобным прибором значительно снижает потребление энергии.
Считаете, что изготовление котлов своими руками — сложное и опасное занятие после прочтения инструкций? Уверена ли вы, что самодельный котел будет экономичнее расходовать электричество для подогрева теплоносителя в системе отопления? В таком случае покупка готового нагревательного агрегата станет лучшим решением.
На нашем сайте представлены полезные материалы о выборе наилучшего электрокотла, а также рейтинг наиболее популярных у покупателей моделей. Рекомендуем изучить особенности расчета потребления энергии котлом и другие варианты электрического отопления дома.
- Лучшие электрокотлы для отопления загородных домов: рейтинг десяти топовых моделей
- Расчет энергопотребления электрического котла.
- Отопление частного дома электричеством: виды систем для загородного жилья.
Выводы и полезное видео по теме
Самостоятельная сборка индукционного котла.
Как работает самодельный индукционный нагреватель:
Что такое индукционный нагрев:
Индукционный котел — самый экономный и действенный обогреватель, функционирующий на электричестве. Существуют различные варианты самостоятельных индукционных приборов, из которых можно выбрать подходящий для эксплуатационных условий.
Для приобретения такого устройства в торговой точке потребуется существенная сумма денег, вследствие чего любители домашнего рукоделия постигли способ его самостоятельного изготовления. .
Изготавливали ли вы для обогрева индукционный котел собственной конструкции? Если да, поделитесь фотографией своей работы и советами по сборке в комментариях.
Может быть, вы только планируете изготовить котел, и у вас остались непонятные моменты после прочтения статьи? Задавайте вопросы — с радостью поможем.