Индукционное отопление частного дома своими руками

Идея нагревать металл вихревыми токами Фуко, возбуждаемыми электромагнитным полем катушки, отнюдь не нова. Она давно и успешно эксплуатируется в промышленных плавильных печах, кузнечных мастерских, бытовых нагревательных приборах – плитах и электрокотлах. Последние довольно дороги, так что домашние умельцы не оставляют попыток сделать индукционный нагреватель воды своими руками. Наша задача – рассмотреть работоспособные варианты самодельных устройств и разобраться, можно ли применять их для отопления дома.

О принципе индуктивного нагрева

Для начала разъясним, как функционируют электрические индукционные нагреватели. Переменный ток, проходя по виткам катушки, образует вокруг нее электромагнитное поле. Если поместить внутрь обмотки сердечник из магнитящегося металла, то он станет нагреваться вихревыми токами, возникающими под воздействием поля. Вот и весь принцип.

Важное условие. Чтобы металлический сердечник нагревался, катушка должна питаться переменным током, меняющим знак и вектор поля с высокой частотой. При подаче на обмотку постоянного тока вы получите обыкновенный электромагнит.

Сам нагревательный элемент носит название индуктора и является главной частью установки. В отопительных котлах он представляет собой стальную трубу с протекающим внутри теплоносителем, а в кухонных плитах – плоскую катушку, максимально приближенную к варочной панели, как изображено далее на фото.

Вторая часть индукционного нагревателя — схема, повышающая частоту тока. Дело в том, что напряжение с промышленной частотой 50 Гц малопригодно для работы подобных устройств. Если присоединить индуктор к сети напрямую, то он начнет сильно гудеть и слабо прогревать сердечник, причем вместе с обмотками. Чтобы эффективно преобразовывать электричество в теплоту и полностью передавать ее металлу, частоту нужно повысить минимум до 10 кГц, чем и занимается электросхема.

В чем заключаются реальные преимущества индукционных котлов перед ТЭНовыми и электродными:

1. Деталь, нагревающая воду, — это простой кусок трубы, не участвующий в электрохимических процессах (как в электродных теплогенераторах). Поэтому срок службы индуктора ограничивается только работоспособностью катушки и может достигать 10—20 лет.
2. По той же причине элемент одинаково хорошо «дружит» со всеми видами теплоносителей – водой, антифризом и даже машинным маслом, разницы нет.
3. Внутренности индуктора не покрываются накипью в процессе эксплуатации.

Примечание. С индукционными котлами связано множество мифов. Например, продавцы утверждают, что они экономичнее других электрических обогревателей на 10—20%, хотя в действительности КПД всех электрокотлов равен 98%. Список преимуществ ограничивается тремя вышеперечисленными пунктами, остальное – реклама.

Варианты самодельных устройств

На просторах интернета размещено достаточное количество разнообразных конструкций, создаваемых для различных целей. Взять индукционный малогабаритный нагреватель, сделанный из компьютерного блока питания 250—500 Вт. Модель, показанная на фото, пригодится мастеру в гараже или автосервисе для плавки стержней из алюминия, меди и латуни.

Но для отопления помещений конструкция не подойдет по причине малой мощности. В интернете есть два реальных варианта, чьи испытания и работа засняты на видео:

• водонагреватель из полипропиленовой трубы с питанием от сварочного инвертора либо индукционной кухонной панели;
• стальной котел с нагревом от той же варочной панели.

Справка. Существуют и другие, полностью самодельные конструкции, где преобразователи частоты умельцы собирают с нуля. Но для этого нужны знания и навыки в области радиотехники, поэтому рассматривать их мы не будем, а просто приведем пример такой схемы.

Теперь давайте подробнее разберем, как делаются индукционные нагреватели своими руками, а главное, — как они потом функционируют.

Изготавливаем нагревательный элемент из трубы

Если вы плотно занимались поиском информации по данной теме, то наверняка столкнулись с этой конструкцией, поскольку мастер выложил ее сборку на популярном видеоресурсе YouTube. После чего многие сайты разместили текстовые версии изготовления этого индуктора в виде пошаговых инструкций. Вкратце нагреватель делается так:

1. Внутрь трубы из полипропилена диаметром 40 мм и длиной 50 см наталкиваются металлические ершики для мытья посуды (можно рубленую проволоку — катанку). Они должны притягиваться магнитом.


2. К трубе припаиваются отводы с резьбами для подключения к отопительной сети.
3. Снаружи вдоль корпуса приклеиваются 4—5 стержней из текстолита. На них наматывается провод сечением 1.7—2 мм² со стеклоизоляцией, применяющийся в сварочных трансформаторах.
4. Варочная панель разбирается и «родной» индуктор плоской формы демонтируется. Вместо него подключается самодельный нагреватель из трубы.

Важный нюанс. Длину и сечение провода для намотки катушки следует определять по штатному индуктору печки, чтобы она соответствовала мощности полевых транзисторов в электросхеме. Если взять больше провода, то упадет мощность нагрева, меньше – перегреются и выйдут из строя транзисторы. Как это выглядит визуально, смотрите на видео:

Как нетрудно догадаться, роль нагревательного элемента здесь играют металлические ершики, находящиеся в переменном магнитном поле катушки. Если запустить варочную панель на максимум, одновременно пропуская через импровизированный котел проточную воду, то ее удастся нагреть на 15—20 °С, что и показали испытания агрегата.

Поскольку мощность большинства индукционных плит лежит в пределах 2—2.5 кВт, то с помощью теплогенератора можно обогреть помещения общей площадью не более 25 м². Есть способ увеличить нагрев, подключив индуктор к сварочному аппарату, но здесь есть свои сложности:

1. Инвертор выдает постоянный ток, а нужен переменный. Для подсоединения индукционного нагревателя аппарат придется разобрать и найти на схеме точки, где напряжение еще не выпрямлено.
2. Нужно взять провод большего сечения и подобрать число витков путем расчета. Как вариант, медную проволоку Ø1.5 мм в эмалевой изоляции.
3. Понадобится организовать охлаждение элемента.

Проверку работоспособности индуктивного водонагревателя автор демонстрирует в своем видео, представленном ниже. Испытания показали, что агрегат требует доработки, но конечный результат, к сожалению, неизвестен. Похоже, что умелец оставил проект незавершенным.

Как собрать индукционный котел

В этом случае дешевую китайскую плиту разбирать не нужно. Суть в том, чтобы сварить по ее размерам котловой бак, руководствуясь пошаговой инструкцией:

1. Возьмите стальную профильную трубу 20 х 40 мм с толщиной стенки 2 мм и нарежьте из нее заготовок по ширине панели.
2. Сварите трубки между собой по длине, стыкуя меньшими сторонами.
3. Сверху и снизу к торцам герметично приварите железные крышки. Сделайте в них отверстия и поставьте патрубки с резьбами.
4. К одной из сторон прикрепите сваркой 2 уголка, чтобы они образовали полку для индукционной печки.
5. Покрасьте агрегат термостойкой эмалью из баллончика. Подробнее процесс сборки показан в видеоролике.

Окончательная сборка и запуск заключается в монтаже котла на стену и его врезке в систему отопления. Варочная панель вставляется в гнездо из уголков на задней стенке бака и подключается к электросети. Остается заполнить систему теплоносителем, стравить воздух и включить нагрев индуктора.

Здесь вас подстерегает та же проблема, что встречалась с предыдущей моделью. Несомненно, индукционный нагрев будет работать, но его мощности 2.5 кВт хватит для обогрева парочки небольших комнат при морозе на улице. Осенью и весной, когда температура не опустилась ниже нуля, самодельный котел сможет отопить площадь 35—40 м². Как его правильно подключить к системе, смотрите в очередном видеосюжете:

Выводы и рекомендации

Мы намеренно представили варианты индукционных водонагревателей несложной конструкции, чтобы каждый желающий мог сделать подобный агрегат своими силами. Но остался вопрос, нужно ли заниматься этим делом и тратить собственное время. На этот счет есть ряд объективных соображений:

1. Пользователи, не разбирающиеся в электрике и радиотехнике, вряд ли смогут добиться увеличения мощности нагрева свыше 2.5 кВт. Для этого придется собрать схему преобразователя частоты.
2. КПД индуктора ничуть не выше, чем у других электрических котлов. Но собрать нагреватель с ТЭНами гораздо проще.
3. Если у вас не завалялась дома индукционная панель, то потребуется ее купить примерно за 80 у. е. Столько стоят дешевые китайские изделия в интернет-магазинах. За те же деньги продаются готовые электродные котлы мощностью до 10 кВт.


4. Электроплиты оснащаются автоматикой безопасности, отключающих бытовой прибор спустя 1 или 2 часа работы. Это доставляет неудобство при эксплуатации.
5. Если в силу разных причин теплоноситель вытечет из самодельного теплогенератора, то нагрев не прекратится. Это чревато пожаром.

Конечно, вы можете обойтись без дорогих покупок, досконально разобраться в конструкции и смастерить индукционный нагреватель с нуля. Но выполнить все бесплатно не получится, ведь потребуется приобрести комплектующие для схемы. Заметьте, что бонусы от подобного отопительного агрегата невелики, так что всерьез браться за его изготовление с целью обогрева частного дома нецелесообразно.

Источник: otivent.com

Устройство и принцип работы оборудования

Прежде, чем заняться самостоятельной сборкой индукционного котла, предстоит разобраться с его устройством и принципом работы. И только уяснив эти моменты можно приступать к изготовлению самоделки.

Как работает индукционный котел?

Чтобы понять, как работает индукционное оборудование, нужно познакомиться с принципом его действия. А потому вспомним школьный курс физики.

Когда через токопроводящий материал проходит электрический ток, он выделяет тепло. При этом количество полученного тепла будет прямо пропорционально напряжению и силе тока. Эту закономерность открыли Джоуль и Ленц, в честь которых и назван физический закон.

Но электрический ток может появиться в проводнике не только при непосредственном подключении его к источнику питания. Есть еще один способ, открытый в позапрошлом веке М. Фарадеем. Это бесконтактный метод, не предполагающий взаимодействия источника питания с проводником.

Суть его заключается в том, что когда изменяются параметры магнитного поля, которое пересекает проводник, в нем появляется ЭДС или электродвижущая сила.

Это явление было названо электромагнитной индукцией. Именно оно используется в работе индукционного котла. Получается, что если присутствует ЭДС, значит, будет и электрический ток, соответственно, будет и нагрев проводника.

В этом случае он будет производиться бесконтактным способом, при помощи наведенных токов или как их еще называют токов Фуко.

Получить электромагнитную индукцию можно двумя способами. В первом случае для получения индукции вращают или перемещают проводник внутри постоянного магнитного поля. Этот способ используется в электрогенераторах.

Еще один способ получения индукции – проводник остается неподвижным, при этом параметры магнитного поля, в котором он находится, а именно направление силовых линий и интенсивность, постоянно изменяются.

Сделать это было бы достаточно сложно, если бы не открытие Эрстеда. Он выяснил, что если на катушку намотать провод, то при подключении источника питания она превращается в электромагнит. При изменении направления и силы тока будет изменяться и магнитное поле, которое генерирует это устройство.

Если же внутрь поля поместить проводник, в нем возникнет электрический ток, что сопровождается нагревом.

Именно по такому принципу и устроен индукционный котел. Конструкция его очень проста. Она включает в себя корпус, обязательно теплоизолированный и экранированный. Внутри него помещается труба. Лучше всего, если она будет и сплава, но можно использовать и сталь.

Правда, в последнем случае эксплуатационные характеристики устройства немного пострадают. Трубу устанавливают в гильзу из диэлектрического материала.

Поверх гильзы по принципу катушки наматывается медная шина. Ее подключают к источнику питания. Для врезки в систему отопления используются два патрубка, по которым будет двигаться теплоноситель.

При подаче питания ток проходит по катушке и активирует переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, наводит вихревые токи внутри трубы. Они разогревают стенки детали, а частично и теплоноситель, который в ней находится.

Существую вариации индукционного котла с несколькими трубками малого диаметра, установленными параллельно. Их используют вместо одной большой трубы. Это дает выигрыш в скорости разогрева устройства.

В таком виде оборудование уже может работать, но нагрев будет слабым. Чтобы его усилить, нужно пропускать через катушку высокочастотный электрический ток. Поэтому оборудование обязательно дополняется инвертором и выпрямителем.

Переменный ток из сети имеет частоту 50 Гц, что недостаточно для эффективной работы индукционного котла. Поэтому он подается на выпрямитель, где преобразуется в постоянный.

После чего направляется в инвертор, который представляет собой электронный модуль с управляющей схемой и два ключевых транзистора. Устройство преобразует постоянный ток в высокочастотный.

Надо признать, что использование выпрямителя и инвертора увеличивает стоимость индукционного котла. Поэтому есть модели, работающие без них. Они подключаются к обычной сети. Но такое оборудование имеет внушительные габариты, что позволяет увеличить его эффективность. Приборы с инвертором более компактны.

Основные элементы отопительного оборудования

Любой котел индукционного типа состоит из нескольких конструктивных элементов:

• Индуктор. Основная деталь устройства. Представляет собой своего рода трансформатор с двум обмотками. Первичная наматывается на сердечник. При прохождении тока именно здесь возникает электромагнитное поле, образующее вихревые токи. Корпус котла выступает в роли вторичной обмотки. Она принимает на себя вихревые токи, разогревается и передает тепловую энергию теплоносителю.
• Нагревательный элемент. Это сердечник катушки. Для котла он выполняется в виде трубы достаточно большого диаметра или нескольких параллельно соединенных труб меньшего сечения.
• Патрубки. Предназначены для врезки устройства в тепловую сеть. По одному внутрь устройства поступает теплоноситель, по второму жидкость выходит из котла и подается в отопительный контур.
• Инвертор. Это устройство — инвертор — преобразует постоянный электрический ток в высокочастотный, который потом подается на индуктор.

Прежде чем приступить к самостоятельной сборке, следует тщательно продумать, из чего и как будут изготовлены основные элементы устройства. Некоторые из них придется изготавливать самому, а некоторые можно купить.

К примеру, можно использовать инвертор от сварочного аппарата. Хорошо, если он будет с возможностью регулировки мощности.

Мы перечислили основные элементы индукционного котла.

Плюсы самостоятельной сборки отопительного прибора

Котлы, работающие от электричества, традиционно считаются неэкономичными. Учитывая, что стоимость электроэнергии постоянно растет, они обходятся «в копеечку» своим владельцам. Детальную информацию об отоплении от электрокотла рекомендуем посмотреть в этой статье.

Впрочем, индукционные котлы, хотя и работают от электричества, достаточно экономичны.

Но это еще не весь список их достоинств.

Решившись на установку такого прибора можно получить:

• Быстрый разогрев теплоносителя. На это уходит в среднем 3-5 минут.
• КПД приближенный к 100%, поскольку практически вся электроэнергия преобразуется в тепловую.
• Высокую температуру разогрева жидкости в отопительном контуре, минимум – 35 °С.
• Отсутствие накипи на внутренних поверхностях устройства, что объясняется вибрациями, которые появляются при работе устройства. Они предотвращают появление отложений.
• Длительный срок эксплуатации, поскольку отсутствуют движущиеся и трущиеся механизмы и детали. Соответственно, нет износа оборудования и повреждения его комплектующих.
• Отсутствие необходимости отводить продукты сгорания и часто проводить обслуживающие мероприятия.

Недостатков у индукционных котлов не так уж и много. Прежде всего, это достаточно высокая стоимость оборудования. Кроме того, в процессе работы приборы издают небольшой вибрационный шум.

Еще один минус – достаточно большая масса, что обязательно нужно учесть при монтаже устройства на стену.

Инструкция по сборке индукционного котла

Индукционные отопительные приборы можно приобрести в магазине, но стоимость их достаточно велика. Поэтому многие домашние умельцы пробуют сделать его своими руками. Для изготовления самодельного индукционного котла нужно подготовить материалы и инструменты.

Для начала нужно приобрести сварочный инвертор. Он может быть недорогой, но желательно, чтобы устройство было оборудовано регулятором силы тока.

Кроме того, следует обратить внимание на силу тока, с которой работает прибор. Стандартное значение для сварочных инверторов – 15А. Этого будет недостаточно. Нужно поискать более мощный агрегат.

Кроме этого нужно подготовить катанку или проволоку из нержавейки диаметром 7 мм или около того. Ее следует нарезать на фрагменты длиной 40-50 мм. Они будут помещены в электромагнитное поле, где будут разогреваться.

Для изготовления корпуса котла берется пластиковая толстостенная труба. Диаметр детали может варьироваться, но, как показывает практика, оптимальный вариант – 50 мм по внутреннему диаметру.

Для соединения оборудования с отопительной системой используются переходники. Через один из них в котел будет поступать холодный теплоноситель, а через другой горячая жидкость будет подаваться в систему.

Фрагменты проволоки должны быть уложены в корпус. Чтобы они не выпали, дно детали накрывается мелкоячеистой металлической или капроновой сеткой, которая надежно закрепляется на корпусе. После этого можно уложить проволоку внутрь корпуса.

Теперь верхнюю часть детали накрывают такой же сеткой, как и дно, и закрепляют ее к стенкам детали. На об торца надеваются переходники. Получается заготовка, из которой будет изготовлена индукционная катушка.

Для этого на нее нужно намотать эмалированный медный провод. В среднем нужно наложить 90 витков. Они должны располагаться ближе к центру детали. Выполнять их нужно очень аккуратно и ровно, так, чтобы получилась качественная индукционная катушка.

Получившееся устройство можно устанавливать в систему отопления. Делается это следующим образом. Сначала из системы сливается теплоноситель.

После этого выбирается место, где будет установлен котел. Труба на этом участке размечается, после чего из нее вырезается фрагмент, равный по длине отопительному прибору.

Затем на подготовленное место устанавливается самодельный индукционный котел. Катушка соединяется с инвертором, на этом монтаж можно считать законченным. После этого система вновь заполняется теплоносителем.

Только после этого можно тестировать новое устройство. В нем обязательно должна быть жидкость.

Если включить индукционный котел «на сухую», пластиковый корпус расплавится от высокой температуры. Это приведет к частичному разрушению отопительной системы, что недопустимо.

Еще один важный момент – грамотное обустройство заземления отопительного прибора, без чего невозможна его безопасная эксплуатация.

Особенности вихревого индукционного котла

С принципом работы индукционного отопительного прибора мы уже знакомы. Существует его разновидность: вихревой индукционный котел или ВИН, действующий несколько иначе.

Отличительные черты ВИН

Как и индукционный аналог, он работает от высокочастотного напряжения, поэтому обязательно оборудуется инвертором. Особенность ВИН устройства заключается в том, что вторичная обмотка у него отсутствует.

Ее роль выполняют все металлические детали прибора. Их обязательно изготавливают  из материалов, которые проявляют ферромагнитные свойства. Таким образом, когда на первичную обмотку устройства поступает ток, резко возрастает напряженность электромагнитного поля.

Оно в свою очередь генерирует ток, сила которого стремительно увеличивается. Вихревые токи провоцируют перемагничивание, в результате которого все ферромагнитные поверхности очень быстро, почти мгновенно, разогреваются.

Вихревые устройства достаточно компактны, но за счет использования металла, их вес велик. Это дает дополнительное преимущество, поскольку все массивные элементы корпуса принимают участие в теплообмене. Таким образом КПД агрегата приближается к 100%.

Эту особенность устройства нужно учитывать, если принято решение самостоятельно изготовить котел ВИН. Он может быть выполнен только из металла, пластик использоваться не должен.

Как собрать вихревое индукционное устройство?

Как мы уже знаем, такой котел отличается от своего индукционного аналога, однако, изготовить его самостоятельно так же несложно. Правда, теперь понадобятся навыки сварочных работ, ведь устройство должно быть собрано только из металлических деталей.

Для работы понадобится:

• Два одинаковых по длине отрезка металлической толстостенной трубы. Их диаметры должны быть разными, так, чтобы одну деталь можно было поместить в другую.
• Обмоточная (эмалированная) проволока из меди.
• Трехфазный инвертор, можно от сварочного аппарата, но максимально мощный.
• Кожух для теплоизоляции котла.

Теперь можно приступать к работе. Начинаем с изготовления корпуса будущего котла. Берем трубу большего диаметра и вставляем внутрь вторую деталь. Их нужно вварить одну в другую так, чтобы между стенками элементов осталось некоторое расстояние.

Получившаяся деталь в разрезе будет напоминать баранку. В качестве основания и крышки корпуса используется стальной лист толщиной не менее 5 мм.

В результате получаем полый бак цилиндрической формы. Теперь нужно врезать в его стенки патрубки под трубы подачи холодной и отводе горячей жидкости. Конфигурация патрубка и его диаметр зависят от труб отопительной системы, возможно, дополнительно понадобятся переходники.

После этого можно приступать к намотке проволоки. Она аккуратно, под достаточным натяжением наматывается на корпус котла.

Собственно, нагревательным элементом будет служить намотанная проволока, поэтому корпус прибора желательно закрыть теплоизоляционным кожухом. Так удастся сохранить максимум тепла и, соответственно, увеличить КПД устройства и сделать его безопасным.

Теперь нужно врезать котел в отопительную систему. Для этого теплоноситель сливается, отрезается нужный по длине участок трубы и на его место вваривается прибор.

Осталось только запитать отопительный прибор и не забыть подключить к нему инвертор. Устройство готово к эксплуатации. Но прежде, чем провести испытания, нужно заполнить магистраль теплоносителем.

Вы не знаете, какой теплоноситель выбрать для заполнения контура? Рекомендуем ознакомиться с характеристиками различных теплоносителей и рекомендациями по выбору оптимального типа жидкости для отопительного контура.

Только после закачки теплоносителя в систему проводить пробный пуск.

Сначала нужно запустить прибор на минимальной мощности и внимательно отследить качество сварных швов. Если все в порядке, мощность увеличиваем до максимума.

На нашем сайте есть еще одна инструкция по изготовлению индукционного прибора, который можно использовать для подогрева теплоносителя в системе отопления. Чтобы ознакомиться с процессом сборки индукционного нагревателя, переходите по этой ссылке.

Необычная модель индукционного прибора

Эта модификация индукционного котла может показаться очень необычной, тем не менее, вполне имеет право на существование.

Более того, практика показывает, что такое устройство намного экономичнее стандартного ТЭНового котла. На обогрев стандартной «трешки» будет уходить порядка 1,8-2,5 кВт в час, тогда как электрокотел потратит как минимум 6 кВт.

Собственно, котел представляет собой врезанный в отопительную систему теплообменник, который нагревается от индукционной электроплитки.

Важное звено конструкции – теплообменник, он должен быть компактным, надежным и по возможности дешевым. Расчеты показывают, что для обогрева квартиры площадью около 50 кв. м будет достаточно устройства, работающего с 40 л теплоносителя.

То есть понадобится плоский металлический бак, размеры которого варьируются в пределах 50х600х500 мм. Такую емкость вполне можно изготовить самостоятельно, сварив из профильных труб 50х50.

Работы выполняются в следующей последовательности:

• Труба 50х50 нарезается на отрезки длиной 600 мм. Всего должно получиться 9-10 штук.
• Полученные отрезки привариваются один к другому по принципу «стенка к стенке» так, чтобы получился сплошной ряд из труб.
• От трубы отрезается еще два отрезка так, чтобы их длина была равна ширине получившейся заготовки.
• Из обоих полученных фрагментов трубы отрезается одна стенка.
• Деталь устанавливается срезанной частью на сваренные вместе трубы так, чтобы получилась заготовка, напоминающая коллектор. Фрагмент приваривается к теплообменнику.
• Аналогично устанавливается второй отрезок трубы с противоположной стороны.
• В противоположные по диагонали участки теплообменника ввариваются патрубки для соединения с отопительной системой.
• Конструкция тщательно обваривается, поскольку должна быть полностью герметичной.

Теплообменник готов, его можно устанавливать на место и подводить под него источник тепла. Практика показывает, что лучше всего установить такую систему в санузле, выполнив вертикальный монтаж.

Теплообменник вваривается в отопительную систему, а плитка располагается между ним и стеной.

Домашние мастера утверждают, что если подключить к такому устройству инвертор, его энергопотребление существенно уменьшится.

После прочтения инструкций вам изготовление самодельных котлов кажется сложным и опасным занятием? Вы сомневаетесь, что самоделка будет экономнее расходовать электроэнергию для подогрева теплоносителя в системе отопления? В таком случае покупка готового нагревательного агрегата станет лучшим решением.

На нашем сайте есть полезные материалы по выбору лучшего электрокотла и рейтинг самых популярных среди покупателей моделей. А также рекомендуем ознакомиться с особенностями расчетов энергопотребления котлом и другими вариантами электрического отопления в доме:

• Электрокотел для отопления частного дома: обзор десятки лучших моделей электрических котлов
• Сколько потребляет электроэнергии электрический котел: правила расчетов
• Электрическое отопление в частном доме: обзор видов систем для загородного дома

Выводы и полезное видео по теме

Как самому собрать котел индукционного типа:

Как работает самодельный индукционный нагреватель:

Что такое индукционный нагрев:

Индукционный котел – наиболее экономичный и эффективный из всех отопительных приборов, работающих от электричества. Существует множество модификаций самодельных индукционных устройств, можно выбирать любое, наиболее подходящее к условиям эксплуатации.

Чтобы купить такое устройство в магазине придется потратить значительную сумму, поэтому домашние умельцы научились изготавливать их самостоятельно.

Вы используете в качестве отопительного прибора самодельный индукционный котел? Поделитесь фотографией свой самоделки и рекомендациями по сборке в блоке комментариев.

А может вы только собираетесь заняться изготовлением котла и у вас остались нерешенные вопросы после прочтения нашей статьи? Не стесняйтесь их задать — мы постараемся вам помочь.

Источник: sovet-ingenera.com

Немного теории

Многие знают, что существуют индукционные кухонные плиты, но не многие знают о принципе их работы. А это очень просто – специальная катушка плиты вырабатывает магнитные поля определенной частоты, которые при воздействии с металлом, возбуждают в нём электрические вихри.

Последние в свою очередь за счёт сопротивления металла его нагревают. Так происходит нагрев кухонной посуды: кастрюль и сковород. Главное условие в этом процессе – металл с магнитными свойствами, — например, нержавейка, чугун и железо, а вот алюминий и другие цветные металлы нагреваться не будут.

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

Для изготовления понадобится:

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

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

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

Делаем котёл отопления

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

Подсоединяем котел к радиатору

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

Подключение к плитке и проверка работоспособности

Приборы управления и контроля

Заключение

Вот таким нехитрым способом с помощью индукционной плитки можно обогреть достаточно большое помещение. Что касается расхода электроэнергии, то оно значительно меньше того, если использовать масленые калориферы, — средний показатель при -15 °С 650 Вт/час.

Это значение можно уменьшить, если использовать большее количество радиаторных секций или конверторный тип радиатора.

ВИДЕО: Часть 1. ИНДУКЦИОННЫЙ КОТЕЛ своими руками – это просто. Приспособление для индукционной плитки.

ВИДЕО: Часть 2. Индукционный котел своими руками – это просто. Выбор индукционной плитки. Доработка.

ВИДЕО: Часть 3. Индукционный котел своими руками – это просто. Подключение автоматики.

ВИДЕО: Часть 4. Индукционный котел своими руками – это просто. Тестирование в системе водяного отопления.

Источник: krrot.net

Принцип действия

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. 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.
7. 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.
8. Устанавливают теплообменник в шкаф, закрепив его на кронштейны из термостойкого не проводящего ток материала. Можно использовать текстолит.
9. Подключают нагреватель к системе и заполняют ее водой.
10. В нижнюю часть шкафа ставят инвертор. Подключают к нему клеммы и включают его в сеть. Производят запуск котла и настройку режима.

Корпус шкафа из металла необходимо обязательно заземлить!

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.

Источник: gidpopechkam.ru

Принцип действия

Вспомнить физику можно, посмотрев видео :

В основу работы индукционного котла заложен эффект электромагнитной индукции, вернее – индукционный нагрев ферримагнитных элементов, передающих тепловую энергию теплоносителю.

По конструкции водонагреватель представляет собой трансформатор в сварном металлическом корпусе. Первичный контур – катушка индуктивности, размещенная в герметичном объеме. Вторичная обмотка (сердечник) – замкнутая цепь труб разного диаметра, которые заполняются теплоносителем.

При подаче электричества катушка генерирует магнитное поле, в результате чего во внутреннем контуре индуцируются токи, вызывающие нагрев сердечника и от него – теплоносителя.

В роли теплоносителя могут применяться любые жидкости: вода, масло или антифризы.

Катушка индуктивности располагается в герметичном отсеке и не имеет прямого контакта с теплоносителем. У индукционного котла отсутствует нагревательный элемент и электрод, на котором возможно образование накипи и отложений. Теплоноситель подаётся в котёл в нижнюю часть, под действием магнитного поля достаточно быстро нагревается и подается к батареям отопления. Большая площадь соприкосновения обеспечивает значительный объём одновременно нагреваемой жидкости.

Классификация

Индукционные котлы классифицируют по:

1. Рабочей частоте тока.
2. Напряжению – 220В или 380В.
3. Мощности.

Котлы с индукционным нагревом теплоносителя током промышленной частотой в 50 Гц получили аббревиатуру SAV, котлы с высокочастотным (до 10 кГц) током — ВИН – вихревой индукционный нагреватель. Применение инвертора позволило уменьшить размеры котлов и повысить их производительность. При одинаковой мощности ВИН выделяет на 20% тепловой энергии больше, и прогрев теплоносителя осуществляется быстрее.

Преимущества

• Компактность.
• Простота монтажа и технического обслуживания.
• Автономность.
• Максимальный КПД.
• Высокая надежность.
• Возможность применения различных теплоносителей.
• Отсутствие накипи.
• Долговечность.
• Отсутствие продуктов горения, отпадает необходимость устройства дымоходов.

Недостатки

• Высокая цена
• Большой вес
• Необходимость монтажа дополнительного оборудования

Расчет мощности

Приблизительный расчет необходимой мощности котла можно произвести самостоятельно. Для этого надо принять за исходную величину 60Вт на 1 квадратный метр площади дома, но практичнее производить расчеты с первоначальным значением мощности в 1кВт на 10 м². Такой запас обеспечит работу котла в оптимальном режиме без максимальных нагрузок.

Установка и подключение

Монтаж индукционных котлов достаточно прост. Чертежи не нужны. Котлы представляют собой готовое заводское изделие, и установка не требует специальных навыков.

Необходимо соблюдение нескольких правил:

1. Монтаж выполняется в закрытую отопительную систему.
2. Установка дополнительного оборудования осуществляется в рекомендованной паспортом последовательности.
3. Расположение котла — строго вертикально.
4. Учитывая большой вес предусмотреть надежное анкерное крепление кронштейнов.
5. Выполнить монтаж с рекомендуемыми зазорами – по сторонам 300мм, сверху и снизу 800мм.

Правильный монтаж индукционного котла обеспечит эффективную работу радиаторов отопления и водяных теплых полов.

Практический совет

Подключение к системе отопления производится стандартными металлопластиковыми или пластиковыми трубами и фитингами.

• Верхний патрубок котла подсоединяется к трубопроводу подачи теплоносителя;
• Нижний патрубок соединяется с трубой обратной подачи;
• Не далее 800мм от выходного патрубка монтируется группа безопасности: предохранительный клапан, манометр и воздушный клапан;
• Рекомендуется выполнить перемычку прямой и обратной подачи. В аварийной ситуации малый контур предотвратит перегрев котла.
• На трубу обратной подачи последовательно монтируются расширительный бак, фильтр – отстойник, фильтр грубой очистки, циркуляционный насос и датчик потока, регулирующий циркуляцию теплоносителя. Он обеспечит отключение котла при прекращении циркуляции.
• Основное внимание уделить электропроводке – соответствия сечения проводов и мест соединения. Обязательно подключить котёл к контуру заземления.
  

  

Обслуживание индукционного котла

Частого обслуживания котел не требует. Единственное требование – проверка надежности электрического подключения, заземления и уровня теплоносителя в системе.

Практический совет

Перед включением котла проверьте, чтобы в системе не было воздуха. Строго соблюдайте последовательность включения оборудования: циркуляционный насос должен включаться первым.

Включение теплового аккумулятора в систему повышает эффективность работы индукционного котла и позволяет экономнее расходовать электроэнергию.

Вывод

Индукционные котлы идеально подходят для отопления загородного дома при отсутствии альтернативных источников тепла. Автономность и безопасность эксплуатации оправдывают высокую стоимость. Применение в качестве теплоносителя антифриза убережет систему от промерзания при перебоях подачи электроэнергии в отсутствие хозяев.

Индукционный котел своими руками

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

Индукционный			ТЭН
Мощность	Отапливаемая площадь	Стоимость	Мощность/кол-во ТЭН	Отапливаемая площадь	Стоимость
3 кВт	30-40 м2	220-415$	3 кВт/1 ТЭН	20-35 м2	80-100$
			3 кВт/3 ТЭН	30 м2	180$
4 кВт	50-60 м2	230-420$	5 кВт/2+3 ТЭН	50 м2	300$
5 кВт	50-65 м2	240-525$	6 кВт/3 ТЭН	60 м2	150$
7 кВт	70-80 м2	300-695$	7 кВт/1 ТЭН	50-70 м2	150$>

Первый способ изготовления индукционного котла

Для изготовления простейшего котла потребуется:

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

Порядок работы

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

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

Практический совет

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

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

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

Второй способ изготовления индукционного котла

Данный вариант немного сложнее предыдущего. Для изготовления потребуются:

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

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

Порядок работы

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

Практический совет

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

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

Подробности эксплуатации можно посмотреть на этом видео:

Третий способ изготовления индукционного котла

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

Но есть существенные недостатки.

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

Этот вариант не популярен среди домашних мастеров.

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

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

Источник: mastergrad.com