В условиях современных рыночных отношений цена на продукты и товары растет достаточно быстро и регулярно. Дорожает все, и энергоносители в том числе. Собственники жилых домов и помещений вынуждены изыскивать выгодные способы варианты без потери качества теплоносителя. Одним из таких способов является индукционный котел своими руками. Принцип работы такого оборудования основан на самом простом и понятном принципе электромагнитной индукции. Для того, чтобы понимать, как это работает, можно представить толстую проволоку, через которую проходит ток. Вокруг этой проволоки возникает электромагнитное поле. Если направить преобразованную энергию на металлическую пластину, можно получить теплоотдающую поверхность.
Главным преимуществом индукционного котла является то, что его легко можно сделать своими руками, даже не имея соответствующего физико-технического образования. Достаточно понять принцип его работы и собрать все необходимые материалы. Какие - в нашей статье.
Принцип работы самодельного котла не отличается от промышленного. Это конструкция, состоящая из контура отопления и помещенной внутрь трубы с обмоткой и стальным сердечником. Контур должен быть изготовлен из ферромагнетика, то есть такого материала, который не притягивается и не реагирует на стальной сердечник. Вырабатываемое электромагнитное поле нагревает контур и происходит выделение тепла.
Учитывая то, что в этой конструкции генератором выступает именно катушка, эффективность ее работы можно изменять количеством витков обмотки и видом материала, из которого она изготовлена.
На сегодняшний день индукционные котлы называют едва ли не самым эффективным и экономным способом отопления больших и малых помещений. Так ли это, поможет разобраться видео репортаж, где обсуждаются самые известные тезисы об индукционных котлах.
Перед тем, как приступить к собственноручной сборке, следует детально разобраться, какие элементы входят в его состав и по какому принципу они работают.
Работа катушки с обмоткой во многом идентичная работе трубчатого электронагревателя (ТЭНа), который также преобразует в тепловую энергию электричество.
Самый простой тип индукционных котлов реализуется принцип электрического индуктора, когда поступающая электроэнергия преобразуется в электромагнитное поле.
Для этого используется 2 типа обмотки первичная и вторичная.
Первичная обмотка (контур) необходима для образования вихревого тока из поступающей электроэнергии. Магнитное поле от вихревых поток передается на вторичную обмотку, которая выступает уже в качестве основного нагревательного элемента котла. Именно от вторичной обмотки тепло передается на ферромагнетик и нагревает, соответственно, теплоноситель.
Основным элементом оборудования является корпус, и именно по его форме можно определить самодельный котле перед вами или промышленный. Последний всегда изготавливается по принципу цилиндрической обмотки, что рационально в условиях конвейера. Самодельная обмотка традиционно выполнена в форме тора (торроидальная) - w-образные витки, насаженные на сердечник. Этот способ более рационален, так как позволяет уменьшить массу и габариты готовой конструкции, но при этом увеличить коэффициент полезного действия.
В корпус ИК входят следующие обязательные элементы:
В самодельных котлах объем передаваемой тепловой энергии приближается к 97%, что действительно является одним из самых эффективных способов отопления.
Индукционные котлы не идут ни в какое сравнение с любыми другими электротехническими аналогами, и тем более выигрывают в сравнении с ТЭНами.
Если оценивать преимущества по отношению к обычным котлам, работающим на твердом, жидком или газообразном топливе, то можно выделить следующее:
Необходимые материалы:
Помимо этого понадобятся инструменты (плоскогубцы, зажим и т.д.) и инверторная сварка.
Для корпуса котла понадобится пластиковая труба с толщиной стенки 3-5 мм и диаметром 50 мм.
Для того, чтобы можно было определить все необходимые характеристики индукционного котла, воспользуйтесь схемой:
Стальную проволоку нарезаете на большое количество кусков - они будут помещены в корпус котла, для того, чтобы увеличивать площадь теплоотдачи. Для этого корпус должен плотно закрываться с обеих сторон.
Переходник на принимающей трубе привариваете инверторной сваркой, переходник на подающую трубу, по которой выходит теплоноситель, насаживаете на резьбовое соединение.
Для изготовления индукционной катушки своими руками вам понадобится медная проволока. Накручиваете ее на пластиковую трубу, делая равное расстояние между полосками. Количество витков варьируется от 90 до 100, при этом чем их больше, чем выше эффективность котла.
Индукционная катушка должна быть подключена к инвертору с высокой частотой. Изготовленная конструкция может быть установлена в любой точке трубопровода, и для этого нет необходимости монтировать отдельную систему или делать дополнительное разветвление труб
После того, как вы собрали всю конструкцию, необходимо провести изоляцию открытых участков катушки, чтобы его работа была абсолютно безопасной для окружающих.
Для того, чтобы точно разобраться, как собирать индукционный котел своими руками и что за чем следует, посмотрите видео:
Преимущества индукционных котлов неоспоримы - бесшумная работа, максимально возможный КПД 97%, низкое энергопотребление, длительный срок эксплуатации, исчисляемый десятками лет и многое другое. Средняя цена бытового котла промышленного производства составляет 20-25 тысяч рублей, что окупается уже за первые 3-5 лет эксплуатации. Сделать своими руками индукционный котле несложно, хотя и понадобится некоторое время и определенные материалы. Если вы пока раздумываете, сделать или купить, обратитесь изначально к специалистам, которые подскажут, есть ли возможность установить в своей системе подобный котел.
Планируя систему отопления на даче, владельцы рассматривают множество технических решений, среди которых – вариант с индукционным котлом. Его установка позволяет экономить электрическую энергию, он не выделяет опасные для жизни вещества, а значит, экологически чист. Есть возможность создать индукционный котел отопления своими руками и убедиться в его преимуществах, например, перед агрегатами, работающими на газе или твердом топливе.
Главное назначение оборудования – создание тепловой энергии из электрической при помощи специального агрегата. В отличие от ТЭНов, индукционные аппараты быстрее увеличивают температуру теплоносителя благодаря абсолютно другой конструкции.
Индукционные котлы эффективно используют в отопительных системах не только частных домов
Теплоносителем традиционно являются вода или антифриз, но иногда применяют и другие жидкости, обладающие необходимым свойством – проводимостью тока
В основе устройства – индуктор (трансформатор), имеющий два вида обмотки. Внутри возникают токи вихревого характера, следующие на виток (короткозамкнутый), который одновременно является корпусом. В результате вторичная обмотка восполняется запасом энергии, которую незамедлительно преобразует в тепло, отдающееся теплоносителю.
Устройство необходимо оснастить двумя патрубками: по одному из них будет подаваться охлажденный теплоноситель, по второму – выходить уже горячий.
Перегрева системы не происходит в связи с тем, что горячая вода постоянно отводится, а вместо нее поступает холодная
Схема котла заводского исполнения аналогична схеме самодельного оборудования
Если разбить принцип работы котла на этапы, получится следующая картина:
Самостоятельно изготовленный индукционный котел, как правило, имеет простую конструкцию, поэтому он редко выходит из строя. Благодаря вибрации, которая сопровождает работу агрегата, исключено появление накипи, также являющейся частой причиной поломок. По такому же принципу работает заводское устройство:
Имея некоторые знания в области физики и владея кусачками, можно собрать элементарную индукционную модель самостоятельно.
Для этого необходимо приобрести уже готовый сварочный инвертор, высокочастотный, с плавной регулировкой тока и мощностью 15 ампер, хотя для обогрева лучше выбрать более мощный аппарат. Катанка из нержавеющей стали или просто отрезки стальной проволоки подойдут в качестве нагреваемого элемента. Длина отрезков – около 50 мм, при диаметре 7 мм.
Медную проволоку можно приобрести в магазине. Обмотку со старых катушек лучше не использовать
Корпус (основа индукционной катушки) будет одновременно частью трубопровода, поэтому для его изготовления подойдет пластиковая труба, обязательно с толстыми стенками, внутренний диаметр которой немного менее 50 мм. К корпусу крепят два патрубка для поступления холодного и отдачи нагретого теплоносителя.
Внутреннее пространство полностью заполняют отрезками проволоки, с обоих концов закрыв металлической сеткой, чтобы они не рассыпались. Индукционная катушка изготавливается следующим способом: вокруг уже готовой пластиковой трубы аккуратно наматывают эмалированный медный провод – примерно 90 витков.
Самодельное устройство необходимо подключить к сети. Из установленного трубопровода вырезают участок трубы, а вместо него ставят самодельный индукционный котел. Его соединяют с инвертором и запускают воду.
Индукционный отопительный котел располагается вместе с остальным оборудованием - в бойлерной
Важно заметить, что индукционные котлы отопления работают только при наличии в системе теплоносителя, без него пластиковый корпус расплавится.
Для изготовления данного агрегата потребуется аппарат для сварки, а также трансформатор (трехфазный) с возможностью фиксации.
Необходимо сварить две трубы так, чтобы они в разрезе были похожи на бублик
Данная конструкция выполняет и проводниковую, и нагревательную функции. Затем наматывают обмотку, прямо на корпус котла, чтобы он работал более эффективно, несмотря на малый вес и размеры. Схема нагрева теплоносителя стандартна: он получает тепловую энергию при контакте с обмоткой.
Как и более простой вариант, сложная модель оборудуется двумя патрубками – для входа холодного теплоносителя и выхода нагретого
Наличие защитного кожуха поможет исключить потери тепловой энергии. Кожух также можно сделать самостоятельно.
Для монтажа индукционной установки подходит отопительная система закрытого типа, в состав которой входит насос, создающий принудительную циркуляцию воды в трубах. Распространенные пластиковые трубопроводы также подходят для установки самостоятельно изготовленного котла.
При монтаже следует соблюдать безопасные расстояния до ближайших предметов: до других приборов и стены – 300 мм и более, до пола и потолка – 800 мм и более. Около выводного патрубка разумно разместить группу безопасности (манометр, клапан сброса воздуха).
Заземление – еще одно обязательное условие установки индукционного котла.
Смастерив индукционный котел своими руками, в скором времени можно увидеть результаты своих трудов: он будет исправно работать длительное время, не уступая заводскому исполнению. Сложный в изготовлении, но экономичный в использовании, он не требует дополнительного обслуживания, главное – соблюдать условия эксплуатации.
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
Индукционный котел промышленного изготовления
Каждый тип электрических котлов имеет свои достоинства и недостатки. Если рассматривать индукционные котлы, то тут можно выделить такие достоинства:
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.
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:
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
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
Индукционные водонагреватели хороши тем, что потребляют меньше всего электроэнергии по сравнению с другими вариантами электрических котлов для отопления. Однако далеко не все могут себе позволить такое удовольствие, особенно для применения на дачных участках, которые посещаются редко. Связанно это с высокой ценой изделий, которая может варьироваться от 25 до 100 тыс. рублей. Чтобы все же порадовать себя таким электрообогревателем и в то же время сэкономить собственные средства, рекомендуем сделать индукционный котел своими руками. О том, как осуществить сборку в домашних условиях, читайте далее!
Прежде всего ознакомьтесь с тем, как работает такой вариант отопления и в чем его преимущества над альтернативными вариантами котлов. На все вопросы Вам даст ответ видео, предоставленное ниже!
Описание достоинств и принципа работы индукционных водонагревателей
Из материалов для изготовления самоделки Вам понадобятся:
Подготовив все материалы, можно переходить к сборке индукционного котла своими руками. Первым делом нарезаете стальную проволоку на 5-сантиметровые куски. После этого закрываете одну из сторон пластиковой трубы сеткой и засыпаете внутрь нарезанную проволоку. Количество материала должно быть таким, чтобы объем самоделки был полностью «забит» проволокой. Далее второй конец закрывается металлической сеткой, которая предотвратит распространение проволоки по отопительной системе.
Когда начинка будет подготовлена, необходимо самостоятельно сделать точки подключения самодельного вихревого котла к отопительной магистрали. Для этого переходники закрепляются с обеих сторон трубы сваркой либо резьбовым соединением.
Далее необходимо самому сделать нагревательный элемент устройства – индукционную катушку. Все что нужно, намотать поверх трубы около 90-100 витков медной проволоки. Обязательно соблюдайте шаг между витками, чтобы самодельный индукционный котел работал равномерно. После полного наматывания концы медного провода подключаются к инвертору и, в конце концов, корпус котла можно собрать и изолировать подходящим тепло- и электропроводным материалом.
Запуск самодельного нагревателя необходимо производить только после подключения к теплоносителю – воде. Если Вы включите инвертор без воды в корпусе, труба моментально расплавится и все Ваши старания будут напрасными.
Вот и вся инструкция, позволяющая сделать индукционный котел из подручных средств в домашних условиях. Такую самоделку можно установить на любом участке системы отопления, но из-за не очень привлекательного внешнего вида рекомендуем спрятать ее подальше от глаз.
Наглядно увидеть принцип работы устройства Вы можете на этом фото:
Как видно, сердечник внутри раскаляется докрасна, что происходит из-за воздействия электромагнитного поля. Испытания собранного устройства советуем просмотреть на видео примере:
Действие электромагнитного поля
Чтобы сделать мощный индукционный котел своими руками, необходимо всего лишь уметь пользоваться сваркой. На самом деле технология сборки не слишком сложная и с ней сможет справиться любой электрик-самоучка, в чем Вы и убедитесь после прочтения.
Итак, из материалов Вам понадобятся:
Чертеж самодельного нагревателя выглядит следующим образом:
Как Вы видите, одну трубу нужно вварить внутрь другой, чтобы получился полый бак в виде цилиндра. Также с помощью сварочного аппарата нужно «врезать» два патрубка в емкость для подачи холодной воды и вывода горячей к отопительной системе.
Далее, как показано на схеме выше, необходимо намотать медный провод на корпус индукционного котла. Намотка, как Вы понимаете, будет служить нагревательным элементом и, контактируя с теплоносителем, будет нагревать его. Поверх созданной конструкции необходимо натянуть теплоизолирующий чехол, после чего открыть подачу воды и испытать систему.
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.
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:
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.
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:
Последовательность сборки и монтажа элементов:
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:
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.
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.
