Индукционный электрический котел отопления и его схема

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.

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.

Снаружи вдоль корпуса приклеиваются 4—5 стержней из текстолита. На них наматывается провод сечением 1.7—2 мм² со стеклоизоляцией, применяющийся в сварочных трансформаторах.
Варочная панель разбирается и «родной» индуктор плоской формы демонтируется. Вместо него подключается самодельный нагреватель из трубы.

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:

Источник статьи: http://ok-karamel.ru/podelki/moshchnyj-indukcionnyj-nagrevatel-svoimi-rukami.html

Общая информация про индукционный котел отопления

Производство подобных агрегатов началось в 90-х гг. прошлого века. Многие модели имеют форму цилиндра, поэтому хорошо вписываются даже в малогабаритные помещения.

Предназначение инвертора

Самые дорогие модели оснащают электрическим преобразователем, который обрабатывает сетевой ток следующим образом:

• выпрямляет;
• снова делает переменным с частотой до 80 кГц вместо стандартных 50 Гц.

Инверторы оснащают электрическим преобразователем.

На первом этапе задействуют простой диодный мост. На втором – схему из быстросрабатывающих ключевых транзисторов и управляющего ими микропроцессора.

Повышение частоты тока приводит к аналогичному изменению генерируемого им магнитного поля. В результате в нагреваемом материале усиливается т. н. скин-эффект. Он состоит в том, что из-за взаимодействия постоянно меняющихся первичного и вторичного полей свободные носители заряда вытесняются в поверхностные слои изделия. В результате увеличивается плотность тока, а значит, и интенсивность нагрева, т. к., согласно закону Джоуля – Ленца, эти величины взаимосвязаны:

ω = j*E.

Температура в глубине материала повышается за счет теплопроводности. С ростом частоты магнитного поля индуктора толщина слоя уменьшается. Как результат, увеличивается плотность тока.

Технические характеристики и функциональные возможности

В паспорте прибора указывают следующие параметры:

• мощность;
• напряжение – 220 или 380 В (1- или 3-фазное);
• габариты и вес;
• способ установки – настенный или напольный;
• наибольшую температуру теплоносителя;
• максимальное давление в баке.

Индукционный котел имеет высокий КПД до 99%.

Часто обозначают и КПД. Но это маркетинговая уловка – любой электрокотел, независимо от принципа действия, работает с эффективностью 99%.

Вес установки мощностью 15 кВт составляет 15 кг (агрегат марки «Комфорт»), 5 кВт – 11 кг (ELC Indukcion).

Функциональные возможности:

1. Плавный запуск. Это исключает резкие колебания напряжения в домашней сети.
2. Регулировка мощности в широких пределах. Например, у отопителя номинальной производительностью 6 кВт имеется 3 ступени по 2 кВт.
3. Поддержание температуры теплоносителя в указанных пользователем пределах. Прибор автоматически выбирает нужный режим, при необходимости отключается.
4. Программирование. Пользователь задает график работы отопителя на каждый день недели. Например, в будни с 8-00 до 17-00. Когда дома никого нет, температуру теплоносителя устанавливают на минимум.
5. Комнатный термостат. С помощью выносного датчика прибор контролирует температуру воздуха в помещении и сам выбирает оптимальный режим работы.
6. Погодозависимое управление. Некоторые модели отслеживают еще и температуру на улице и при ее изменениях загодя корректируют производительность. Это позволяет избежать перерасхода энергии.
7. Удаленный контроль. GSM-модуль позволяет включать прибор и менять его настройки со смартфона.
8. Отображение рабочих параметров на экране. Есть модели с сенсорным дисплеем.

Многие модели укомплектованы расширительным баком и насосом.

Устройство

Прибор состоит из таких компонентов:

1. Корпуса с тепло- и электроизоляцией.
2. Котлового бака с сердечником.
3. Намотанной на него катушки из провода, залитой компаундом.
4. Блока автоматики.
5. Клеммной коробки для подсоединения кабеля.

Устройство индукционного котла.

Принцип работы

Функционирование котла основано на эффекте индукции. Часть совершаемой электротоком работы расходуется на создание магнитного поля вокруг проводника. Если тот собран в катушку, эта доля многократно увеличивается. Таким образом, обмотка котла выступает электромагнитом-индуктором, генерирующим переменное поле.

Конструкция и принцип работы

Электрокотлы имеют довольно простую конструкцию. Все устройства оборудованы нагревательным элементом и ёмкостью для проводника тепла. По типу нагревательного элемента электрокотлы разделяются на:

• устройства с тэнами (трубчатыми нагревателями);
• индукционные котлы;
• приборы с электродными нагревателями.

Электрокотлы классифицируются на 3 вида Читать подробнее: индукционный котел отопления своими руками.

Передвигаться теплоноситель по системе может в принудительном порядке с помощью установки дополнительного оборудования (насосов). Также для этой цели могут использоваться элементарные законы физики и сила земной гравитации. При автоматической циркуляции насос устанавливается на входе обратки.

Устройство с тепловым электронагревателем

Такие устройства считаются самыми популярными благодаря простой конструкции и небольшой стоимости. ТЭН (нагревательный элемент) устанавливается в ёмкость, где и прогревается проводник тепла до нужной температуры. При прохождении тока по спирали тэна она нагревается до высокой температуры, благодаря чему и происходит нагрев жидкости.

Нагревательный элемент защищён от перегревания, так как вода постоянно циркулирует и охлаждает его. Чтобы поддерживать постоянный уровень температуры проводника тепла, устанавливается термостат, который отключает тэн в случае превышения установленной температуры. Включается аппарат снова, когда показатели будут уменьшены до минимальных.

Электрический котёл для отопления своими руками сделать несложно, если сравнивать его изготовление с другими видами отопительного оборудования. Он не будет обладать достоинствами покупных аналогов, но всё же возложенную на него функцию выполнит.

Для самостоятельного изготовления устройства понадобятся только нагревательные трубчатые элементы и ёмкость. Но идеальным такой котёл считать не стоит, поскольку его КПД будет ниже 80%. Многое зависит и от качества тэнов, на которых образуется накипь из-за растворённых в воде солей. Зачастую она приводит к выходу оборудования из строя из-за перегрева. Как показывает практика, накипь слоем 1 мм снижает КПД на 10-15%. Но даже учитывая это, электрические конструкции для нагрева помещений пользуются большой популярностью.

КПД такого устройства будет далек от 100%

Индукционные аппараты

Такие устройства, в отличие от тэновых моделей, имеют КПД, приближённый к 100%. К тому же они долговечны. Срок их службы составляет около 25-35 лет, при этом дополнительно они могут выполнять функцию бойлера, нагревая воду. Благодаря преобразованию энергии практически без потерь котлы индукционного типа имеют самую высокую энергоэффективность.

Тем не менее такой тип оборудования не стал популярным у домашних мастеров, поскольку индукционный самодельный электрокотел для отопления дома сделать очень сложно. Связано это с необходимостью использования электронных преобразователей напряжения.

Конструкция такого устройства состоит из катушки (индуктора), которая установлена на металлический сердечник. Последний представляет собой змеевик из труб, по которым движется теплоноситель.

Индукционный котёл отличается от тэновых устройств тем, что площадь соприкосновения воды или антифриза с нагревательным элементом у него в несколько раз выше. Поэтому и КПД индукционных агрегатов равняется 99-100%. Накипи в них образуется в несколько раз меньше, поскольку создаются микровибрации, которые предотвращают такой процесс. Электрокотлы также имеют защиту от перегревания элекроэлемента, так как вода постоянно циркулирует.

Электродный агрегат

Конструкция на электродной основе чем-то напоминает «армейский» кипятильник. Она состоит из двух лезвий, между которыми есть зазор в 1-2 мм. В качестве теплоносителя используется вода с растворённой солью.

Электродный котёл включает в себя отрезок металлической трубы. Внутри расположен электрод, который закрыт с помощью втулок. Обязательно должно быть хорошее заземление с трубой, которое соединяют с корпусом котла.

Такой котёл имеет простую конструкцию

При подготовке теплопроводника необходимо правильно рассчитать количество соли, так как от этого показателя будет зависеть сила тока в цепи, то есть мощность устройства. Для корректировки температуры используют термостат. Также прибор оснащён автоматической системой отключения.

Основные преимущества индукционных котлов

Высокая популярность котлов индукционного типа обусловлена их достоинствами. Среди основных можно назвать экономичность. Установка позволяет экономить электрическую энергию. Оборудовав систему обогрева с электрическим котлом, можно забыть о необходимости регулярного пополнения запасов топлива. Что не скажешь о системах с жидкотопливными и твердотопливными котлами.

Работают электрокотлы индукционные бесшумно. Прибор во время работы не выделяет вредных веществ и является экологически чистым. Достоинством можно назвать и то, что электрическая катушка изолирована и с теплоносителем не соприкасается. Это означает, что возможность возникновения протечки исключена.

Индукционный прибор отличается долговечностью и безопасностью.

К тому же такое оборудование можно довольно просто сделать своими силами.

Реализация в бытовых условиях

Индукционное отопление ещё не завоевало в достаточной степени рынок из-за высокой стоимости самой системы обогрева. Так, например, для промышленных предприятий подобная система обойдётся в 100 000 рублей, для бытового использования – от 25 000 руб. и выше. Поэтому вполне понятен интерес к схемам, которые позволяют создать самодельный индукционный нагреватель своими руками

Индукционный котел отопления

На базе трансформатора

Основным элементом системы индукционного отопления с трансформатором станет само устройство, у которого есть первичная и вторичная обмотки. Вихревые потоки будут формироваться в первичной обмотке и создадут электромагнитное индукционное поле. Это поле будет воздействовать на вторичную, которая и есть, по сути, индукционный нагреватель, реализованный физически в виде корпуса котла отопления. Именно вторичная короткозамкнутая обмотка передает энергию теплоносителю.

Вторичная короткозамкнутая обмотка трансформатора

Главными элементами установки индукционного нагрева являются:

• сердечник;
• обмотка;
• два вида изоляции – тепло- и электроизоляция.

Сердечник – это две ферримагнитные трубки разного диаметра с толщиной стенок не менее 10 мм, вваренные друг в друга. Тороидальная обмотка из медного провода производится по внешней трубке. Необходимо наложить от 85 до 100 витков с равным расстоянием между витками. Переменный ток, изменяясь во времени, создаёт вихревые потоки в замкнутом контуре, которые и нагревают сердечник, следовательно, и теплоноситель, осуществляя индукционный нагрев.

С использованием высокочастотного сварочного инвертора

Индукционный нагреватель может быть создан с использованием сварочного инвертора, где главными компонентами схемы служат генератор переменного тока, индуктор и нагревательный элемент.

Генератор используется для преобразования стандартной частоты в сети электропитания 50 Гц в в ток с более высокой частотой. Этот модулированный ток подаётся на цилиндрическую катушку-индуктор, где в качестве обмотки используется медная проволока.

Медная проволока для обмотки

Катушка создаёт переменное магнитное поле, вектор которого меняется с заданной генератором частотой. Созданные вихревые токи, индуцированные магнитным полем, производят нагрев металлического элемента, который передаёт энергию теплоносителю. Таким образом реализуется ещё одна схема индукционного отопления, выполненная своими руками.

Нагревательный элемент тоже может быть создан своими руками из нарезанной металлической проволоки длиной около 5 мм и отрезка полимерной трубы, в которую помещается металл. При установке вентилей сверху и снизу трубы следует проверить плотность наполнения – не должно оставаться свободного пространства. Согласно схеме поверх трубы накладывается около 100 витков медной проводки, которая и является индуктором, подключаемым к клеммам генератора. Индукционный нагрев медной проволоки происходит за счёт вихревых токов, формируемых переменным магнитным полем.

Самодельный индукционный котел

Как уже было сказано выше, индукционный котел своими руками собрать будет несложно. Здесь не требуется специальное образование или глубокие познания в теплотехнике. Но умение пользоваться сварочным аппаратом вам обязательно пригодиться. Ведь котел придется устанавливать в действующую отопительную систему, приваривая его к подающему и обратному контуру.

Необходимое количество материалов и схема сборки

Что потребуется, чтобы собрать индукционный котел?

• В качестве корпуса для котла может быть использована пластиковая труба диаметром 100 мм. Толщина трубы 5 мм.
• Из алюминиевой катанки диаметром 7 мм нарезаются кусочки длиною по 5 см. Ими будет заполняться корпус отопительного агрегата.
• Чтобы алюминиевые куски проволоки не высыпались из трубы, необходима металлическая сетка, которая крепится к нижнему торцу будущего котла.
• Для того чтобы котел принял законченный вид, необходимы два специальных переходника. Они устанавливаются с торцов и закрепляются там. Трубные переходники предназначены для одной цели – провести соединение с подающим и обратным трубопроводом.

Теперь необходима медная эмалированная проволока, которую накручивают на внешнюю плоскость пластиковой трубы. Количество витков приблизительно 90. Будьте внимательны при проведении этой операции.

Главное – соблюсти точные размеры пространства между витками, надо добиться того, чтобы участки проволоки не соприкасались. Все надо делать очень аккуратно. По сути, накрученная медная проволока и есть индукционная катушка, то есть, это первичная обмотка:

Безопасность любого агрегата – это основа его эксплуатации и обслуживания. Поэтому рекомендуется провести изоляцию самодельного индукционного котла с внешней стороны, где закреплена катушка

Для выбора изоляционного материала обратите внимание на его электро- и гидроизоляционные характеристики. Это наиважнейшие показатели при выборе

Устанавливать сам индукционный прибор можно на любом участке отопительного трубопровода

Он имеет компактные размеры, так что много места занимать не будет. Крепление отопительного агрегата в систему отопления производится с помощью переходников и сварочного аппарата. То есть, вырезается участок трубы, вместо которой и устанавливается котел

Обратите внимание, что диаметр переходника должен совпадать с диаметров трубы отопления. А вот подключение индукционного котла к сети переменного тока можно лишь через высокочастотный трансформатор

Включать же прибор можно лишь при заполненной отопительной системе. В противном случае пластиковая труба под действием высокой тепловой энергии просто расплавиться.

Сооруженный индукционный котел отопления своими руками – это отопительный прибор, который ничего не стоит. Правда, отметим, что у этого варианта есть несколько недостатков:

• Не очень презентабельный внешний вид.
• Невысокая эффективность.

Наша же задача показать, как можно сделать этот агрегат своими руками, какие средства на него необходимы, сколько времени все это занимает. Конечно, существуют модели более дорогие и эффективные.

К примеру, конструкция из двух металлических труб разного диаметра, вставленных друг в друга

Но в этой статье нам важно было показать устройство индукционного котла и принцип его работы. Поэтому в качестве примера была выбрана простейшая модель. Что мы хотели сказать этой статьей? Существует большая разновидность отопительных агрегатов, которые работают на разных видах топлива

И если перед вами стоит задача экономии энергоресурсов, то индукционный котел один из таких вариантов. Тем более есть возможность изготовить его своими руками

Что мы хотели сказать этой статьей? Существует большая разновидность отопительных агрегатов, которые работают на разных видах топлива. И если перед вами стоит задача экономии энергоресурсов, то индукционный котел один из таких вариантов. Тем более есть возможность изготовить его своими руками.

Более сложный вариант индукционного вихревого котла ↑ ↑

Для того чтобы сделать этот самодельный индукционный котел потребуются навыки работы со сварочным аппаратом и трехфазный трансформатор, желательно чтобы он был оснащен крепежом.

Конструкция состоит из двух вваренных друг в друга труб. Если взглянуть на них сверху, то сваренные между собой трубы будут напоминать бублик. Он одновременно выполняет функцию сердечника (проводника создаваемой магнитным полем энергии) и работает в качестве нагревательного элемента.

Обмотку наматывают на корпус котла, благодаря чему повышается производительность при относительно небольших габаритах и весе.

Для подводки и вывода циркулирующего в системе отопления теплоносителя в корпус вваривают подающий и выходной патрубки.

Рекомендовано для исключения потерь получаемой при работе прибора тепловой энергии и утечек тока поместить сделанный собственноручно тепловой котел в изоляционный кожух.

Нагревание теплоносителя происходит при непосредственном контакте его с обмоткой по стандартной для индукционного оборудования схеме.

Индукционной нагревательной системой можно оборудовать только закрытую отопительную сеть с обеспеченной насосом принудительной циркуляцией.

Допустимо включение прибора в систему отопления с пластиковым трубопроводом.

Между поверхностью стен, другими приборами и индукционным котлом должна быть соблюдена дистанция не менее 30 см, от плоскости пола и потолка расстояние более 80 см.

Рекомендовано за выводным патрубком встроить группу безопасности: манометр, автоматическое устройство для отвода воздуха, подрывной клапан.

Безусловно, с изготовлением последнего варианта придется немало повозиться, зато результат и экономический эффект без сомнений доставит удовольствие. Заводское индукционное оборудование три десятилетия работает как часы, не требуя ремонта. Самодельный прибор прослужит не меньше 25 лет, а если приложить максимум старания, то и больше.

Не исключено, что первоначально собственноручное производство индукционного вихревого котла может показаться довольно трудоемким и сложным. Но пользы от него будет немало. Кроме ощутимого для семейного бюджета расхода на приобретение дорогостоящего заводского оборудования благодаря полезной самоделке еще и существенно снизятся затраты недешевой электроэнергии.

Хотите обустроить свой дом эффективным и одновременно с этим экономически выгодным обогревом? Тогда обязательно обратите свое внимание на современные индукционные котлы. Подобные агрегаты характеризуются высокой производительнос тью и имеют при этом предельно простую конструкцию, поэтому со сборкой индукционного отопительного котла можно с легкостью справиться своими руками. Работа рассматриваемого оборудования основывается на использовании индукционной электрической энергии

Работа рассматриваемого оборудования основывается на использовании индукционной электрической энергии.

Такие котлы абсолютно безопасные и экологически чистые. Во время их эксплуатации не выделяется никаких побочных продуктов, способных навредить человеку и состоянию окружающей среды.

Содержание пошаговой инструкции: