Индукционный котел своими руками

Индукционный котел своими руками для отопления

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.

Устройство

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:

• сердечник;
• внешний контур;
• электроизоляционный материал;
• теплоизоляционная прослойка.

В самодельных котлах объем передаваемой тепловой энергии приближается к 97%, что действительно является одним из самых эффективных способов отопления.

Преимущества таких котлов

1. Максимальная простота конструкции обеспечивает его длительную эксплуатацию – минимальный срок составляет 15 лет.
2. Отсутствует механический износ как всего котла, так и входящих в его состав элементов. Здесь нет динамичных деталей, поэтому износ в принципе невозможен.
3. Обмотка, сделанная из медной проволоки, имеет минимальный запас прочности в 25 лет. А в индукционных котлах, где витки не соприкасаются друг с другом, такой потенциал еще больше.
4. Единственная потенциально опасная деталь – сердечник, который с течением времени постепенно разрушается, но этот процесс продолжается на протяжении нескольких десятков лет.
5. В промышленных видах котлов гарантийный срок распространяется только на транзисторы, которые обеспечивают подачу электроэнергии. Заявленный срок составляет 10 лет, хотя в реальности даже по истечении 30 лет транзисторы работали безотказно.

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:

• теплоноситель нагревается дважды за счет тепла, поступающего с первичного и вторичного контура;
• за счет двойной работы контуров время на нагрев сокращается вполовину;
• минимальный инерционный уровень;
• отсутствует накипь на стенках ввиду замкнутого водоворота;
• нет необходимости в регулярном техническом и сервисном обслуживании.

Как сделать своими руками

• куски стальной проволоки Ø 7ммдлиной 50-70мм;
• медная проволока Ø 5-7мм;
• труба толщина стенки 3-5 мм;
• металлическая сетка;
• переходники для обвязки котла.

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:

Процесс изготовления

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

Категорически запрещено включать котел без теплоносителя. Пластик расплавится моментально!

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:

Заключение, отзывы, советы

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.

Как сделать индукционный котел своими руками

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.

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.

Данная статья рассказывает о том, как сложить печи для дачи на дровах своими руками.
Об особенностях эксплуатации дровяного котла с водяным контуром можно узнать здесь
Об особенностях и преимуществах конструкции кирпичной печи с водяным контуром можно смотрите: http://gidpopechkam.ru/pechki/kirpichnaya-vodyanym-konturom.html

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!

• Высокий КПД. Большинство производителей называют цифры 95-98%;
• Большой выбор моделей различной мощности на однофазное напряжение

220 В или трехфазное

380 В;

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!

В данной статье можно узнать о простой конструкции коптильни для холодного копчения в домашних условиях
Как изготовить генератор дыма для холодного копчения можно узнать http://gidpopechkam.ru/generatory/dyma-xolodnogo-kopcheniya.html

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.

Индукционный котел отопления своими руками – предусмотрим все

Система преобразования электроэнергии состоит из двух обмоток. Первая принимает ток из сети, создает вихревые потоки, которые становятся причиной электромагнитного поля. Оно направляется на внешнюю обмотку, которая по совместительству еще и корпус котла. Именно здесь и происходит нагревание теплоносителя, который идет по трубам.

Индукционный агрегат должен иметь патрубок для входа холодной воды и выхода горячей. Обычно снизу корпуса приваривается ввод, а сверху вывод. Носитель подается внутрь, обтекает корпус, нагревается за счет хорошей теплопроводности и уходит через верхнее отверстие в отопительную систему. Основная трудность при создании собственного котла – это правильно расположить внешнюю обмотку и сердечник, чтобы вихревые потоки и создаваемое поле эффективно разогревали котел. Для этого важно разобрать приведенную схему, доступную для понимания человека со средними знаниями физики.

Индукционный агрегат отопления

Кроме выгодного преобразования электроэнергии такие котлы еще и реже ломаются, потому что нет индивидуального статичного нагревательного элемента. Не оседает и накипь на корпусе, потому что система обмоток постоянно находится в состоянии легкой вибрации. Работает индукционный котел негромко и вредных выбросов не производит. Также протечки такой системы маловероятны, потому что сварных швов минимальное количество, а то и вовсе нет. Главным минусом индукционного нагревателя будет его цена, поэтому появляется все больше самодельных схем, одну из них мы и рассмотрим. Также его нельзя располагать вблизи постоянного пребывания людей, потому что это источник ЭМИ, значит, потребуется отдельная комната в дальнем углу дома.

2 Собираем простейший индукционный котел

Самый незамысловатый нагреватель просто заменит часть трубы в системе отопления. Насколько реально собрать такой индукционный котел своими руками, оцените по этой инструкции.

Как собрать индукционный котел своими руками — пошаговая схема

Шаг 1: Выбираем преобразователь энергии

На входе электроэнергию будет встречать сварочный инвертор. Изготавливать его самостоятельно могут только очень продвинутые пользователи, так как мы назвали эту схему простейшей, предполагаем, что вы его просто приобретете в соответствующем магазине. Какой из предложенных там взять? Это зависит от мощности, которую вы ожидаете получить от будущего индукционного нагревателя. В среднем для небольшого дома подойдет высокочастотный сварочный инвертор на 15 А. Желательно наличие функции плавного изменения тока.

Шаг 2: Тело нагревателя

Сложного внутри нашего котла мастерить не будем, пустим воду через нагретую стальную проволоку. Для этого берем прокат с диаметром не менее 7 мм. Нарезаем кусочки по 5 см длиной. Количество определяется размером корпуса, куда мы их будем засыпать. Его мы сделаем из пластиковой трубы с толстыми стенками, на нее в дальнейшем будем наматывать индукционную катушку. Естественно, пластик должен быть термоустойчивым. Нежелательно, чтобы диаметр трубы превышал 50 мм. Длину ее мы узнаем после того, как намотаем катушку, поэтому возьмите с запасом.

Индукционная катушка для самодельного котла отопления

3 Какие условия обязательны для безопасной работы котла?

Собрать индукционный котел самостоятельно оказалось не так сложно, но есть несколько обстоятельств, без которых корректной его работы мы не добьемся. Такой нагревательный агрегат не будет функционировать, если в вашей отопительной системе нет принудительной циркуляции теплоносителя. То есть, это должна быть закрытая сеть с насосом, который и будет гонять воду по контуру. Также у вас должна быть возможность заземлить инвертор, иначе пожарная безопасность окажется под вопросом. В сеть этот агрегат нужно включать через устройство защитного отключения (УЗО).

Инвертор индукционного котла отопления

Крайне важно, чтобы в системе была вода. Без нее включать котел категорически запрещено. Ведь катушка намотана на пластиковую трубу, которая неспособна выдержать температуру раскаленной металлической проволоки. Поэтому корпус попросту расплавится, а дальнейшие последствия непредсказуемы.

К материалу самого домашнего трубопровода. куда врезается котел, особых требований нет. Это может быть и пластик, и металл. Главное, чтобы это была жесткая конструкция, а не болтающиеся шланги. Расположение катушки из соображений пожарной безопасности должно находиться в 30 см от стен и 80 см от пола и потолка. Если поблизости должны быть еще какие-то приборы или мебель, то расстояние до них тоже желательно выдержать около 30 см.

Подключение индукционного котла к жесткой конструкции трубопровода

Также не помешает на выходе из котла установить автоматический клапан с манометром, чтобы при необходимости он стравливал нарастающее давление, от которого может треснуть наш корпус. Это понадобится, если устройство принудительной циркуляции нужно будет отключить или насос просто внезапно сломается. Если эта идея вам нравится, тогда переходник на выходе из котла должен быть тройным (два входа для возможности отвода воды в разных направлениях, третий – для клапана). Корпус индукционного нагревателя можно обтянуть изолирующим материалом. Это снизит потери тепла и исключит возможность касания катушки по неосторожности, которая ударит током. Эту рекомендацию мы бы перевели в статус обязательного условия.

Источники: http://www.portaltepla.ru/elektricheskie-kotli/indukcionnij-kotel-otopleniya-svoimi-rukami/, http://gidpopechkam.ru/kotly/indukcionnyj-kotel-svoimi-rukami.html, http://remoskop.ru/indukcionnyj-kotel-otoplenija-svoimi-rukami.html

Как вам статья?