Самодельный индукционный котел своими руками схемы. Как сделать индукционный котел отопления своими руками: изготовление самодельного теплогенератора. Какие условия обязательны для безопасной работы котла

В связи с постоянным повышением цен на энергоносители, владельцы загородных домов и городских квартир в переходят на альтернативные, более выгодные виды отопления, в основном выбирая автономные его варианты. Некоторые предпочитают устанавливать , чтобы не переплачивать за центральное отопление, которое в некоторых регионах оплачивается не только в зимний период, но и летом. Другие же собственники жилья заинтересовались обогревом дома с помощью электрических приборов.

Электричество удобнее в том плане, что для установки такого водонагревателя не потребуется согласование с разрешительными организациями, составления и утверждения проекта. Но многих отпугивают высокие тарифы. Значит, необходимо останавливать свой выбор на электрических котлах, отличающихся повышенной эффективностью и экономичностью работы. К таким, безусловно, можно отнести агрегаты индукционного принципа действия. Они по праву создали довольно высокую конкуренцию газовым приборам отопления.

Но сам по себе индукционный котел – весьма недешевое «удовольствие». Потому многих домашних умельцев интересует вопрос – можно ли изготовить индукционный котел отопления своими руками. Оказывается, да, это выполнимая задача, но требующая определённого мастерства и знаний, особенно в области электротехники.

Сразу оговоримся о следующем. Автор этих срок не является сторонником «самоделок» в области электрической техники, работающей с напряжениями, опасными для жизни. Поэтому данную публикацию следует рассматривать, как обзор возможных вариантов, но не как пошаговое руководство к действию. Следует очень трезво взвесить свои силы, знания и возможности, прежде чем приступать к выполнению такой задачи.

Что же такое индукционный котел ?

Индукционные системы отопления начали использовать в 80-х годах прошлого столетия на промышленных предприятиях. Бытовые же приборы появились только в середине девяностых годов. За последние десятилетия они были доработаны, и в их конструкцию были внесены некоторые обновления, однако, принцип их работы остается неизменным.

Название данных отопительных систем и приборов уже само по себе говорит о том, что в основе их функционирования лежит электромагнитная индукция. Суть принципа работы состоит в том, что если через проволоку достаточно большого диаметра в сечении, накрученную в виде катушки, пропустить переменный ток, то вокруг этой первичной обмотки создается мощное электромагнитное поле. Если в этом поле окажется проводник, то в нем будет наводиться (индуцироваться) напряжение. Ну а если силовые линии поля пересекают расположенный в нем сердечник из сплава, обладающего магнитными свойствами, то получается своеобразный короткозамкнутый контур. И за счёт появления на нем блуждающих токов Фуко, происходит очень быстрый и сильный нагрев этого материала.

Такой принцип широко используется, например, в сталелитейной промышленности. Нашли ему применение и для быстрого и высокотемпературного нагрева воды. Понятно, что в качестве сердечника в этом случае будет выступать труба или иной канал, по которому циркулирует теплоноситель.

А самый доступный для понятия пример индукционного нагревателя представляет собой проволоку, намотанную на трубу, изготовленную из диэлектрика, которая будет изолировать магнитный сердечник, помещаемый в ее внутреннее пространство.

Проволочная катушка подключается к электропитанию и создает электромагнитное поле. В результате воздействия переменного электромагнитного поля металлический стержень-сердечник будет нагреваться, передавая тепло теплоносителю, который затем поступает в трубы и радиаторы отопительного контура. В качестве теплоносителя в автономных системах отопления может быть использовано масло, вода или этиленгликоль.

Это, конечно, очень упрощенное объяснение. В индукционных котлах промышленного производства в теплообменный ферромагнитным сердечником может являться целый лабиринт труб или каналов, а нередко, например, в вихревых нагревателях, в этом процессе задействован и корпус прибора.

В системах отопления небольшой протяженности теплоноситель, нагреваясь, будет подниматься вверх , и создавшегося естественного давления обычно бывает достаточно для его естественной циркуляции. Если же отопительная магистраль довольно длинная и разветвлённая, завязана на коллекторы с дальнейшим распределением потоков теплоносителя по отдельным контурам, то в систему устанавливают один или несколько циркуляционных , так как без них требуемого перемещения теплоносителя будет добиться невозможно.

Действительно ли индукционный метод нагрева теплоносителя эффективен и надежен ?

Перед тем как покупать или приступать к изготовлению индукционного котла, стоит разобраться в том, насколько эффективен этот метод отопления. В специализированных торговых центрах от продавцов-консультантов можно услышать только положительные характеристики систем, работающих по этому принципу. Однако, далеко не всё, что ими будет сказано, на все 100% соответствует действительности. И у этих отопительных агрегатов есть свои, так называемые , «подводные камни» .

Продавцы оперируют целым перечнем тезисов, стараясь увеличить продажи котлов, работающих по индукционному принципу:

• Например, распространено утверждение, что принцип работы данных приборов являются инновационной разработкой.

В реальности, это не соответствует действительности, так как электромагнитная индукция была открыта еще в 1831 году английским физиком-экспериментатором Майклом Фарадеем . Во второй половине ХХ-го века индукционные системы с успехом применялись в металлургической промышленности.

Из этого можно сделать вывод, что данные приборы вряд ли стоит относить к инновационным технологиям. Однако, в этом есть и свой «плюс», так как подобная система уже проверена временем и доказала свою эффективность.

• Следующим важным качеством, на которое делают упор продавцы, является экономичность использования индукционного котла. Обычно утверждается, что данный тип агрегатов потребляют энергии на 25÷30% меньше, чем другие электрические нагреватели. Можно ли с этим согласиться ?

Цены на индукционные котлы отопления

индукционный котел отопления

Наверное, все же нет. Любой потребляет электроэнергию соответственно своей мощности, указанной производителем в техническом паспорте. То есть для выработки одного киловатта тепла, в самом идеальном случае (при 100-процентном КПД) прибору необходимо потребить киловатт электроэнергии. Причем , даже при названных параметрах, КПД агрегата может быть меньше, так как многое зависит еще и от конкретных условий эксплуатации котла.

От мощности и эффективности работы нагревательного элемента зависит время нагрева теплоносителя до нужной температуры. Нужно сказать, что часть затраченной энергии, так или иначе, расходуется вхолостую, так как материалы, из которых изготавливаются детали прибора, имеют не нулевое сопротивление. Однако, теплопотери от работы индукционного котла не уходят «в дымоходную трубу», а остаются в помещении, где установлен прибор, в чем часто заключается очевидное их преимущество.

Итак, напрашивается вывод, что сколь-нибудь серьезно сэкономить на электроэнергии при использовании индукционного котла вряд ли получится. Но эффективность их и скорость нагрева – действительно высока.

• Несмотря на указанный в техпаспорте, установленный производителем примерный срок эксплуатации (не путать с гарантийным!), продавцы уверяют, что прослужит индукционный обогревательный котел не менее 25 лет. Необходимо согласиться, что эта информация достоверна, если электронный блок управления выполнен качественно. Блок включает в свою комплектацию полупроводниковые элементы, которые все же могут выйти из строя. Как правило, производители дают десятилетнюю гарантию на комплектующие элементы электронного блока. Однако, достаточно часто они отлично работают в течение 25÷30, а то и больше лет.

На а в самом котле, по большому счету, просто нечему ломаться. Так, первичная обмотка, обычно изготавливаемая из меди, имеет большой запас прочности и прослужит длительный срок, если будет производиться ее надлежащее охлаждение (а это обеспечивается циркуляцией теплоносителя).

Стержень-сердечник или материал внутренних каналов конечно, со временем начнет разрушаться, так как на него будет постоянно оказывать неблагоприятное воздействие агрессивная среда теплоносителя, а также чередование остывания-нагрев. Однако, для того чтобы он полностью стал непригоден для эксплуатации, должен пройти не один десяток лет.

Учитывая конструкцию котла, работающего по индукционной схеме, можно сделать вывод, что он значительно надежнее и долговечнее отопительных приборов, в которых в качестве нагревательных элементов используются ТЭНы .

Цены на отопительные котлы

отопительный котел

• Еще одно качество, которое ставят в плюс индукционным отопительным прибором — это бесшумная работа - якобы она выгодно отличает его от других агрегатов отопления. Возникает вопрос, так ли это?

А вот здесь-то, как раз , с точностью «до наоборот». Да, электрические отопительные агрегаты функционируют бесшумно, так как во время их работы не создается акустических колебаний и не используется механических узлов. Однако, именно при функционировании индукционного прибора могут явственно ощущаться низкочастотные колебания, которые могут раздражать людей с обостренным слухом. Это негативное явление сведено к минимуму в котлах вихревого типа , в которых питающее напряжение на первичную катушку предварительно преобразуется в высокочастотное.

Кроме того, если в систему установлен циркуляционный насос невысокого качества, то он тоже может стать источником легкого раздражающего шума. Но это уже касается всех систем отопления, независимо от типа котла. Но современный ассортимент насосов вполне позволяет приобрести совершенно бесшумную модель.

• Компактность котла покупатель может оценить визуально. Можно сказать, что этот агрегат состоит из отрезка трубы определенной длины, который не займет много места, в отличие от других отопительных приборов. Правда, масса у индукционного котла обычно – весьма внушительная, то есть потребуются надёжные кронштейны.

Однако, не стоит забывать, что потребуется место для сопутствующих элементов системы, а также разводки контуров и установки коллекторов, если этого требует схема. Если необходимо обогреть довольно большую площадь дома, то нередко устанавливается несколько индукционных приборов, и для всей такой системы потребуется немало места.

• Утверждение о том, что котлы этого вида полностью безопасны, причем , это качество котлов выражено больше, чем у их ТЭНовых аналогов, неверно. Безопасность эксплуатации у этих двух видов отопительных приборов примерно одинакова, и зависит от правильного подключения и от работоспособности систем заложенной в них защиты от экстремальных ситуаций.

Например, если в индукционном приборе произойдет утечка теплоносителя, а электромагнитное поле не отключится вовремя, и нагрев внутреннего сердечника продолжится, то корпус и крепления могут оплавиться буквально в считанные минуты. Поэтому , приобретая прибор или конструируя его самостоятельно, необходимо обратить внимание на автоматическое отключение агрегата в случае аварийной ситуации.

Как можно видеть из представленной выше информации, у индукционных котлов, так же, как и у других отопительных агрегатов, есть свои недочеты , и они не являются уникальными приборами, позволяющими платить за отопление сущие копейки. Однако, эффективность их не подается сомнению. И еще – благодаря компактным размерам котла, его вполне можно разместить в условиях квартиры, например, в нише, так, что он будет практически незаметен.

Как самостоятельно изготовить индукционный котел ?

Существует немало конструкций индукционных котлов. Некоторые из них сложны для самостоятельного исполнения, другие – попроще. Далее будут рассмотрены относительно доступные варианты, которые можно изготовить в домашних условиях. Однако, чтобы воплотить эти проекты в жизнь, потребуются определенные материалы и инструменты.

Первый вариант – с использованием индукционной варочной панели

Этот вариант отопительного прибора можно назвать экспериментальным. Он подходит для отопления небольшого помещения в 20÷25 м². В отопительный контур, отапливаемый от такого прибора, лучше всего установить или радиаторы, которые быстро прогреваются и отдают тепло в помещение. К тому же объем таких радиаторов невелик, поэтому потребуется небольшое количество теплоносителя, который будет быстро нагреваться в индукционном мини-котле.

Источником переменного электромагнитного поля в данном проекте является индукционная варочная панель, которая, возможно, была заменена на более современную модель, и пока без дела валяется в кладовой.

Для изготовления этой модели отопительного прибора, работающего по индукционному принципу, потребуются следующие материалы:

• Стальная профильная труба 50×25 мм, десять отрезков длиной в 500 мм и два в 300 мм – для изготовления теплообменника котла.
• Стальная профильная труба 50×30 мм, две штуки длиной в 500 мм и один в 700 мм – для изготовления кронштейна.
• Стальная труба диаметром в 20÷25 мм — два отрезка длиной в 120÷150 мм.
• Стальной лист толщиной в 3÷4 мм для изготовления расширительного бачка размером 270×270×100 мм.
• . Их количество будет зависеть от конкретной схемы, которая делается для определенного места размещения котла и его обвязки. Для соединения труб потребуются сопутствующие элементы – муфты, уголки, резьбовые фитинги и т.п . – здесь можно проявить собственное видение обвязки и разводки труб.
• Шаровые краны, которые будут перекрывать движение теплоносителя при необходимости проведения профилактических или ремонтных работ на отопительном оборудовании.

Кроме этих материалов, необходимо подготовить некоторые другие приборы и принадлежности, необходимые для выполнения монтажа и для установки в обвязку котла.

Цены на полипропеленовые трубы

полипропеленовые трубы

• Циркуляционный насос.
• Индукционная электрическая двухкомфорочная плита – по-другому ее часто называют панелью.

Для выполнения работ потребуется некоторые инструменты и приборы, а также , безусловно, умение с ними работать:

• Прибор для пайки полипропиленовых труб.
• Газовый ключ.
• Электрическая дрель.
• «Болгарка» (шлифмашинка ).

Цены на циркуляционный насос

циркуляционный насос

Работы по изготовлению такого нагревательного индукционного котла проводятся в следующем порядке:

Иллюстрация
	Первым шагом, с помощью «болгарки» нарезается профильная стальная труба на отрезки нужной длины. Из них будет изготовлен корпус теплообменника, по которому будет циркулировать теплоноситель. Отрезки складываются рядом на торцевую сторону, получается своеобразная батарея. Их необходимо зафиксировать в прижатом друг к другу положении. Далее, трубы сваривают между собой точечной сваркой. Сначала их прихватывают по краям, а затем по всей линии стыков, через каждые 100 мм. Для быстрейшего остывания и укрепление сварных точек, а также для очистки от сварной гари, получившеюся конструкцию можно пролить струей холодной воды.
	Следующим шагом нужно подровнять края получившейся «батареи» - для этого их подрезают шлифмашинкой. Ровные края необходимы, так как они будут закрываться металлическим П-образным профилем (швеллером), который должен быть идеально ровно установлен на края сваренных вместе квадратных труб.
	П-образный профиль можно приобрести в готовом виде или же изготовить самостоятельно, вырезав одну широкую полосу из профильной трубы. Таких деталей нужно подготовить две штуки. Причем, вырезанные полосы далее будет использованы для закрытия торцевых краев П-образных деталей, а также для конструкции кронштейнов.
	Теперь, получившийся профиль-швеллер необходимо очень аккуратно приварить сплошным швом к краям торцевых сторон «батареи». Пространство, которое будет образовано этой деталью, позволит циркулировать теплоносителю по трубам – получаются два своеобразных коллектора. Здесь необходимо отметить, что вполне можно изготовить теплообменник-батарею в виде змеевика -- это упростит циркуляцию теплоносителя, он будет быстрее прогреваться, что увеличит теплоотдачу.
	Далее, от одной из полос, которые остались после изготовления П-образных профилей, отрезаются четыре вставки-заглушки, по размерам соответствующие отверстиям образованным П-образными профилями, приваренными к торцам батареи. Затем, они привариваются на предназначенное для них место сплошным швом, так как конструкция должна получиться герметичной.
	Теперь, на торцевых сторонах батареи нужно просверлить два отверстия, в которые ввариваются отрезки труб, имеющих с внешней стороны резьбу. Один патрубок должен быть расположен в нижней части одной стороны батареи - он предназначается для входа остывшей воды в отопительный котел (так называемая «обратка»). Второй патрубок вваривается в отверстие, расположенное в верхней части противоположной стороны конструкции. Через него нагретая вода будет поступать в отопительный контур (подача). Кроме них, в центре боковых сторон, также с помощью сварки, фиксируются отрезки профильной трубы длиной в 100 мм.
	Сварочные точки и швы на готовом теплообменнике зачищают с помощью шлифмашинки и придают конструкции аккуратный внешний вид и гладкость. Особенно тщательно нужно обработать заднюю сторону теплообменника, так как к ней должна быть прижата нагревательная поверхность индукционной плиты.
	Далее, готовую сборку необходимо загрунтовать и затем покрыть термостойкой краской предназначенной для металлических элементов системы отопления.
	Следующим шагом из металлических панелей изготавливается расширительный бачок. Его детали свариваются между собой сплошным швом, так как он должен быть герметичен. В нижнюю сторону этой детали системы, врезается патрубок с внешней резьбой, для подключения к контуру отопления. Нужно сказать, что расширительный бачок можно купить и в готовом виде. Его вместимость выбирается в зависимости от того, сколько теплоносителя будет находиться в отопительном контуре – можно исходить из величины 10% объема.
	Далее нужно подготовить раму-кронштейн для установки индукционной панели и закрепления теплообменника. На данной иллюстрации можно видеть, что кронштейн состоит из двух вертикально расположенных профильных труб и нижней полочки. Последняя также может быть изготовлена из профильной трубы, с которой срезается одна узкая и одна широкая сторона. В средней части вертикальных профилей привариваются отрезки профильной трубы. Их месторасположение нужно рассчитать так, чтобы они могли состыковаться с отрезками трубы, закрепленными на торцах теплообменника. Затем все детали скрепляются между собой сваркой, причем нижняя горизонтальная деталь конструкции должна образовать полочку, на которую будет установлена индукционная панель. После этого на кронштейне закрепляется теплообменник с помощью отрезков труб приваренных на его торцах. Однако, между кронштейном и теплообменником должен остаться зазор, в который можно будет установить индукционную панель, так, чтобы она была плотно прижата к теплообменнику своими нагревательными элементами.
	Индукционная панель, предназначенная для приготовления пищи, работает по тому же принципу, что и котел, так как внутри нее расположены катушки, индуцирующие мощное переменное электромагнитное поле. Это поле и станет «инициатором» нагрева стальным профильных труб батареи-теплообменника. Удобство ее использования состоит в том, все электронные и электротехнические модули находятся внутри конструкции, а внешнее покрытие панели делает прибор безопасным. Устанавливая панель в кронштейн за теплообменником, ее прижимают к его поверхности.
	Теперь остается только подвести к котлу трубы, которые соединят его с отопительным контуром. Для этого могут быть использованы полипропиленовые или металлопластиковые трубы, главное, чтобы они были предназначены для горячей воды, имеющей температуру не менее 95 градусов. Как говорилось выше, выход нагретого теплоносителя из установки связывается с трубой доставляющей его в радиаторы, а также с расширительным бачком, который закрепляется на стене под потолком.
	Вся система не будет эффективно работать без циркуляционного водяного насоса, который может быть установлен в любом удобном месте отопительного контура, но в идеале – на трубе «обратки» перед входом в котел – там он в меньшей мере будет подвержен высокотемпературному воздействию. Желательно, чтобы он располагался недалеко от розетки электропитания.
	Осталось заполнить систему водой (теплоносителем), проверить герметичность всех соединительных узлов. Если все в норме, можно запускать котел. На иллюстрации показан пробный пуск, с использованием переноски. В реальных условиях эксплуатации, безусловно, необходимо подвести к котлу отдельную линию питания с соответствующим сечением провода и контуром заземления.

Используя индукционную панель можно изготовить и другой вариант котла, который будет более эффективен, чем выше описанный выше, хотя и менее компактен.

Особенность этого варианта заключается в горизонтальном расположении индукционной панели с установленными непосредственно на нагревательные площадки, находящиеся в ней, теплообменными блоками. Здесь конструкция, по сути, работает так же, как обычная плитка, на которую устанавливают кастрюлю с водой и нагревают до высоких температур. Отличие заключается в том, что емкость («кастрюля») делается из ферромагнитного сплава, то есть активно нагреваются все ее стенки. Эти емкости делаются герметичными, связанными между собой, и нагретая вода не испаряется, а уходит в подключенный к такому котлу отопительный контур.

Второй вариант – с самодельной индукционной катушкой и сварочным инвертором

Второй вариант индукторного нагревателя котла изготавливается на базе высокочастотного сварочного инвертора. Желательно, чтобы аппарат был оснащен плавной регулировкой сварочного тока. Мощность инвертора должна быть прямо пропорциональна мощности, которую должен иметь котел отопления. Самым подходящим вариантом для самодельной конструкции является показатель инвертора в 15 ампер, однако при необходимости можно сделать его и более мощным.

Следует правильно понимать, что подключение водонагревателя производится ни в коем случае не к клеммам сварочных проводов – ничего, кроме короткого замыкания в этом случае не получится. Инвертор придется несколько видоизменить – первичная обмотка создаваемого нагревателя должна подключаться после высокочастотного преобразователя, вместо индукционной катушки самого инвертора. Если самому разобраться с этим сложно, то проконсультируйтесь со специалистом в этой области.

Этот принцип нагрева и используется для нагрева теплоносителя, который проходит через ту самую трубу, помещаемую в электромагнитное поле. Вариант, показанный ниже, можно назвать весьма спорным, но мастер, который опробовал его на практике, убеждает в его работоспособности и эффективности.

Как будет видно, затраты на изготовление – минимальные, так что при желании вполне можно провести эксперимент. Пусть даже мощности не хватит для полноценного отопления – возможно, это будет приемлемое решение для нагрева воды в бытовых целях.

Иллюстрация	Краткое описание выполняемой операции
	Итак, кроме сварочного инверторного аппарата для создания нагревателя потребуется еще ряд деталей. В качестве корпуса, который будет являться частью отопительного контура, а также основой для формирования индукционной катушки и теплообменника, используется отрезок полипропиленовой трубы с толстыми стенками (PN25) длиной в 400÷500 мм, предназначенной для транспортировки горячей воды. Желательно, чтобы внутренний диаметр трубы составлять не менее 50 мм, то есть применяется труба с внешним диаметром 75 мм. Можно взять и поменьше, скажем, с внешним 50 мм, внутренним – 33, но производительность нагревателя, понятно, снизится. Потребуется стальная проволока или металлический прут диаметром в 6÷7 мм - из него нарезаются отрезки длиной в 40÷50 мм. Эти элементы возьмут на себя роль ферримагнитного сердечника-теплообменника. Возможны и иные варианты теплообменников – об этом будет казано ниже.
	Вместо нарезанных отрезков прута, вставляемых в полость трубы, может быть использован один толстый металлический стержень или стальная труба меньшего диаметра, стальной шнек, или другие изделия, обладающие магнитными свойствами и удобные для помещения в трубе ПВХ. Так, практикуют заполнение трубы стальными шариками, крупной стружкой, ненужными гайками и т.п. Если для заполнения трубы используются мелкие металлические элементы, от которых будет нагреваться теплоноситель, то один край трубы необходимо закрыть металлической сеткой. Затем засыпать в нее стальные элементы наполнителя, а затем закрыть сеткой второй ее край.
	Можно использовать металлический шнек с частыми витками или же несколько металлических трубок диаметром в 4÷5 мм, которые будут плотно установлены в полипропиленовый корпус-трубу. Они обеспечат большую площадь прямого теплообмена с циркулирующей водой. Некоторые мастера используют для заполнения «котла» стальную проволоку или даже обычные кухонные мочалки из нержавейки, плотно забивая ими полипропиленовую трубу.
	Приобретая кухонные мочалки для таких целей, их будет необходимое проверить на то, имеют ли они магнитные качества. Для этого, отправляясь за покупкой в магазин, можно взять с собой обычный магнит и приложить его к изделию для очистки посуды. Если такая мочалка будет магнититься, значит, она подходит для заполнения полости индукционного теплообменника. Так как стружка тонкая, она будет очень быстро нагреваться, отдавая тепловую энергию теплоносителю, который будет через нее проходить. Вариант плотного заполнения трубы металлической стружкой можно, пожалуй, назвать самым простым, доступным и эффективным вариантом.
	Когда корпус индукционного теплообменника будет заполнен металлическими изделиями, по его краям привариваются муфты-переходники, приводящие его большой диаметр к диаметру труб отопительного контура. Затем, при необходимости установки прибора в конкретное место, к муфтам через отрезок трубы привариваются уголки-отводы, направляющие течение теплоносителя в нужном направлении. Будет неплохо вварить муфты с гайками-американками - так нагревательный прибор станет съемным, например, для выполнения каких-либо ремонтно-восстановительных или профилактических работ. Конкретная схема распайки этих уголков-отводов или, при необходимости – прямых участков трубы, составляется заранее, исходя из конкретных условий установки отопительного прибора и разводки контура.
	Далее на трубу нужно наклеить текстолитовые палочки или же стержни, которые послужат основой для намотки индукционной катушки. Текстолит выбирается потому, что обладает отменными диэлектрическими качествами и не боится повышенных температур.
	По краям корпуса теплообменника из того же текстолита нужно сделать стойки-компенсаторы для концов проволоки, высотой в 12÷15 мм. Они потребуются для расположения клеммных контактов, через которые котел будет подключаться к инверторному аппарату.
	Катушка наматывается из изолированного провода сечением в 1,5 мм, который применяется для намотки в трансформаторах. Витки укладываются сверху текстолитовых стержней с шагом в 3 мм. Концы кабеля закрепляются на текстолитовых стойках-фиксаторах. Намотка должна состоять из целого отрезка хорошо изолированного кабеля, так как именно по нему будет проходить электрический ток, создающий электромагнитное поле, необходимое для разогрева сердечника-теплообменника.
	Для создания намотки потребуется 10÷10,5 м изолированного кабеля, из которого должно получиться 90 витков. Его длина и размер сечения была определена после просчета параметров катушки, расположенной на "родном" индукторе сварочного аппарата. Для подключения катушки к сварочному аппарату на концы намотанного провода закрепляются клеммы. Соединение нужно хорошо изолировать.

Всю эту конструкцию, в целях безопасности можно поместить в кожух, который послужит внешней изоляцией для прибора. Он должен быть изготовлен из диэлектрического материала , которым может послужить труба большого диаметра из ППР , ПВХ или ПЭ . В защитном кожухе предусматриваются отверстия для выпуска концов кабеля питания, выхода патрубков для врезки в контур отопления или горячего водоснабжения. Например, торцы можно заклеить заглушками, посадив на термостойкий клей и сделав в них или боковых частях кожуха отверстия для патрубков. Здесь, в принципе, широкое поле для фантазии мастера.

Испытание данного прибора можно осуществлять только после установки его в систему отопления и заполнения ее теплоносителем. В противном случае при нагреве полипропиленовая труба корпуса может быстро расплавиться.

На данной иллюстрации показана примерная схема автономного отопительного контура с установленным в нем индукторным котлом. Система состоит из следующих элементов и узлов:

1 - Подключение к электрической сети через преобразователь энергии. В рассмотренной выше конструкции в качестве него используется высокочастотный преобразователь сварочного инвертора.

2 - Сам индукционный водонагреватель.

3 - Элементы «группы безопасности», к которым могут относиться манометр, термометр, предохранительный клапан и автоматический воздухоотводчик .

4 - Шаровые краны, перекрывающие подачу воды на определенном участке контура, а также для подпитки или сливания воды из отопительного контура.

5 - Циркуляционный насос, необходимый для создания необходимого потока теплоносителя.

6 - механический (сетчатый) для очистки теплоносителя. Фильтрация теплоносителя позволяет существенно увеличить срок службы котельного оборудования.

7 - Мембранный расширительный бак, необходимый для компенсации температурного расширения воды или иного теплоносителя.

8 - Радиатор отопления. В системе, работающей от индукционного котла, эффективнее всего будет работать биметаллический или алюминиевый радиатор. Они отличаются небольшими объемами и очень высокой теплоотдачей.

9 - Линия для подпитки системы водой или ее опорожнения для проведения профилактических или ремонтных работ.

В заключение публикации необходимо еще раз подчеркнуть: если нет опыта работы с электротехническими изделиями, подзабылись знания начал физики, нет уверенности в своих навыках в слесарных и сантехнических работах, то за такое дело браться не стоит. Лучше всего будет приобрести индукционный котел в готовом виде или же, на крайний случай, заказать прибор у опытного мастера, который не только его изготовит, но проверит его работоспособность и безопасность в эксплуатации.

Видео: Мастер делится секретами самостоятельного изготовления индукционного котла

У владельцев частных домов есть немало вариантов оборудования системы отопления. Но чаще всего выбор падает на индукционные котлы. И это неудивительно, ведь подобная установка имеет ряд преимуществ. Внешне индукционный электрокотел чем-то напоминает трансформаторную установку. Нагревательные элементы отсутствуют. Нагрев воды происходит посредством электромагнитной индукции.

О том, что представляют собой котлы отопления электрические индукционные, какие они имеют достоинства и как изготовить их своими руками, и будет рассказано в данной статье.

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 .

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.

Что нужно для изготовления котла?

Таким образом, преимуществ у котлов индукционного типа предостаточно. Но есть и один недостаток – высокая стоимость. Но этот недостаток можно легко исправить. Ведь сделать индукционный котел своими руками несложно.

Затраты на установку индукционного оборудования быстро окупаются за счет высокого КПД и электробезопасности.

Изготовив на индукционный котел своими руками чертежи можно без труда и в короткие сроки создать экономную и эффективную систему теплоснабжения дома.

Для того чтобы соорудить котел индукционного типа потребуются такие инструменты и материалы:

Таким образом, никаких специальных и дорогостоящих инструментов и материалов для создания индукционного прибора не требуется. Все необходимое оборудование и материалы наверняка есть у каждого хозяина. Изготовив на индукционный котел отопления своими руками чертежи, можно в итоге получить достаточно экономный в работе и дешевый в создании и установке теплогенератор.

Алгоритм создания индукционного котла

Подготовив все инструменты, материалы можно приступать к работе. Сначала может показаться, что изготовить индукционный котел самостоятельно непросто. Но на самом деле это совсем не сложно. Главное придерживаться алгоритма и соблюдать правила.

Для того чтобы изготовить котел на базе индукционной печки необходимо выполнить следующие работы:

Чтобы работа оборудования была более безопасной, открытые участки медной катушки лучше изолировать. Выбирая изолятор, следует учитывать тепло- и электропроводность. О других самоделках для отопления можно прочитать .

Самодельный индукционный котел — реальная действительность

Таким образом, индукционные котлы отопления своими руками изготавливаются очень просто. К тому же цена самодельного котла копеечная. Единственный недостаток такого агрегата – неказистый внешний вид и малые размеры. Но установив такой котел, можно сразу же почувствовать положительный эффект от его работы, скорость нагрева теплоносителя в отопительной сети существенно повышается.

Дает ли индукционная схема нагрева теплоносителя какие-то реальные преимущества? Насколько она экономична по сравнению с ТЭНами? Как устроен индукционный котел? Трубно ли собрать его самостоятельно? Попробуем ответить на эти вопросы.

На фото – самодельный индукционный котел.

Что это такое

Суть явления электромагнитной индукции, открытой Майклом Фарадеем в 1831 году – в том, что в помещенном в магнитное поле проводнике возбуждается электрический ток. Эффект, в частности, лег в основу принципа работы любого современного трансформатора.

Если намотать на ферромагнитный сердечник две изолированные обмотки и подать на одну из них, скажем, 220 вольт, то на второй возникнет напряжение, относящееся к этим 220 вольтам так же, как количество витков вторичной обмотки относится к количеству витков первичной.

С обмоток трансформатора можно снять напряжение с необходимыми характеристиками и использовать его для работы электродвигателя или электроники. А что, если в генерирующую вихревые токи обмотку поместить не подключенный ни к чему ферромагнетик?

Очевидно, возникающая ЭДС (электродвижущая сила) полностью преобразуется в кинетическую энергию движения его молекул. Проще говоря – в нагрев.

Справка: именно таким образом работают индукционные кухонные плиты и плавильные печи на сталелитейных предприятиях.

Таким образом, на выходе мы получим готовый .

Стоит лишь решить несколько технических проблем:

• Подобрать сердечник из некорродирующего материала.
• Изолировать его от катушки, обеспечив при этом герметичность конструкции.
• Сделать так, чтобы сама катушка не перегревалась при прохождении через нее больших токов.

Достоинства индукционной схемы

Как правило, цена индукционных котлов заводского изготовления в среднем заметно выше, чем у ТЭНовых аналогов, и начинается от 20-25 тысяч рублей при 4-киловаттной мощности устройства.

В качестве обоснования более высокой стоимости производители и продавцы приводят два аргумента:

1. Индукционный котел более долговечен по сравнению с ТЭНовым аналогом .
2. Он обеспечивает значительную (до 40-50%) экономию электричества , что позволит затратам быстро окупиться.

Давайте попробуем оценить правдивость обоих утверждений.

Долговечность

Утверждения о том, что индукционная конструкция исключительно отказоустойчива и долговечна – абсолютная правда.

Причины?

• В котле нет движущихся частей. Раз так – полностью отсутствует механический износ конструкции.
• Он избавлен от основной проблемы ТЭНов – известкования нагревательных элементов. Известковая накипь постепенно теплоизолирует трубчатые нагреватели и приводит к их перегреву.

Любопытно: при возбуждении в сердечнике индуктора вихревых токов он едва заметно вибрирует, что способствует самоочистке поверхности.

Экономичность

Давайте вспомним основы физики.

• С точки зрения сэра Исаака Ньютона, энергия никуда не девается и ниоткуда не берется. Вечный двигатель невозможен; для нагрева фиксированного объема воздуха на 10 градусов нужно потратить строго определенное количество тепловой энергии вне зависимости от конструкции нагревателя.

• При любых преобразованиях энергии любого типа она, в конечном счете, либо совершает физическую работу (то есть перемещает обладающий ненулевой массой объект против вектора гравитации), либо используется для нагрева окружающей среды.

Подчеркнем: КПД любого электрического прибора прямого нагрева равен 100%.

Вся потраченная электроэнергия полностью преобразуется в тепло; на 1 КВт электрической мощности можно получить 1 КВт тепловой.

Таким образом, единственное, чем можно было бы в теории объяснить якобы более высокую эффективность индукционного котла – меньшее рассеивание тепла в окружающей среде.

Этот аргумент не выдерживает никакой критики:

1. При установке котла в отапливаемом помещении тепло, не поглощенное теплоносителем, все равно расходуется на обогрев.

1. На 50% меньшие теплопотери при сопоставимой или худшей теплоизоляции корпуса котла выглядят, мягко говоря, сомнительно.

Выводы очевидны:

• Рыночная стоимость индукционных устройств неправомерно завышена.
• Их экономичность – как говорил один из героев Булгакова, типичный случай так называемого вранья. Электрическая мощность прибора подбирается из расчета стандартных 40 ватт на кубометр отапливаемого помещения. Попытка обогреть 4-киловаттным прибором 200-метровый дом приведет лишь к осознанию недавним покупателем того, что он был слишком наивен.

Очумелые ручки

Несмотря на нагромождения дезинформации, сама по себе индукционная схема более чем имеет право на жизнь. Завышенная рыночная стоимость вполне закономерно приводит к мысли изготавливать индукционные котлы отопления своими руками. Как это сделать?

Корпус

Он должен быть:

• Диэлектрическим.
• Достаточно прочным.
• Позволяющим герметично подключить его к отопительному контуру.

Самое простое и очевидное решение – полипропиленовая труба диаметром 40 миллиметров. В идеале – с армированием фиброй, которая весьма положительно повлияет на прочностные качества корпуса.

Обмотка

Для того, чтобы изолировать нагревающуюся при подаче питания катушку индуктивности от термопластичного полипропилена, поверх корпуса желательно наклеить несколько текстолитовых полосок. Чем клеить? Самое простое и очевидное решение – силиконовый герметик: он обладает приемлемой адгезией к пластикам и прекрасно переносит умеренный нагрев.

Важный момент: лучше брать герметики от именитых производителей (Ceresit, Момент и т.д.).
Дешевые герметики отличаются от них в первую очередь куда худшей адгезией к проблемным поверхностям, к которым, понятное дело, относится и гладкая .

Сама катушка наматывается медным эмалированным проводом диаметром около 1,5 миллиметров (сечение 2,25 мм2). Общая длина обмотки должна составлять 10-15 метров. Витки лучше накладывать с небольшим постоянным зазором.

Сердечник

Каким он должен быть?

• Проводящим. Вихревые токи не будут наводиться в диэлектрике.
• Ферромагнитным. Диамагнетик не станет взаимодействовать с электромагнитным полем.
• Нержавеющим. Коррозия в замкнутом контуре отопления нам явно ни к чему.

Вот несколько возможных решений.

• Винтовой шнек, плотно входящий в трубу. Двигаясь по канавкам в нем, вода будет отбирать максимум тепла.
• Рубленая нержавеющая проволока. Она не очень удобна тем, что импровизированный котел придется ограничить с обеих сторон металлической сеткой.
• Скатанные из нихромовой проволоки “ежики”, плотно вставленные в трубу.
• Наконец, самая простая инструкция: аналогичным образом в трубе можно разместить металлические (нержавеющие) мочалки для посуды.

После того, как сердечник занял свое место, котел снабжается с обеих сторон переходниками с полипропилена диаметром 40 мм на резьбы ДУ20 или ДУ25. Они не дадут выпасть сердечнику и позволят монтировать котел в любой контур, оставив соединения разборными.

Преобразователь питания

Что будет, если просто подключить намотанную нами катушку индуктивности к розетке?

Давайте выполним несложный расчет.

• Удельное сопротивление медного проводника при +20С равно 0,175 Ом*мм2/м.
• При сечении в 2,25 мм и длине 10 метров полное сопротивление катушки будет равным 0,175/2,25*10=0,7 Ома.
• Следовательно, при подаче на проводник 220 вольт через него потечет ток в 220/0,7=314 А.

Для сравнения: при расчете проводки для меди сечение подбирается из расчета 10 А/мм2.

Результат немного предсказуем: при подаче тока в 10 с лишним раз выше расчетного наш проводник попросту расплавится.

Очевидное решение – снизить напряжение питания. Преобразователь должен быть достаточно мощным, чтобы отдать как минимум 2,5 – 3 киловатта.

Готовым преобразователем такой мощности может стать сварочный инвертор с регулировкой тока. Регулировка не только убережет обмотку от перегрева, но и позволит плавно регулировать эффективную мощность отопительного котла. При выходном напряжении инвертора в 80 вольт максимальная безопасная для температуры обмотки мощность составит около 2 КВт.

Расходы

Из сколь-нибудь существенных затрат стоит упомянуть разве что сварочный инвертор (от 6000 рублей) и паяльник для полипропилена (от 1000 рублей). Еще максимум в 1000 уложатся все прочие покупки.

Заключение

В данной рубрике мы постараемся разъяснить конструкцию котла на схеме индукции, сложность его сборки своими руками, появляются ли ощутимые преимущества, применяя индукционную схему нагрева и на сколько она выгоднее ТЭНов.

Понятие электромагнитная индукция, которую открыл еще в 1831 году Майкл Фарадей, заключается в расположенном в магнитное поле проводнике создается электрический ток.

Каждый современный трансформатор работает по данному принципу.

При наматывании на ферромагнитный сердечник двух изолированных обмоток и подаче на одну, к примеру, 220 В, вторая начинает обладать напряжением, которое касается данных 220 В в такой же степени, как величина витков вторичной обмотки касается величины витков первично.

Трансформаторные обмотки позволяют снимать требуемое количество напряжения и применять его в работе электроники или электрического мотора. А если не подсоединенный ни к чему ферромагнетик уложить в обмотку, которая генерирует токи вихрей?

Понятно, что образующаяся ЭДС целиком превратиться в кинетическую энергию перемещения его молекул, или же – в нагрев.

Замечание: как раз по такому принципу на сталелитейных предприятиях осуществляют работу плавильные печи и кухонные плиты.

Ну а если, в водяном потоке, который распределяется по замкнутому контуру, разместить ферромагнитный сердечник? Понятное дело, что он начнет охлаждаться водой, которая будет сама затем нагреваться.

Обладая этой информацией, можно изготовить индукционный котел отопления своими руками.

Но сначала необходимо разобраться с техническими вопросами:

• найти подходящий сердечник из материала, который не подвергается коррозии;
• произвести его изоляцию от катушки, при это непроницаемость сооружения должна быть обеспечена;
• обезопасить катушку от перегрева при ее взаимодействии с большими токами.

Индукционная конструкция является крайне долговечной и отказоустойчивой, по следующим причинам:

В котле отсутствуют движущиеся элементы, а это значит, что целиком исключен износ механической его части.

Известкование частей нагревания, которые являются главной проблемой ТЭНов, не опасна. Со временем накипь извести приводит к теплоизоляции трубчатых нагревателей и в последствии и к их перегреву.

Интересный факт: во время возбуждения в сердечнике индуктора вихревых токов он крайне мало заметно вибрирует. Данная функция позволяет поверхности самоичищаться.

Обычно, ценники котлов с индукционной схемой заводского производства достигают более высоких значений, чем у ТЭновых аналогов, и при 4-киловаттной мощности аппаратуры начинается с 20-25 тыс. рублей.

Разберем характеристики нескольких конструкций, имеющихся на российском рынке:

Обоснованием наибольшей цены у продавцов и изготовителей служат следующее аргументы:

• Долговечность ТЭНовых котлов значительно меньше индукционных аналогов.
• Индукционные котлы способны экономить до 50% электроэнергии, а это означает быструю окупаемость затрат.

Ниже расположен график расхода электроэнергии за 7 месяцев периода отопления. При применении котлов разной сборки, предоставленная таблица предлагает провести сравнение расходов. Не надо спешить ей верить.

По утверждениям сэра Исаака Ньютона, энергия ниоткуда не берется и никуда не девается.

Вечный двигатель не предусмотрен. Чтобы нагреть указанное количество воздуха на 10 градусов необходимо применить строго конкретную величину тепловой энергии, не взирая на устройство нагревателя.

Каждое преобразование энергии в независимости от ее типа она осуществляет физическую работу или применяется в нагреве окружающей среды. Из этого следует, что единственным теоретическим объяснением для «типа» более высокой полезности котла с индукционной схемой является наименьшее рассеивание тепла в окружающей среде.

Уточняем: вся электрическая аппаратура прямого нагрева обладает 100% КПД.

Вся задействованная электрическая энергия целиком превратиться в тепловую: из 1 КВт электричества возможно получение 1 КВт тепловой мощности.

Данные факты не выдерживают никакой критики:

Во время установки котла в отопительной комнате тепло, которое не подлежало поглощению теплоносителем, в конце концов задействовано в обогреве.

При соизмеримой или худшей корпусной теплоизоляции котла на 50% низкие тепловые потери выглядят сомнительно.

Рыночная цена индукционных конструкций завышена.

Их экономичность просто вранье. Электрическую мощность к оборудования подбирается из расчета стандартных 40 Вват на отапливаемое помещение объемом 1 куб. м. Если же недавний покупатель попробует обогреть 4-киловаттным прибором дом в двести куб. м., то лишь осознает свою наивность.

Но, исключая всю дезинформацию, которую придали индукционным конструкциям, основания на существование у нее имеется. Превышенная рыночная цена приводит к желанию построить, обладающий схемой индукции котел отопления своими руками. И сейчас мы выясним как это сделать:

Для изолирования катушки индуктивности, нагревающейся от термопластичного полипропилена при подаче электропитания, обшивочную часть советуется обклеить текстолитовыми полосками.

Самым простым способом приклеивания является силиконовый герметик, он обладает необходимой адгезией к пластиковым сооружениям и т.п., а также хорошо выдерживает умеренный нагрев.

Катушку же нужно намотать эмалированным шнуром из меди, который имеет диаметр 1.5 мм и сечение 2.25 кв. мм. Вся длинна обмотки должна достигать 10-15 м. Витки накладываются с маленьким постоянным зазором.

Очень важно: наиболее пригодным вариантом герметика считаются от надежных производителей «Момент, Ceresit и т. д.». Герметики с низкой стоимостью имеют значительно худшую адгезию к проблемным плоскостям, которой является стенка полипропиленовой трубы.

Он должен обладать:

• диэлектрическими характеристиками;
• достаточной прочностью;
• и обладать плотным подключением к отопительному контуру.

40 миллиметровая в диаметре труба из полипропилена является самым простым и эффективным вариантом. Надежнейшим решением послужит добавление армированной фибры, которая придаст корпусу наивысшую прочность.

У него должны быть следующие свойства:

• проводящие — вихревые токи не будут наводиться в диэлектрике;
• сопротивляемость ржавчине – коррозия в закрытом контуре до добра не довет;
• ферромагнитными – диамагнетик исключает связь с электро-магнитным полем.

Варианты решения:

• он должен располагать рубленой проволокой, которая не подвергается ржавению – её неудобство содержит ограничение импровизированного котла с обеих сторон металлической сеткой;
• плотно входящий в трубу винтовой шнек отличное решение – при движении по канавам в нем, самый большой тепло-объем будет взиматься водой;
• скатанные из нихромовой проволоки «ежики», плотно помещенные в трубу;
• соответствующим методом в трубу можно вставить кухонные мочалки из нержавеющего металла.

Ниже расположен чертеж котла отопления своими руками.

Электро-подающий преобразователь

Что произойдет при соединении намотанной нами индуктивной катушки к розетке?

Давайте произведем простой расчет:

Медный проводник имеет удельное сопротивление при 20С равное 0.175 Ом х кв. мм/м.

С сечением 2.25 мм и длиной десять метров цельная сопротивляемость катушки достигает семи десятых Ома «10 х 0.175/2.25».

Соответственно, снабжая проводник в 220 В, через него будет проходить ток 314 А «220/0.7».
Для сравнения: рассчитывая проводку для меди взымается из расчета 10 А/кв. мм.

Итог полностью очевиден: если подать ток в десять, а то и более, крат выше вычисленного, наш проводник просто поддастся плавлению.

Вариант исправить положение набивается сам по себе – необходимо уменьшить напряжение питания. Преобразователь необходим являться достаточно мощным для отдачи минимум 2.5-3 КВт.

Сварочный инвертор с контролем электротока дозволено использовать под средством готового преобразователя нужного электро-напряжения. Управлением электротоком является страховкой обмотки от перегревания и позволяет размерено координировать задействованную мощность отопительного котла. Если выходное напряжении инвертора ровняется 80 В, то предельно допустимая температура обмотки мощность рассчитывается в 2 КВт.

Также по данному принципу можно изготовить котел отопления на солярке своими руками, которые обладает.

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.

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.