Как сделать индукционный котел своими руками. Индукционная котел

Индукционный котел своими руками: устройство, схема, чертежи, монтаж

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.

Устройство

Обмотка подключена к высокочастотному преобразователю, в котором сигналом с блока управления создается ток необходимой частоты. Современные котлы имеют высокий уровень автоматизации, позволяющий не только создать оптимальный режим нагрева теплоносителя, но и отключить устройство в случае аварийной ситуации.

Внутри сердечника-теплообменника находится теплоноситель. Под воздействием вихревых токов он нагревается до высоких температур. За счет разницы между температурой теплоносителя на входе и на выходе, из котла циркуляция теплоносителя по системе происходит непрерывно, даже без подключения насоса. Поэтому индукционные котлы можно использовать в системах с принудительной и естественной циркуляцией.

Теплоносителем может быть как вода, так и антифриз, тосол, масло. Качество жидкости при этом не имеет значения: постоянная вибрация системы, неощутимая человеком, делает невозможной осаждение накипи и других примесей на стенках теплового контура.

Внешняя оболочка — металлический корпус, оснащенный системой тепловой и электрозащитной изоляции.

Форма котла может быть любой, как и способ его установки: благодаря отсутствию бака внутри котла его размеры обычно невелики, а масса не превышает 50 кг.

Индукционный котел нельзя даже кратковременно включать в работу без заполнения системы теплоносителем! Может произойти перегрев котла и выход из строя его элементов!

Достоинства:

• Высокий КПД. Большинство производителей называют цифры 95-98%;
• Большой выбор моделей различной мощности на однофазное напряжение ~220 В или трехфазное ~380 В;
• Быстрый прогрев системы отопления при запуске;
• Могут работать с любым теплоносителем;
• Контур, по которому внутри котла проходит теплоноситель, абсолютно герметичен, что исключает протечки и связанные с ними неисправности;
• Длительная работа без образования накипи и отложений. Именно это явление со временем снижает эффективность котлов с ТЭНами и служит частой причиной их поломки из-за перегрева нагревательных элементов;
• Срок службы, заявленный производителями — от 25 до 30 лет.

Не лишены нагреватели и недостатков, наиболее значимый из которых — высокая цена. Этот фактор обычно побуждает рачительного хозяина собрать самодельный индукционный котел из подручных материалов и приборов. Несмотря на сложность процессов, происходящих в котлах такого типа, возможно создать конструкцию, не отстающую по основным параметрам от котла промышленного изготовления, и сделать индукционный котел своими руками.

Котел с питанием от сварочного инвертора

Конструкция такого самодельного котла довольно проста. Наиболее сложный для самостоятельного выполнения блок, требующий знаний основ электроники и электротехники — высокочастотный преобразователь. Его функцию отлично выполняет сварочный инвертор современного типа, способный выдавать выходной сигнал с частотой 20-50 кГц.

Кроме этого для монтажа потребуются:

• медная проволока в эмалевой изоляции диаметром 1-1,5 мм;
• изолированный провод с клеммами для подключения обмотки к инвертору;
• обрезки проволоки из нержавейки диаметром 3-5 мм, длиной 5 см;
• мелкая сетка из нержавейки;
• отрезок водопроводной трубы из шитого полиэтилена или полипропилена для систем ГВС и отопления с диаметром 50 мм и толщиной стенки 8,4 мм, длина — 1 м;
• переходники с трубы 50 мм на трубы, задействованные в существующей или проектируемой системе отопления, тройник для подключения аварийного клапана и два шаровых вентиля;
• полосы текстолита для крепления обмотки;
• эпоксидный клей для изоляции обмотки;
• корпус самодельного котла, его можно сделать из распределительного металлического или пластикового шкафа, в который можно установить инвертор и закрепить нагревательный элемент.

Последовательность сборки и монтажа элементов:

1. На отрезок полипропиленовой трубы диаметром 50 мм с помощью эпоксидного клея крепят 4 полосы из текстолита шириной 8-10 мм, отступив от концов трубы по 70-100 мм. На них будет намотана обмотка. Для закрепления крайних витков обмотки в текстолите можно сделать пазы.
2. Наматывают 50-100 витков медной проволоки в эмалевой изоляции. Витки должны располагаться примерно через 0,3-0,6 мм на равном расстоянии. Точное количество витков зависит от диаметра используемого провода и его удельного сопротивления, а также выходных параметров инвертора.
3. При установке самодельного котла в жилом помещении рекомендуется выполнить тороидальную обмотку для снижения внешнего электромагнитного поля. Тороидальная обмотка состоит из одинакового количества встречно направленных витков, при этом электромагнитные потоки взаимно компенсируются и проходят только по внутреннему контуру.
4. Внутрь трубы с одного ее конца вставляют сетку из нержавейки и плотно набивают ее с другой стороны отрезками нержавеющей проволоки — она будет нагреваться под воздействием вихревых токов. Нержавейку рекомендуется использовать для того, чтобы со временем не произошло коррозионное разрушение проволоки, но теоретически подойдет любой токопроводящий металл, в том числе проволока-катанка. Второй конец трубы также закрывают сеткой.
5. На оба конца трубs напаивают полипропиленовые переходники на диаметр, используемый в системе отопления. На них устанавливают шаровые вентили, позволяющие перекрыть циркуляцию и снять теплообменник для ревизии.
6. Со стороны верхнего выходного переходника устанавливают аварийный клапан для сброса давления.Обмазывают обмотку эпоксидным клеем для обеспечения качественной электроизоляции обмотки. Изготовление клея рекомендуется выполнять с небольшим отступлением от инструкции, добавив на 10-15% меньше отвердителя. Это сделает изоляцию менее хрупкой.
7. Крепят к выводам обмотки провода в изоляции с помощью обжимных клемм. Второй конец провода должен быть оснащен клеммами для подключения к инвертору. Диаметр проводов должен выдерживать максимальный выходной ток инвертора.
8. Устанавливают теплообменник в шкаф, закрепив его на кронштейны из термостойкого не проводящего ток материала. Можно использовать текстолит.
9. Подключают нагреватель к системе и заполняют ее водой.
10. В нижнюю часть шкафа ставят инвертор. Подключают к нему клеммы и включают его в сеть. Производят запуск котла и настройку режима.

Корпус шкафа из металла необходимо обязательно заземлить!

Из индукционной плитки

Индукционный котел можно сделать также на основе индукционной плитки. Для этого разбирают нагревательный элемент плитки и используют медный провод для намотки на сердечник, изготовленный указанным выше способом.

Блок управления плиткой используют для питания полученной обмотки, выставляя необходимую мощность на сенсорной панели управления.

Однако, этот способ имеет существенные недостатки:

• Для успешной работы такого самодельного котла нужно рассчитать параметры индуктивности вновь собранной катушки. Они могут не совпасть с теми, на который рассчитана электроника плитки, в результате чего блок управления может выйти из строя. Для расчетов нужно обладать неплохими знаниями в области электротехники и уметь разбираться в схеме подключения;
• Большинство моделей плит оснащено автоматическим отключением через 2-3 часа после начала работы конфорки. Это приведет к регулярному отключению котла;
• Плитки индукционного типа обычно имеют мощность не более 2,5 кВт, поэтому пригодны только для переделки на котел малой мощности.

Ошибки в устройстве индукционного котла из плитки показаны в видеоролике:

Более простой вариант использования индукционной плитки, исключающий разборку устройства и монтаж новой схемы — установить на неё герметичный бак из нержавейки подходящего размера с входным и выходным штуцером и подключив его в качестве котла в систему отопления. С такой схемой подключения справиться практически каждый.

При наличии необходимых знаний и умения разбираться в схемах можно последовать примеру автора видеоролика и собрать функциональный индукционный котел из плитки, доработав его схему.

Нагреватель сухого типа

Принцип работы индукционного котла предполагает использование воды или другой жидкости не только в качестве теплоносителя, но и для охлаждения сердечника. Но нагрев вторичной обмотки, роль которой в этом устройстве играет труба с водой, произойдет и в том случае, если она будет состоять только из металла.Степень нагрева в этом случае зависит от соотношения силы электромагнитного поля, создаваемого обмоткой, и массы металла сердечника. Произведя расчеты, можно создать сухой индукционный нагреватель своими руками из металлических труб и медной обмотки, как это показано в видео.

Использование индукционного котла обходится дешевле, чем обычного электрокотла с ТЭНами, и самодельная конструкция позволит значительно уменьшить затраты на его установку. Аналогично можно собрать водонагреватель проточного типа для установки на даче, подобрав устройство необходимой мощности.

gidpopechkam.ru

Индукционные котлы отопления — принцип действия и технические характеристики

Содержание:1. Принцип действия2. Технические характеристики котла3. Преимущества и недостатки технологии

Индукционная система

При выборе оптимальной системы отопления всегда учитывается ряд факторов. Наиболее важным из таковых обычно становится тип используемого топлива. Именно от него зависят эксплуатационные особенности, КПД отопителя, и, конечно же, затраты владельцев жилья на его работу.

Если убрать из выборки угольные печи, то наиболее дешевым топливом пока является газ. Но магистрали подведены далеко не ко всем домам, а иногда и даже целые населенные пункты не газифицированы.

В такой ситуации выбор смещается с газовых на электрические обогреватели, в частности, котлы отопления. Принцип работы индукционного обогревателя впервые упоминается более двухсот лет назад, но активное распространение такие котлы получили только сейчас.

Принцип действия

Заключается в создании переменного поля индукционной катушкой, которая использует ток с частотой 50 Гц. Система представлена контуром труб, вокруг которых расположен индукционный трансформатор. При подаче питания ток на первичной обмотке котла создает электромагнитное поле.

В результате него сердечник получает энергию и нагревается, передавая затем тепло воде или иному теплоносителю. Всего на этот цикл требуется около 6-8 минут. Теплоносителем может быть не только вода, но её использование вполне приемлемо.

В результате воздействия электромагнитного поля частицы минералов в воде не могут осесть и образовать накипь или отложение, поэтому привычные для ТЭНовых обогревателей проблемы исключены.

Принцип функционировая

Технические характеристики котла

Прежде чем выбрать ту или иную модель, необходимо знать на какие технические характеристики стоит обратить внимание в контексте отдельно взятого помещения. Стоимость напрямую зависит от его мощности. Любая модель по цене будет выше, чем газовый котел для стандартного дома или квартиры, но в дальнейшем она вполне может себя окупить. Вдобавок индукционные котлы лишь начинают появляться. Высокая стоимость оправдана не столько сложной и ресурсозатратной технологией, сколько маленьким спросом и торговым оборотом фирм-производителей. Со временем электрический индукционный котел отопления неизбежно будет дешеветь.

При выборе стоит ориентироваться на следующее соотношение: 1 кВт мощности на 13 кв. м. площади. Отечественные модели выпускаются в диапазоне мощностей от 3 до 80 кВт. Котлы на 3, 5, 7 кВт однофазные и могут быть подключены к сети 220В. Их вес составляет 14, 15 и 38 кг соответственно.

Отопители с мощностью от 7 кВт трехфазные, питание им необходимо в 380В. Изготовителями также дается примерный диапазон обогреваемого объема для наиболее популярных моделей:

• 3 кВт способны работать на 80-130 м3;
• 5 кВт на 120-180 м3;
• 7 кВт на 180-280 м3.

Исходя из данных параметров можно с предельной точностью определить необходимую мощность.

Преимущества и недостатки технологии

В свете новизны и небольшого количества представителей подобных котлов в сегменте обогревательных систем, вокруг них появилось множество догадок, мифов и стереотипов. Наиболее актуальная и достоверная информация по данному вопросу будет представлена в формате перечня плюсов и минусов технологии. Исходя из этого каждый сможет самостоятельно сделать выбор и решить, целесообразна ли такая покупка.

Преимущества:

• Индукционный нагреватель для отопления имеет большой диапазон мощностей: от 3 до 80 кВт. Это позволяет подобрать оптимальный вариант для любой площади, не переплачивая при этом за неиспользование потенциала котла отопления. Это характерно для многих других обогревателей. Например, когда в местности с мягкой зимой максимальная мощность отопителя может быть не задействована в принципе.
• Не требует дорогостоящего подключения. Для запуска системы необходимо только лишь купить котел.

Итоговая стоимость может в несколько раз превысить цену индукционного отопителя.

• Не подвержен появлению накипи, поскольку электромагнитное поле вызывает микровибрации, не давая тем самым элементам в воде оседать, а детали не контактируют непосредственно с теплоносителем. Электрические индукционные котлы отопления с ТЭНом именно из-за накипи со временем снижают свой КПД и выходят из строя.
• Прост в эксплуатации и не требует профилактического обслуживания, соответствует всем существующим нормам безопасности.
• В качестве теплоносителя может использовать антифриз. Это особенно важно для районов с экстремально низкими температурами. В случае отключения системы отопления трубам не будет угрожать опасность разрывов, а при запуске нет необходимости дополнительно проводить какие-либо работы.
• Не создает пожароопасных ситуаций, не требует установки дымовой трубы.
• Система работает бесшумно.
• Компактен, может быть прикреплен прямо к стене.
• Срок службы – от 30 лет, т.к. он просто не имеет деталей, подверженных механическому износу. Некое влияние теплоносителя оказывается на сердечник, но его толщина позволяет работать очень долго в таком состоянии.

Недостатки:

• Стоимость электроэнергии выше, чем иных классических источников для отопления. Конечно, если таковые доступны для владельцев помещения.
• Постоянная высокая нагрузка на электросеть. Не исключено что она может не выдерживать дополнительно 3-5 кВт, потребляемых круглосуточно.
• Высокая стоимость самого индукционного котла. Модели с мощностью в 3-7 кВт обойдутся около $500, 70 – 80 кВт — около $2500-3000.
• Прямая зависимость от перебоев подачи электроэнергии.
• Срок службы высокий, но в работе используются полупроводники, которые, вероятно, потребуют себе замену через 10 лет.
• Работает тихо, но если использовать дополнительно насос, то шум будет такой же, как и в других электрических моделях.
• При полной утечке теплоносителя и отсутствии системы автоматического отключения, сердечник начнет плавить корпус индукционного котла.

otopleniedomov.com

Электрический индукционный котел отопления

Главной составляющей частью любой отопительной системы является котел отопления. Это прибор, который обеспечивает нагрев теплоносителя и его циркуляцию внутри контура. В настоящее время на рынке можно найти как проверенные десятилетиями успешной эксплуатации модели котлов – топливные и электрические с ТЭНами – так и высокотехнологичные разработки, например, электрический индукционный котел отопления.

Поскольку маркетинговая хитрость глубоко приникла уже и в эту сферу рынка, «новейшие» агрегаты окружены рядом рекламных нюансов, которые несколько преувеличивают их достоинства. Рассмотрим основные положения, касающиеся индукционного механизма работы домашних нагревателей.

Принцип работы электрических индукционных котлов

Электромагнитная индукция – это базовый физический принцип, открытый Фарадеем почти 200 лет назад. В общей форме он предполагает образование магнитного поля вокруг катушки, изготовленной из хорошего проводника (например, меди) при прохождении через него тока значительной силы.

Ферромагнетик – металл, реагирующий на магнитные поля – при попадании в такое поле начинает нагреваться. Это происходит из-за увеличения скорости движения, а значит и кинетической энергии молекул в его кристаллической решетке. Таким образом, ток в обмотке катушки нагревает сердечник внутри нее. Больше ток – больше нагрев.

Именно по этому принципу, без каких-либо технологических или конструктивных изменений, работает электрический индукционный котел отопления. Труба, изготовленная из диэлектрика (чтобы ток не проходил по контуру отопления) обмотана медной проволокой, находящейся под напряжением. Внутрь трубы помещен стальной сердечник, который и является нагревательным элементом.

Находящийся в котле теплоноситель получает тепло от сердечника, нагревается сам и при этом охлаждает нагревательный элемент. Расширяясь при нагреве, вода (этиленгликоль, масло, антифриз) поднимется вверх по котлу и уходит в подающую трубу контура. Таким образом создается гидравлическое давление и циркуляция теплоносителя в отопительном контуре.

Технические характеристики электрических индукционных котлов отопления

На рынке постулируется следующее основное утверждение по поводу индукционного механизма нагрева теплоносителя: системы этого типа потребляют на 20-30% меньше электроэнергии. Этот тезис опровергается элементарными физическими аксиомами, а конкретно – законом сохранения энергии.

Внимание! Для получения 1 киловатта тепла необходимо затратить 1 киловатт электроэнергии. Все спекуляции насчет экономии электричества при передаче энергии из розетки в батарею отсекаются этим простым соображением.

Говоря о других технических характеристиках электрических индукционных котлов отопления нужно отметить, что устройства мощностью более 7 кВт требуют входного напряжения 380 вольт. При этом они не создают в системе повышенного гидравлического давления, поэтому самотечная схема годится только для небольших отопительных контуров. Для обогрева помещений большей площади необходимо вмонтировать в систему циркуляционный насос.

Отдельной особенностью электрических индукционных котлов является то, что в них не накапливается накипь. Кипение теплоносителя и образование внутри котла пузырьков создает в потоке небольшие турбулентные завихрения, которые препятствуют осаждению на сердечник известкового налета.

Важно! Образование накипи не может сильно снизить эффективность работы обычного ТЭНа, так как она не обладает повышенной теплоемкостью или другими физическими свойствами, этому способствующими. Если вы не достаете нагреватель из котла, чтобы показывать его гостям – о накипи можете не думать.

В среднем, 1 киловатт мощности индукционного отопительного котла обеспечивает производство 1000 килокалорий тепловой энергии в час, что рассчитано на отопление 10-15 квадратных метров помещения. Конечно, эта характеристика весьма условна и зависит от теплоизоляции дома, наружной температуры и конфигурации отопительного контура.

Индукционный котел своими руками — видео обзор принципа работы

Преимущества и недостатки

Все плюсы и минусы электрических индукционных котлов для частного дома стоит рассматривать в сравнении с их аналогами на рынке. Так, цена на природное топливо – газ или, может, дрова – превышает цену на электричество, так что с этой точки зрения электрические котлы (и с ТЭНами тоже) более практичны.

О накипи и внутренних засорах уже было сказано выше – если вас не волнует чисто эстетическая сторона вопроса, но особой разницы между разными рыночными предложениями нет.

При утечке теплоносителя из системы отопления все отопительные котлы также ведут себя одинаково: охлаждение сердечника становится недостаточным и он мгновенно перегорает, плавится и выводит из строя другие конструктивные элементы. В таких случаях котел отопления, как правило, ремонту не подлежит.

В общем, единственным действительным преимуществом электрического индукционного котла отопления выступает его небольшой размер и эргономичный дизайн. Единственным значимым недостатком можно считать завышенную стоимость и массу рекламных спекуляций, о которых, впрочем, вы теперь в курсе.

Виды электрических индукционных котлов отопления

В настоящее время на рынке представлено два вида индукционных котлов для отопления частного дома: SAV и ВИН. Оба типа агрегатов работают по одинаковому принципу, но имеют ряд конструктивных и технологических отличий.

Электрические индукционные котлы SAV являются более простой модификацией прибора. Рабочая частота тока на обмотке – 50 Гц, стальной сердечник установлен внутри теплоизолирующего кожуха. Этот тип является более дешевым, но по эффективности не практически не уступает своему аналогу.

Электрические индукционные котлы ВИН (вихревые индукционные нагреватели) отличаются наличием в блоке автоматики преобразователя, который увеличивает частоту рабочего тока на первичной обмотке котла. Предполагается, что это увеличивает мощность магнитного поля и нагрев сердечника. Более того, внешние элементы котла также изготовлены из ферромагнетика и нагреваются, тем самым делая котел дополнительным отопительным элементом. Теплоотдача от такого механизма чуть выше, но и стоимость возрастает.

Поскольку и в том, и в другом типе отсутствуют какие-либо подвижные детали, о механическом износе элементов прибора можно забыть. Средний срок службы такого котла отопления, гарантированный изготовителем, составляет около 25 лет при интенсивной эксплуатации и ограничен устойчивостью ферромагнетика в сердечнике.

Правила установки электрических индукционных котлов отопления

Установка индукционного электрического котла

При монтаже электрического индукционного котла отопления необходимо придерживаться ряда стандартных правил:

• установку производить строго вертикально;
• выполнить отступ от пола и стен в целях изоляции;
• вмонтировать в контур расширительный бак;
• при необходимости дополнить контур насосом.

Поскольку котлы работают на токе высокого напряжения, обязательно нужно заземлить прибор при установке и изолировать все металлические части отопительного контура пластиковыми фитингами.

Небольшой размер индукционного котла позволяет установить его в любое удобное место, а при недостаточной мощности отдельного прибора возможно изготовление каскада из нескольких агрегатов, который с виду будет напоминать высокотехнологичный радиатор.

По итогу прочтения данной статьи может возникнуть впечатление, что она призвана скомпрометировать применение «инновационного» механизма в конструкции отопительных приборов, однако это не так.

Мы хотим лишь опровергнуть ряд рекламных мифов для того, чтобы сделать ваш выбор основанным на достоверных фактах, а не на спекуляциях маркетологов.

Рекомендуем похожие записи:

inzhenernye-seti.com

Смотрите также

• 
  Котлы лучшие
• 
  Тюменьтеплолюкс котлы
• 
  Котел геотермальный
• 
  Геотермальный котел
• 
  Котлы рендамакс
• 
  Котел твердотельный
• 
  Веллер котел
• 
  Пиролиз котел
• 
  Котел стаханов
• 
  Котел хайер
• 
  Тэц котел