Индукционный котел отопления: преимущества применения и технология изготовления своими руками

Советы по эксплуатации

При эксплуатации таких устройств, как индукционный котел необходимо знать следующее:

1. Такие котлы нужно использовать в системах водяного отопления с принудительной циркуляцией, поскольку в котле должна постоянно циркулировать вода.
2. Котел лучше устанавливать в нежилых помещениях, поскольку вокруг него образуется магнитное поле, которое может неблагоприятно влиять на организм человека.
3. В системе отопления должен присутствовать сбросной клапан, потому что если из строя выйдет насос, то сердечник на котле попросту разорвет.
4. Расстояние от пола и потолка дома до котла должно быть не менее 80см, а от ближних предметов – 30см.
5. Сварочный инвертор должен быть заземлен, во избежание поражения электрическим током.
6. В системе подключения инвертора должно присутствовать УЗО, которое предотвратит несчастные случаи при работе с котлом.

Не устанавливайте котел в жилом помещении, так как он является небезопасным устройством для человека, поскольку излучает вредное магнитное поле, а также является электро- и взрывоопасным устройством.

Индукционный котел в системе отопления домаВидео

Как работает индукционный котел

Принцип действия отопителя и других электронагревателей основан на способности токопроводящих материалов повышать свою температуру под действием вихревых токов, получаемых в результате электромагнитной индукции. Последнюю создает высокочастотное переменное напряжение, проходящее по первичным виткам аппарата, собранных в катушку.

Функцию вторичного приемника выполняет нагревательный элемент, помещенный внутрь теплообменника. В нем под действием сильного магнитного поля высвобождается тепловая энергия хаотического движения атомов. Действовать установка может и на промышленной частоте, используемой в обычной электросети. Но эффективность нагрева будет невысокой, а сам процесс будет сопровождаться повышенным шумом и вибрацией. Оптимальной частотой считается показатель, превышающий порог в 10 кГц. В таком режиме работы гул пропадает, а вибрация становится неощутимой и повышается КПД.

Установка и подключение

Установка котлов такого типа довольно проста, но требует соблюдения определенной технологии:

Монтаж производится только в закрытую отопительную систему.
Обязательно оборудование такой системы расширительным баком типа экспанзомат.
Целесообразность наличия циркуляционного насоса зависит от системы наклона труб отопления дома. В некоторых случаях при соблюдении правильного уклона, можно обойтись естественной циркуляцией.
Необходимо выставить индукционный котел вертикально

При этом крепление к стене происходит через специальные «уши» или обычными хомутами, в зависимости от модели.
При этом важно выдержать свободное расстояние между котлом и стенами: по бокам – не менее 30 см, сверху и снизу – не менее 80 см.
Закрепляя агрегат, следует учитывать его солидный вес и выбирать для монтажа надежную несущую стену.

Подключение котла к системе отопления

Особенностью индукционного котла является тот факт, что выполнять обвязку из металлических труб нет необходимости. Можно выполнять подключение сразу металлопластиковыми или пластиковыми трубами:

• Патрубок, расположенный в верхней части корпуса, подсоединяется к подаче горячего теплоносителя в систему отопления дома.
• Затем к патрубку, расположенному в нижней части котла, подсоединяется труба отопления обратной подачи.
• На отрезке не более 80 см от выходного патрубка необходимо установить группу безопасности агрегата. Набор приборов, присутствующих в этой группе стандартный для всех видов котлов: автоматический предохранительный клапан, манометр и воздухоотводчик.
• После группы безопасности можно, но необязательно, сделать замыкание контура (соединение горячей подачи с обраткой). В некоторых аварийных случаях наличие малого контура предохраняет индукционный электрокотел от перегрева.
• В любом случае установка запорной арматуры происходит после смонтированной группы безопасности.

Далее, переходим к установке вспомогательных приборов на трубу обратной подачи. На малом контуре или перед запорной арматурой на обратку последовательно монтируются следующие приборы:

1. Расширительный бачок.
2. Фильтр-отстойник.
3. Бронзовый фильтр грубой очистки.
4. Циркуляционный насос.
5. Датчик потока. Наличие в системе этого датчика позволяет контролировать циркуляцию теплоносителя и отключать котел в случае ее прекращения.

Более детальная схема подключения содержится в прилагаемой производителем инструкции, которую необходимо изучить перед началом установочных работ.

Электрическое подключение

Выполняя электрические подключения, необходимо использовать провода указанного в инструкции сечения. Электронные системы управления подключаются при помощи специальных разъемов, идущих в комплекте с оборудованием.

Устройство агрегата

В процессе функционирования аппарат преобразовывает электрическую энергию в тепловую. Если сравнивать с не менее популярными ТЭН котлами, то инверторное отопление обеспечивает быстрый прогрев помещений. Неотъемлемым элементом является индуктор, состоящий их двух обмоток. Он работает как трансформатор.

Внутри индуктора возникает вихревой ток. После этого энергия поступает на корпус, который одновременно выступает в роли короткозамкнутого витка. После того как на вторичную обмотку поступает достаточное количество тока, энергия перерабатывается в тепло. В результат происходит мгновенное нагревание теплоносителя.

Агрегат имеет простое устройство

Чтобы изготовить котел для отопления частного дома своими руками, необходимо знать не только особенности его функционирования, но и строение. Особенно это касается элементов, которые отвечают за преобразование энергии и нагревание жидкости, находящейся внутри системы.

Индуктор

Это важный компонент агрегата, который состоит из первичной и вторичной обмотки. Внутри него образуется магнитное поле переменного типа. Для изготовления обмоток используют нержавеющую проволоку, которая наматывается на пластиковый корпус. Благодаря такому элементу повышается продуктивность и эффективность работы всего устройства.

Для изготовления устройства понадобится труба, диаметр которой составляет 5 см. Она используется для сооружения индукционной катушки. В дальнейшем труба будет частью трубопровода, по которой протекает нагретый теплоноситель.

Индуктор

Инвертор

Он отвечает за прием бытовой электроэнергии, которая поступает из сети. После этого инвертор преобразует ее в высокочастотный ток. Далее преобразованная энергия подается на индуктор. Начальным пунктом является ее первичная обмотка.

Инвертор

Нагреватель

Для изготовления нагревательного элемента используют металлические трубы диаметром 25 мм. В данном случае понадобится две трубки, которые в процессе работ свариваются между собой. В результате этого должна получиться деталь круглой формы. Она будет играть роль не только нагревателя, но и сердечника агрегата.

Нагреватель

Патрубки

На корпусе котла устраиваются два патрубки. Они выполняют определенные функции. Через входной патрубок происходит подача теплоносителя внутрь конструкции. Что касается второго, то через него выходит нагретая жидкость и поступает в отопительные радиаторы.

Экономия на потреблении электричества

Потребление 2,5 кВт вместо 4–5 — прекрасный результат. Но его оказалось недостаточно для амбициозных и бережливых домашних мастеров. Но где взять дешёвую электроэнергию для плиты? Оказывается, ответ известен давно. Этот прибор называется инвертор, и он преобразовывает постоянный ток в переменный. С его помощью можно свести потребление тока для отопления практически к нулю.

Для уменьшения расхода энергии нам понадобится следующее:

Два аккумулятора не менее 190 А•час (лучше 250 А•час).

Инвертор на 4 кВт.

Зарядное устройство для аккумуляторов (24 В).

Трубы магистрали должны быть выполнены из немагнитного материала (пластик, алюминий, медь).

Аккумуляторы подключаем параллельно и ставим на постоянную «зарядку». Процесс, который происходит в электроцепи:

В аккумуляторах образуется постоянный ток, который подаётся на инвертор.

Инвертор преобразует постоянный ток в переменный 220 В.

Ток с инвертора подаётся на индукционную печь, которая работает в обычном режиме (расход).

Зарядное устройство постоянно подзаряжает аккумуляторы.

Видео — схема отопления с индукционным котлом

Таким образом, отопление квартиры обходится в оплату потребления зарядного устройства на 24 вольт, не считая расходов на работу циркуляционного насоса, который будет задействован в любом варианте.

Устройство и принцип работы котла

Принцип работы

Так же, как и обыкновенные ТЭНы, котлы, работающие по индукционному принципу, преобразовывают электрическую энергию в тепловую.

Однако благодаря особой конструкции, теплоноситель в индукционном котле нагревается гораздо быстрее, что прямо влияет на эффективность данного устройства.

Устройство в простейшем случае представляет собой электрический индуктор, другими словами – трансформатор, который имеет первичную и вторичную (короткозамкнутую) обмотку.

Внутренняя часть порождает вихревые токи, которые тут же перенаправляются на вторичную обмотку.

Вторичная обмотка, в данном случае, это короткозамкнутый виток, который также выступает в роли корпуса.

Вторичная обмотка получает, таким образом, постоянный приток энергии. Эту энергию она преобразует в тепло и передает уже непосредственно теплоносителю, то есть воде или антифризу. Также это могут быть и многие другие вещества: главное, чтобы используемый теплоноситель отличался хорошей проводимостью электрического тока.

В конечном итоге, принцип работы индукционного котла заключается в следующем:

Схема в разрезе

• Сначала выбранный теплоноситель подается в устройство для нагревания.
• Затем подают электроэнергию на внутреннюю обмотку.
• Когда здесь появится напряжение, энергия в виде вихревых токов направится на внешнюю обмотку и станет очень быстро нагревать сердечник.
• Спустя некоторое время нагреется вся поверхность участка, и тепло будет передаваться теплоносителю, который, в свою очередь, будет передавать его дальше.

За счет того, что все время отводится горячая вода, система не перегревается, что делает ее очень надежной и безопасной.

Поля, которые нагревают

Еще одно преимущество заключается в том, что такие агрегаты не имеют традиционных нагревательных поверхностей, которые иногда выходят из строя в самый неподходящий момент.

Также самодельный индукционный котел не имеет разъединительных деталей, то есть изготавливается из цельного куска пластика. А, как известно, простые вещи обладают большей устойчивостью к различным неблагоприятным фактором, поэтому более надежны.

Что касается образования накипи, то этого не происходит по той причине, что индукционный нагреватель фактически все время находится в вибрирующем положении.

Совершенствуем теплообменник

Разумеется, теоретическая кастрюля — лишь промежуточный вариант теплообменника. На практике он должен быть надёжным, дешёвым и компактным, ведь речь идёт об отоплении квартиры (небольшой площади — до 50 кв. м). Количество агента не должно превышать 40 литров. Под все вышеперечисленные требования более всего подходит плоский металлический бак размерами примерно 500х600х50 мм. Такую ёмкость можно сварить из профильной трубы 50х50.

Порядок работы:

Нарезать трубу 50х50 по 600 мм — всего 9–10 шт.

Сварить отрезки между собой стенка к стенке, чтобы получился ряд трубок.

Отрезок длиной в поперечный размер прорезать вдоль, изъять одну стенку из трубы.

Установить и приварить поперечный отрезок на манер коллектора гребёнки.

Аналогичным образом установить противоположную стенку.

Вварить в противоположные по диагонали плоскости фитинги на 1–1,5 дюйма.

Тщательно обварить конструкцию — она должна быть герметичной и все камеры должны свободно сообщаться.

Индукционный теплообменник своими руками, видео

Теплообменник готов. Теперь осталось включить его в систему и «поставить на огонь». Подвести трубы в нужное место домашнему мастеру не составит труда, но где найти это место в квартире? На наш взгляд оптимальный вариант — вертикальная установка в санузле. При этом плитку достаточно просто установить между стеной и теплообменником. Кстати, сам теплообменник тоже будет немного нагреваться, и этого будет достаточно для обогрева ванной комнаты.

Преимущества и недостатки

К плюсам индукционного нагрева можно отнести следующие факты:

• Накипь не образуется.
• Нет гари, копоти, не требуется место для запаса топлива.
• Не нужен дымоход.
• Долгий срок эксплуатации без потерь характеристик.
• Прибор при солидной мощности обладает скромными размерами.
• Быстрее нагревает теплоноситель, чем другие электрические аналоги.

При том, что на деталях котла накипь не образуется, его всё же советуют раз в два года перебирать, чтобы осмотреть и провести ТО.

Минусы:

• Счета за электроэнергию будут немалыми.
• Стоимость самого котла больше, чем тэнового (хотя, самодельный обойдётся дешевле).
• Спорная экологичность.

Человеку, использующему электричество для отопления, может казаться, что он не наносит вреда атмосфере. Но чтобы выработать электроэнергию, нужно было где-то далеко на электростанции сжечь уголь, построить плотину или расщепить атом.

Критерии выбора хорошего котла: на что обратить внимание

Покупая агрегат, учитывайте следующее:

1. Мощность. Для стандартного дома требуется 1 кВт на каждые 10 кв. м площади.
2. Напряжение. Модель на 380 В подойдет только тем, у кого к дому подведены 3 фазы.
3. Максимальное давление в котловом баке. Тот должен выдерживать нагрузку от насоса и веса водяного столба.

Предпочтительны модели с несколькими ступенями мощности – при запуске они не вызывают резкого падения напряжения в сети.

Покупая агрегат, учитывайте мощность и напряжение.

Ввиду высокой стоимости электричества рекомендуется выбрать котел с функциями, позволяющими экономно использовать энергию:

• с погодозависимой автоматикой;
• программируемые.

Преимущества и недостатки индукционных котлов

Единственная альтернатива индукционным котлам – газовая система отопления, но только по уровню расходов. В сравнении с другими вариантами индукционные агрегаты выигрывают по всем параметрам.

Достоинства:

• отсутствие ограничений по типу теплоносителя;
• простота обслуживания, низкий риск поломок и ремонта;
• высокочастотные вибрации снижают вероятность образования накипи;
• длительный срок эксплуатации до 40 лет;
• бесшумная работа;
• отсутствие сервисного обслуживания;
• нагревание теплоносителя в предельно короткие сроки (до 5 минут).

Если правильно выбрать качественный котел, то риск протечки исключается – оборудование выполняется в монолитном виде, поэтому протечка будет явным заводским браком.

Перечень недостатков:

1. Высокие требования к теплоносителю, поэтому лучше установить полипропиленовый фильтр на 5 мкр.
2. Не помешает монтаж качественных воздухоотводчиков. Устройство индукционного котла отопления подразумевает контакт теплоносителя с магнитным полем, что повышает вероятность появления воздушных пробок.
3. Источник магнитного поля высокой мощности может негативно влиять на работу сотовых телефонов, Wi-Fi.

Также в расчет следует принимать массу изделий (до 40 кг) и высокую цену оборудования.

Особенности и предостережения

Поскольку индукционные нагреватели со сварочным инвертором, сделанные своими руками, не могут самостоятельно управлять температурой воды, то в первозданном виде они являются источником повышенной опасности. Поэтому устройство требует доработки, а именно — добавлением устройств контроля и автоматики. Для начала на выходе из трубы надо установить стандартную группу безопасности, включающую в себя манометр, воздухоотводчик и предохранительный клапан.

Чтобы избежать перегрева, следует снабдить нагреватель устройством аварийного отключения, управляемым от термостата. Если у вас имеются хорошие навыки в области сборки электрических схем, для управления нагревом вы можете задействовать терморегулятор с датчиком температуры воды и реле, размыкающим цепь при достижении установленной температуры теплоносителя.

Минус данной конструкции заключается в ее малой эффективности, да и надежность аппарата под вопросом. Дело в том, что в заводских котлах вода проходит через теплообменник свободно, а у нас на ее пути возникает препятствие в виде кусков катанки. Они перекрывают все сечение трубы и создают высокое гидравлическое сопротивление. Да и в случае нештатной ситуации авария чревата разрывом пластика и возможным коротким замыканием из-за потока горячей воды.

Надо сказать, что переделка сварочного инвертора в индукционный нагреватель нецелесообразна еще и потому, что тепловая мощность устройства будет ограничена максимальной электрической мощностью инвертора. Обычно имеющегося в доме аппарата хватит на обогрев комнаты площадью 25—30 м2 в лучшем случае, да и чем вы станете выполнять сварочные работы все это время? По сути, такой нагреватель использовать можно, но только в исключительных случаях как способ временного отопления.

Индукционный котел отопления своими руками

Для сборки такого нагревателя нам понадобится сварочный инвертор, генерирующий сварочный ток силой не менее 15 Ампер, высокочастотного типа, с плавной регулировкой силы тока. Именно этот прибор будет источником переменного электрического тока высокой частоты, питающего индуктор.

Отопительный индукционный котел своими руками

В роли индуктора выступит витая медная «пружина» намотанная на корпус сердечника. Причем контакты проволоки нужно соединить с клеммами инвертора, избегая спаек и скруток. То есть, отрезок проволоки, используемый для формирования сердечника должен иметь достаточную длину. Количество витков обычно равно 50, а диаметр проволоки, как правило, равен 3 миллиметрам.

В роли сердечника выступает обычная полимерная труба, изготовленная из сшитого полиэтилена или полипропилена – эти сорта пластмасс выдерживают максимально высокую температуру. Пропускной диаметр трубы-сердечника должен равняться 50 миллиметрам, а толщина стенок не может быт меньше 2,5-3 миллиметров. Тогда этот сердечник можно использовать в роли калибра, на который навивают медную проволоку, формируя индуктор.

Нагревательным элементом такого котла будет наполнитель полимерного сердечника – рубленые отрезки нержавеющей проволоки диаметром 7 миллиметров. Причем длина отрезком не может быть менее 5 сантиметров.

Сборка котла: обзор процесса

Сам процесс сборки всех этих компонентов в единую систему выгладит следующим образом:

Индукционный нагрев теплоносителя

• Вначале вы берете отрезок полимерной трубы, фиксируете его и наматываете поверх будущего сердечника 50 витков 3-миллиметровой медной проволоки.
• Далее вы обрезаете торцы сердечника, оставляя по 7-10 сантиметров от края проволоки на отводы.
• На следующем этапе вы монтируете на нижнем отводе уголок. Причем боковое ответвление этого фитинга будет использовано в роли патрубка для обратки разводки системы отопления. Причем на сгоне обратки нужно установить шаровой вентиль, перекрыв который можно демонтировать сердечник из разводки, без слива теплоносителя.
• После установки нижнего фитинга вы заполняете сердечник рубленой проволокой, стараясь уложить ее максимально плотно. Ведь в роли водонагревателя выступает именно проволока.
• Далее вы монтирует на верхнем патрубке тройник. Этот фитинг используют для отвода разогретого теплоносителя в напорный контур разводки. Причем отвод можно реализовать и по верхнему, и по боковому ответвлению, используя свободный патрубок тройника под монтаж предохранительного клапана. И, разумеется, подключение тройника к напорной ветви разводки реализуется посредством шарового вентиля.
• После этого можно смонтировать всю конструкцию в корпусе – металлическом или полимерном шкафу, установив в его нижней части сварочный инвертер. Причем для доступа к панели управления инвертором в корпусе шкафа вырезают особое окно.
• В финале нужно прикрепить проволоку на клеммы инвертора и залить воду в сердечник.

Безопасность котла: общие рекомендации

Такой котел будет работать не хуже заводского. Но помимо производительности фабричный вариант хорош еще и совей безопасностью.

Поэтому, изготавливая индукционный котел своими руками, нужно руководствоваться еще и следующими правилами, повышающими общий уровень безопасности в системе отопления:

Вихревой индукционный нагреватель «ВИН»

• Во-первых, в верхний тройник стоит врезать предохранительный клапан, стравливающий лишнее давление. Иначе, при выходе из строй циркуляционного насоса, сердечник котла попросту лопнет под давлением пара.
• Во-вторых, инвертер включается в сеть только через УЗО – устройство защитного отключения, срабатывающее в критических ситуациях.
• В-третьих, котел, а точнее сварочный инвертер, нужно заземлить, выводя кабель на особый металлический контур, смонтированный в грунте за стенами сооружения.
• В-пятых, индукционный котел – это источник очень сильного электромагнитного поля, поэтому такую установку нужно держать подальше от жилых помещений и вольеров с домашними животными.

Руководствуйтесь этими рекомендациями и ваши индукционные котлы будут служить вам не хуже заводских изделий!

https://youtube.com/watch?v=F6yIXht5gks

Принцип работы индукционного нагревателя

Перед самостоятельным сбором индукционного нагревателя нужно сначала ознакомиться с общим принципом работы техники подобного типа. Такие агрегаты во многом схожи с оборудованием, которое снабжено ТЭНами. В них так же происходит преобразование электричества в тепло, которое необходимо для обогрева помещений дома.

Нагревание устройства происходит за счет энергии электромагнитного поля, создаваемом в индукторе. В его качестве выступает катушка в виде цилиндра с обмоткой. Электричество, проходя через эту катушку, создает напряжение. В результате действия переменного тока образуются вихревые потоки. Затем энергия электромагнитного поля забирается теплоносителем, в качестве которого выступает вода. После происходит генерация этой энергии в тепло. За короткий срок вода при таком нагреве достигает достаточно высоких температур.

Схема индукционного нагревателя

Механизм действия отопления из индукционной плитки

Конструкция котла основана на электрических индукторах, в состав которых входят 2 обмотки короткозамкнутые. Внутренняя обмотка преобразует поступающую электроэнергию в вихревые токи. Внутри агрегата возникает электрическое поле, поступающее после на второй виток.

Вторичный элемент функционирует как нагревательное звено агрегата отопления и корпуса котла.

Передаёт образовавшуюся энергию на теплоноситель отопительной системы. В роли теплоносителей, предназначенных для подобных котлов, применяют специальное масло, очищенную воду или незамерзающую жидкость.

На внутреннюю обмотку нагревателя воздействует электроэнергия, которая способствует появлению напряжения и образования вихревых токов. Полученная энергия передаётся вторичной обмотке, после чего нагревается сердечник. Когда произошёл нагрев всей поверхности теплоносителя, он передаст поток тепла радиаторам.

Преимущества агрегатов индукционного типа

К несомненным достоинствам этого типа устройств для обогрева дома можно отнести следующие характеристики:

• экономичность – переработка электрической энергии в тепловую происходит практически полностью без существенных потерь;
• удобство в пользовании – постоянное техническое обслуживание агрегатов данного типа не требуется;
• компактные размеры – индукционные нагреватели воды небольшие по габаритам, их можно установить в систему отопления практически в любых помещениях;
• бесшумность в работе – данное оборудование функционирует достаточно тихо, во время его работы какого-либо шума не возникает;
• долгий срок использования – индукционные агрегаты долговечны, бесперебойно могут функционировать в течение 30 лет и более;
• высокие показатели экологичности – вредных выбросов при работе устройства не происходит, устройство дымохода и организация системы вентиляции не требуется.

Многие считают, что индукционные котлы намного выгоднее других вариантов отопления дома. А по сравнению с оборудованием, оснащенным ТЭНами, время нагрева этих агрегатов происходит практически в два раза быстрее. За счет же постоянной циркуляции и вибрации жидкости накипь в трубах и внутри устройства не образуется, что значительно облегчает обслуживание и уход за отопительной системой.

Внешний вид индукционных котлов

Но имеются у этого типа устройств и некоторые недостатки. И основным минусом можно назвать то, что индукционное оборудование достаточно дорогое по стоимости. Но можно попробовать сделать такой нагреватель для отопления дома самостоятельно.

Совет. При наличии определенных умений и технических знаний можно собрать индукционный нагреватель для дома своими руками. Но прежде чем приступить к процессу сборки устройства, нужно сначала реально оценить свои возможности и опыт создания подобных агрегатов, так как изготовить их не так уж и просто.