Индукционный электрический котел отопления и его схема

Основные правила безопасной организации индукционного отопления

Разные требования к эксплуатации котлов с индукцией и обычных агрегатов обусловлены их отличиями.

1. Котел нужно подключать через выделенный кабель, соединенный непосредственно с электрощитком. К этой линии нельзя подключать другие приборы.
2. При установке электрокотла с индукцией нужно обезопасить электросети в доме и исключить риск возгорания проводки. Для этого характеристики кабеля должны превышать суммарную мощность всех электроприборов в доме на 20%.
3. Индукционные котлы можно монтировать только в системы теплоснабжения с замкнутым контуром. Чтобы улучшить циркуляцию жидкости устанавливают дополнительный насос.
4. Если теплоноситель перегреется, в системе возникнет избыточное давление. Для его компенсации устанавливают расширительный бак. Внутренняя температура в индукционном котле может доходить до значения в 110°С.
5. Для безопасного использования электрокотла с индукцией необходимо установить на него датчики давления и температуры. Если возникнет опасность перегрева теплоносителя и последующего нарушения герметичного контура системы отопления, блок управления котла на основе показателей датчиков отключит отопительный прибор.
6. Чтобы в процессе использования трубы отопления не провисли и не деформировались, температуру теплоносителя выставляют не выше допустимых значений, которые должны быть предварительно рассчитаны перед монтажом системы.
7. Для системы отопления в доме необходимо резервное питание. Для этого устанавливают аварийный генератор.

Как сделать индукционный котел отопления своими руками для отопления дома

«Индукционники» различной производительности в свободном доступе представлены на рынке климатической техники, но стоимость их существенно завышена. Это вынуждает умельцев собирать отопители из доступных компонентов. Чтобы не паять сложные электронные схемы, делают индукционные котлы отопления своими руками из инверторов, сварочного аппарата или кухонных плит, работающих на принципе индукции.

Из индукционной плитки

Обычный кухонный прибор можно использовать для создания электрокотла. У мастера есть 2 способа, как реализовать проект. Тем, кто не хочет вникать в тонкости процесса и создавать сложные конструкции, подойдет использование электроприбора по прямому назначению. Для этого на него устанавливают закрытую нагревательную емкость со входным и выходным патрубками. Последние подключают к отопительному контуру, а нагрев будет происходить аналогично кипячению воды в кастрюле.

Второй способ более сложен в реализации. Для этого придется прибор полностью разобрать и извлечь необходимые элементы. Мастеру понадобятся медный сердечник для изготовления катушки и блок управления для питания силовой части. Однако такой прием имеет несколько недостатков:

1. Подбор величины индукции самодельной конструкции. Мастеру понадобится опытным путем определить количество витков, соответствующее оптимальному. Только в этом случае работа будет максимально эффективной.
2. Несоответствие системы управления. Контроллер плитки не рассчитан на работу в составе котловой автоматики. Он будет по времени отключать нагрев, даже если теплоноситель не достиг заданной температуры.

Из инвертора

Преобразователь постоянного напряжения в переменное может служить источником высокочастотного сигнала для сборки «индукционника». Прибор подбирают или изготавливают соответствующей мощности, способной генерировать достаточное количество тепла. Мастеру также понадобится первичная катушка и блок конденсаторов.

Обмотку изготавливают из медной трубы или проволоки в керамической изоляции. В первом случае по катушке можно пустить воду для охлаждения и дополнительного отбора тепла. Элемент сворачивают вокруг цилиндра подходящего диаметра. В зависимости от мощности прибора понадобится не менее 5-6 витков. Края катушки подключают к блоку конденсаторов и инвертору напряжения.

С питанием от сварочного аппарата

Функцию частотного генератора может выполнять современный сварочный агрегат. Он способен генерировать ток с частотой 20-50 кГц, что отлично подходит для создания «индукционника». Последовательность изготовления:

1. К отрезку пластиковой трубы диаметром 2 дюйма и длиной 0,6 м приклеивают полоски текстолита, на которые наматывают обмотку из 50-100 витков медной проволоки в эмалевой изоляции. Между отдельными кольцами оставляют не менее 5 мм.
2. В трубу насыпают куски нержавеющей проволоки.
3. С двух концов припаивают полипропиленовые переходники размером, соответствующим присоединительным фитингам отопительного контура.
4. Обмазывают катушку эпоксидкой для обеспечения надежной электроизоляции.
5. Края обмотки подключают к выводам сварочного инвертора. Их необходимо сделать самостоятельно, подключив проводники в точки, где напряжение еще не выпрямлено.
6. Все элементы устанавливают в шкаф, который закрепляют на стене. Выполняют все необходимые подключения.

Для автоматизации процесса нагрева можно подключить сварочный аппарат через силовое реле или контактор, управляемые термостатом. Такая связка позволит включать и отключать агрегат при достижении заданных температур.

Виды котлов

Производители выпускают 2 типа отопительных «индукционников». Первые получили маркировку SAV. Индуктор этих аппаратов представляет первичную обмотку. Он воспринимает ток частотой 50 Гц. Система короткозамкнутых труб, наполненная теплоносителем, представляет вторичную обмотку, совмещенную с теплообменником. Последний нагревается при воздействии вихревых токов. Ввиду ограниченности частот, отопители этого типа не делают мощнее 50 кВт. Подключают их в одно- и трехфазную сеть.

Второй тип электрокотлов — ВИН. Их теплообменник изготовлен из ферромагнитного сплава, способного отменно перемагничиваться, вызывая сильное нагревание. Кроме того, ток, поступающий в обмотку, является высокочастотным. Этим достигается большая эффективность и экономичность отопителя. Котлы этого типа изготавливают мощностью до 500 кВт.

Замена ТЭНа

Срок службы тэнов зависит от качества теплоносителя. Как уверяют ”сравнители” – это всего 1000 часов работы, если не принять меры и не умягчить жесткую воду. Ну а если умягчили, то около 5000.

При использовании этих данных, перепутаны системы отопления и водоснабжения.

В замкнутых отопительных системах нет столько примесей, как в водоснабжении. Смягчение воды в большинстве случаев здесь попросту не требуется.

Это может относиться только к ГВС или центральному отоплению. Там оператор котельной не способен отследить утечки воды.

Если речь идет чисто о вашем доме, где все собрано и закольцовано без протечек и дыр, то никакой постоянной подготовки воды не требуется. Какие-то элементы в воде, конечно же будут содержаться, но однажды будучи налиты в систему отопления, они один раз прореагируют и более, им неоткуда будет взяться.

У индукционных, якобы низкая стоимость эксплуатации из-за очень редкой замены узлов. На самом деле, это в качественных тэновых образцах, элементы меняются крайне редко, о чем уже говорилось выше.

А вот если вам понадобится что-то поменять в индукционном, то вы крепко задумаетесь, прежде чем это сделать. Там все запечатано в герметичной колбе и без ее физического разрезания внутрь не подобраться.

Самостоятельный монтаж

Систему инверторного отопления несложно собрать самостоятельно, используя существующий или спроектировав новый контур. Это даст возможность избежать основного недостатка таких котлов – их дороговизны. Если работы проводить поэтапно, можно получить эффективное отопление по доступной цене.

1. Необходимо проанализировать место установки и спроектировать конфигурацию и расположение элементов системы.
2. В случае необходимости заменить проводку в доме, чтобы она могла выдерживать повышенные нагрузки.
3. Производится монтаж инвертора, который подключается к аккумулятору и котлу.
4. На входе в котел устанавливается циркуляционный насос.
5. Если монтируется новая система, делается разводка труб и навеска радиаторов.
6. Проводится тестирование работоспособности системы.

Если пробный пуск прошел без срывов, система готова к работе. В конструкции можно использовать инверторы, применяемые в сварочных аппаратах, что значительно упростит монтаж оборудования.

Пуск котла

Подготавливать электрический котел к запуску, означает, что его необходимо полностью проверить все соединения, электрическую сеть, заполнение системы водой. Если в проводке будут находиться пережатые или порванные провода, то их нужно будет заменить и тщательно заизолировать. Поступать по другому запрещается, так как в трехфазной сети находится напряжение с приличной силой тока, а замененный участок может пробивать.

Подготовка также подразумевает очистку конструкции от пыли и грязи. Еще следует позаботиться о том, чтобы не допустить скачков напряжения как при первом запуске, так и при дальнейшей работе. Чтобы этого не случилось, устанавливают устройство защитного отключения.

Пуск:

1. Сначала необходимо наполнить систему водой, причем сделать это таким образом, чтобы в ней не было воздушных пробок. Как правило, радиаторы имеют в своей верхней части специальные краники для выпуска скопившегося воздуха.
2. В дальнейшем останется лишь включить котел в электросеть и подождать, когда он прогреется.

Использование индукционной плитки в качестве котла

Желающие сэкономить на покупке промышленного индукционного котла, также могут использовать обыкновенную индукционную плитку, достаточно ее приобрести или иметь в хозяйстве. Есть два варианта ее использования:

В этом способе индукционную плитку достаточно прислонить вплотную к металлическому или чугунному радиатору и включить ее. Батарея отопления начнет нагреваться и обогревать таким образом помещение

Способ очень прост в использовании, но обогрева дома большой площади малоэффективный.
Также можно взять обыкновенную емкость из металла, но важно, чтобы металл магнитился. Поэтому алюминий либо хорошая нержавейка не подойдут – они не проводят токи Фуко

Емкость присоединяют к системе отопления, делают вход и выход, а циркуляционный насос прокачивает воду через нее. Затем, как и в предыдущем варианте, индукционную плитку прислоняют к емкости. Нагретая вода из емкости будет подаваться насосом в систему, а на случай перегрева в плитке предусмотрено автоматическое отключение.

Схема обвязки без насоса

При отсутствии электроснабжения или нестабильной работе сети сооружают отопительный контур с естественной циркуляцией теплоносителя. Другое название – гравитационный. Он не нуждается в насосе, а значит, является энергонезависимым.

Принцип работы

Движение теплоносителя по трубам обеспечивает конвекция – стремление менее плотной нагретой среды перемещаться вверх под действием архимедовой силы. Горячую воду вытесняет из котлового бака в подачу более холодная, поступающая из «обратки».

Схема обвязки твердотопливного котла без насоса.

Необходимые инструменты и расходники

Для монтажа понадобятся:

• перфоратор;
• уровни – реечный и ватерпас;
• рулетка;
• разводной ключ «попугай»;
• отвертки, плоскогубцы;
• для полипропиленового контура – специальный нагреватель для сварки пластмассовых деталей.

Нужны материалы:

• кронштейны для крепления труб и радиаторов;
• дюбели;
• пакля или сантехнический лен (ФУМ-лента не подходит из-за высокой температуры транспортируемой среды).

После нагрева объем теплоносителя увеличится. Для компенсации в систему врезают расширительный бачок.

Также нужны радиаторы, трубы, муфты и другие фитинги.

Как сделать

Чтобы создать конвекцию и свести к минимуму гидравлическое сопротивление контура, его строят по следующим правилам:

1. Котел располагают хотя бы на 0,5 м ниже радиаторов. В разных помещениях отметки на одной высоте делают с помощью ватерпаса.
2. Первый участок от подающего патрубка прибора делают вертикальным до потолка. Это разгонный коллектор, он создает сильный конвекционный напор. Опуск делают вдоль угла того помещения, где находится первый радиатор.
3. Применяют большие трубы – с внутренним диаметром 30-40 мм. С увеличением этого параметра снижается гидравлическое сопротивление.
4. Горизонтальные участки монтируют с большим уклоном – 1 см/м. Это облегчит сток холодной жидкости обратно к котлу.

Котел располагают так, чтобы уменьшить гидравлическое сопротивление.

Расширительный бак размещают в самой верхней его точке. Чтобы не нарушать эстетики, резервуар часто устанавливают на чердаке. В таком случае изделие нужно утеплить.

Минусы

Гравитационная система имеет ряд недостатков:

1. Длина контура не может превышать 30 м.
2. Тепло распределяется неравномерно, дальние от котла радиаторы холоднее ближних.
3. Из-за существенного перепада температур на «подаче» и «обратке» отопитель испытывает высокие нагрузки.
4. Нужны трубы большого диаметра, что приводит к удорожанию проекта и увеличению объема воды.
5. Через открытый расширительный бачок в рабочую среду поступает кислород, вызывающий коррозию металлических поверхностей и завоздушивание контура.
6. Невозможна эксплуатация прибора в режиме малой производительности, что требуется в межсезонье.

Обслуживание индукционных котлов

Как такового обслуживания индукционный котел не требует. Единственное, что можно порекомендовать в этом вопросе, это периодически проверять надежность заземления и электрические соединения.

В заключение стоит отметить, что индукционные котлы нового поколения идеально подходят для отопления дома, где хозяева подолгу отсутствуют или бывают наездами. Экономичность, автономность и безопасность такого вида отопительного оборудования вполне оправдывают его довольно высокую стоимость. А если использовать в такой системе в качестве теплоносителя антифриз, то заморозка ей точно не грозит.

Достоинства

Подключение индукционного котла в отопительную систему. (Для увеличения нажмите)

</p>

Собранный своими руками котлоагрегат, будет обладать целым рядом достоинств, среди которых можно выделить следующие важные моменты:

• быстрый нагрев теплоносителя в котле за 3–5 минут;
• минимальная температура нагрева теплоносителя составляет 35 0С;
• магнитное поле, помимо создания тепловой энергии образует вибрации, которые отлично препятствуют появлению накипи;
• коэффициент полезного действия приближается к 100%, иначе говоря, вся электроэнергия перерабатывается в тепло практически без потерь;
• при функционировании агрегата не выделяются продукты сгорания, вследствие чего, нет необходимости возведения дымохода, а также частого технического обслуживания;
• срок бесперебойного функционирования индукционного котла может достигать до 30 лет благодаря тому, что в конструкции агрегата не предусмотрено механическое движение деталей, и как следствие, отсутствует износ и повреждение комплектующих элементов.

Возможно, Вас также заинтересует статья о вихревых индукционных нагревателях.

Познавательную статью о том, как сделать индукционный нагреватель воды своими руками, читайте здесь.

Таким образом, мы раскрыли все характеристики индукционного котлоагрегата, а также указали на все нюансы изготовления котла своими руками. Мы искренне надеемся, что все наши советы и рекомендации, изложенные в этой статье, станут для вас настольным руководством при сборке индукционного агрегата своими руками.

Смотрите видео, в котором опытный пользователь демонстрирует устройство и работу индукционного котла отопления, сделанного своими руками:

• https://gidpopechkam.ru/kotly/indukcionnyj-kotel-svoimi-rukami.html
• https://oventilyacii.ru/otoplenie/induktsionnyj-kotel-otopleniya.html
• https://stroy-podskazka.ru/otoplenie/kotly/indukcionnye/
• https://teplo.guru/elementy/ustroistva/induktsionnyiy-kotel-otopleniya-svoimi-rukami.html

Инструкция по сборке индукционного котла

Индукционные отопительные приборы можно приобрести в магазине, но стоимость их достаточно велика. Поэтому многие домашние умельцы пробуют сделать его своими руками. Для изготовления самодельного индукционного котла нужно подготовить материалы и инструменты.

Для начала нужно приобрести сварочный инвертор. Он может быть недорогой, но желательно, чтобы устройство было оборудовано регулятором силы тока.

Кроме того, следует обратить внимание на силу тока, с которой работает прибор. Стандартное значение для сварочных инверторов – 15А

Этого будет недостаточно. Нужно поискать более мощный агрегат.

Кроме этого нужно подготовить катанку или проволоку из нержавейки диаметром 7 мм или около того. Ее следует нарезать на фрагменты длиной 40-50 мм. Они будут помещены в электромагнитное поле, где будут разогреваться.

Нагревательный элемент самодельного индукционного прибора изготавливается из медной проволоки, для намотки которого можно использовать любой подходящий по диаметру цилиндрический предмет

Для изготовления корпуса котла берется пластиковая толстостенная труба. Диаметр детали может варьироваться, но, как показывает практика, оптимальный вариант – 50 мм по внутреннему диаметру.

Для соединения оборудования с отопительной системой используются переходники. Через один из них в котел будет поступать холодный теплоноситель, а через другой горячая жидкость будет подаваться в систему.

Фрагменты проволоки должны быть уложены в корпус. Чтобы они не выпали, дно детали накрывается мелкоячеистой металлической или капроновой сеткой, которая надежно закрепляется на корпусе. После этого можно уложить проволоку внутрь корпуса.

Теперь верхнюю часть детали накрывают такой же сеткой, как и дно, и закрепляют ее к стенкам детали. На об торца надеваются переходники. Получается заготовка, из которой будет изготовлена индукционная катушка.

Для этого на нее нужно намотать эмалированный медный провод. В среднем нужно наложить 90 витков. Они должны располагаться ближе к центру детали. Выполнять их нужно очень аккуратно и ровно, так, чтобы получилась качественная индукционная катушка.

Получившееся устройство можно устанавливать в систему отопления. Делается это следующим образом. Сначала из системы сливается теплоноситель.

После этого выбирается место, где будет установлен котел. Труба на этом участке размечается, после чего из нее вырезается фрагмент, равный по длине отопительному прибору.

Затем на подготовленное место устанавливается самодельный индукционный котел. Катушка соединяется с инвертором, на этом монтаж можно считать законченным. После этого система вновь заполняется теплоносителем.

На пластиковую трубу с отрезками металлической проволоки внутри аккуратно наматывается медный провод

Только после этого можно тестировать новое устройство. В нем обязательно должна быть жидкость.

Если включить индукционный котел «на сухую», пластиковый корпус расплавится от высокой температуры. Это приведет к частичному разрушению отопительной системы, что недопустимо.

Еще один важный момент – грамотное обустройство заземления отопительного прибора, без чего невозможна его безопасная эксплуатация.

Устройство и принцип работы котла

При пропускании электрического тока через токопроводящий материал в последнем происходит выделение тепла, мощность которого прямо пропорциональна силе тока и его напряжению (закон Джоуля — Ленца). Вызвать протекание тока в проводнике можно двумя способами. Первый состоит в его непосредственном подключении к источнику электричества. Этот способ будем называть контактным.

Второй – бесконтактный – был открыт Майклом Фарадеем в начале19-го века. Ученый выяснил, что при изменении параметров магнитного поля, пересекающего проводник, в последнем появляется электродвижущая сила (ЭДС). Это явление получило название электромагнитной индукции. Где есть ЭДС – там будет и электроток, а значит и нагрев, причем в данном случае — бесконтактный. Такие токи называют наведенными или вихревыми или токами Фуко.

Индукционный котел отопления — принцип работы

Вызвать электромагнитную индукцию можно по-разному. Проводник можно перемещать или вращать в постоянном магнитном поле, как это делается в современных электрогенераторах. А можно менять параметры самого магнитного поля (интенсивность и направление силовых линий), оставляя при этом проводник неподвижным.

Подобные манипуляции с магнитным полем стали возможными благодаря еще одному открытию. Как выяснил Ханс-Кристиан Эрстед в 1820-м году, намотанный в виде катушки провод при подключении к источнику тока превращается в электромагнит. Меняя параметры тока (силу и направление), мы добьемся изменения параметров генерируемого данным устройством магнитного поля. При этом в проводнике, находящемся в этом поле, будет возникать электрический ток, сопровождающийся нагревом.

Ознакомившись с этим несложным теоретическим материалом, читатель наверняка уже представил себе в общих чертах устройство индукционного котла отопления. Действительно, он имеет довольно простую конструкцию: внутри экранированного и теплоизолированного корпуса имеется труба из особого сплава (можно использовать и сталь, но характеристики при этом будут чуть хуже), установленная в гильзе из диэлектрического материала; на гильзу в виде катушки намотана медная шина, подключаемая к электросети.

Котел индукционный после монтажа

Посредством двух патрубков труба врезается в систему отопления, в результате чего по ней будет протекать теплоноситель. Переменный ток, протекающий через катушку, создаст переменное магнитное поле, которое в свою очередь наведет вихревые токи в трубе. Вихревые токи обусловят нагрев стенок трубы и частично теплоносителя по всему объему, заключенному внутри катушки. Для более быстрого нагрева вместо одной трубы может быть установлено несколько параллельных трубок меньшего диаметра.

Читатели, осведомленные о стоимости индукционных котлов, конечно, заподозрили, что в их конструкции имеется еще что-нибудь. Ведь не может теплогенератор, состоящий только из трубы и куска провода, стоить в 2,5 – 4 раза дороже ТЭНового аналога. Чтобы нагрев был достаточно интенсивным, через катушку нужно пропускать не обычный ток из городской сети с частотой 50 Гц, а высокочастотный, поэтому индукционный котел оснащается выпрямителем и инвертором.

Выпрямитель превращает переменный ток в постоянный, затем он подается на инвертор – электронный модуль, состоящий из пары ключевых транзисторов и управляющей схемы. На выходе инвертора ток снова становится переменным, только с уже гораздо большей частотой. Такой преобразователь имеется не во всех моделях индукционных котлов, некоторые из них все-таки работают на частоте в 50 Гц. Однако, применение высокочастотного переменного тока позволяет значительно уменьшить размеры устройства.

Принцип электромагнитной индукции

В различных описаниях авторы указывают на сходство индукционного котла с трансформатором. Это вполне справедливо: катушка из провода играет роль первичной обмотки, а труба с теплоносителем – замкнутой накоротко вторичной обмотки и одновременно магнитопровода.

Почему же тогда трансформатор не греется? Дело в том, что магнитопровод трансформатора выполнен не из цельного элемента, а из множества изолированных друг от друга пластин. Но даже эта мера не способна полностью предотвратить нагрев. Так, например, в магнитопроводе трансформатора напряжением 110 кВ в режиме холостого хода выделяется ни много ни мало 11 кВт тепла.

Заключение

Подведем итоги. Сделать своими руками не только простейший, но и более функциональный индукционный котел под силу любому домашнему мастеру. Затраты на изготовление такой конструкции минимальны, а эффективность по сравнению с другими видами отопительного оборудования огромна. Нет желания и возможности сделать такую работу? Всегда можно без труда подобрать подходящую модель на рынке.

Читайте далее:

Как сделать котел на дровах своими руками

Как сделать твердотопливный котел длительного горения своими руками: чертежи, схемы и инструкции

Можно ли изготовить паровой котел своими руками

Принципиальная схема работы индукционного нагревателя

Инструкция, как сделать котел «Стропува» своими руками