Индукционный котел отопления своими руками

Самодельные индукционные котлы отопления

С темой об эффективности и экономичности индукционных котлов, чем дальше, тем все непонятнее. Обсуждение идет активно, и на многих форумах в том числе. Но вот открытыми и доступными остаются только те, в которых доказывается что экономия эта — выдумки нечистоплотных продавцов. Другие же становятся недоступными.

Основной довод противников использования индукционных котлов — закон сохранения энергии. Причем трактуется он так: на какой бы нагреватель не подали 1кВт электроэнергии, выработать он может только чуть меньше 1кВт тепловой энергии. Чуть меньше — за счет потерь и не стопроцентного КПД. Потому что ТЭН, что индукционный нагреватель потратит на выработку одного количества тепла одинаковое (или почти) количество электроэнергии. А так как индукционные котлы намного дороже, то и покупать их — тратить впустую деньги.

Экономит индукционный котел электроэнергию или нет? Вот в чем вопрос…

Нашлись и оппоненты. Их мало, но они есть. Теория эта не относится к разряду простых, и нужны глубокие знания. Но суть возражения такова: нагреватель при потреблении 1кВт электроэнергии производит 1кВт энергии, но не вся эта энергия тепловая. А по производству именно тепловой энергии индукционные нагреватели оказываются намного более продуктивными, чем традиционные ТЭНы. И прямое тому подтверждение — бытовые индукционные плитки. В них на нагрев того же количества воды требуется меньше электроэнергии. Это легко проверяется: берете две плитки одинаковой мощности — индукционную и со спиралью. Потом ставите две одинаковые кастрюли с водой, включаете и засекаете, сколько времени при одинаковой мощности уходит у каждого из агрегатов. Чем меньше время до закипания — тем меньше потрачено электроэнергии.

Достоинства и недостатки индукционного котла

Индукционные котлы обладают следующими достоинствами:

Высокий КПД;
Отсутствие расходных элементов, надежность конструкции;
Малые габаритные размеры;
Простота монтажа и эксплуатации;
Высокая скорость нагрева;

Котлы индукционного типа имеют коэффициент полезного действия до 99 %, превосходящий КПД ТЭНовых и электродных агрегатов. Экономичность котла в 20 – 30 %, заявляемая производителями, противоречит принципам закона сохранения энергии.

Но некоторая экономия все же может быть достигнута за счет отсутствия накипи. Дело в том, что сердечник при воздействии электромагнитной индукции не только нагревается, но и приобретает устойчивую микровибрацию. Образование отложений и накипи в таких условиях практически невозможно.

В ТЭНовых и электродных котлах образование накипи – стабильный постоянный процесс. Известковые отложения имеют определенное термическое сопротивление и снижают коэффициент теплопередачи от нагревательного элемента к теплоносителю. Накипь толщиной 0,5 мм ухудшает теплопередачу на 8 – 10 %. В индукционных котлах такое препятствие отсутствует и электрическая энергия расходуется более рационально.

Наличие явления вибрации также позволяет использовать в системе отопления воду даже с высоким содержанием солей жесткости. Вообще в качестве теплоносителя при работе котлов-индукторов может использоваться неподготовленная вода, антифризы, даже масло – то есть отсутствуют требования по химическому составу, которые присущи другим электрокотлам.

Индукционные котлы не имеют в своей конструкции быстроизнашивающихся элементов (ТЭНов, электродов). Срок службы оборудования заявляется в 25 лет (при гарантии в 2 года). Не требуется регулярная замена нагревательных элементов – это снижает расходы на эксплуатацию оборудования.

Бытовые котлы обладают малыми габаритами (высота не превышает 1 метра), могут располагаться в любом помещении. Установка изделия не требует получения каких-либо разрешений, монтаж можно произвести самостоятельно. Обязательным условием монтажа является заземление устройства для предотвращения поражения электрическим током.

О самостоятельном изготовлении котла индукционного типа следует сказать отдельно. Реализация этой задачи возможна при наличии сварочного аппарата и определенных умений. Но обязательным условием является знание электрического оборудования и устройств, ведь для любого сложного оборудования требуется серьезная система безопасности, контроля и управления. Самостоятельная сборка блока управления и систем безопасности не всякому по силам.

Индукционные котлы можно назвать многофункциональными. Их можно использовать не только для отопления, но и для производства горячей воды в режиме проточного водонагревателя.

Каких-либо серьезных недостатков индукционные котлы практически не имеют. Можно лишь отметить, что по отзывам пользователей наблюдаются жалобы на шум изделия при работе. Это вызвано наличием вибрации. Этот негативный фактор в принципе можно устранить – котел следует крепить с амортизирующими вставками (из резины и т.д.), которые будут препятствовать передаче вибрации строительным конструкциям.

Также можно отметить, что серьезную опасность представляет неконтролируемая утечка теплоносителя. При выходе из строя системы контроля протока оборудование будет разрушено и станет неремонтопригодным. И еще один весомый недостаток, присущий всему электрическому отопительному оборудованию – очень высокая стоимость электрической энергии.

Индукционные котлы отопления – качественное и эффективное оборудование с технической точки зрения. По своей конструкции они более совершенны, чем ТЭНовые и электродные электрокотлы. При отсутствии иных энергоносителей, кроме электроэнергии, оборудование этого типа со временем может стать более популярным для отопления частных домов и дач.

(Просмотров 427 , 1 сегодня)

Преимущества и недостатки прибора

“Плюсов” у вихревого индукционного нагревателя великое множество. Это простая для самостоятельного изготовления схема, повышенная надежность, высокий КПД, относительно низкие затраты на электроэнергию, длительный срок эксплуатации, малая вероятность возникновения поломок и т.п.

Производительность прибора может быть значительной, агрегаты этого типа успешно используются в металлургической промышленности. По скорости нагрева теплоносителя устройства этого типа уверенно соперничают с традиционными электрическими котлами, температура воды в системе быстро достигает необходимого уровня.

Во время функционирования индукционного котла нагреватель слегка вибрирует. Эта вибрация стряхивает со стенок металлической трубы известковый осадок и другие возможные загрязнения, поэтому в очистке такой прибор нуждается крайне редко. Конечно, отопительную систему следует защитить от этих загрязнений с помощью механического фильтра.

Индукционная катушка нагревает металл (трубу или куски проволоки), помещенные внутри нее, с помощью высокочастотных вихревых токов, контакт не обязателен

Постоянный контакт с водой сводит к минимуму и вероятность перегорания нагревателя, что является довольно частой проблемой для традиционных котлов с ТЭНами. Несмотря на вибрацию, котел работает исключительно тихо, дополнительная шумоизоляция в месте установки прибора не понадобится.

Еще индукционные котлы хороши тем, что они практически никогда не протекают, если только монтаж системы выполнен правильно. Это очень ценное качество для электрического отопления, так как исключает или значительно сокращает вероятность возникновения опасных ситуаций.

Отсутствие протечек обусловлено бесконтактным способом передачи тепловой энергии нагревателю. Теплоноситель с помощью описанной выше технологии можно разогреть чуть ли не до парообразного состояния.

Это обеспечивает достаточную тепловую конвекцию, чтобы стимулировать эффективное перемещение теплоносителя по трубам. В большинстве случаев отопительную систему не придется оборудовать циркуляционным насосом, хотя все зависит от особенностей и схемы конкретной системы отопления.

Иногда циркуляционный насос необходим. Установить прибор относительно несложно. Хотя для этого понадобятся некоторые навыки монтажа электроприборов и отопительных труб. Но есть у этого удобного и надежного прибора ряд недостатков, с которыми также следует считаться.

Например, котел греет не только теплоноситель, но и все окружающее его рабочее пространство. Нужно выделить для такого агрегата отдельное помещение и удалить из него все посторонние предметы. Для человека длительное пребывание в непосредственной близости от работающего котла также может быть небезопасным.

Для работы индукционным нагревателям необходим электроток. Как самоделки, так и оборудование заводского изготовления подключают к бытовой сети переменного тока

Для работы прибора необходима электроэнергия. В местностях, где свободный доступ к этому благу цивилизации отсутствует, индукционный котел будет бесполезен. Да и там, где наблюдаются частые перебои с электричеством, он продемонстрирует невысокую эффективность

При неосторожном обращении с прибором может произойти взрыв

Если перегреть теплоноситель, он превратится в пар. В результате давление в системе резко возрастет, чего трубы просто не выдержат, их разорвет. Поэтому для нормальной работы системы прибор следует снабдить как минимум манометром, а еще лучше – устройством аварийного отключения, терморегулятором и т.п.

Все это может заметно повысить стоимость самодельного индукционного котла. Хотя прибор и считается практически бесшумным, это не всегда так. Некоторые модели в силу разных причин могут все же издавать некоторые шумы. Для устройства, выполненного самостоятельно, вероятность такого исхода возрастает.

В конструкции как заводских, так и самодельных индукционных нагревателей практически нет изнашивающихся компонентов. Они долго служат и безупречно работают

В бытовых условиях нагреватель можно изготовить из сварочного инвертора или трансформатора.

Котел из сварочного инвертора

Прежде чем приступить непосредственно к сборке необходимо запастись следующими материалами:

Нержавеющей проволокой диаметром 5-7 мм;
Отрезком пластиковой термостойкой трубы, длиной приблизительно 500 мм, наружным диаметром не более 50 мм и толщиной стенки не менее 5 мм;
Просечной или плетеной сеткой из нержавеющей стали с окном не более 4х4 мм. Размер сетки должен полностью перекрывать поперечное сечение пластиковой трубы и обеспечивать возможность надежного крепления;
Эмалированной медной проволокой диаметром 1,2-1,5 мм. Для намотки катушки понадобится приблизительно 5м;
Двумя переходниками для соединения котла с отопительной магистралью;
Сварочным инвертором, позволяющим осуществлять плавную регулировку силы тока.

После того как все необходимые комплектующие подготовлены, можно приступать к работе по сборке индукционного котла. Сборка состоит из нескольких этапов:

1. Нержавеющая проволока нарезается на отрезки длиной 5-6 см в количестве, необходимом для полного заполнения трубы.

2. Одна сторона трубы закрывается сеткой, после чего производится засыпка отрезков проволоки и заделка второй стороны. Внутренняя полость трубы заполняется полностью, а наличие с обоих сторон ограждающей сетки предотвращает попадание кусочков проволоки в трубопроводы отопительной системы.

3. На заполненную трубу наматывается 90-100 витков медной проволоки. В процессе намотки необходимо обеспечить равномерность и одинаковое расстояние между витками. Вся катушка должна быть равноудалена от обоих торцов трубы.

4. На торцы трубы герметично устанавливаются переходники, и производится врезка в существующую отопительную магистраль.

5. Оба вывода катушки подсоединяются к сварочному инвертору.

6. Смонтированный таким образом отопительный контур заполняется теплоносителем, после чего система готова к работе.

Категорически запрещается подключение прибора к электросети до полного заполнения системы теплоносителем.

7. С помощью инвертора выполняется установка необходимого температурного режима.

Такая конструкция индукционного прибора своими руками может эффективно обогревать площадь 50–60 м2. Если же отапливаемая площадь больше, либо требуется дополнительная мощность для автономного горячего водоснабжения, существует второй вариант.

Индукционный котел с использованием трансформатора

При использовании трансформатора, роль нагревательного элемента играет корпус прибора, внутри которого циркулирует теплоноситель. Для изготовления агрегата, помимо навыков сварщика, потребуются:

Две металлических трубы помещенных одна в другую таким образом, чтобы между ними образовалась полость.
Два плоских кольца для заделки торцов;
Сварочный инвертор;
Трансформатор трехфазный;
Металлические трубы для входного и выходного патрубков.

1. На некотором расстоянии от торцов в полый цилиндр ввариваются патрубки, обеспечивающие циркуляцию теплоносителя.

2. Путем наматывания медной проволоки на корпус формируется первичная обмотка;

3. Для замедления остывания и уменьшения рассеивания тепловой энергии, изделие помещают в специальный корпус, а образовавшуюся полость заполняют жаростойким теплоизоляционным материалом.

Обеспечение безопасности

Для предотвращения несчастных случаев, при монтаже самодельных индукционных котлов предназначенные для отопления частного дома необходимо придерживаться нескольких правил:

При подключении изделия к системе отопления, расстояние от стены должно быть не менее 30 см, а от пола и потолка не менее 80 см;
Устанавливать приборы можно исключительно в замкнутые контуры с принудительной циркуляцией теплоносителя;
На выходной патрубок следует установить манометр и предохранительный клапан.

Использование явления электромагнитной индукции при изготовлении отопительных котлов позволяет существенно уменьшить габариты изделий, обеспечить высокую производительность и длительный срок службы оборудования.

Как устроен котел индукционного типа

Корпус такого оборудования состоит из нескольких слоев:

наружного;
тепло- и электроизоляционного слоя;
2-стенного сердечника.

В котлах, предназначенных для применения в промышленности, используется цилиндрическая обмотка, а в бытовых и самодельных – обмотка проводом из меди по тороидальному принципу. Ее осуществляют между ферромагнитными трубами, обладающими разным диаметром. Обязательное условие: толщина стенки трубы должна быть более 1 см. Внутренняя труба выступает в роли магнитопровода и называется сердечником.

Схема любого электрического индуктора состоит из первичной обмотки (помогает преобразованию электроэнергии в вихревой ток и магнитные поля), а также вторичной обмотки.

Она включает в себя непосредственно корпус котла и основной нагревательный элемент, призванный получить тепло для жидкого носителя, циркулирующего по системе отопления.

Особенности вихревого индукционного котла

С принципом работы индукционного отопительного прибора мы уже знакомы. Существует его разновидность: вихревой индукционный котел или ВИН, действующий несколько иначе.

Отличительные черты ВИН

Как и индукционный аналог, он работает от высокочастотного напряжения, поэтому обязательно оборудуется инвертором. Особенность ВИН устройства заключается в том, что вторичная обмотка у него отсутствует.

Ее роль выполняют все металлические детали прибора. Их обязательно изготавливают из материалов, которые проявляют ферромагнитные свойства. Таким образом, когда на первичную обмотку устройства поступает ток, резко возрастает напряженность электромагнитного поля.

Оно в свою очередь генерирует ток, сила которого стремительно увеличивается. Вихревые токи провоцируют перемагничивание, в результате которого все ферромагнитные поверхности очень быстро, почти мгновенно, разогреваются.

Вихревые устройства достаточно компактны, но за счет использования металла, их вес велик. Это дает дополнительное преимущество, поскольку все массивные элементы корпуса принимают участие в теплообмене. Таким образом КПД агрегата приближается к 100%.

Эту особенность устройства нужно учитывать, если принято решение самостоятельно изготовить котел ВИН. Он может быть выполнен только из металла, пластик использоваться не должен.

Основное отличие вихревого индукционного котла заключается в том, что его корпус выступает в роли вторичной обмотки. Поэтому его всегда изготавливают из металла

Как собрать вихревое индукционное устройство?

Как мы уже знаем, такой котел отличается от своего индукционного аналога, однако, изготовить его самостоятельно так же несложно. Правда, теперь понадобятся навыки сварочных работ, ведь устройство должно быть собрано только из металлических деталей.

Для работы понадобится:

Два одинаковых по длине отрезка металлической толстостенной трубы. Их диаметры должны быть разными, так, чтобы одну деталь можно было поместить в другую.
Обмоточная (эмалированная) проволока из меди.
Трехфазный инвертор, можно от сварочного аппарата, но максимально мощный.
Кожух для теплоизоляции котла.

Теперь можно приступать к работе. Начинаем с изготовления корпуса будущего котла. Берем трубу большего диаметра и вставляем внутрь вторую деталь. Их нужно вварить одну в другую так, чтобы между стенками элементов осталось некоторое расстояние.

Получившаяся деталь в разрезе будет напоминать баранку. В качестве основания и крышки корпуса используется стальной лист толщиной не менее 5 мм.

В результате получаем полый бак цилиндрической формы. Теперь нужно врезать в его стенки патрубки под трубы подачи холодной и отводе горячей жидкости. Конфигурация патрубка и его диаметр зависят от труб отопительной системы, возможно, дополнительно понадобятся переходники.

После этого можно приступать к намотке проволоки. Она аккуратно, под достаточным натяжением наматывается на корпус котла.

Принципиальная схема самодельного индукционного котла вихревого типа

Собственно, нагревательным элементом будет служить намотанная проволока, поэтому корпус прибора желательно закрыть теплоизоляционным кожухом. Так удастся сохранить максимум тепла и, соответственно, увеличить КПД устройства и сделать его безопасным.

Теперь нужно врезать котел в отопительную систему. Для этого теплоноситель сливается, отрезается нужный по длине участок трубы и на его место вваривается прибор.

Осталось только запитать отопительный прибор и не забыть подключить к нему инвертор. Устройство готово к эксплуатации. Но прежде, чем провести испытания, нужно заполнить магистраль теплоносителем.

Вы не знаете, какой теплоноситель выбрать для заполнения контура? Рекомендуем ознакомиться с характеристиками различных теплоносителей и рекомендациями по выбору оптимального типа жидкости для отопительного контура.

Только после закачки теплоносителя в систему проводить пробный пуск.

Сначала нужно запустить прибор на минимальной мощности и внимательно отследить качество сварных швов. Если все в порядке, мощность увеличиваем до максимума.

На нашем сайте есть еще одна инструкция по изготовлению индукционного прибора, который можно использовать для подогрева теплоносителя в системе отопления. Чтобы ознакомиться с процессом сборки индукционного нагревателя, переходите по этой ссылке.

Устройство и принцип работы

Индукционные плиты – это последний виток развития кухонной техники, связанный с веяньями экономии природных ресурсов и увеличения полезного пространства на кухне. Индукционные панели работают благодаря силе вихревых индукционных токов, которые возникают под воздействием высокочастотных магнитных полей частотами от 20 до 100 кГц.

Силу нагрева вы регулируете с помощью тумблера или сенсорной панели в зависимости от вашей модели. Зачастую индукционные плиты оборудованы панелью управления с большим количеством уже встроенных программ, делая ее использования максимально простым. Из особенностей использования индукционных плит можно выделить необходимость подбора подходящей посуды для готовки – материала, из которого она изготовлена, размер посуды, простота в уходе за поверхностью плиты и очень важная функция блокировки от детей.

Индукционные устройства – надежные конкуренты ТЭНовых котлов

Приборы, которые используют металлический сердечник с катушкой индуктивности вместо привычного ТЭНа, обладают высокой эффективностью. В нормальных условиях эксплуатации их КПД превышает 92%.

Индукционные модели привлекают владельцев жилищ большой площади и благодаря:

Большому сроку службы. Прогнозируемый срок эксплуатации большинства приборов превышает 30 лет. Электрический индукционный котел может прослужить и гораздо дольше при условии соблюдения базовых правил использования. Последние подразумевают постоянный контроль уровня теплоносителя и регулярную диагностику.
Безопасности эксплуатации. Особая конструкция таких котлов позволяет использовать их без постоянного пристального контроля. Устройства работают в автономном режиме и не нуждаются в непрерывном влиянии человеческого фактора.
Отсутствию строгих требований к теплоносителю. Индукционные устройства совершенно непривередливы – они могут работать с абсолютно любой жидкостью, которую можно нагревать без опасных последствий для окружающих.
Отсутствию отложений. Сердечник гораздо устойчивее к образованию накипи, чем обычный ТЭН. Эта особенность обусловлена и его конструкцией (герметичностью, прочностью), и наличием постоянных вибраций во время работы.

Технические характеристики котла

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.

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.

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.

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.

Мифы об индукционных котлах

Один из самых популярных мифов создают торговые представители, продающие индукционные электрические котлы. Суть в том, что эти котлы якобы на 20—30% эффективнее прочих нагревательных электроустановок, особенно ТЭНовых. Данная информация не соответствует действительности, поскольку все теплогенераторы, преобразующие электроэнергию в тепло, работают с эффективностью не ниже 96% в соответствии с физическим законом сохранения энергии. Неоспоримым является лишь факт, что ТЭНы разогревают теплоноситель несколько дольше по причине своей многослойной структуры. Вольфрамовая спираль прогревает сначала кварцевый песок, потом материал трубки, а потом уже воду. При этом энергия никуда не теряется, а КПД ТЭНового агрегата составляет 98%, как и вихревого.

Пример системы отопления

Другой миф гласит о том, что индукционный электрический котел совсем не требует обслуживания, поскольку переменное магнитное поле не дает отложениям оседать на греющих элементах. Этот вопрос зависит от качества воды и накипь на сердечнике катушки появляется точно так же, как и в ТЭНовых нагревателях, если теплоноситель не обессолен. Поэтому хотя бы 1 раз в 2 года сам теплогенератор и система отопления должны проходить процедуру промывки.

Вопреки заверениям продавцов, водонагреватель нельзя ставить в любом помещении. Причины две: опасность поражения током и наличие электромагнитного поля вокруг аппарата. Его лучше поместить в техническом помещении с ограниченным доступом (котельной).

Отопительные установки, использующие для нагрева вихревые токи, действительно обладают многими достоинствами, особенно среди них привлекают скорость нагрева, компактность и долговечность. Насколько эти преимущества оправдывают высокую стоимость изделия – решать придется каждому домовладельцу в индивидуальном порядке.

Индукционный котел отопления своими руками: схема отопления индукционным котлом для частного дома

Самодельные индукционные котлы отопления

Достоинства и недостатки индукционного котла

Рекомендуем прочитать:

Преимущества и недостатки прибора