Главная » Инженерия » Индукционные котлы для отопления: что это такое? Как сделать своими руками?

Индукционные котлы для отопления: что это такое? Как сделать своими руками?

  • Принцип действия
  • Классификация
  • Преимущества
  • Недостатки
  • Расчет мощности
  • Установка и подключение
  • Обслуживание индукционного котла
  • Индукционный котел своими руками
    • Первый способ изготовления индукционного котла
    • Второй способ изготовления индукционного котла
    • Третий способ изготовления индукционного котла

Эффект электромагнитной индукции, открытый Майклом Фарадеем в 1831 году, нашел практическое применение в сталеплавильных печах спустя 70 лет.

Так же сложно идет процесс внедрения индукционных приборов в жизнь и сейчас.

Использование электричества для отопления – изначально дорогое предприятие. Стоимость электроэнергии, как источника тепла, не может конкурировать с дизельным топливом и природным газом. Оно остаётся оправданным только при отсутствии альтернативы в загородных коттеджах и дачных домах.

Электрические нагревательные приборы популярны благодаря высокому КПД, индукционные котлы не исключение. КПД близок к 99%. Потребляемая электрическая энергия полностью преобразуется в тепловую энергию.

Принцип действия

Вспомнить физику можно, посмотрев видео :

В основу работы индукционного котла заложен эффект электромагнитной индукции, вернее – индукционный нагрев ферримагнитных элементов, передающих тепловую энергию теплоносителю.

По конструкции водонагреватель представляет собой трансформатор в сварном металлическом корпусе. Первичный контур – катушка индуктивности, размещенная в герметичном объеме. Вторичная обмотка (сердечник) – замкнутая цепь труб разного диаметра, которые заполняются теплоносителем.

При подаче электричества катушка генерирует магнитное поле, в результате чего во внутреннем контуре индуцируются токи, вызывающие нагрев сердечника и от него – теплоносителя.

В роли теплоносителя могут применяться любые жидкости: вода, масло или антифризы.

Катушка индуктивности располагается в герметичном отсеке и не имеет прямого контакта с теплоносителем. У индукционного котла отсутствует нагревательный элемент и электрод, на котором возможно образование накипи и отложений. Теплоноситель подаётся в котёл в нижнюю часть, под действием магнитного поля достаточно быстро нагревается и подается к батареям отопления. Большая площадь соприкосновения обеспечивает значительный объём одновременно нагреваемой жидкости.

Классификация

Индукционные котлы классифицируют по:

  • Рабочей частоте тока.
  • Напряжению – 220В или 380В.
  • Мощности.
  • Котлы с индукционным нагревом теплоносителя током промышленной частотой в 50 Гц получили аббревиатуру SAV, котлы с высокочастотным (до 10 кГц) током — ВИН – вихревой индукционный нагреватель. Применение инвертора позволило уменьшить размеры котлов и повысить их производительность. При одинаковой мощности ВИН выделяет на 20% тепловой энергии больше, и прогрев теплоносителя осуществляется быстрее.

    Преимущества

    • Компактность.
    • Простота монтажа и технического обслуживания.
    • Автономность.
    • Максимальный КПД.
    • Высокая надежность.
    • Возможность применения различных теплоносителей.
    • Отсутствие накипи.
    • Долговечность.
    • Отсутствие продуктов горения, отпадает необходимость устройства дымоходов.

    Недостатки

    • Высокая цена
    • Большой вес
    • Необходимость монтажа дополнительного оборудования

    Расчет мощности

    Приблизительный расчет необходимой мощности котла можно произвести самостоятельно. Для этого надо принять за исходную величину 60Вт на 1 квадратный метр площади дома, но практичнее производить расчеты с первоначальным значением мощности в 1кВт на 10 м². Такой запас обеспечит работу котла в оптимальном режиме без максимальных нагрузок.

    Установка и подключение

    Монтаж индукционных котлов достаточно прост. Чертежи не нужны. Котлы представляют собой готовое заводское изделие, и установка не требует специальных навыков.

    Необходимо соблюдение нескольких правил:

  • Монтаж выполняется в закрытую отопительную систему.
  • Установка дополнительного оборудования осуществляется в рекомендованной паспортом последовательности.
  • Расположение котла — строго вертикально.
  • Учитывая большой вес предусмотреть надежное анкерное крепление кронштейнов.
  • Выполнить монтаж с рекомендуемыми зазорами – по сторонам 300мм, сверху и снизу 800мм.
  • Правильный монтаж индукционного котла обеспечит эффективную работу радиаторов отопления и водяных теплых полов.

    Практический совет

    Для предотвращения возможных резонансных вибрационных явлений крепление котла к стене осуществлять через резиновые прокладки.

    Подключение к системе отопления производится стандартными металлопластиковыми или пластиковыми трубами и фитингами.

    • Верхний патрубок котла подсоединяется к трубопроводу подачи теплоносителя;
    • Нижний патрубок соединяется с трубой обратной подачи;
    • Не далее 800мм от выходного патрубка монтируется группа безопасности: предохранительный клапан, манометр и воздушный клапан;
    • Рекомендуется выполнить перемычку прямой и обратной подачи. В аварийной ситуации малый контур предотвратит перегрев котла.
    • На трубу обратной подачи последовательно монтируются расширительный бак, фильтр – отстойник, фильтр грубой очистки, циркуляционный насос и датчик потока, регулирующий циркуляцию теплоносителя. Он обеспечит отключение котла при прекращении циркуляции.
    • Основное внимание уделить электропроводке – соответствия сечения проводов и мест соединения. Обязательно подключить котёл к контуру заземления.

    Обслуживание индукционного котла

    Частого обслуживания котел не требует. Единственное требование – проверка надежности электрического подключения, заземления и уровня теплоносителя в системе.

    Практический совет

    Перед включением котла проверьте, чтобы в системе не было воздуха. Строго соблюдайте последовательность включения оборудования: циркуляционный насос должен включаться первым.

    Включение теплового аккумулятора в систему повышает эффективность работы индукционного котла и позволяет экономнее расходовать электроэнергию.

    Вывод

    Индукционные котлы идеально подходят для отопления загородного дома при отсутствии альтернативных источников тепла. Автономность и безопасность эксплуатации оправдывают высокую стоимость. Применение в качестве теплоносителя антифриза убережет систему от промерзания при перебоях подачи электроэнергии в отсутствие хозяев.

    Индукционный котел своими руками

    Сравнительная таблица цен индукционных котлов и котлов с термоэлектрическим нагревателем (ТЭН) говорит не в пользу первых. Но преимущества, описанные выше, побуждают умельцев к изготовлению индукционных котлов своими руками. Это не только способ проверить свои способности, но и значительно сэкономить на устройстве отопления своего дома.

    Индукционный

    ТЭН

    Мощность

    Отапливаемая площадь

    Стоимость

    Мощность/кол-во ТЭН

    Отапливаемая площадь

    Стоимость

    3 кВт

    30-40 м2

    220-415$

    3 кВт/1 ТЭН

    20-35 м2

    80-100$

     

     

     

    3 кВт/3 ТЭН

    30 м2

    180$

    4 кВт

    50-60 м2

    230-420$

    5 кВт/2+3 ТЭН

    50 м2

    300$

    5 кВт

    50-65 м2

    240-525$

    6 кВт/3 ТЭН

    60 м2

    150$

    7 кВт

    70-80 м2

    300-695$

    7 кВт/1 ТЭН

    50-70 м2

    150$>

    Первый способ изготовления индукционного котла

    Для изготовления простейшего котла потребуется:

  • Пластиковая толстостенная труба d = 50мм.
  • Стальная сетка с мелкой ячейкой.
  • Проволока из нержавеющей стали d=6мм.
  • Медная проволока с эмалевой или лаковой изоляцией d=1,5мм
  • Текстолит.
  • Эпоксидный клей.
  • Две заглушки на трубу.
  • Шаровые краны, патрубки.
  • Инвертор или инверторный сварочный аппарат.
  • Ножницы по металлу (кусачки) и пассатижи.
  • Порядок работы

    Нержавеющая проволока режется на отрезки по 30 — 60 мм. Пластиковая труба с одной стороны закрывается сеткой. На полипропиленовую трубу крепят эпоксидным клеем 4 полосы текстолита шириной 10мм, отступив от концов трубы по 100мм. На этот каркас наматывается медная проволока до 100 витков с зазором 0,5мм. Для определения точного количества витков необходимо учесть диаметр проволоки, ее удельное сопротивление и характеристику инвертора. Внутрь трубы плотно укладывается резаная проволока. Второй конец тоже закрывают сеткой. Оба конца запаиваются заглушками с переходниками диаметром, равным диаметру труб системы отопления. Монтируют шаровые вентили для облегчения монтажа и демонтажа котла, ревизии или замены.

    Для изоляции обмотку обмазывают эпоксидным клеем. Концы проволоки подсоединяются к разъемам инвертора.

    Практический совет

    При подготовке клея, необходимо уменьшить количество отвердителя на 10 — 15%. Это уменьшит хрупкость изоляции. Провода лучше крепить к выводам обмотки обжимными клеммами или термоусадочными колпачками.

    Рассмотренная модель не является вершиной промышленного дизайна и далека от требований пожарной безопасности. Такой котел не предназначен для эксплуатации в отсутствии хозяев.

    Более качественный и производительный котел можно изготовить по заводской технологии. И здесь уже потребуется другой инструмент и навыки владения им.

    Второй способ изготовления индукционного котла

    Данный вариант немного сложнее предыдущего. Для изготовления потребуются:

    • Сварочный инвертор;
    • Трехфазный трансформатор;
    • Две стальные трубы разного диаметра;
    • Медная проволока с эмалевой или лаковой изоляцией d=1,5мм;
    • Две заглушки на трубу большого диаметра;
    • Шаровые краны, патрубки.

    Устройство индукционного электрического котла: 1 – металлический корпус; 2 – полость для теплоносителя; 3 – катушка индуктивности; 4 – вход теплоносителя; 5 – выход теплоносителя

    Порядок работы

    Внутренняя труба приваривается по оси в трубу большего диаметра. На наружную трубу ввариваются два патрубка для подачи и выхода теплоносителя и два донышка, чтобы получился полый бак. Затем выполняется обмотка медной проволокой по вышеописанной технологии. Аппарат помещают в изоляционный корпус.

    Практический совет

    Необходимо помнить о заземлении металлического котла и предусмотреть надежное крепление клеммы. Оптимальный вариант — приварить к корпусу болт М10.

    Данный способ изготовления индукционного котла своими руками более затратный, но этот вариант обеспечивает меньшее гидравлическое сопротивление, следовательно — более высокий КПД.

    Подробности эксплуатации можно посмотреть на этом видео:

    Третий способ изготовления индукционного котла

    Этот способ основан на использовании компонентов индукционной плиты. Практически, он не отличается от первого варианта. Разбирается нагревательный элемент и используется медный провод для намотки на сердечник. Блок управления плитой служит блоком управления мощностью обмотки нового котла.

    Но есть существенные недостатки.

    Индуктивность вновь собранной обмотки будет отличаться от характеристик плиты, в результате чего блок может выйти из строя. Блоки индукционных бытовых плит настроены на отключение конфорок через 3 — 4 часа после начала работ. Соответственно и котел будет отключаться с таким интервалом. Да и мощности в 2 — 3 кВт будет явно мало для обеспечения комфортной температуры.

    Этот вариант не популярен среди домашних мастеров.

    Для тех, кто не боится трудностей и хорошо владеет инструментом, предлагаем видео более сложной конструкции индукционного котла своими руками:

    На этом все, если вам понравилась статья — жмите лайк! 

    Оставить комментарий

    Ваш email нигде не будет показан. Обязательные для заполнения поля помечены *

    *

    пять × 5 =