Как сделать индукционный нагреватель своими руками

Тема данной статьи – использование принципа электромагнитной индукции в отопительных котлах. Ниже будут рассмотрены принцип работы, конструктивные особенности, преимущества и недостатки индукционных котлов, отзывы покупателей. Кроме этого, постараемся оценить эффективность работы, безопасность и целесообразность использования этих агрегатов в бытовых отопительных системах.

Принцип работы индукционного котла

Нагрев теплоносителя производится за счет использования явления электромагнитной индукции. На катушку из толстого проводника подается переменный высокочастотный электрический ток. Внутри и вокруг нее создается электромагнитное поле.

Внутри располагается стержень из материала, который магнитится. Вихревые токи, воздействуя на стержень, разгоняют молекулы внутри него, за счет чего он очень быстро нагревается.

Вокруг стержня циркулирует жидкий теплоноситель, забирая избыточное тепло, и доставляет его в радиаторы по всему помещению. Движение теплоносителя в контуре отопления может происходить естественным образом за счет конвекции. В больших системах дополнительно ставится система циркуляционных насосов, которая обеспечивает движение воды внутри батарей.

Понимая принцип работы устройства, можно придумать, как сделать самому подобный аппарат. Рассмотрим один из самых легких способов.

Устройство

Такой вид современного отопительного оборудования, как индукционный котел, состоит из следующих конструктивных компонентов:

  1. Индуктор. Этот элемент является самым важным компонентом устройства индукционного агрегата. Это, своего рода трансформатор, схема которого имеет две обмотки:
    • первичная обмотка, как правило, намотана на сердечник, и именно в ней создается электромагнитное поле, которое и образует вихревые потоки;
    • вторичная обмотка, которая одновременно является и корпусом котла, принимает вихревые токи и передает энергию непосредственно теплоносителю.
  2. Инвертор. Этот компонент котлоагрета можно назвать еще и преобразователем. Иначе говоря, основная функция инвертора заключается в том, что он принимает обычную бытовую электроэнергию и преобразовывает ее в высокочастотный ток, который подается непосредственно на первичную обмотку индуктора.
  3. Нагревательный элемент. Это тот же самый сердечник, который может быть представлен в виде металлической трубы.
  4. Патрубки. Один из них предназначен для того, чтобы в котел поступал теплоноситель, а другой подает нагретую воду непосредственно в отопительную систему.

Замечание специалиста: расчет индуктора производится в зависимости от того, какая мощность котла необходима для обогрева жилища.

Как правило, мощность котла рассчитывается по следующей формуле: 1 кВт на 10 м2 помещения, при условии, что высота потолков не превышает 3 метров. Например, если общая площадь дома составляет 130 м2, то, соответственно, нужен будет индукционный котел мощностью 13 кВт.

Изготовление и монтаж индукционного котла отопления своими руками

Многие жители частных и многоквартирных домов, пытаясь сэкономить на электроэнергии, ищут наиболее выгодный вариант, позволяющий отопить свое жилье.

Именно поэтому люди все чаще устанавливают своими руками индукционные котлы.

Главные преимущества такой установки заключаются в том, что она экономична и долговечна, а смонтировать ее можно самостоятельно.

Устройство котла

Перед тем как приступать к сборке, необходимо разобраться в принципах функционирования прибора. Сразу нужно отметить, что они схожи с ТЭНами, которые отвечают за преобразование электрической энергии в тепловую.

Установка индукционного электрокотла своими руками не требует полной замены системы отопления, так как он работает по принципу электрического индуктора, который включает в себя две обмотки:

Первичный контур занимается преобразованием электрической энергии в вихревой ток, а вот созданное этим процессом магнитное поле уходит на вторичную обмотку, где происходит выработка тепла.

  • сердечника;
  • внешнего корпуса;
  • электроизоляции;
  • теплоизоляции.

У промышленных приборов обмотка цилиндрическая. Изготовленный своими руками индукционный котел имеет тороидальную обмотку. Она собирается из медного провода. Корпус окружен ферромагнитной сталью толщиной около 1-1,5 см. Все это позволяет заметно снизить вес агрегата и повысить показатели КПД.

Если сравнить самодельное устройство с любым другим оборудованием, работающим на газе или жидком топливе, то можно выделить его следующие нюансы:

  • тепловой носитель обладает двойным нагреванием;
  • более быстрый обогрев помещения;
  • минимальный показатель инерции;
  • из-за магнитной индукции не образовывается накипь;
  • прибор не нуждается в чистке.

Также стоит отметить, что теплоноситель в собранном своими руками индукционном котле отопления получает около 97% тепловой энергии. А это увеличивает производительность и снижает затраты на электроэнергию.

Монтажные работы

Изначально необходимо подготовить чертеж. Индукционный котел своими руками легче всего смастерить, имея под рукой схему отопительной системы. Если все подготовлено, то можно приступать к рабочему процессу. При этом какого-либо особенного оборудования или слишком дорогостоящего материала для изготовления не требуется. Будет достаточно иметь минимальный опыт работы со сварочным аппаратом инверторного типа. Все действия выполняются следующим образом:

  1. Для начала нужно нарезать нержавеющую проволоку на несколько частей. Их длина должна составлять около 5 сантиметров, диаметр — 7 миллиметров.
  2. Чтобы сделать корпус, понадобится пластиковая труба диаметром 50 мм.
  3. Теперь требуется прикрыть дно подготовленной трубы металлической сеткой. Желательно, чтобы она была с мелкими ячейками, тогда через них не смогут пройти куски нержавейки.
  4. Заполняют корпус имеющейся проволокой. Затем плотно закрывают второе отверстие трубы, используя такую же сеточку.
  5. На следующем этапе предстоит намотать медную проволоку на среднюю часть корпуса, произведя около 90 оборотов. Сделать это нужно как можно плотнее.
  6. Теперь необходимо подключить к конструкции переходник для врезки. Можно использовать как водопроводную, так и отопительную систему.
Читайте также:  Как с помощью кирпичной печи сделать паровое отопление в доме

После выполнения этих действий должно получиться следующее: вода проходит в нагреватель через первый переходник, быстро нагревается, а затем поступает в радиаторы уже через второй переходник, тем самым обогревая все жилище.

Таким образом, можно достаточно легко сделать индукционное отопление частного дома своими руками. При этом такая конструкция не нуждается в отдельном котельном помещении. Для этого необходимо просто вырезать отрезок трубы рядом со входом в радиатор и приварить на это место самодельный нагреватель.

Важные рекомендации по сборке

Котлы этого типа просты в сборке, установке и дальнейшей эксплуатации. Существуют правила, которые помогут без труда оборудовать в доме индукционное отопление своими руками:

  • схемы и чертежи обязательно используются во время работы, только так можно получить котлы, которые будут функционировать качественно и бесперебойно;
  • самодельными агрегатами можно пользоваться только в закрытых системах обогрева, когда циркуляция воздуха действует за счет работы насоса;
  • разводка отопительной системы, работающая в комплексе с прибором, изготавливается исключительно из пластиковой или пропиленовой трубы;
  • чтобы предотвратить возможные неприятности, необходимо правильно установить нагреватель (он должен находиться на расстоянии 30 сантиметров от стенок и 80 сантиметров от поверхности пола и потолка).

Кроме этого, требуется оборудовать патрубок специальным подрывным клапаном, с помощью которого можно будет всегда удалить лишний воздух из отопительной системы, нормализовать давление и обеспечить оптимальные условия для работы.

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:

  1. Рабочей частоте тока.
  2. Напряжению – 220В или 380В.
  3. 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:

  1. Монтаж выполняется в закрытую отопительную систему.
  2. Установка дополнительного оборудования осуществляется в рекомендованной паспортом последовательности.
  3. Расположение котла — строго вертикально.
  4. Учитывая большой вес предусмотреть надежное анкерное крепление кронштейнов.
  5. 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 советДля 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.

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.

Принцип действия

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.

Достоинства и недостатки

Помимо простоты конструкции, к неоспоримым достоинствам индукционного отопления являются:

  • Цилиндрическая форма корпуса обеспечивает компактность установки;
  • При правильной установке, КПД прибора может достигать 100%;
  • Поскольку конструкция не предусматривает наличия электрического ТЭНа, минимальный срок службы агрегата 20–25 лет;
  • Индукционные котлы могут работать с любым видом жидкого теплоносителя;
  • Минимальное образование минеральных отложений на стенках теплообменника благодаря постоянной вибрации;
  • Благодаря простоте конструкции, электромагнитные нагревательные системы крайне надежны, а наиболее уязвимым элементом является электронный блок управления;
  • Для самостоятельной установки устройства не потребуется каких-либо специальных знаний, навыков и инструментов.
Читайте также:  Антифриз для систем отопления – головная боль или панацея

Перечень достоинств индукционных котлов действительно весьма внушителен, но несмотря на это, некоторые недостатки все же имеются:

  • Высокая стоимость, обусловленная использованием дорогостоящих материалов и сложных электронных систем управления и контроля;
  • Повышенный расход электроэнергии;
  • Электропитание установки имеет довольно сложную конструкцию;
  • Воздействие сильного магнитного поля на человеческий организм еще до конца не изучено, однако есть все основания полагать, что оно может представлять серьезную опасность.

Несмотря на приведенные недостатки, использование индукционного котла в системе отопления частного дома можно считать целесообразным, поскольку оборудование практически не требует технического обслуживания, кроме периодического контроля.

Заключение

Конструирование и изготовление индукционных котлов – процесс непростой и требующий серьезного подхода. Представленные примеры показывают, что на данный момент пока не удалось создать надежный и работоспособный в каждой системе отопления самодельный агрегат. Экспериментальные модели нельзя предложить домовладельцам, которые хотели бы своими руками изготовить подобный индукционный нагреватель в домашних условиях.

Хорошая статья в тему: Как сделать индукционный нагреватель из сварочного инвертора.

Рекомендуем: Индукционный котел для отопления: правда и мифы Как выбрать электрический котел для частного дома Как сделать индукционный нагреватель из сварочного инвертора

Создание индукционного водонагревателя своими руками

Современный мир диктует свои правила экономии потребления природных ресурсов. Для их сохранности многие люди делают свой выбор в пользу электроэнергии. Но потребность в ней растет с каждым днем. Стоимость ее увеличивается. Становится невыгодно обогревать дом за счет электрических приборов.

Совсем недавно в Россию пришла новая разработка в области автономного отопления и горячего водоснабжения под названием «индукционный водонагреватель». Установка устройства позволяет обеспечить теплом целый дом и сэкономить на электрической энергии. Оно не выделяет в воздух вредных веществ и считается совершенно безопасным для здоровья человека. Индукционные водонагреватели также используются для нагрева воды в системе отопления дома.

Принципы работы

Для сборки индукционного котла своими руками необходимо изучить, из чего он состоит и понять принципы его работы.

Устройство нагревается за счет энергии электромагнитного поля. Теплоноситель ее забирает на себя и преобразует в тепло.

Магнитное поле создается в индукторе (это цилиндрическая катушка с большим количеством витков). Проходя через нее, электричество создает вокруг себя напряжение. Магнитный поток движется по замкнутому кругу перпендикулярно электрическому полю. Переменный ток создает вихревые потоки и генерирует энергию в тепло. Передача электроэнергии нагревателю происходит без прямого контакта.

Индукционное тепло расходуется эффективно и экономно, поэтому вода при таком способе нагревания за короткий промежуток времени достигает высоких температур. Теплоноситель получает около 97% энергии.

Как собрать индукционный котел самостоятельно

В целях экономии сделать индукционный нагреватель можно своими руками. Такая работа под силу даже не специалисту.

Устройство со сварочным инвертором и пластиковыми трубами

Все материалы и компоненты, которые применяются для сборки, доступны и зачастую находятся под рукой. Что для этого нужно:

  • катанка или нержавеющая проволока из стали (диаметр до 0,7 см);
  • медная проволока;
  • металлическая сетка;
  • фрагмент пластиковой трубы с толстыми стенками для корпуса обогревателя (диаметр изнутри 5 см);
  • сварочный аппарат;
  • переходники для монтирования котла к системе отопления;
  • инструменты;
  • насос для обеспечения циркуляции воды.

Проволоку из нержавеющей стали нужно нарезать на кусочки длиной 0,5-0,7 см. Заполнить плотно ими пластиковую трубу и закрыть ее с обеих сторон. В ней не должно быть свободного пространства. На дно трубки устанавливается металлическая сетка, которая позволяет удержать стальные частички внутри.

Далее следует смастерить основной компонент нагревания — индукционную катушку. На пластиковую трубу наматывается медная проволока. Необходимо сделать не менее 100 аккуратных витков на одинаковом расстоянии друг от друга. Затем индукционная катушка подключается к системе индивидуального отопления. Устанавливается котел в любой части трубопровода. Для прокачки воды необходимо встроить насос.

Подключается самодельное устройство внешней обмоткой из меди к инвертору. Обязательно проводятся работы по электроизоляции и теплоизоляции котла. Все открытые участки закрываются специальным материалом. Для утепления используется базальтовая вата. Это необходимо для того, чтобы нагревалась труба без потерь теплоэнергии на воздух.

Если не провести теплоизоляцию, КПД системы значительно снизится при конвекции.

Устройство с трансформатором

Данный вариант проще в сборке, чем предыдущий. Что потребуется для изготовления своими руками:

  • трехфазный трансформатор с возможностью крепления;
  • сварочный аппарат;
  • медная обмотка.

Необходимо вставить трубы одна в другую, сварить. Конструкция в разрезе должна напоминать форму бублика. Она выполняет одновременно две задачи – нагревательного элемента и проводника. Затем медной проволокой обматывается корпус нагревателя и подключается к трансформатору. Чтобы тепло не терялось в процессе эксплуатации, на котел можно соорудить защитный кожух.

Читайте также:  Кирпичные банные печи с баком для воды /инструкция с фото

Индукционное отопление хорошая альтернатива стандартным системам отопления. Его эффективность составляет около 97% КПД. Такие системы экономичны, функционируют на любой жидкости, работают бесшумно, не выделяют вредных веществ.

При соблюдении правил сборки котлы безопасны в эксплуатации. Они долговечны. Но если какой-то элемент придет в негодность, замена его не составит сложностей. Все материалы легко заменимы и доступны.

Устройство котла

Перед тем как приступать к сборке, необходимо разобраться в принципах функционирования прибора. Сразу нужно отметить, что они схожи с ТЭНами, которые отвечают за преобразование электрической энергии в тепловую.

Установка индукционного электрокотла своими руками не требует полной замены системы отопления, так как он работает по принципу электрического индуктора, который включает в себя две обмотки:

Первичный контур занимается преобразованием электрической энергии в вихревой ток, а вот созданное этим процессом магнитное поле уходит на вторичную обмотку, где происходит выработка тепла.

  • сердечника;
  • внешнего корпуса;
  • электроизоляции;
  • теплоизоляции.

У промышленных приборов обмотка цилиндрическая. Изготовленный своими руками индукционный котел имеет тороидальную обмотку. Она собирается из медного провода. Корпус окружен ферромагнитной сталью толщиной около 1-1,5 см. Все это позволяет заметно снизить вес агрегата и повысить показатели КПД.

Если сравнить самодельное устройство с любым другим оборудованием, работающим на газе или жидком топливе, то можно выделить его следующие нюансы:

  • тепловой носитель обладает двойным нагреванием;
  • более быстрый обогрев помещения;
  • минимальный показатель инерции;
  • из-за магнитной индукции не образовывается накипь;
  • прибор не нуждается в чистке.

Также стоит отметить, что теплоноситель в собранном своими руками индукционном котле отопления получает около 97% тепловой энергии. А это увеличивает производительность и снижает затраты на электроэнергию.

Индукционное отопление частного дома своими руками

Индукционное отопление частного дома своими руками

На то, чтобы начать разработку системы индукционного отопления для частного дома, подтолкнуло видео, идея которого заключается в том, что отказавшись от центрального отопления, в каждую батарею вставляется ТЭН от электрического водонагревателя. В принципе, все очень просто и можно сделать своими руками. Никаких труб в квартире не идёт, а провода можно спрятать либо стену либо в кабель-канал. Кроме отсутствия труб в этой идее есть еще один существенной плюс. Происходит экономия электроэнергии за счет того, что мы можем в каждой комнате регулировать температуру отдельно.

Кроме того, если вы выходите на работу, вам совсем не обязательно в доме поддерживать комфортную для вас температуру, ее можно снизить градусов на 5.

Возник вопрос: зачем использовать индукционный нагреватель для нагрева воды, которая потом будет нагревать и регистры батареи отопления. Ведь можно сделать нагрев самих регистров, если они будут изготовлены из магнитного материала. И тогда от воды как теплоносителя можно будет отказаться совсем. То есть все эти вещи, — насосы, датчики давления, моторы и др., превращающее дом в подводную лодку, станут ненужны.  Ведь можно индукционными токами нагревать именно регистры, но не алюминиевые, а стальные. При достаточно большой площади охлаждения можем получить хороший КПД.

В первом варианте планировалось собрать из шести стальных полос шириной 40 миллиметров и толщиной 4 миллиметра, к которым планировалось приварить с десяток квадратных труб 20 на 20 и между ними уже засунуть индукционную катушку.

Был собран прототип, намотана катушка. Первые опыты показали, что нагрев стали индукционными токами имеет гораздо больший КПД, чем непосредственный нагрев при помощи нихромовых спиралей и обогревателей. Прежде всего показателем в пользу того, что индукционные токи гораздо эффективней обычных нагревателей, показал первый эксперимент. Кусок стали за 5 минут был нагрет до температуры выше 100 градусов мощностью 190 ватт. 200-ваттным паяльником подобные объемы разогреть невозможно.

Однако сделать полноценный обогреватель данных габаритов будет все-таки недостаточно. И даже не доделав до конца показанную выше на фото конструкцию, было решено сделать более мощную систему из десяти полуметровых отрезков квадратной трубы 25 на 25, толщина металла 2 миллиметра.

Почему не был взят металл толщиной на 1,5 мм? Потому что чем толще металл, тем у него меньше тепловое сопротивление. Следовательно вся труба будет прогреваться более равномерно, чем труба из полтора миллиметровой стали.

Все шаги по изготовлению системы отопления своими руками на видео ниже.

Вторая часть, в которой рассмотрена принципиальная схема устройства и сравниваются по производительности тепловентилятор и индукционный обогреватель.

Третий ролик, в котором вся информация изложена в сокращенном видео, разъя

От чего зависит экономность системы

Затраты при использовании индукционных котлов на 30% меньше, чем при отоплении ТЭНовыми. В первую очередь это достигается за счет простоты конструкции и правильного монтажа. Важным фактором является и тот факт, что для нагревания воды в контуре не требуется прогрева других элементов, а сам аппарат используется как нагреватель.

При разумном выборе автоматики можно регулировать мощность котла в зависимости от изменения внешних факторов. Аппарат должен начинать работу с пониженной мощности, которая будет увеличиваться по мере нагрева.

Для экономной работы оборудования необходимо, чтобы входящие в систему элементы соответствовали некоторым требованиям:

  • использовались любые радиаторы, кроме чугунных;
  • автоматика была современной и обеспечивала точность регулировки;
  • монтаж был произведен в соответствии с инструкцией.