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:

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 совет

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.

Первый способ изготовления индукционного котла

Для изготовления простейшего котла потребуется:

1. Пластиковая толстостенная труба d = 50мм.
2. Стальная сетка с мелкой ячейкой.
3. Проволока из нержавеющей стали d=6мм.
4. Медная проволока с эмалевой или лаковой изоляцией d=1,5мм
5. Текстолит.
6. Эпоксидный клей.
7. Две заглушки на трубу.
8. Шаровые краны, патрубки.
9. Инвертор или инверторный сварочный аппарат.
10. 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: