Изготовление и монтаж индукционного котла отопления своими руками

Принцип работы индукционного котла. Пошаговая схема изготовления самодельного отопительного агрегата для частного дома. Важные рекомендации по сборке и эксплуатации.

Виды индукционных плит

Существует несколько видов индукционных плит:

  • Настольные. Такие переносные варочные панели имеют одну или две конфорки. Хороший вариант для маленьких кухонь, где требуется сэкономить площадь; а также на даче. Главные преимущества: мобильность, многофункциональность, наличие таймера, удержание постоянной температуры, режим ускоренной работы. Поверхность плит — стеклокерамическая или закаленное стекло, такие покрытия не разрушаются от сильного нагрева или ударов. Настольная индукционная плита экономичнее других, так как потребляет гораздо меньше тока. Кроме этого, ее дизайн не может не радовать глаз, так как соответствует современным тенденциям и расцветкам.
  • Встраиваемые. Такие устройства ценят повара профессиональной кухни и практичные хозяйки. Плита высоко производительна, так как имеет 4 конфорки и духовой шкаф. Устройство обладает множеством вариантов температур, таймером, опций приговления еды. Встраиваемые плиты хорошо подходят для частных домов, или же в квартирах с большой площадью.
  • Комбинированные. Весь секрет в том, что две конфорки работают в индукционном режиме, а две другие — на электричестве.

Конструктивные особенности

Отопительный котел двухконтурного типа отличается простым устройством, хотя и выполняет функцию мини-котельной. Оба его контура могут работать как по отдельности, так и в паре, обогревая дом и обеспечивая горячей водой одновременно. Рассматриваемое оборудование состоит из следующих составляющих:

  • теплообменника;
  • бойлера;
  • нагревательных элементов;
  • расширительного бака;
  • циркуляционного насоса;
  • воздухоотводчика;
  • предохранительного клапана;
  • автоматики;
  • блока управления.

Электрические двухконтурныеотличаются от одноконтурных моделей присутствием в конструкции встроенного бойлера.

По внешнему виду и основным конструктивным особенностям модели электрокотлов могут быть:

  • настенными – компактными и сравнительно легкими;
  • напольными – массивными, с высоким показателем мощности (более 60кВт).

Как видно из названия, отопительное оборудование первой группы монтируют на стенах или на специально установленных металлических каркасах. Вторую группу котлов располагают непосредственно на полу в специально отведенном месте. Следует отметить, что современные электрокотлы достаточно эстетичны и никоим образом не смогут испортить интерьер помещения.

По способу нагрева можно подразделить на три группы:

  • ТЭНовые – высоконадежные, имеющие внутри емкости один или несколько нагревательных элементов в виде металлической трубки;
  • электродные (или ионные)– прогревающие теплоноситель в процессе прохождения сквозь жидкую среду переменного тока. Они имеют возможность самостоятельного отключения при коротком замыкании, максимальном повышении температуры и уменьшении объема воды до критического показателя;
  • индукционные – функционирующие благодаря катушкам индуктивности. Относятся к энергосберегающим устройствам.

Первый вариант относится к косвенному нагреву теплоносителя, а второй рассматривается как прямой нагрев.

По мощности электрические котлы, предназначенные для отопительных нужд, могут быть:

  • однофазными (до 12кВт);
  • трехфазными (более 12кВт).

Подбирать мощность рекомендуется при помощи специалистов, так как только они способны сделать грамотный расчет. Метод выбора котла по площади дома является неверным, так как кроме этого параметра учитывается и целый ряд других (толщина стен, количество проемов, ориентация по сторонам света и т.д.).

Как правило, бытовые отопительные агрегаты работают от сети 220В.

Характеристики индукционного котла для отопления дома

Уровень КПД достигается 99% и поддерживается стабильно высоким во время эксплуатации. Имеет рабочую частоту тока в 50 Гц с минимальными помехами в сети. Вся используемая энергия из сети применяется для получения тепла.

Поэтому при переходе на данный способ отопления затраты на эксплуатацию снижаются на 30%.

Котлы выпускаются мощностью 2,5-500 кВт. Котел имеет максимальную защиту от накипи. В конструкции котла полностью отсутствуют разъемные соединения, благодаря чему вероятность течи заметно снижается.

Схема подключения индукционного котла

В конструкции котла отсутствуют элементы, которые могут подвергаться механическому износу, так как в нем не используются движущиеся детали и устройства. Индукционный нагрев совместим с использованием различных жидких теплоносителей: воды, масла и антифриза. Для использования этих жидкостей не требуется технологическая подготовка. Для установки котла не требуется отдельное помещение. Совместим с различными системами отопления.

Полностью автономен. Не нуждается в профилактических работах в неэксплуатируемый период. Для выполнения монтажных работ и обслуживания нет необходимости привлекать высококвалифицированных сотрудников. Термин эксплуатации индукционного нагревателя для отопления сооружений составляет не менее 30 лет.

Данный тип нагревателя обладает высокой степенью электро‐ и пожаробезопасности, так как нагревательный элемент и индуктор не имеют между собой электрическую связь. Если нагреватель работает в системе отопления и горячего водоснабжения, его граничная температура может превышать температуру теплоносителя до 10‐30°С.

В зоне воздействия высокой температуры полностью отсутствуют электрические контакты. Исключение составляют 2 — 6 выводов термостойкого кабеля, которые достаточно удалены от области нагрева и не требуют каких-либо мер для обеспечения качественного электрического контакта. Эксплуатация индукционной технологии обогрева с промышленной частотой тока дает возможность максимально эффективно применять индукционный котел в различных отраслях промышленности.

Индукционный котел бесшумен в работе и экономичен в использовании, о нем положительные отзывы

Экономичность котла обеспечивается:

  • — более малой инерцией нагрева;
  • — применением современной автоматики;
  • — использование современных радиаторов (чугунные повышают расход энергии).
  • — надежность и длительный срок эксплуатации за счет простотой конструкции.

Достоинства индукционных котлов отопления

Индукционные котлы обладают многими абсолютными и сравнительными достоинствами, включая следующие:

  • самый высокий КПД среди всех электрокотлов;
  • неизменность энергетических характеристик;
  • минимальные требования к теплоносителю;
  • повышенная надежность;
  • рекордно долгий срок службы;
  • способность работать автономно;
  • простой монтаж без системы вентиляции;
  • автоматическая система управления;
  • нет нужды в доставке и хранении топлива:
  • нагрев теплоносителя до 95 градусов;
  • высокий уровень безопасности.

Прибор преобразует электрическую энергию в тепловую с коэффициентом полезного действия 98-99%. Чтобы нагреть теплоноситель требуется 7-10 минут. Простая конструкция, в которой нет движущихся механических частей, стальные сплавы, используемые в качестве материалов изготовления, делают индукционные котлы рекордно долговечными.

Вывести из строя такое оборудование может только повреждение электроизоляции. Но как показывает практика эксплуатации трансформаторов, которые по своей конструкции во многом схожи с индукционными котлами, они действительно способны прослужить многие десятки лет.

По заверениям производителей, агрегаты, работающие за счет эффекта электромагнитной индукции, обеспечивают бесперебойный обогрев помещений на протяжении 100 тысяч часов, то есть 30 отопительных сезонов. При этом их мощность со временем не снижается, чего нельзя сказать про электродные и обычные тэновые котлы.

Индукционные котлы могут использоваться как в качестве основного, так и в качестве дополнительного оборудования. К примеру, готовить теплоноситель для нерегулярно используемой системы теплый пол

Те же причины, которые определяют долговечность и повышенную надежность индукционных нагревателей, одновременно снижают стоимость эксплуатации. Индукционный котел не нуждается в регулярном сервисном обслуживании и ремонте, что экономит средства.

По сравнению со многими другими видами топлива, использование электроэнергии для обогрева домов остается наиболее выгодным. Особенно это касается негазифицированных населенных пунктов.

Конструкция сертифицированного индукционного котла предотвращает короткие замыкания. Производители заявляют, что любая модель имеет наивысший класс электробезопасности. Не следует путать индукционный котел и с СВЧ-печью, так как для его работы используется другая частота электротока.

Нагревание теплоносителя в индукционном котле происходит равномерно – перепад температур в системе не больше 30°С. То есть локальные перегревы, способные привести к возгоранию, отсутствуют, что делает такие агрегаты пожаробезопасными.

Благодаря омагничиванию теплоносителя, мелкой вибрации, незаметной для окружающих и турбулентным завихрениям, в индукционных котлах практически не образуется минеральных отложений, что благоприятно сказывается на эффективности. Напомним, что толстый слой накипи замедляет скорость и эффективность нагрева теплоносителя.

Для наращивания мощности может использовать каскад из трех и более индукционных котлов с общим шкафом управления. Такое решение поможет обогреть двухэтажный особняк

Если соблюдать указанные в инструкции правила эксплуатации, то после монтажа и установки температурного режима о котле можно не вспоминать на протяжении всего отопительного сезона. В отличие от твердотопливных «собратьев», индукционные приборы не требуют регулярной загрузки дров и угля и удаления золы. Не требуется чистка труб, что отличает их от других типов электрокотлов.

Сам котел и дополнительное оборудование к нему занимает немного места и может быть установлено в помещении небольшой площади. Компоненты системы управления позволяют использовать индукционные котлы в одной связки с другим климатическим оборудованием.

Индукционные котлы можно интегрировать в интеллектуальную систему управления домашним оборудованием, именуемой “Умный дом”

Достоинства и недостатки индукционных котлов

Электрическое отопление является простейшей альтернативой традиционному отоплению с газовыми котлами. Правильно смонтированная система порадует потребителей теплом, а индукционное отопительное оборудование позволит рассчитывать на отсутствие проблем. Давайте рассмотрим основные преимущества индукционных агрегатов:

  • Компактность – данные котлы действительно очень маленькие, по своему внешнему виду они напоминают трубу большого диаметра с патрубками меньшего диаметра (к патрубкам подключается система отопления). Хотя некоторые образцы промышленного назначения нельзя назвать компактными;
  • КПД, близкий к 100% — почти вся электроэнергия превращается тепло. Тем не менее небольшие потери все-таки есть, так как ничего идеального в мире нет;
  • Продолжительный срок службы – производители заявляют, что он составляет не менее 20-25 лет. И это действительно так, ведь здесь отсутствуют традиционные ТЭНы;
  • Возможность работы с любыми видами теплоносителя;
  • В индукционных котлах не образуется накипь – этим они выгодно отличаются от ТЭНов, на которых все-таки образуется незначительное количество известковых отложений;
  • Повышенная надежность – индукционная катушка отличается приличным межвитковым расстоянием, а от сердечника витки отделяются надежной изоляцией. Поэтому ломаться тут особо нечему. Может выйти из строя разве что система питания, включающая в себя электронные компоненты;
  • Возможность самостоятельного монтажа – в этом нет ничего сложного. Да и каких-либо настроек здесь нет.

Есть и определенные недостатки:

Правильно и качественно смонтированный индукционный котел — это не только приятная глазу картина, но и залог долгой и надежной работы всей системы.

  • Дороговизна – в домашней системе отопления индукционный котел станет самым дорогим узлом. Но затраты того стоят;
  • Высокое потребление электроэнергии – обеспечивает большие расходы на эксплуатацию отопления;
  • Более сложная конструкция – здесь присутствует схема питания, которая отсутствует в ТЭНовых и электродных агрегатах.

Главный недостаток – это высокие цены на оборудование, хотя ничего сложного в нем нет.

Кроме того, если вы будете использовать индукционный котел мощностью более 7-к кВт, то вам потребуется трехфазная электросеть – это справедливо не только для индукционных, но и для любых других электрических отопительных агрегатов.

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.

Водонагреватели типа ВИН

Сердце агрегата – это катушка, состоящая из большого количества витков изолированного провода, и помещенная вертикально в цилиндрический корпус в виде сосуда. Внутрь катушки введен стержень из металла. Корпус сверху и снизу герметично закрыт приваренными крышками, наружу выведены клеммы для присоединения к электрической сети. Внутрь сосуда через нижний патрубок поступает холодный теплоноситель, которым заполняется все пространство внутри корпуса. Нагретая до необходимой температуры вода уходит в систему отопления через верхний патрубок.

Схема нагрева теплоносителя

В силу своей конструкции при подключении к сети теплогенератор постоянно работает на полную мощность, так как снабжать отопительную установку дополнительными устройствами регулировки напряжения нерационально. Гораздо проще использовать циклический подогрев и задействовать автоматику отключения / включения с датчиком температуры воды. Нужно только выставить необходимую температуру на дисплее выносного электронного блока и он будет производить нагрев теплоносителя до этой температуры, отключая водогрейный индукционный элемент при ее достижении. По истечении времени и остывании воды на несколько градусов автоматика снова включит нагрев, этот цикл будет повторяться постоянно.

Поскольку обмотка теплогенератора предусматривает однофазное подключение с напряжением питания 220 В, отопительные агрегаты индукционного типа не производятся с большой мощностью. Причина – слишком большая сила тока в цепи (свыше 50 ампер), под нее потребуется прокладка кабелей большого сечения, что само по себе очень дорого. Чтобы нарастить мощность, достаточно заключить три водогрейных установки в каскад и применить трехфазное присоединение с напряжением питания 380 В. К каждому аппарату каскада подключить отдельную фазу, на фото показан подобный пример работы индукционного отопления.

Отопление индукционными котлами

Конструктивные особенности нагревателей типа «Сибтехномаш»Используя тот же эффект электромагнитной индукции, другое предприятие разрабатывает и производит водогрейные аппараты несколько иной конструкции, заслуживающей внимания. Дело в том, что электрическое поле, создаваемое многовитковой катушкой, имеет пространственную форму и распространяется от нее во все стороны. Если в агрегатах «ВИН» теплоноситель проходит внутри катушки, то устройство индукционного котла «Сибтехномаш» предусматривает спиралевидный теплообменник, находящийся снаружи обмотки, как показано на рисунке.

Обмотка создает вокруг себя переменное электрическое поле, вихревые токи нагревают витки трубы теплообменника, в которых движется вода. Катушки со змеевиками собраны в каскад по 3 штуки и прикреплены к общей раме. Подключение каждой из них осуществляется к отдельной фазе, напряжение питания — 380 В. Конструкция «Сибтехномаш» имеет несколько преимуществ:

  • индукционные нагреватели имеют раздельную разборную конструкцию;
  • в зоне действия электрического поля находится увеличенная площадь греющей поверхности и большее количество воды за счет спиральной схемы, что повышает скорость нагрева;
  • трубопроводы теплообменника доступны для промывки и обслуживания.

Пример подключения индукционного котла

Невзирая на отличия в конструкции теплогенератора, эффективность его работы составляет 98%, как и в нагревателях типа «ВИН», это значение КПД декларирует сам производитель. Долговечность агрегатов в том и другом случае определяется работоспособностью катушек, а точнее, сроком службы обмотки и электроизоляции, этот показатель заводы – изготовители устанавливают в пределах 30 лет.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Сам Себе Строитель
Добавить комментарий

Adblock
detector