Индукционное отопление своими руками

Как сделать индукционный котел своими руками? Для создания индукционного котла в качестве нагревательных деталей применяются элементы, преобразующие электроэнергию в теплоэнергию. Благодаря своей конструкции этот прибор способен нагревать воду достаточно быстро, что делает его наиболее эффективным обогревателем для дома.

Принцип работы

Работа водонагревателя построена на концепции индукционного нагрева. При подаче электроэнергии электрическое высокое сопротивление материала приводит к нагреву структуры, после того как в рамках вещества сгенерируются вихревые токи. Медные катушки поддерживают поток переменного электрического тока через них. Этот процесс приводит к созданию осциллирующего магнитного поля, что в дальнейшем индуцирует ток, используемый для отопления.

Возможно, ли собрать индукционный котёл отопления своими руками, если нет специальных знаний? Достаточно вспомнить теоретические основы физики и приобрести нужный набор материалов и инструментов. Схема индукционной системы нагрева показана на рисунке.

Делаем самостоятельно

Самодельный индукционный котёл представлен на следующем рисунке.

Индукционный нагреватель воды обладает относительно простой конструкцией, в дополнение к их сборке желательно иметь под рукой самый обычный преобразователь, лучше, если это устройство имеет дополнительную ручную регулировку тока. Из видео можно увидеть, насколько проста идея: собрать самодельный индукционный котел:

Всего лишь несколько основных компонентов – все, что необходимо для создания рабочего устройства индукционного нагревателя.

1. Фильтр. Можно применить обычный фильтр или же на ферритовое кольцо намотать 100—150 витков провода. Диаметр провода – 1,5 мм. Намотка ведётся сдвоенным проводом, каждый из которых является сетевым. Следует учесть его пробойные характеристики. Размеры кольца выбираются согласно коэффициенту заполнения. Площадь сечения кольца – не менее 1,5 см 2 .
2. Конденсатор, включенный в разрыв между схемой и сетевым фильтром, должен быть рассчитан на работу с импульсными и переменными токами.
3. Трансформатор. Сначала наматывается вторичная обмотка, содержащая один виток медной шины площадью не менее 1 Ом 2 . Можно использовать 10 проводов диаметром 1,4 мм спаянных параллельно. После наматывается вторичная обмотка трансформатора, содержащая 40 витков провод диаметром 1,5-2 мм. Слои первичной обмотки наматываются согласно рисунку.

Трансформатор желательно подобрать с наибольшей силой, можно даже из электротехнической стали, но тогда толщина каждого листа набора должна составлять не более 0,35 мм.

При подключении питания через буферный конденсатор переменное напряжение поступает на диодный мост, где напряжение выпрямляется и заряжает конденсатор ёмкостью 4 мкФ до 300—350 В. Как только напряжение достигает 300 В установка (собранная на динисторе, диодах и конденсаторе) создаст импульс, который откроет тиристор. Накопленный заряд перейдёт на первичную обмотку трансформатора Т1, смотри чертежи: схему и диаграмму напряжения для первичной обмотки трансформатора.

Индукционный ток закроет тиристор, и отрицательная волна индукционного поля через диод создаст быстроменяющийся вихревой ток в трансформаторе.

Высокий КПД данной системы объясняется введением в трансформатор намотанной бифилярно первичной катушки и двух колебательных контуров с индуктивной связью и короткоимпульсным запуском тиристора.

Схема может дать побочный эффект, связанный с опережением напряжения в буферной ёмкости относительно тока на угол 80 градусов.

Испытание индукционного нагревателя смотрите на видео:

Заключение

Индукционный водонагреватель может работать от однофазного, а также трехфазного электропитания. Кроме того, вы сможете позволить себе роскошь: постоянную подачу горячей воды в любое время в течение дня.

Такое индукционное отопление, выполненное своими руками, является довольно эффективным, с точки зрения затрат и энергии.

Кроме того, это выгодное устройство, так как имеет интегрированную систему. В этом проточном водонагревателе первый литр воды нагревается до 40 0 С в течение нескольких минут. Технически несложное оборудование, разработанное своими руками. Подогреватель воды от индукции не только даст вам хороший контроль температуры, но также позволит регулировать мощность, которую он потребляет.

Индукционное отопление своими руками: просто, тепло и экономно

А Вы знали, что при помощи самой простой индукционной плитки можно полноценно обогревать помещение более 30 м² ? Если нет, то стоит прочитать эту статью, и узнать, как сделать простое индукционное отопление в домашних условиях.

Немного теории

Сделать это устройство под силу каждому

Многие знают, что существуют индукционные кухонные плиты, но не многие знают о принципе их работы. А это очень просто – специальная катушка плиты вырабатывает магнитные поля определенной частоты, которые при воздействии с металлом, возбуждают в нём электрические вихри.

Последние в свою очередь за счёт сопротивления металла его нагревают. Так происходит нагрев кухонной посуды: кастрюль и сковород. Главное условие в этом процессе – металл с магнитными свойствами, — например, нержавейка, чугун и железо, а вот алюминий и другие цветные металлы нагреваться не будут.

Обогреватель из индукционной плитки

Зная этот принцип можно за пару часов соорудить полноценный обогреватель, который будет не только эффективным, но и экономным. Используя его можно сэкономить около 50% электроэнергии, если сравнивать с аналогичным калорифером, работающем на ТЭНах.

Что понадобится для изготовления

Вариант индукционного нагревателя

Для изготовления понадобится:

• Индукционная плитка мощностью 1,2 кВт

Плитка подойдёт самая дешевая, без встроенных программ для приготовления пищи. Стоимость около 1,2 тыс.рублей.

• Гофрированный стальной шланг длиной около 2 метров

Продаётся в строительных магазинах, в отделе сантехника. Стоимость около 500 рублей.

• Два фитинга для соединения шланга
• Алюминиевый радиатор

Количество секций подбирается под отапливаемую площадь. Примерный расчет 1кВт на 10 м².

• Кусок медной трубки, около 20 см

Делаем котёл отопления

Обязательно нужно закольцевать спираль, иначе она не будет нагреваться

Котёл отопления – ёмкость, где будет происходить нагрев теплоносителя, т.е. воды. Для его изготовления из гофрированного металлического шланга формируем спираль, как показано на рис.2. Для этого понадобится около 1 метра. Формировать спираль нужно таким образом, чтобы оставшихся концов шланга хватало для подключения к алюминиевому радиатору.

Полученную спираль нужно закольцевать, т.е. соединить окончание спирали с её центром при помощи медного отрезка трубки (см. рис.2). Это нужно для того, чтобы индукционная плитка распознавала котёл и нагревала его.

Можно сделать котёл и другой формы. Например, как показано на фото ниже.

Эта вариация тоже закольцована, соединена при помощи олова

Подсоединяем котел к радиатору

Верх – подача, низ – обратка, — система самотёка

При помощи фитингов подсоединяем оба конца к радиатору. Схема развязки вверх-низ, односторонняя.

Подключение к плитке и проверка работоспособности

Проверяем работоспособность на полной мощности

Теперь заливаем в систему теплоноситель. Откручиваем верхнюю гайку радиатора и наполняем его водой. Немного оставляем пустого пространства, которое нужно для расширения воды.

Помещаем спираль-котёл на индукционную плитку. И проверяем работоспособность системы. Если всё сделано правильно, то радиатор нагреется до 60 градусов в течение 5 минут.

Более компактное положение

Чтобы плитка не занимала место, её можно прикрепить к стене, т.е. вертикально.

Приборы управления и контроля

Для того чтобы организовать автоматическое управление индукционным отоплением без лишних затрат нужно включение плиты сделать механическим. Для этого разбираем плиту, и на плате находим клеммы включения и припаиваем к ним параллельный тумблер. Это нужно для того, чтобы плита начинала работать при подключении к электросети сразу же.

Теперь можно подключить различные регулировочные датчики. Например, датчик температуры.

Также можно настроить включение отопления по таймеру. С этой задачей справится обычный механический таймер, — минимальное значение 15 минут.

Бюджетный таймер включения

Заключение

Вот таким нехитрым способом с помощью индукционной плитки можно обогреть достаточно большое помещение. Что касается расхода электроэнергии, то оно значительно меньше того, если использовать масленые калориферы, — средний показатель при -15 °С 650 Вт/час.

Это значение можно уменьшить, если использовать большее количество радиаторных секций или конверторный тип радиатора.

ВИДЕО: Часть 1. ИНДУКЦИОННЫЙ КОТЕЛ своими руками – это просто. Приспособление для индукционной плитки.

Часть 1. ИНДУКЦИОННЫЙ КОТЕЛ своими руками — это просто. Приспособление для индукционной плитки.

Индукционное отопление своими руками: просто, тепло и экономно

ВИДЕО: Часть 2. Индукционный котел своими руками – это просто. Выбор индукционной плитки. Доработка.

Часть 2. Индукционный котел своими руками — это просто. Выбор индукционной плитки. Доработка.

Индукционное отопление своими руками: просто, тепло и экономно

ВИДЕО: Часть 3. Индукционный котел своими руками – это просто. Подключение автоматики.

Часть 3. Индукционный котел своими руками — это просто. Подключение автоматики.

Индукционное отопление своими руками: просто, тепло и экономно

ВИДЕО: Часть 4. Индукционный котел своими руками – это просто. Тестирование в системе водяного отопления.

Часть 4. Индукционный котел своими руками — это просто. Тестирование в системе водяного отопления.

Индукционное отопление своими руками: просто, тепло и экономно

Для нас очень важна обратная связь с нашими читателями. Оставьте свой рейтинг в комментариях с аргументацией Вашего выбора. Ваше мнение будет полезно другим пользователям.

Как сделать индукционный котел своими руками

Индукционные отопительные котлы появились в продаже недавно и сразу составили конкуренцию привычным электрокотлам с ТЭНами. При схожих размерах и потребляемой мощности индукционные нагреватели способны значительно быстрее прогреть систему, кроме того, они могут работать в системах с низким качеством теплоносителя и реже требуют обслуживания. Применив знания в электротехнике и смекалку, можно сделать индукционный котел отопления своими руками.

Принцип действия

В основе действия индукционных котлов и других нагревательных приборов этого типа лежит способность токопроводящих материалов нагреваться под действием вихревых токов, создаваемых в результате электромагнитной индукции.

Источником индукции служит высокочастотный переменный ток, проходящий по первичной обмотке нагревательного прибора, выполненной в виде катушки. Нагревательный элемент, помещенный внутрь катушки, играет роль вторичной короткозамкнутой обмотки. В нем происходит преобразование электромагнитной энергии в тепловую.

Вихревые токи возникают и при промышленной частоте 50 Гц, но эффективность нагревателя при этом будет невысока, а работа прибора будет сопровождаться сильным гулом и вибрацией. При повышении частоты до 10 кГц и выше шум исчезает, вибрация становится неощутимой, а нагрев усиливается.

Устройство

Промышленный индукционный котел состоит из сердечника, роль которого играет теплообменник, вокруг которого намотана тороидальная обмотка, подключенная к высокочастотному преобразователю. При прохождении по обмотке тока создается переменное электромагнитное поле, в результате которого возникают вихревые токи, проходящие через сердечник.

Обмотка подключена к высокочастотному преобразователю, в котором сигналом с блока управления создается ток необходимой частоты. Современные котлы имеют высокий уровень автоматизации, позволяющий не только создать оптимальный режим нагрева теплоносителя, но и отключить устройство в случае аварийной ситуации.

Внутри сердечника-теплообменника находится теплоноситель. Под воздействием вихревых токов он нагревается до высоких температур. За счет разницы между температурой теплоносителя на входе и на выходе, из котла циркуляция теплоносителя по системе происходит непрерывно, даже без подключения насоса. Поэтому индукционные котлы можно использовать в системах с принудительной и естественной циркуляцией.

Теплоносителем может быть как вода, так и антифриз, тосол, масло. Качество жидкости при этом не имеет значения: постоянная вибрация системы, неощутимая человеком, делает невозможной осаждение накипи и других примесей на стенках теплового контура.

Внешняя оболочка — металлический корпус, оснащенный системой тепловой и электрозащитной изоляции.

Форма котла может быть любой, как и способ его установки: благодаря отсутствию бака внутри котла его размеры обычно невелики, а масса не превышает 50 кг.

Индукционный котел нельзя даже кратковременно включать в работу без заполнения системы теплоносителем! Может произойти перегрев котла и выход из строя его элементов!

Достоинства:

• Высокий КПД. Большинство производителей называют цифры 95-98%;
• Большой выбор моделей различной мощности на однофазное напряжение

220 В или трехфазное

380 В;

Быстрый прогрев системы отопления при запуске;

Могут работать с любым теплоносителем;

Контур, по которому внутри котла проходит теплоноситель, абсолютно герметичен, что исключает протечки и связанные с ними неисправности;

Длительная работа без образования накипи и отложений. Именно это явление со временем снижает эффективность котлов с ТЭНами и служит частой причиной их поломки из-за перегрева нагревательных элементов;

Срок службы, заявленный производителями — от 25 до 30 лет.

Не лишены нагреватели и недостатков, наиболее значимый из которых — высокая цена. Этот фактор обычно побуждает рачительного хозяина собрать самодельный индукционный котел из подручных материалов и приборов. Несмотря на сложность процессов, происходящих в котлах такого типа, возможно создать конструкцию, не отстающую по основным параметрам от котла промышленного изготовления, и сделать индукционный котел своими руками.

Котел с питанием от сварочного инвертора

Конструкция такого самодельного котла довольно проста. Наиболее сложный для самостоятельного выполнения блок, требующий знаний основ электроники и электротехники — высокочастотный преобразователь. Его функцию отлично выполняет сварочный инвертор современного типа, способный выдавать выходной сигнал с частотой 20-50 кГц.

Кроме этого для монтажа потребуются:

• медная проволока в эмалевой изоляции диаметром 1-1,5 мм;
• изолированный провод с клеммами для подключения обмотки к инвертору;
• обрезки проволоки из нержавейки диаметром 3-5 мм, длиной 5 см;
• мелкая сетка из нержавейки;
• отрезок водопроводной трубы из шитого полиэтилена или полипропилена для систем ГВС и отопления с диаметром 50 мм и толщиной стенки 8,4 мм, длина — 1 м;
• переходники с трубы 50 мм на трубы, задействованные в существующей или проектируемой системе отопления, тройник для подключения аварийного клапана и два шаровых вентиля;
• полосы текстолита для крепления обмотки;
• эпоксидный клей для изоляции обмотки;
• корпус самодельного котла, его можно сделать из распределительного металлического или пластикового шкафа, в который можно установить инвертор и закрепить нагревательный элемент.

Последовательность сборки и монтажа элементов:

1. На отрезок полипропиленовой трубы диаметром 50 мм с помощью эпоксидного клея крепят 4 полосы из текстолита шириной 8-10 мм, отступив от концов трубы по 70-100 мм. На них будет намотана обмотка. Для закрепления крайних витков обмотки в текстолите можно сделать пазы.
2. Наматывают 50-100 витков медной проволоки в эмалевой изоляции. Витки должны располагаться примерно через 0,3-0,6 мм на равном расстоянии. Точное количество витков зависит от диаметра используемого провода и его удельного сопротивления, а также выходных параметров инвертора.
3. При установке самодельного котла в жилом помещении рекомендуется выполнить тороидальную обмотку для снижения внешнего электромагнитного поля. Тороидальная обмотка состоит из одинакового количества встречно направленных витков, при этом электромагнитные потоки взаимно компенсируются и проходят только по внутреннему контуру.
4. Внутрь трубы с одного ее конца вставляют сетку из нержавейки и плотно набивают ее с другой стороны отрезками нержавеющей проволоки — она будет нагреваться под воздействием вихревых токов. Нержавейку рекомендуется использовать для того, чтобы со временем не произошло коррозионное разрушение проволоки, но теоретически подойдет любой токопроводящий металл, в том числе проволока-катанка. Второй конец трубы также закрывают сеткой.
5. На оба конца трубs напаивают полипропиленовые переходники на диаметр, используемый в системе отопления. На них устанавливают шаровые вентили, позволяющие перекрыть циркуляцию и снять теплообменник для ревизии.
6. Со стороны верхнего выходного переходника устанавливают аварийный клапан для сброса давления.
   Обмазывают обмотку эпоксидным клеем для обеспечения качественной электроизоляции обмотки. Изготовление клея рекомендуется выполнять с небольшим отступлением от инструкции, добавив на 10-15% меньше отвердителя. Это сделает изоляцию менее хрупкой.
7. Крепят к выводам обмотки провода в изоляции с помощью обжимных клемм. Второй конец провода должен быть оснащен клеммами для подключения к инвертору. Диаметр проводов должен выдерживать максимальный выходной ток инвертора.
8. Устанавливают теплообменник в шкаф, закрепив его на кронштейны из термостойкого не проводящего ток материала. Можно использовать текстолит.
9. Подключают нагреватель к системе и заполняют ее водой.
10. В нижнюю часть шкафа ставят инвертор. Подключают к нему клеммы и включают его в сеть. Производят запуск котла и настройку режима.

Корпус шкафа из металла необходимо обязательно заземлить!

Из индукционной плитки

Индукционный котел можно сделать также на основе индукционной плитки. Для этого разбирают нагревательный элемент плитки и используют медный провод для намотки на сердечник, изготовленный указанным выше способом.

Блок управления плиткой используют для питания полученной обмотки, выставляя необходимую мощность на сенсорной панели управления.

Однако, этот способ имеет существенные недостатки:

• Для успешной работы такого самодельного котла нужно рассчитать параметры индуктивности вновь собранной катушки. Они могут не совпасть с теми, на который рассчитана электроника плитки, в результате чего блок управления может выйти из строя. Для расчетов нужно обладать неплохими знаниями в области электротехники и уметь разбираться в схеме подключения;
• Большинство моделей плит оснащено автоматическим отключением через 2-3 часа после начала работы конфорки. Это приведет к регулярному отключению котла;
• Плитки индукционного типа обычно имеют мощность не более 2,5 кВт, поэтому пригодны только для переделки на котел малой мощности.

Ошибки в устройстве индукционного котла из плитки показаны в видеоролике:

Более простой вариант использования индукционной плитки, исключающий разборку устройства и монтаж новой схемы — установить на неё герметичный бак из нержавейки подходящего размера с входным и выходным штуцером и подключив его в качестве котла в систему отопления. С такой схемой подключения справиться практически каждый.

При наличии необходимых знаний и умения разбираться в схемах можно последовать примеру автора видеоролика и собрать функциональный индукционный котел из плитки, доработав его схему.

Нагреватель сухого типа

Принцип работы индукционного котла предполагает использование воды или другой жидкости не только в качестве теплоносителя, но и для охлаждения сердечника. Но нагрев вторичной обмотки, роль которой в этом устройстве играет труба с водой, произойдет и в том случае, если она будет состоять только из металла.
Степень нагрева в этом случае зависит от соотношения силы электромагнитного поля, создаваемого обмоткой, и массы металла сердечника. Произведя расчеты, можно создать сухой индукционный нагреватель своими руками из металлических труб и медной обмотки, как это показано в видео.

Использование индукционного котла обходится дешевле, чем обычного электрокотла с ТЭНами, и самодельная конструкция позволит значительно уменьшить затраты на его установку. Аналогично можно собрать водонагреватель проточного типа для установки на даче, подобрав устройство необходимой мощности.