Самодельный электрокотел для отопления

Электрические котлы для отопления и ГВС благодаря своей полной автоматизации, в последнее время получают все большую популярность. Современные электрокотлы заводского производства имеют один очень серьезный недостаток — это высокая стоимость. Поэтому многие домашние мастера интересуются тем, как изготовить электрокотел своими руками.

Аналитики рынка электрокотлов считают, что в ближайшее десятилетие эта популярность будет только расти, особенно в связи с развитием бытовой нетрадиционной солнечной энергетики. Которая является альтернативным источником энергии для таких котлов.

Для реализации идеи самодельного электрического котла домашнему мастеру потребуется владеть навыками слесаря, сварщика и электрика или пригласить таких специалистов к себе в помощники.

Расчет мощности

Вначале потребуется выполнить расчет мощности, чтобы источник тепловой энергии обеспечил общую нагрузку на отопление и ГВС.

Расчет отопительной мощности электрокотла для отопления своими руками выполняют либо по укрупненному показателю, либо более точным методом, с применением расчета теплопотерь через внешние стеновые конструкции и оконные проемы дома. В первом случае расчет производят в соотношении 1 кВт на 10 м2.

То есть для дома 50 м2 потребуется котел в 5 квт, а для 100 м2 — 10 кВт.

Для нагрузки ГВС дополнительно добавляют еще 30 %. Для более точных расчетов потребуется знать минимальную температуру в холодную пятидневку для конкретного района проживания, которая приводится в СНИПе и учесть теплопотери через внешние поверхности дома.

Для дома 50 квадратных метров

Для небольшого дачного одноэтажного дома, который имеет размеры в плане — 7х7 м, с высотой потолка — 2,4 м, и двухкамерными стеклопакетами 1х1,2 м в количестве 4 штуки, определяют размер теплопотерь, которые должен компенсировать электрокотел.

Расчет мощности электрокотла своими руками для дома 50 м2:

• Требуемая температуру внутреннего воздуха в помещении, 18 С.
• Средняя температура холодной пятидневки в году, -15 С.
• Потребность в ГВС, 4 человека.
• Площадь кирпичной стены в 2 кирпича (51 см), 67.2 м2.
• Площадь окон, 4.8 м2.
• Площадь стен без окон, 62.4 м2.
• Площадь потолка и пола по 49 м2.
• Теплопотери окон, 0.476 кВт.
• Теплопотери стен, 5.15 кВт.
• Теплопотери потолка, 0.43 кВт.
• Теплопотери пола, 0.43 кВт.

Таким образом, общие теплопотери для дома 50 м2 составляют 6.486 кВт, мощность электрокотла должна быть не менее 7 кВт, этого хватит для обогрева помещений.

Для 100 квадратных метров

Расчет мощности электрического котлоагрегата для загородного домовладения с площадью 100 м2:

• Внутренняя температура воздуха, 18 С.
• Средняя отрицательная температура, -15 С.
• Потребность в ГВС, 4 человека.
• Площадь внешней стенки в 2 кирпича (51 см),100 м2.
• Площадь оконных проемов, 6 м2.
• Площадь стеновых конструкций без окон, 94 м2.
• Площадь потолка и пола по 100 м2.
• Теплопотери оконных конструкций, 0.714 кВт.
• Теплопотери стен, 7.33 кВт.
• Теплопотери потолка, 0.875 кВт.
• Теплопотери пола, кВт: 0.875 кВт.

Таким образом, общие теплопотери для дома 100 м2 составляют 9,794 кВт, мощность котла с электронагревом выбирают 10 кВт.

Чертеж

В данной конструкции котла важно не только грамотно выполнить теплотехническую часть устройства, но и электрическую. Поэтому для выполнения сборочных работ исполнителю потребуется сборочный чертеж агрегата и схема подключения его электрической части.

Схема подключения котла

Конструкция простейшего котла с ТЭНами должна состоять из таких узлов:

1. Корпус трубы станет надежнее, если его выполнить из стальной трубы Ф219х3 мм и длинной 65 см.
2. Из 3-х патрубков: входного, выходного и дренажного, достаточно будет 2 по 30 мм и 13 мм.
3. Электроды приобретаются готовыми, по мощности котла.
4. В корпусе выполняют отверстия для подвода к расширительному баку и врезки первичных датчиков.
5. Внутри корпуса устраивают площадку для закрепления ТЭНов.
6. К сделанным отверстиям с использованием сварочного аппарата инверторного типа приваривают приготовленные патрубки по чертежам.

Также потребуется оборудовать схему с электрокотлом системой безопасности, расширительным баком, терморегулятором, после чего собирают схему труб своими руками из полипропилена.

Инструменты

Для того чтобы выполнить теплотехническую часть котла, потребуется набор слесаря, болгарка, инверторный сварочный аппарат, пассатижи, измерительный инструмент. Для электрической части потребуется набор электрика, тестер и паяльный набор.

Необходимые материалы

Перечень материалов будет зависеть от выбранной конструкции, количества ТЭНов и принципа работы. Если корпус будет изготавливаться из листа, потребуется металлический лист не менее 3 мм, в противном случае труба Ф219х3.

На один ТЭН нужно примерно 10 см диаметра, т.е для трубы Ф 219 возможна установка только 2 ТЭНов. Длина корпуса должна быть длиннее электродов на 500 мм.

Из вспомогательных материалов потребуются сварочные электроды, уплотнительный материала, термокраска, вентили, предохранительный клапан, термометр, манометр.

Электрооборудование рассчитывается строго по мощности котла, при мощности более 5 кВт, потребуется специальное разрешение в Энергонадзоре и ведение самостоятельного питания на электрокотел через индивидуальную систему защиты, причем каждый ТЭН должен быть оборудован собственным автоматом.

При трехфазном питании дома, каждый ТЭН устанавливается на отдельную фазу. Общий набор материалов для подключения котла: кабель, автоматы, пускатель и контактные колодки.

Как сделать электрокотел для отопления дома своими руками

После того как выбрана мощность, найдены или изготовлены чертежи корпуса и схема электропитания и защиты котла, подготовлены все материалы, инструменты и заготовки, можно приступать к сборке электрического котла для отопления частного дома.

Пошаговая инструкция самостоятельного изготовления электрического котла:

1. Выполняют корпус по размерам в соответствии с чертежом.
2. Приваривают днище из листового металла.
3. Определяют места отверстий и выполняют их, прожигая отверстия газовой горелкой или электродом.
4. Тщательно обрабатывают края отверстий болгаркой и вваривают патрубки дренажа со сгонами, входа/выхода теплоносителя.
5. Дальше к отверстию нужно приварить стогны.
6. Выполняют крышку корпуса съемной чтобы можно было в процессе работы менять ТЭНы.
7. На дне корпуса устанавливают пластину 5 мм с функцией фланцев для ТЭНов.
8. К корпусу вваривается заземляющая шпилька и система крепления настенная или напольная.
9. После сварки конструкции проверяют ее герметичность, предварительно закрыв патрубки вентилями.
10. Устанавливают терморегулятор.

Установка и подключение

После того как будет собрана схема отопления и ГВС с запорной арматурой, обратный клапаном, предохранительным клапаном, расширительным баком, термодатчиком и нагревательными устройствами, выполняют гидравлическое испытание всей системы на плотность собранной схемы с рабочим давлением насоса.

Сеть заполняется водой, давление создается циркуляционным насосом, тщательно проверяются все места соединений на предмет прокапывания или течей. Устраняются все неисправности и переходят к тестированию собранной схемы электропитания.

Электросхема должна собираться аттестованным электриком, который должен собрать схему с заземлением и протестировать работу ТЭНов и защиту котла от перегрузки. Чтобы этого не случилось, устанавливают устройство защитного отключения.

Первый пуск

После того как все системы котла были протестированы на работоспособность приступают к запуску котла. Для этого включают напряжение на ТЭНы и контролируют процесс нагрева теплоносителя, работу электрического и теплового оборудования. В процессе нагрева потребуется спускать воздух и следить за работой расширительного бачка.

Также проверяют на плотность места соединений и работу автоматики для электрокотла. Нагрев должен идти до установленной температуры на терморегуляторе, после чего защита самостоятельно отключает подачу напряжения на ТЭНы, а система циркуляции теплоносителя работает.

В процессе нагрева проверяют работу электрооборудования, автоматы, пускатели, кабельные линии не должны нагреваться, а защита часто срабатывать.

Таким образом электрокотел своими руками собрать вполне возможно. Важно понимать, что это устройство относится к источникам повышенной опасности, оно должно соответствовать правилам эксплуатации теплотехнического и электросилового оборудования. Сборкой и наладкой его должны заниматься аттестованные специалисты электрики.

Для того чтоб котел соответствовал теплопотерям дома, в самый холодный период года потребуется предварительно выполнить расчет мощности. При величине более 5 кВт владелец котла должен получить разрешение на эксплуатацию от регионального органа энергонадзора и выполнить реконструкцию электросетей дома под повышенную электрическую нагрузку.

В остальном такой самодельный электрокотел для отопления не будет создавать сложности владельцу, он полностью автоматизирован и легко поддерживает требуемую санитарную температуру воздуха в доме.

Как сделать электрокотел своими руками?

Электрические системы отопления представляют собой наиболее безопасное оборудование, благодаря которому можно в зимний период создать в помещении комфортную температуру. КПД электрического отопительного котла довольно высокий, для нормальной, стабильной работы в течение длительного времени, не придется занимать свободное место для укладки горючего материала.

В электрических котлах полностью отсутствует механическая составляющая, эксплуатация становится значительно проще, снижается вероятность возникновения неисправности или серьезной поломки.

Конструкция электрического котла подразумевает наличие регуляции температуры. За счет этого система может своевременно отреагировать на любые изменения температурного режима в окружающей среде. Котел либо прибавляет, либо убавляет температуру прогрева теплоносителя в случае необходимости.

Многие котлы отличаются экономичностью, например, для обогрева 30 кубометров помещения требуется затратить всего лишь 4 кВт в сутки. Использование подобных котлов позволяет производить нагрев помещений гораздо больших объемов, нежели у котлов иного рода.

В процессе работы, котел не выделяет никаких вредных или отравляющих веществ типа угарного или углекислого газа. В связи с этим, устанавливать их можно непосредственно в жилых помещениях и использовать для обогрева спальных и детских комнат. Еще одним преимуществом является то, что при установке не придется получать никаких разрешений от соответствующих инстанций.

Электрические котлы можно либо использовать в качестве дополнительного источника отопления или же сделать конструкцию центром системы обогрева. Запитывается этот котел от обыкновенной электросети с напряжением в 220 В. Средняя масса котла составляет 22 кг, его габариты тоже не слишком большие, однако он способен обогреть объем воздуха вплоть до 400 кубометров.

Какие понадобятся инструменты

Чтобы собрать самодельное электрическое отопление и столкнуться при этом с минимумом затруднений, в вашем распоряжении должны быть качественные инструменты.

Для работы понадобится:

• сварочный аппарат — удобнее всего работать с инверторной моделью;
• резак — если не умеете пользоваться газовым резаком, лучше используйте плазменный;
• болгарка — понадобится даже 2 модели — большая под диск сечением 230 мм и маленькая под диск сечением 125 мм;
• электрическая дрель;
• молоток;
• керн;
• рулетка и циркуль.

Электрокотел на ТЭНах

Схема электрического котла с теном своими руками является наиболее простой для исполнения и известна уже достаточно давно.

Принцип работы ТЭНового котла

Устройство всех бытовых приборов, в которых установлены нагревательные элементы (ТЭНы), одинаково. При включении питания напряжение подается на ТЭН, который постепенно нагревается и передает тепловую энергию расположенной вокруг него жидкости.

Преимущества таких приборов:

• большой ассортимент нагревательных элементов различной формы и мощности;
• возможность использования в любой отопительной системе с жидкими теплоносителями;
• на корпусе котла установлена изоляция, так что напряжение подается исключительно на ТЭН;
• не требуют сложного обслуживания;
• уровень нагрева очень просто контролировать, даже с минимальным набором автоматических элементов управления.

Среди недостатков самодельного электрического котла данного типа можно назвать:

• «прожорливость» в потреблении электроэнергии, поскольку для обогрева 10 м² площади требуется 1 кВт мощности;
• примеси в теплоносителе накапливаются на нагревательном элементе в виде накипи, поэтому его нужно чистить примерно 1 раз в год;
• ТЭН может функционировать только при наличии жидкости, с ним рекомендуется установка датчика холостого хода.

Порядок сборки котла с ТЭНами своими реками

Перед тем, как сделать электрический котел своими руками, стоит позаботиться о наличии надежной линии электропитания. К обычным сетям с напряжением в 220 V и частотой в 50 Гц можно подключать лишь оборудование мощностью не более 6 кВт. Если требуется более мощный котел, для него нужно сделать трехфазную разводку и отдельный ввод.

Итак, начинаем сборку самодельного электрического котла отопления из трубы сечением 159 мм с толщиной стенки в 10 мм. Эта труба послужит корпусом котла. Для него понадобится либо изготовленная в заводских условиях полусфера сечением 159 мм и толщиной 10 мм, либо листовой металл с толщиной от 8 мм аналогичного сечения.

Свод котла, в который впоследствии будут врезаны нагревательные элементы, можно изготовить из швеллера толщиной 8 мм.

В купол котла врезаем муфту сечением ¾ дюйма. В эту муфту мы будем вкручивать сливной вентиль. Кроме того, понадобится 2 патрубка сечением 1 дюйм для притока и обратки. Резьбу на патрубках можно делать как внутреннюю, так и внешнюю. Все зависит от того, с какой вам удобнее работать.

Для сброса излишнего давления нужно подготовить патрубок под врезку перепускного канала. Также вам понадобится 3 переходника, в каждый из которых будет вкручен ТЭН для электрокотла. Еще один переходник нужен будет для термодатчика. Кроме того, понадобятся держатели для автоматики.

Обратите внимание, что резьбу на патрубках и переходниках желательно нарезать сразу.

Подготовленные патрубки с резьбой, такой же, как и на ТЭНах, нужно сразу вкрутить в переходники. Это нужно, чтобы резьба во время приваривания к своду не повредилась. Для разметки мест врезки нагревательных элементов внешний диаметр трубы нужно разбить на 6 равных секторов по размеру радиуса. Затем чертим три одинаковых сектора строго под углом 120°.

На следующем этапе приступаем к резке. Закончив с разметкой, с помощью плазменного резака вырезаем отверстия под патрубки для ТЭНов. Их резку следует выполнять только по внешнему контуру. Со всеми остальными патрубками это не имеет принципиального значения.

Приступаем к сварочным работам. Патрубки сперва перехватываем в нескольких точках, чтобы их не повело. Затем проверяем точность расположения, при необходимости слегка простукиваем молотком, а затем выполняем сплошной шов. Важно, чтобы переходники для ТЭНов в электрокотле для отопления своими руками выступали над поверхностью свода котла на 1 см.

Далее необходимо убедиться, что нагревательные элементы полностью поместятся внутри корпуса электрокотла. Поэтому после наложения сплошного шва необходимо вкрутить ТЭНы в переходники.

Приступаем к вырезанию свода из швеллера. В его центре делаем отверстие для патрубка воздушного клапана, после чего привариваем сам патрубок. Сбоку делаем отверстие для термодатчика и также привариваем патрубок под него.

Все выступы, заусенцы и остатки сварочных работ необходимо тщательно зачистить с помощью болгарки. Внутренняя поверхность площадки свода должна быть идеально ровной. Патрубки для установки ТЭНов будут выступать лишь с внешней стороны на 1 см.

У нас получился довольно мощный электрокотел своими руками с 3 ТЭНами. Если вам нужен агрегат попроще, по такому же принципу его можно собрать на 1 или 2 ТЭНа.

Сборка котла отопления на электродах

Устройства данного типа стали активно использоваться лишь в последние 10-15 лет. Это более технологичные приспособления, по сравнению с ТЭНовыми.

Конструкция

В электронных электрических котлах жидкость играет роль нагревательного элемента. Собранный своими руками электрический котел данного типа представляет собой корпус из металла, внутри которого расположен изолированный стальной электрод.

На корпус подается 0, а на электрод — фаза. Во время подачи напряжения начинается колебание ионов воды с частотой в 50 герц. При этом жидкость постепенно нагревается. Благодаря такому свойству подобные котлы еще называют ионными.

Размеры электродных котлов невелики. Их можно сделать из трубы сечением до 320 мм и длиной до 60 см. Однако электрокотел для отопления дома своими руками можно сделать и намного меньше.

• небольшие размеры, благодаря которым ионный котел можно разместить даже в небольшой квартире;
• отсутствие, так называемого, «сухого хода», что гарантирует исправность котла, поскольку без жидкости внутри он не будет работать;
• устойчивость к перепадам напряжения;
• высокая скорость нагрева и остывания, что означает легкость регулировки;
• экономичность в потреблении электроэнергии по сравнению с приборами на ТЭНах.

Среди недостатков таких котлов можно назвать следующие моменты:

• важным условием эффективного функционирования электродного котла является уровень теплопроводности и качество теплоносителя;
• прибор необходимо надежно заземлить, поскольку велик риск поражения электрическим током;
• важно исключить возможность попадания внутрь системы воздуха, иначе, электроды придут в негодность из-за коррозии.

Инструкция по сборке самодельного электродного котла

В качестве корпуса для электрического котла отопления своими руками используем трубу с внутренним сечением около 50 мм и длиной в 40 см. Кроме того, понадобится цельный стержень диаметром 20 мм и длиной 30 см, а также два переходника с нарезанной внутренней резьбой. В торце стержня высверливаем глухое отверстие с резьбой под болт Ø10 мм.

Подготавливаем патрубки. 1 мы будем приваривать в торцевой части трубы, а другой — сбоку. Чтобы боковой патрубок идеально прилегал к трубе, его подрезают болгаркой, а затем дошлифовывают круглым напильником.

Прорезаем отверстия для патрубков. Если нет резака, то по окружности можно просверлить много мелких отверстий. До идеала работы доводят надфилем и круглым напильником. Отверстие для бокового патрубка необходимо расположить в 10-15 мм от края трубы.

На следующем этапе необходимо приварить патрубки к трубе. Чтобы их не повело, сначала делают точечную сварку в нескольких местах, а затем — накладывают сплошной шов.

Подготавливаем платформу для электрокотла. Для этого можно взять лист стеклотекстолита толщиной 2 см и вырезать кусок 120×120 мм с помощью ножовки по металлу. Затем в этой платформе необходимо просверлить одно отверстие по центру, и четыре — по периметру. Сечение отверстий должно составлять 10-12 мм.

Сквозь дырки по периметру будут пропущены крепления корпуса котла, а центральное отверстие предназначено для фиксации стального электрода.

Приступаем к фиксации корпуса для котла на платформу. Чтобы обеспечить надежное прилегание, на корпусе с 4 сторон можно приварить четыре гайки Ø12 мм. Сквозь них легко пройдут болты Ø10 мм.

Такие гайки нужно приваривать с небольшим отступом от платформы. Чтобы его обеспечить, необходимо накрутить на болты подходящие им по размеру гайки, продеть их в широкие гайки, и снизу еще раз зафиксировать более мелкими. Таким образом, будет легче выполнить сварочные работы.

На последнем этапе выполняем окончательную сборку котла. Для этого вырезаем резиновую прокладку сечением слегка больше внешнего диаметра котла. В ее центральной части выполняем отверстие и продеваем сквозь него электрод. Затем корпус устанавливаем на платформу и прикручиваем.

Котлы индукционного типа

Среди всех вариантов сборки отопления с электрическим котлом своими руками изготовление модели индукционного типа является самым инновационным.

Принцип работы электрического индукционного котла

Если опустить детали, то работа индукционного котла основана на нагреве теплоносителя посредством магнитного поля.

Среди преимуществ таких агрегатов:

• высокая эффективность;
• безопасность;
• возможность использования любого теплоносителя;
• отсутствие накипи.

Недостатками можно считать:

• высокую стоимость фабричных котлов;
• сложность строения автоматического блока управления. Без подготовки собрать его будет трудно.

Инструкция по сборке самодельного индукционного котла

Стоит отметить, что нередко инструкция, как сделать электрокотел индукционного типа, настолько сложна и содержит такие трудоемкие чертежи, что самостоятельная сборка оборудования выглядит довольно сомнительной. Однако мы нашли нестандартное решение.

Перед тем как самому сделать электрокотел для отопления, нужно будет приобрести индукционную печь мощностью 2,4 кВт и 3 метра профилированных труб Ø25×50 мм со стенками, толщиной в 2,5 мм.

Если рассмотреть, как будет работать эта конструкция, то сначала собираем плоскую емкость из профиля — по ней будет двигаться жидкость. А затем к трубе фиксируем индукционную печку и подключаем ее к сети. Все вместе будет выглядеть примерно как кастрюлька на печке.

Нарезку трубы нужно выполнить максимально точно. Понадобится несколько кусков по 400 мм, тщательно зачищенных от заусенцев на торцах.

Поскольку жидкость внутри такого котла будет двигаться змейкой, то желательно взять четное количество кусков трубы, чтобы входное и выходное отверстие располагались с одной стороны — так их удобнее подключать к отопительному контуру.

Далее нужно прорезать стыковочные отверстия, расположив их строго напротив друг другу. Для удобства можно сначала высверлить по краям 2 дырки сверлом Ø10 мм, и с помощью болгарки прорезать между ними щель.

Поскольку профильные трубы не идеально ровные, их нужно сначала состыковать тупыми краями с острыми и пронумеровать, чтобы потом не перепутать.

На следующем этапе стыки между трубами нужно проварить. Укладываем конструкцию на ровную поверхность, стягиваем струбциной и свариваем. Сначала делаем точечную сварку, чтобы конструкцию не повело, а затем выполняем капитальные швы.

Теперь нужно закрыть торцевую часть нашей емкости. Используем для этого стальную полосу, вырезанную из профилированных труб. Сварку выполняем аналогичным методом – сначала точечно, а затем капитально.

С противоположной стороны также привариваем полосу, не забывая об установке входного и обратного патрубков на крайних трубах. Чтобы обеспечить максимальную площадь контакта емкости с печкой, все швы нужно тщательно зачистить.

Чтобы наш котел можно было повесить на стенку, на его задней части нужно приварить 2 уголка, в которые будет помещена индукционная печка, а также петли для навешивания.

Последний этап работы — покраска. Можно использовать термостойкую краску. На этом сборочные работы завершены. Можно вешать котел и подключать его к отоплению и электросети.

При покупке индукционной печи обратите внимание, чтобы она была рассчитана на беспрерывную работу. В противном случае потребуется перезапуск системы через каждые 2 часа.

Каждая из перечисленных моделей является полностью функциональной и надежной. Выбор в пользу какой-либо из них каждый сделает самостоятельно. Главное, внимательно отнестись к работе и в случае затруднений проконсультироваться со знающими людьми.

Сергей Башук / Инженер теплотехник — автор сайта

Мои обязанности: проектирование наружных и внутренних санитарно-технических систем; сборка, монтаж, обслуживание тепловых машин и теплового оборудования; внедрение передовых технологических решений.