Индукционные отопительные котлы – это агрегаты, отличающиеся очень высоким КПД. Они позволяют значительно снизить затраты на электроэнергию по сравнению с традиционными приборами, оснащенными нагревательными элементами.
Модели промышленного производства стоят недешево. Однако сделать индукционный нагреватель своими руками сможет любой домашний мастер, владеющий простым набором инструментов. В помощь ему предлагаем подробное описание принципа работы и монтажа эффективного обогревателя.
Принцип работы индукционного нагревателя
Индукционный нагрев невозможен без использования трех основных элементов:
- индуктор;
- генератор;
- нагревательный элемент.
Индуктор представляет собой катушку, обычно сделанную из медной проволоки, которая создает магнитное поле. Генератор переменного тока используется для получения тока высокой частоты из стандартного бытового тока частотой 50 Гц.
В качестве нагревательного элемента используется металлический предмет, способный поглощать тепловую энергию под действием магнитного поля. При правильном соединении этих элементов можно получить высокопроизводительный агрегат, который отлично подойдет для обогрева жидкого теплоносителя и отопления дома.
Галерея изображений Фото от Вне зависимости от сложности конструкции, габаритов и решаемых задач основными узлами являются индуктор, генератор вихревых токов и нагревательный элемент.Несомненным преимуществом индукционных нагревателей является быстрый нагрев при значительно меньших энергозатратах по сравнению с другими видами нагрева. Существенным недостатком индукционных нагревателей является обязательная необходимость наличия источника энергии. Без питания устройство совершенно бесполезно. Если на металлический трубопровод отопления установить самодельный индукционный нагреватель, то он будет не только эффективно нагревать теплоноситель, но и стимулировать движение нагретой жидкости по инвертору цепи для нормальной работы в цепи с индукционной катушкой, это подключается через термостат. К выходам подключаются выпрямительные диоды, иначе система будет работать как электромагнит, а не как индукционный нагреватель Простейшим генератором индукционных токов для самодельного нагревателя будет инвертор, обычно используемый при электросварке Тепловая энергия сразу Генерируемый принцип индукции используется не только при приготовлении теплоносителя и подогреве санитарно-технической воды в гигиенических целях. Используется при плавке металлов Состав простого индукционного нагревателя
С помощью генератора электрический ток с необходимыми свойствами подается на индуктор, т.е на медную катушку. Проходя через него, поток заряженных частиц создает магнитное поле.
Принцип работы индукционных нагревателей основан на возникновении электрических токов внутри проводников, возникающих под действием магнитных полей
Особенность поля в том, что оно обладает способностью изменять направление электромагнитных волн на высоких частотах. Если в это поле поместить металлический предмет, то он начнет нагреваться без непосредственного контакта с индуктором под действием создаваемых вихревых токов.
Электрический ток высокой частоты, протекающий от преобразователя к индукционной катушке, создает магнитное поле с постоянно изменяющимся вектором магнитных волн. Металл, помещенный в это поле, быстро нагревается
Отсутствие контакта позволяет сделать потери энергии при переходе с одного типа на другой незначительными, чем и объясняется повышенный КПД индукционных котлов.
Для нагрева воды для отопительного контура достаточно закрепить контакт металлическим нагревателем. Часто в качестве нагревательного элемента используется металлическая труба, через которую просто пропускают струю воды. Вода одновременно охлаждает нагреватель, что значительно увеличивает срок его службы.
Электромагнит индукционного устройства получается путем намотки провода на сердечник из ферромагнетика. Образовавшаяся индукционная катушка нагревается и передает тепло нагретому телу или теплоносителю, протекающему рядом через теплообменник
Преимущества и недостатки прибора
«Плюсов» у вихревого индукционного нагревателя множество. Это простая схема для самостоятельного изготовления, повышенная надежность, высокий КПД, относительно низкие энергозатраты, долгий срок службы, малая вероятность выхода из строя и т.д.
Производительность устройства может быть значительной; устройства этого типа успешно применяются в металлургической промышленности. По скорости нагрева теплоносителя устройства этого типа уверенно конкурируют с традиционными электрическими котлами, температура воды в системе быстро достигает необходимого уровня.
Во время работы индукционного котла нагреватель слегка вибрирует. Эта вибрация стряхивает известковый налет и другие возможные загрязнения со стенок металлической трубы, поэтому такой прибор редко нуждается в очистке. Разумеется, система отопления должна быть защищена от этих загрязнений с помощью механического фильтра.
Индукционная катушка нагревает металл (трубы или отрезки проволоки), помещенный внутри нее, с помощью вихревых токов высокой частоты, контакт не требуется
Постоянный контакт с водой также сводит к минимуму вероятность перегорания ТЭНа, что является довольно распространенной проблемой для традиционных котлов с ТЭНами. Несмотря на вибрацию, котел работает исключительно тихо; дополнительная шумоизоляция в месте установки устройства не требуется.
Индукционные котлы хороши еще и тем, что они почти никогда не протекают, если только монтаж системы выполнен правильно. Это очень ценное качество для электроотопления, так как исключает или значительно снижает вероятность возникновения опасных ситуаций.
Отсутствие утечек обусловлено бесконтактным способом передачи тепловой энергии нагревателю. Теплоноситель по описанной выше технологии можно нагреть практически до парообразного состояния.
Это обеспечивает достаточную тепловую конвекцию для стимулирования эффективного движения теплоносителя по трубам. В большинстве случаев систему отопления не нужно оснащать циркуляционным насосом, хотя все зависит от функций и конструкции конкретной системы отопления.
Иногда требуется циркуляционный насос. Установка устройства относительно проста. Хотя для этого потребуются некоторые навыки в монтаже электроприборов и труб отопления. Но у этого практичного и надежного устройства есть ряд недостатков, которые также следует учитывать.
Например, котел греет не только теплоноситель, но и всю рабочую зону вокруг себя. Для такого устройства необходимо выделить отдельное помещение и убрать из него все посторонние предметы. Для человека длительное пребывание в непосредственной близости от работающего котла также может быть небезопасным.
Индукционным нагревателям для работы требуется электричество. Как самодельное, так и заводское оборудование подключается к бытовому переменному току
Для работы устройства требуется электричество. В районах, где нет свободного доступа к этому благу цивилизации, индукционный котел будет бесполезен. А там, где частые перебои с электричеством, будет показывать низкий КПД. При неосторожном обращении с прибором может произойти взрыв.
Если охлаждающая жидкость перегревается, она превращается в пар. В результате резко возрастет давление в системе, чего трубы просто не выдержат, они лопнут. Поэтому для нормальной работы системы устройство должно быть оснащено хотя бы одним манометром, а еще лучше – устройством аварийного отключения, термостатом и т.п.
Все это может значительно увеличить стоимость самодельного индукционного котла. Хотя устройство считается практически бесшумным, это не всегда так. Некоторые модели по разным причинам могут еще шуметь. Для самодельного агрегата вероятность такого исхода возрастает.
В конструкции как заводских, так и самодельных индукционных нагревателей практически отсутствуют быстроизнашивающиеся детали. Долго служат и работают без нареканий
Шаги изготовления самоделки
сделать такое устройство самостоятельно не так уж и сложно. Для этого вам нужно:
- Создайте нагревательный элемент.
- Изготовьте индуктор из медной проволоки.
- Возьмите готовую динамо-машину.
- Подключить аккумуляторный обогреватель к системе отопления.
- Подключите катушку к генератору.
- Подключить питание к системе.
- Выполните тестовый запуск, чтобы проверить работу устройства.
В промышленных моделях в качестве нагревателя используется металлическая трубка с толстыми стенками, но обеспечить достаточную мощность самодельного устройства для нагрева такого элемента очень сложно и не имеет особого смысла. Индукционная катушка способна нагревать любой металл, поэтому нагреватель можно модифицировать.
Промышленные модели индукционных котлов оснащены нагревательным элементом из толстой металлической трубы. Такое устройство трудно скопировать в домашних условиях
В качестве корпуса индукционного нагревателя от сварочного инвертора используется кусок пластиковой трубы. Он должен быть немного больше в диаметре, чем трубы отопления. Длина трубы для нагревателя может быть около одного метра, внутренний диаметр может варьироваться в пределах 50-80 мм.
Для подключения нагревателя к системе установите переходники в нижнюю и верхнюю часть корпуса. Нижнюю часть трубы необходимо закрыть решеткой, затем внутрь корпуса помещается наполнитель, состоящий из мелких частиц металла. Получить наполнитель можно, например, из проволоки, прутка, узкой металлической трубы и т д.
Длину сегментов можно варьировать произвольно. Чаще всего для этого используют стальную проволоку диаметром 6-8 мм, которую просто нарезают на мелкие кусочки. Некоторые мастера рекомендуют нарезать его на длинные бруски, примерно по 90 см, т.е почти по длине каменки.
Для корпуса нагревательного элемента индукционного чайника, который был сделан своими руками, вам понадобится широкая, диаметром примерно 50 мм, пластиковая труба
Чем выше магнитное сопротивление стали, из которой изготовлена проволока, тем лучше она будет нагреваться. В зависимости от размеров этих кусков подбирается и защитная сетка, которая крепится на дне корпуса. Наполнитель насыпают или помещают в трубку до самого верха. После этого верхняя часть также накрывается сеткой.
Схема дает представление о том, как подключить индукционную катушку к нагревателю котла и к сварочному аппарату
Таким образом, самодельный нагреватель для индукционного котла выглядит как толстая пластиковая труба, наполненная металлическими кусочками и обтянутая с двух сторон сеткой. Сверху и снизу нагревателя имеются переходники для подключения к отопительному контуру. Полимерная труба для обогревателя должна иметь достаточно толстые стенки.
Кроме того, пластик для этих целей не подходит, материал должен выдерживать воздействие достаточно сильного нагрева и при этом не выделять никаких опасных веществ в атмосферу или в теплоноситель. Теперь нужно сделать индукционный гриль. Для этого возьмите медный провод и намотайте его прямо на нагреватель.
В некоторых моделях самодельных индукционных нагревателей вместо пластиковой трубы используется узкая медная труба. Это не лучший вариант, так как правильно свернуть такой элемент в спираль будет непросто
Чем больше проводов, тем лучше. Предполагается, что индукционная катушка должна иметь не менее 90 витков. Катушка индуктивности наматывается на трубку очень плотно, между витками не должно быть зазора.
Для намотки подойдет провод с медной изоляцией 1-1,5 мм. Более толстый кабель здесь не нужен, так как он затруднит работу по намотке, будет сложнее разместить витки плотно.
Эта схема поможет правильно подключить катушку индуктора к инверторному сварочному аппарату, если сделать неправильно, то катушка превратится в электромагнит (+)
Наличие отверстий может привести к шуму из-за вибрации, сопровождающей работу такого устройства. Со временем такая ситуация может привести к разрушению изоляции, что вызовет короткое замыкание между витками.
Помимо переходников сверху и снизу должны быть установлены запорные краны. Они необходимы для того, чтобы в случае необходимости вода в контуре отопления перекрывалась.
При установке нагревателя необходимо помнить, что его нижний конец должен быть направлен на обратку, предназначенную для сбора остывшего теплоносителя в двухтрубной системе отопления. Самый простой способ получить генератор переменного поля – это взять инвертор от сварочного аппарата.
Контакты индукционной катушки соединены с полюсами инвертора. Как только к устройству будет подключено электропитание и оно будет подключено к сети, самодельный индукционный котел начнет работать.
Для производства такого устройства подойдет даже дешевый сварочный аппарат, например, модель китайского производства, которая позволяет регулировать силу тока, начиная с уровня 10 А. Рядом с адаптером питания следует установить датчик термостата. Через этот термостат подключается сварочный инвертор.
На выходах необходимо установить выпрямительные диоды. Для этого нужно вскрыть корпус сварочного аппарата и припаять проводники к выводу, а затем присоединить их к диодам. Если подключить напрямую без диодов, по обмотке будет течь ток с выпрямленным напряжением, и катушка будет работать как электромагнит, а не как индуктор.
Для изготовления индукционной катушки рекомендуется использовать медный провод сечением 1,5 мм в надежной изоляционной оболочке, нужно сделать около 90 витков
Некоторые современные сварочные аппараты имеют сенсорный датчик, который начинает работу при касании электродом рабочей поверхности. Этот момент необходимо учитывать, чтобы датчик либо срабатывал вовремя, либо не влиял на работу самодельного котла.
Если у неопытного мастера возникли проблемы с доработкой сварочного аппарата, ему лучше обратиться за консультацией к профессионалам.
Для изготовления индукционного котла своими руками можно взять любой сварочный аппарат с подходящими характеристиками. При необходимости агрегат можно снова использовать для сварочных работ
Если все сделано правильно, сварочный аппарат в дальнейшем можно будет использовать по назначению. Нужно будет припаять проводники с диодами и собрать обратно. Под действием переменного тока высокой частоты индукционная катушка создаст магнитное поле.
Металл внутри полимерного корпуса начнет нагреваться и отдавать тепло воде, циркулирующей по контуру отопления. Нагрев охлаждающей жидкости занимает всего несколько минут.
Место индукционного нагревателя должно быть выбрано правильно. Установка должна быть размещена на 800 мм ниже уровня потолка и не менее чем в 300 мм от стен и мебели.
Несколько слов о безопасности
Самодельные индукционные котлы обычно не оснащены системами управления и защиты, что делает их небезопасными. Поэтому перед включением устройства необходимо убедиться, что полость корпуса заполнена жидким теплоносителем.
Если полимерный корпус отопителя подвергать постоянному нагреву без промывки теплоносителем, он просто расплавится, иногда это приводит не только к деформации отопителя, но и к полному его повреждению.
Устройства этого типа часто используются для нагрева и плавки металлов. Высокие температуры, получаемые от индукционного нагревателя, требуют особого внимания к вопросам безопасности
Выпадение горячего металлического наполнителя из расплавленного тела также может быть опасным. В этом случае вам придется чуть ли не разбирать устройство и делать для него новый нагревательный элемент.
Подключение к источнику питания должно осуществляться отдельным кабелем от панели. Разумеется, необходимо тщательно закрыть все контакты изоляцией. Инвертор для сварочного аппарата также должен быть заземлен, это важный момент для безопасности.
В этом случае вам понадобится кабель сечением не менее четырех миллиметров. Некоторые специалисты рекомендуют отдать предпочтение шестимиллиметровому кабелю. Чтобы предотвратить перегрев самодельного индукционного нагревателя из-за недостатка воды в системе, рекомендуется установить на вводе тепла предохранительный клапан.
Индукционный нагреватель занимает относительно немного места, но его необходимо размещать на определенном расстоянии от потолков, стен, мебели и т д.
Самодельное устройство такого типа, не оснащенное специальными средствами защиты, является потенциально опасным объектом, требующим постоянного контроля. Поэтому стоит потратить немного больше денег, но приобрести необходимые устройства.
При этом не помешает учесть расходы, возможно, купить готовый индукционный котел не будет намного дороже. Промышленные агрегаты обычно оснащены всей необходимой защитой.
Особенности и пошаговая технология изготовления еще одного варианта самодельного индукционного котла для системы отопления приведены здесь.
Выводы и полезное видео по теме
Ролик №1. Обзор принципов индукционного нагрева:
Ролик №2. Интересный вариант изготовления индукционного нагревателя:
Для установки индукционного нагревателя не нужно получать разрешение контролирующих органов, промышленные модели таких устройств вполне безопасны, они подходят как для частного дома, так и для обычной квартиры. Но владельцам самодельных устройств не стоит забывать о безопасности.
Пожалуйста, прокомментируйте материал, который мы предложили для ознакомления. Задавайте вопросы об интересных или неясных моментах. Возможно, у вас есть собственный опыт строительства или установки индукционного котла? Вы можете рассказать и разместить уникальные фотографии в разделе комментариев ниже.
