Бытовой индукционный котел. Как выбрать индукционный котел отопления и правильно его установить? Вихревой индукционный котел принцип работы

Устройство оборудования данной группы простое и мало чем отличается от аналогов с ТЭН. Основная разница – в виде нагревательных элементов. В таких котлах вместо привычной спирали в «колбе» установлен блок электродов, помещенный в теплоизолированный корпус (бак водогрейного котла).

Принцип действия основан на преобразовании кинетической энергии ионов солей, растворенных в жидкости, в тепловую; чем с большей скоростью они перемещаются, тем выше степень ее нагрева. Она зависит не только от постоянной смены полюсов (~U 50 Гц), но и регулирования процесса подаваемым на электроды котла напряжением; изменяя его значение, пользователь выбирает приемлемую температуру теплоносителя на выходе отопительной установки. Принципиальное отличие от работы ТЭНового котла в том, что вода является частью электрической схемы; ток проходит через нее.

Что это означает? Эл/сопротивление жидкости напрямую связано с температурой. Поднимая ее, удается достичь более рационального расходования эл/энергии (75 0С – оптимальный режим). А специфика процесса, протекающего в баке котла, исключает теплопотери.

Плюсы электродных моделей

Большой сортамент. Выбор по способу подключения (1 или 3 фазы) и мощности (в диапазоне 2–50 кВт).
Проект для установки электродного котла, в отличие от газового оборудования, не требуется.
Высокий КПД – до 98%.
Компактность.
Инертность к перепадам пром/напряжения. Его нестабильность на работе установки не отражается.
Инерционность электродного котла нулевая. Вся тепловая энергия тратится на повышение температуры воды, а не предварительный разогрев ТЭН.
Универсальность эксплуатации. В схемах отопления с электродными котлами может использоваться вода или «незамерзайка».
Надежность. Все устройство – бак + металлические штыри; ломаться нечему.
Удобство монтажа. Электродному, как и любому иному эл/котлу, не нужен; ограничений по месту установки практически нет.
Возможность автоматизации. Хотя дорогие модели изначально оснащены всем необходимым.
Электродные котлы способны работать в каскадных схемах. А это увеличение мощности + резервирование.
Для обслуживания, замены электродов вызывать специалиста не обязательно.
Демократичные цены на оборудование.

Минусы

Требования к режиму. При превышении температуры теплоносителя значения в 75 0С растет энергопотребление. Для отопительных систем с большой протяженностью сложно выбрать котел соответствующей мощности. Причины: лимит поставки эн/ресурса для частного сектора, повышенная нагрузка на линию.
Чувствительность к качеству жидкости. Как и на ТЭН, на электродах постепенно откладываются солевые образования; необходима регулярная очистка.
Неуклонное снижение мощности. Связано с естественным «истончением» электродов. Их нужно регулярно менять, как и ТЭН в традиционных моделях.
Надежное заземление. В квартире организовать сложно, но это обязательное условие монтажа оборудования. Ток в баке проходит сквозь теплоноситель, и, эксплуатируя незаземленный электродный котел, пользователь рискует ощутить удар даже при легком прикосновении к радиатору отопления.
Одно из условий экономичной эксплуатации – качественная автоматика. А она стоит дорого.

Как недостаток в ряде источников указывается, что электродные котлы подключаются только к сети переменного напряжения; при U= происходит ионизация теплоносителя. У каждого хорошего хозяина имеется резервный агрегат (дизельный или бензиновый), значит, данный минус неактуален.

Примечание. Для повышения эффективности электродного котла нужно грамотно готовить теплоноситель, добиваясь оптимального удельного сопротивления току. Используются вещества, имеющиеся в каждом доме (к примеру, пищевая сода) и дистиллированная вода. Но не все препараты пригодны для этого; некоторые инициируют коррозию металла. Нужно еще и грамотно определить концентрацию «раствора», иначе мощность отопительной установки резко снизится. Без консультации с профессионалом лучше не практиковать!

Электрическим котлам. Индукционный котел это лабиринт труб, на который одет индуктор. Электромагнитное поле индуктора быстро и эффективно нагревает сердечник, который и нагревает теплоноситель. Сердечник выполнен из стали до 7 мм. Из строя он может выйти, в худшем случае, через 40 лет. Микровибрация внутри индукционного котла обеспечивает ему 100% защиту от накипи.

Да, индукционный котел дороже ТЭНового, но чем холоднее на улице, тем быстрее окупается новый индукционный водонагреватель. Даже самые надежные немецкие ТЭНовые котлы, которые по цене не уступают индукционным, имеют те же недостатки: ТЭН можно делать хуже или лучше, но при постоянной эксплуатации он сравнительно быстро сгорает. Если ТЭН не сгорит, на нем образуется накипь, что снижает скорость прохода теплоносителя – теплоотдача резко падает. Накипь в полмиллиметра снижает теплоотдачу на 10 процентов. И чем дальше – тем хуже.

Мощность ТЭНового котла за 4 года эксплуатации снижается на 40%. Новое поколение индукционных котлов относится к энергосберегающему оборудованию. Такие котлы снижают эксплуатационные расходы на 30 и более процентов.

Приведем пример - так при обогреве помещения в 200 квадратных метров на протяжении 5 лет, потери эффективности индукционного котла составят 0%, тогда как обычный ТЭНовый котел через пять лет будет обогревать одну треть помещения в лучшем случае.

Индукционные котлы отопления отличаются от остальных отсутствием элементов нагрева, поэтому котел в принципе не может выйти из строя. Отсутствие разъемных соединений полностью исключают протечку системы.

Из каких элементов состоит индукционный котёл

Циркуляционный насос
Радиаторы отопления
Индукционный нагреватель
Мембранный бак
Пульт управления
Шаровый кран

Индукционные котлы обладают еще одной очень важной особенностью - они могут использовать с любые жидкие теплоносители, будь-то вода, масло, или антифриз. А это имеет решающее значение в местностях с низкой температурой. При отключении электроэнергии трубы не лопнут. При возобновлении подачи электричества система будет работать как и прежде.

Ежегодное обслуживание и профилактический ремонт обычных электрических котлов специалистами сервисных организаций стоит недешево. Индукционные электрические котлы сервисного обслуживания не требуют.

Еще одним плюсом индукционных электрических котлов является то, что устанавливать их можно в любом не обособленном помещении, так как оборудование это работает бесшумно. Оно пожаробезопасное.

Подведем итоги . КПД индукционного электрического котла составляет 99%, работа его бесшумна. Он не требует сервисного обслуживания. Монтаж котла не требует специальных знаний и не требуется особо переоборудовать существующую систему отопления. Малые габариты котла позволяют устанавливать его в любом помещении. Индукционный котел обеспечивает полную автономность в получении тепла и горячей воды. За счет использования в системе антифриза или масла полностью исключается разрыв труб при аварийном отключении электричества.

Отдельный вид ВИН - аккумулирующий индукционный котел. Он применяется в автономных системах отопления, горячего водоснабжения и технологических процессах, в которых необходим нагрев теплоносителя. Аккумулирующий индукционный котел состоит из трехфазной первичной обмоткой и короткозамкнутой вторичной обмотки (теплообменника).

Ощутимую конкуренцию газовым и ТЭНовым отопительным приборам создают индукционные котлы отопления. На рынке они позиционируются как одни из самых экономичных. Начали их использовать еще в восьмидесятые годы в промышленных целях. Бытовые модели впервые были представлены в середине 90-х, а за более чем тридцатилетнюю историю они претерпели множество изменений.

Первое знакомство

Индукционный котел в работе

Само название говорит о том, что в основу работы котла заложен принцип электромагнитной индукции. Чтобы понять суть процесса, достаточно через катушку из толстой проволоки пропустить большой ток. Вокруг устройства обязательно возникнет сильное электромагнитное поле. И если поместить в него любой ферромагнетик (металл, который притягивается), то он довольно быстро нагреется.

Самый простой пример индукционного источника тепла - катушка, намотанная на трубу из диэлектрика. Нужно только внутрь поместить стальной сердечник. Подключенная к источнику электричества катушка будет греть металлический стержень. Теперь осталось подсоединить устройство к магистрали, по которой циркулирует теплоноситель, и примитивный индукционный котел начнет генерировать тепло.

Весь принцип работы можно описать несколькими предложениями. Электрическая энергия генерирует электромагнитное поле. Под действием электромагнитных волн нагревается металлический сердечник. Избыточное тепло от стержня передается теплоносителю (этиленгликоль, масло или вода).

Интенсивный нагрев жидкости порождает конвекционные потоки. Горячий теплоноситель стремится вверх, и его силы достаточно для работы небольшого контура. В магистралях большой протяженности необходимо устанавливать циркуляционный насос.

Правда и мифы

В специализированных магазинах нередко можно услышать удивительные характеристики, которые приписывают данному отопительному оборудованию. К сожалению, не все они соответствуют действительности. Ради увеличения продаж менеджеры отделов иногда лукавят. Самое время рассмотреть основные тезисы, которыми они оперируют.

Новизна

Утверждение: передовая инновационная разработка на основе физических принципов.

Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции в 1831 году.
В промышленности со второй половины ХХ века индукционные печи успешно использовались для плавления стали.

Никаких новшеств, а тем более новаторских технологий с той поры не реализовано. Это хорошо известный принцип, который нашел свое новое применение и помог производителям занять доселе свободную нишу.

Экономичность

Вихревые индукционные нагреватели

Утверждение: индукционные котлы используют на 20-30% меньше энергии, чем другие электрические аналоги.

Любой нагревательный прибор 100% используемой энергии превращает в тепловую - при условии, что он не выполняет механической работы. Коэффициент полезного действия может быть и меньше. Все зависит от рассеивания тепла вокруг прибора отопления.
Время достижения необходимой температуры теплоносителя напрямую зависит от эффективности работы нагревательного элемента. Всякие высказывания о том, что индукционные модели потребляют меньше электричества, являются не чем иным, как уловками. Закон сохранения энергии незыблем. Для получения одного киловатта тепла необходимо истратить не меньше 1 кВт электричества.
Часть тепла неизбежно будет расходоваться вхолостую. К примеру, греется сама катушка, поскольку сопротивление проводника не нулевое. Впрочем, потери в любом случае остаются в доме, а не улетают через дымоходные каналы.

Выводы вполне очевидны - делающий подобные заявления менеджер занимается откровенным надувательством, или сам введен в заблуждение.

Долговечность

Утверждение: оборудование безотказно работает не меньше четверти века. Его надежность несопоставима с иными электрическими аналогами.

Механический износ котлов данного типа невозможен в принципе, поскольку на них нет подвижных деталей.
Медная обмотка имеет приличный запас прочности. При условии надлежащего охлаждения она может прослужить неограниченно долго. Пробои изоляции для нее тоже не страшны. Дело в том, что витки наматываются не впритык, а через небольшие промежутки.
Сердечник будет постепенно разрушаться в любом случае. На него могут воздействовать агрессивные примеси, не придает прочности и постоянный цикл «нагревание-остывание». Однако данный процесс настолько растянут во времени, что до его завершения может пройти не один десяток лет.
Схема управления включает несколько транзисторов. Вот они-то и определяют срок безотказной работы всего оборудования. Производители комплектующих, как правило, декларируют десятилетнюю гарантию. Впрочем, нередки случаи, когда они беспроблемно отрабатывали 30 и больше лет - все зависит от технологического процесса.

Таким образом, индукционные котлы в любом случае будут работать намного дольше ТЭНовых аналогов. Нагревательные элементы последних могут потребовать замены уже через несколько лет.

Незаменимость характеристик

Котлы индукционные нового поколения

Утверждение: приборы с традиционными нагревательными элементами теряют в мощности через образование накипи. Здесь этот процесс отсутствует, и технические параметры не меняются десятилетиями.

Влияние накипи несколько преувеличено. Во-первых, сам по себе слой извести не характеризуется высокими теплоизолирующими качествами. Во-вторых, в замкнутом водовороте образование большого количества известковых отложений маловероятно.
Относительно сердечника индукционного котла содержание тезиса справедливо. На нем невозможно образование накипи даже при условии, что теплоноситель перенасыщен известковыми включениями.

Отложения попросту не могут удержаться на поверхности, которая постоянно вибрирует под воздействием электромагнитного поля. К тому же на сердечнике регулярно образуются пузырьки воды, которые разрушают всякую накипь. Очевидно, что данное утверждение правдиво в отношении индукционных котлов, но не справедливо для других электрических нагревательных приборов.

Бесшумность

Утверждение: при работе индукционного оборудования абсолютно отсутствует шум. Этим он выгодно отличается от других электрических аналогов.

Вихревой индукционный котел

Любой электрический бойлер не шумит при нагреве воды, потому что попросту отсутствуют акустические колебания.
Шум могут создавать только циркуляционные насосы. Впрочем, если работа системы отопления основана на использовании конвекционных потоков, то и этот шум будет исключен.
Если же гидравлическое сопротивление вынуждает прибегнуть к принудительной циркуляции, то на рынке сегодня существует множество бесшумных насосов для отопительных систем. Так что заявления продавцов в этом случае вполне справедливы.

Компактность

Утверждение: размеры индукционных котлов невелики, что позволяет устанавливать их в любом помещении.

Реалии: на самом деле так оно и есть. Устройства представляют собой отрезок трубы, не требующий отдельного места. Тезис ничуть не искажает действительность.

Безопасность

Утверждение: котел абсолютно безопасен.

Реалии: в случае утечки теплоносителя электромагнитное поле автоматически не исчезнет. Нагрев сердечника будет продолжаться, и если не прекратить электроснабжение, то крепление и корпус оплавятся через несколько секунд.

Поэтому при монтаже необходимо предусмотреть автоматическое отключение котла в такой ситуации. Так что безопасность котла находится на таком же уровне, как и в ТЭНовом оборудовании.

В процессе планирования устройства отопительной системы на даче или в загородном доме многие пытаются решить проблему чрезмерных расходов на энергоносители путем установки индукционного котла отопления. Кроме экономии электроэнергии его устройство таково, что позволяет обходиться без вредных выбросов в окружающую среду и не представляет никакой опасности в процессе использования. Немаловажным аргументом в его пользу является и возможность его самостоятельного конструирования. В данной статье мы рассмотрим, что такое индукционный котел отопления: все про принцип работы + 2 варианта устройства своими руками. Кроме того, нам станут очевидны его преимущества перед обычными электрическими котлами и газовыми агрегатами.

Устройство индукционных котлов

В основу внутреннего устройства такого котла включен индуктор (трансформатор). Обычные бытовые индукционные котлы немного отличается от аналогичных промышленных с цилиндрической системой обмотки. В компактных котлах бытового назначения применяется медная обмотка тороидального типа.

Внешний корпус агрегата выполнен из окрашенного металла, затем идет толстый слой тепло- и электроизоляции, внутри которой находится сердечник с двойной стенкой. Он изготовлен из особой ферромагнитной стали и имеет толщину стенок не менее 10 мм. Тороидальная обмотка, которая намотана на сердечнике — это первичная обмоткой. Именно в ней происходит преобразование энергии электрического поля в магнитное, которое создает вихревые токи. Уже их энергия переносится на вторичную обмотку. В роли вторичной обмотки выступает корпус контура, который под действием этой энергии выделяет большое количество тепла, передающегося теплоносителю. Тороидальная обмотка позволяет создавать агрегаты с небольшим весом и габаритами.

Принцип действия индукционных котлов

В стандартную комплектацию обычно входит сам котел, совершенно необходимый полупроводниковый преобразователь, называемый инвертором, автоматические выключатели, терморегулятор электронный. Сам температурный датчик находится внутри корпуса котла.

Работа индукционных котлов базируется на принципе электромагнитной индукции. Его суть в том, что электроэнергия, потребляемая из сети, создает электромагнитное поле. Теплоноситель подается внутрь котла котел через водный патрубок, который приварен внизу. Переменный ток частотой 20 кГц поступает на котел через инвертор. При включении этого прибора ток протекает через тороидальную обмотку котла. При этом стальной сердечник всего за 7 минут нагревается до температуры 750 градусов.

Произведенное тепло передается теплоносителю, циркулирующему внутри контура. Быстрый нагрев жидкости создает конвекционные потоки. Это означает, что разогретый теплоноситель сильно расширяется и устремляется вверх по конструкции котла и далее в саму систему отопления. Часто этого бывает достаточно, чтобы происходила полноценная работа бытового котла, имеющего среднюю протяженностью отопительного контура. Такой метод позволяет достаточно быстро обогревать всю систему, но для лучшей циркуляции нужно дополнительно устанавливать обычный циркуляционный насос.

Благодаря применению принципа магнитной индукции, разогрев теплоносителя в таких котлах происходит гораздо быстрее, чем в агрегатах с тэнами, а потери тепла минимальны. На сердечнике почти не возникает накипь, какой бы жесткой и известковой не была вода.

Это происходит потому, что вихревые потоки вынуждают сердечник вибрировать, не позволяя образоваться накипи. Одновременно, вскипающие у его тела пузырьки, очищают поверхность сердечника. По причине герметичности всей системы, теплоноситель забирает максимальное (98%) количество выделяемой тепловой энергии. Таким образом, эти параметры очень сильно увеличивают КПД котла, что положительным образом сказывается на его экономичности и сроках эксплуатации.

Плюсы и минусы индукционных котлов

Индукционные котлы обладают рядом безусловных преимуществ перед обычными котлами на ТЭНах:

Стабильные показатели КПД до 99% практически весь срок эксплуатации.
Отсутствие нагревающихся элементов, что значительно продлевает срок применения устройства.
Отсутствие двигающихся элементов, что полностью исключает механический износ и необходимость замены комплектующих.
Отсутствие разъемных внутренних соединений не дает возможность возникновения течи.
Полная доступность работы даже при постоянном токе либо низком напряжении в сети.
Очень быстрый нагрев до нужной температуры теплоносителя (5 – 7 мин).
Достаточно высокая степень электро- и пожаробезопасности, соответствующая классу II за счет использования сердечника, не связанного напрямую с индуктором.
Отсутствие необходимости установки дымохода и предоставления под котел отдельно расположенного помещения. Для установки данной системы нет потребности в привлечении высококвалифицированных специалистов.
Нормативный срок эксплуатации прибора до 25 лет и даже более. Он напрямую зависит от герметичности запаянного внешнего шва и от большой толщины металлических труб для сердечника. Ему не нужны никакие профилактические работы в течение всего срока эксплуатации.
Котел может использовать все доступные жидкие теплоносители: масло, вода, антифриз, этиленгликоль без какой-либо предварительной подготовки.
Менять отработку теплоносителя можно всего один раз в 10 лет.
Хорошая защита от перегрева и различных аварий, бесшумность в ходе работы.
На котлах установлены электронные автоматизированные системы управления.
Внутри контура отсутствует накипь.
Возможность подключения котла к любым отопительным системам закрытого типа.
Минимально возможный прогрев теплоносителя — 35°С.

Но у индукционных котлов есть недостатки, как перед другими отопительными приборами, так и по индивидуальным специфическим параметрам.

Такие котлы можно подключить только к закрытому контуру отопления, очень часто с принудительной циркуляцией теплоносителя
Достаточно большой вес котла при довольно небольших размерах. Вес котла мощностью 2,5 кВт составляет не менее 23 кг при полной высоте 45 см и диаметре 12 см.
Большая, чем у других котлов цена, которая обусловлена наличием дорогостоящей детали – инвертора.
Генерируемые на расстояние в несколько метров от котла радиопомехи в длинноволновом, средневолновом и даже УКВ-диапазоне. Они не оказывают воздействия на человеческий организм, но их хорошо чувствуют домашние животные и электронная аппаратура.

Установка индукционного котла и системы управления к нему

Установка таких котлов возможна только в закрытую систему отопления. Это требует наличия расширительного бачка-экспанзомата и насоса для принудительной циркуляции теплоносителя.

Согласно инструкции, индукционный котел выставляется строго вертикально. После этого, к нижнему патрубку ввода подключается обратная труба контура отопления. Выходной патрубок расположен в верхней части устройства (сбоку или сверху). На него закольцовывается подающий трубопровод.

Вес монтируемого котла достаточно серьезный, поэтому креплениям нужно уделить самое особое внимание. Они должны быть очень надежными с учетом того, что при работе котла его вес значительно увеличится за счет поступающего внутрь теплоносителя. Боковое расстояние от котла до окружающих предметов и стен – 300 мм. Расстояние до пола и потолка — 800 мм и не меньше. Важным и обязательным условием при монтаже таких котлов является их заземление. С ним возможно использовать, как металлические, так и металлопластиковые трубы.

Рядом с выводным патрубком встраивается группа приборов безопасности: подрывной клапан, манометр, воздухоотводчик. Расширительный бачок устанавливается на удобном участке обратной трубы системы. Запорная арматура главным образом монтируется уже после группы безопасности.

Монтаж всей системы управления, а также самого котла нужно производить в соответствии с существующими правилами и нормами ПУЭ, схемами и условиями, содержащимися в имеющемся в комплекте техническом паспорте.

Примеры самодельных конструкций

Если вы не собираетесь использовать индукционный котел для осуществления главного отопления в частном доме, а хотите оборудовать им дачу или гараж, то вы можете попытаться сконструировать его самостоятельно. Существует два варианта, как это сделать.

Первый вариант

Для его реализации понадобятся куски пластиковых труб и сварочный инвертор. Имея элементарные знания в области физики и умея пользоваться кусачками, можно самостоятельно смастерить элементарную индукционную модель. Для этого нужно приобрести уже созданный высокочастотный сварочный инвертор с плавной регулировкой мощности тока до 15 ампер или даже выше. Для обогрева большой площади лучше выбрать гораздо более мощный аппарат. Еще понадобится катанка из нержавеющей стали либо обычные отрезки стальной проволоки. Это нужно для выполнения роли нагреваемого элемента. Их длина – около 50 мм, при диаметре 7 мм.

Важной составляющей является медная проволока, которую можно без проблем приобрести в любом тематическом магазине. Не следует использовать обмотку со старых катушек. Корпус, являющийся основой индукционной катушки — это одновременно часть трубопровода, поэтому его можно изготовить из пластиковой трубы с толстыми стенками. Ее внутренний диаметр должен быть 50 мм. К этому корпусу крепят два выходных патрубка для поступления холодного и отдачи горячего теплоносителя. Все внутреннее пространство корпуса нужно полностью заполнить отрезками проволоки и закрыть металлической сеткой, чтобы они не высыпались.

Индукционную катушку делают следующим образом: вокруг уже ранее приготовленной пластиковой трубы постепенно наматывают покрытый эмалью медный провод. Понадобится примерно 90 витков. Получившееся самодельное устройство требуется подключить к трубопроводной сети. Из трубопровода вырезают небольшой участок трубы, а вместо него устанавливают самодельный индукционный котел. Его подключают через инвертор и просто запускают воду.

Второй вариант

Это вариант предусматривает использование трехфазного трансформатора с возможностью и фиксации. Кроме того, понадобится еще и сварочный аппарат. Для изготовления устройства нужно сварить две трубы таким образом, чтобы они были похожи на бублик в разрезе. Эта конструкция выполняет, как проводниковую, так и нагревательную функции. Потом наматывают обмотку, непосредственно на корпус котла в целях его более эффективной работы, несмотря на небольшой вес и размеры. Здесь используется стандартная схема нагрева теплоносителя: он получает большое количество тепловой энергии при контакте с обмоткой.

Схема изготовления такой конструкции несколько сложнее, чем в первом варианте. Котел оборудуется двумя патрубками, как для входа холодного теплоносителя, так и для выхода нагретого. Если придумать и самостоятельно соорудить защитный кожух, то можно минимизировать тепловые потери.

Особенности самостоятельной установки и эксплуатации самодельных котлов

Как и в случае котлов, произведенных на заводе, для монтажа самодельной индукционной установки может подойти только отопительная система закрытого типа. В ее состав должен входить центробежный насос, который создает постоянную циркуляцию теплоносителя внутри отопительной системы. Распространенные сегодня пластиковые трубопроводы как нельзя лучше подходят для установки самодельного индукционного котла. Все нормативы, относящиеся к установке магазинных котлов, должны соблюдаться в полной мере и в данном случае. Если установить на систему органы управления и приборы безопасности, то ваша самодельная установка будет мало чем уступать своим заводским собратьям.

Хотя изготовить такой прибор достаточно сложно, и лучше не браться за это дело, не имея «прямых рук», эксплуатировать ее одно удовольствие. Ведь вместе с удобством эксплуатации мы получаем еще и серьезную экономию электроэнергии.

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.

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:

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Устанавливают теплообменник в шкаф, закрепив его на кронштейны из термостойкого не проводящего ток материала. Можно использовать текстолит.
Подключают нагреватель к системе и заполняют ее водой.
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.