Как да направите индукционен котел за отопление със собствени ръце: изработка на самоделен топлогенератор

Хората са разглезени от цивилизацията и не могат да си представят съществуването без нейните блага. Към тях, безспорно, спада и отоплението на сградите. Отоплителните системи постоянно се усъвършенстват и стават все по-ефективни и удобни за използване.

Но това не е достатъчно. Съгласете се, не е лошо отоплителното оборудване да бъде и икономично. И това желание е напълно осъществимо – можете да изработите индукционен котел за отопление със собствени ръце. Той е способен не само да осигурява необходимото ниво на отопление на помещението, но и да изразходва много икономично енергийните ресурси.

Освен това, такова оборудване при желание може да сглоби дори начинаещ майстор. А как да го направите правилно и какви материали ще са необходими за изработката – тези въпроси ще разгледаме подробно в нашата статия. Предварително ще разгледаме устройството и принципа на работа на оборудването, както и плюсовете от неговото използване.

Устройство и принцип на работа на оборудването

Преди да се заемете със самостоятелното сглобяване на индукционен котел, трябва да разберете неговото устройство и принцип на работа. И само след като изясните тези моменти, можете да пристъпите към изработката на самоделката.

Как работи индукционният котел?

За да разберете как работи индукционното оборудване, трябва да се запознаете с принципа на неговото действие. И затова нека си припомним училищния курс по физика.

Когато през токопроводящ материал преминава електрически ток, той отделя топлина. При това количеството получена топлина ще бъде право пропорционално на напрежението и силата на тока. Тази закономерност са открили Джаул и Ленц, на чието име е наречен физичният закон.

Но електрическият ток може да се появи в проводника не само при директното му свързване към източник на захранване. Има още един начин, открит в предпоследния век от М. Фарадей. Това е безконтактен метод, който не предполага взаимодействие на източника на захранване с проводника.

Същността му се състои в това, че когато се променят параметрите на магнитното поле, което пресича проводника, в него се появява ЕДС или електродвижеща сила.

Това явление е наречено електромагнитна индукция. Именно то се използва в работата на индукционния котел. Оказва се, че ако присъства ЕДС, значи ще има и електрически ток, съответно ще има и нагряване на проводника.

В този случай той ще се произвежда по безконтактен начин, посредством индуцирани токове или както още ги наричат токове на Фуко.

Може да се получи електромагнитна индукция по два начина. В първия случай за получаване на индукция се върти или премества проводникът вътре в постоянно магнитно поле. Този начин се използва в електрогенераторите.

Още един начин за получаване на индукция – проводникът остава неподвижен, докато параметрите на магнитното поле, в което се намира, а именно направлението на силовите линии и интензивността, постоянно се променят.

В основата на действието на всеки индукционен котел е заложено явлението електромагнитна индукция

Да се направи това би било доста сложно, ако не беше откритието на Ерстед. Той установил, че ако на бобина се навие проводник, то при свързване на източник на захранване тя се превръща в електромагнит. При промяна на посоката и силата на тока ще се променя и магнитното поле, което генерира това устройство.

Ако пък вътре в полето се постави проводник, в него ще възникне електрически ток, което е съпроводено с нагряване.

Именно по такъв принцип е устроен индукционният котел. Конструкцията му е много проста. Тя включва корпус, задължително топлоизолиран и екраниран. Вътре в него се поставя тръба. Най-добре е тя да бъде от сплав, но може да се използва и стомана.

Правда, в последния случай експлоатационните характеристики на устройството ще пострадат леко. Тръбата се монтира в гилза от диелектричен материал.

Топлоносителят в котлите от индукционен тип се нагрява от разположения вътре стоманен сърдечник, чието нагряване се произвежда от вихрови токове, възникващи в електромагнитното поле.

Повърх гилзата по принципа на бобина се навива медна шина. Тя се свързва към източник на захранване. За врязване в отоплителната система се използват два патрубка, по които ще се движи топлоносителят.

При подаване на захранване токът преминава през бобината и активира променливо магнитно поле, което от своя страна индуцира вихрови токове вътре в тръбата. Те нагряват стените на детайла, а частично и топлоносителя, който се намира в нея.

Съществуват варианти на индукционния котел с няколко тръби с малък диаметър, монтирани паралелно. Те се използват вместо една голяма тръба. Това дава предимство в скоростта на загряване на устройството.

В такъв вид оборудването вече може да работи, но нагряването ще бъде слабо. За да го усили, трябва да се пропуска през бобината високочестотен електрически ток. Затова оборудването задължително се допълва с инвертор и изправител.

Променливият ток от мрежата има честота 50 Hz, което е недостатъчно за ефективната работа на индукционния котел. Затова той се подава към изправителя, където се преобразува в постоянен.

След което се насочва към инвертора, който представлява електронен модул с управляваща схема и два ключови транзистора. Устройството преобразува постоянния ток във високочестотен.

Трябва да признаем, че използването на изправителя и инвертора увеличава цената на индукционния котел. Затова съществуват модели, които работят без тях. Те се свързват към обикновената мрежа. Но такова оборудване има внушителни размери, което позволява да се увеличи неговата ефективност. Уредите с инвертор са по-компактни.

Индуцираните вихрови токове много бързо нагряват топлообменника и течността, намираща се вътре в него.

Основни елементи на отоплителното оборудване

Всеки котел от индукционен тип се състои от няколко конструктивни елемента:

• Индуктор. Основната част на устройството. Представлява вид трансформатор с две намотки. Първичната се навива на сърцевината. При преминаването на тока именно тук възниква електромагнитно поле, което образува вихрови токове. Корпусът на котела служи като вторична намотка. Тя приема вихровите токове, нагрява се и предава топлинната енергия на топлоносителя.
• Нагревателен елемент. Това е сърцевината на бобината. За котела той се изпълнява под формата на тръба с достатъчно голям диаметър или няколко паралелно свързани тръби с по-малко сечение.
• Патрубки. Предназначени са за врязване на устройството в топлинната мрежа. През единия от тях вътре в устройството постъпва топлоносителят, през втория течността излиза от котела и се подава в отоплителния контур.
• Инвертор. Това устройство – инвертор – преобразува постоянния електрически ток във високочестотен, който след това се подава към индуктора.

Преди да пристъпим към самостоятелното сглобяване, трябва внимателно да обмислим от какво и как ще бъдат изработени основните елементи на устройството. Някои от тях ще трябва да изработим сами, а някои могат да бъдат купени.

Например, може да се използва инвертор от заваръчен апарат. Добре е, ако той бъде с възможност за регулиране на мощността.

Инверторът преобразува постоянен ток във високочестотен. За изработка на самоделни устройства може да се използва стандартен инвертор за заваряване.

Ние изброихме основните елементи на индукционния котел.

Плюсове от самостоятелното сглобяване на отоплителен уред

Котлите, работещи на електричество, традиционно се считат за неикономични. Като се има предвид, че цената на електроенергията постоянно расте, те струват „доста пари“ на своите собственици. Подробна информация за отоплението от електрокотел препоръчваме да видите в тази статия.

Между другото, индукционните котли, макар че работят на електричество, са доста икономични.

Но това все още не е целият списък на техните предимства

Ако решите да инсталирате такова устройство, можете да получите:

• Бързо загряване на топлоносителя. За това са необходими средно 3-5 минути.
• КПД близък до 100%, тъй като практически цялата електроенергия се преобразува в топлинна.
• Висока температура на загряване на течността в отоплителния контур, минимум – 35 °C.
• Липса на накип по вътрешните повърхности на устройството, което се обяснява с вибрациите, които се появяват при работа на устройството. Те предотвратяват появата на отлагания.
• Дълъг срок на експлоатация, тъй като липсват движещи се и триещи се механизми и детайли. Съответно няма износване на оборудването и повреда на неговите комплектуващи части.
• Липса на необходимост от отвеждане на продуктите на горене и често извършване на обслужващи мероприятия.

Недостатъците на индукционните котли не са чак толкова много. Преди всичко, това е доста високата цена на оборудването. Освен това, в процеса на работа уредите издават лек вибрационен шум.

Още един минус – доста голяма маса, което задължително трябва да се вземе предвид при монтажа на устройството на стената.

За да се получи максимален ефект от използването на индукционен котел, както самодеен, така и сериен, трябва да се свържат в група и да се използват последователно или всички наведнъж

Инструкция за сглобяване на индукционен котел

Индукционни отоплителни уреди могат да се закупят в магазина, но цената им е доста висока. Затова много домашни майстори се опитват да го направят със собствени ръце. За изработката на самодеен индукционен котел трябва да се подготвят материали и инструменти.

За начало трябва да се закупи заваръчен инвертор. Той може да бъде евтин, но е желателно устройството да е оборудвано с регулатор на силата на тока.

Освен това трябва да се обърне внимание на силата на тока, с която работи уредът. Стандартната стойност за заваръчните инвертори е 15А. Това ще бъде недостатъчно. Трябва да се потърси по-мощен агрегат.

Освен това трябва да се подготви катанка или тел от неръждаема стомана с диаметър 7 mm или подобна. Тя трябва да се нареже на фрагменти с дължина 40-50 mm. Те ще бъдат поставени в електромагнитно поле, където ще се нагряват.

Нагревателният елемент на самодеен индукционен уред се изработва от медна тел, за навиването на която може да се използва всеки подходящ по диаметър цилиндричен предмет

За изработката на корпуса на котела се взема пластмасова тръба с дебели стени. Диаметърът на детайла може да варира, но, както показва практиката, оптималният вариант е 50 mm по вътрешен диаметър.

За свързване на оборудването с отоплителната система се използват преходници. През един от тях в котела ще постъпва студен топлоносител, а през друг горещата течност ще се подава в системата.

Фрагментите на телта трябва да бъдат поставени в корпуса. За да не изпаднат, дъното на детайла се покрива с дребноячеиста метална или капронова мрежа, която се закрепва здраво на корпуса. След това може да се постави телта вътре в корпуса.

Сега горната част на детайла се покрива със същата мрежа като дъното и се закрепва към стените на детайла. На двата края се поставят преходници. Получава се заготовка, от която ще бъде изработена индукционна намотка.

За целта върху нея трябва да се навие емайлиран меден проводник. Средно трябва да се наложат 90 навивки. Те трябва да бъдат разположени по-близо до центъра на детайла. Изпълнението им трябва да бъде много внимателно и равномерно, така че да се получи качествена индукционна намотка.

Полученото устройство може да се инсталира в отоплителната система. Прави се по следния начин. Първо от системата се източва топлоносителят.

След това се избира място, където ще бъде монтиран котелът. Тръбата на този участък се маркира, след което от нея се изрязва фрагмент, равен по дължина на отоплителния уред.

След това на подготвеното място се монтира самоделен индукционен котел. Бобината се свързва с инвертора, на това монтажът може да се счита за завършен. След това системата отново се пълни с топлоносител.

Върху пластмасова тръба с парчета метална жица вътре внимателно се навива меден проводник

Едва след това може да се тества новото устройство. В него задължително трябва да има течност.

Ако включите индукционния котел „на сухо“, пластмасовият корпус ще се стопи от високата температура. Това ще доведе до частично разрушаване на отоплителната система, което е недопустимо.

Още един важен момент – правилното обустройство на заземяването на отоплителния уред, без което неговата безопасна експлоатация е невъзможна.

Особености на вихровия индукционен котел

С принципа на работа на индукционния отоплителен уред вече сме запознати. Съществува негово разновидност: вихров индукционен котел или ВИН, който действа малко по-различно.

Отличителни черти на ВИН

Както и индукционният аналог, той работи от високочестотно напрежение, поради което задължително се оборудва с инвертор. Особеността на ВИН устройството се състои в това, че вторичната намотка у него отсъства.

Нейната роля се изпълнява от всички метални части на уреда. Те задължително се изработват от материали, които проявяват феромагнитни свойства. По този начин, когато към първичната намотка на устройството постъпва ток, рязко нараства напрегнатостта на електромагнитното поле.

То от своя страна генерира ток, чиято сила бързо нараства. Вихровите токове провокират премагнитване, в резултат на което всички феромагнитни повърхности много бързо, почти мигновено, се нагряват.

Вихровите устройства са доста компактни, но поради използването на метал, теглото им е голямо. Това дава допълнително предимство, тъй като всички масивни елементи на корпуса участват в топлообмена. По този начин КПД на агрегата се доближава до 100%.

Тази особеност на устройството трябва да се вземе предвид, ако е взето решение самостоятелно да се изработи котел ВИН. Той може да бъде изпълнен само от метал, пластмаса не трябва да се използва.

Основното отличие на вихровия индукционен котел се състои в това, че неговият корпус играе ролята на вторична намотка. Затова той винаги се изработва от метал

Как да сглобите вихрово индукционно устройство?

Както вече знаете, този котел се различава от индукционния си аналог, но не е трудно да го изработите сами. Вярно е, че ще са необходими умения за заваряване, тъй като устройството трябва да бъде сглобено само от метални части.

За работа ще са необходими:

• Два еднакви по дължина отреза от метална дебелостенна тръба. Диаметрите им трябва да са различни, така че едната част да може да се постави в другата.
• Намотаваща (емайлирана) медна тел.
• Трифазен инвертор, може да бъде от заваръчен апарат, но максимално мощен.
• Кожух за топлоизолация на котела.

Сега можете да започнете работа. Започнете с изработката на корпуса на бъдещия котел. Вземете тръбата с по-голям диаметър и поставете вътре втората част. Те трябва да се заварят една в друга така, че между стените на елементите да остане известно разстояние.

Получената част в разрез ще наподобява геврек. Като основа и капак на корпуса се използва стоманен лист с дебелина не по-малко от 5 мм.

В резултат получавате празен резервоар с цилиндрична форма. Сега трябва да врежете в стените му патрубки за тръбите за подаване на студена и отвеждане на гореща течност. Конфигурацията на патрубка и диаметърът му зависят от тръбите на отоплителната система, като е възможно да са необходими допълнително преходници.

След това можете да пристъпите към навиването на телта. Тя се навива внимателно, с достатъчно напрежение, около корпуса на котела.

Принципна схема на самоделен индукционен котел от вихров тип

Всъщност нагревателният елемент ще бъде навитата тел, затова е желателно корпусът на уреда да се покрие с топлоизолационен кожух. Така ще се запази максимално количество топлина и съответно ще се увеличи КПД на устройството и ще се направи безопасно.

Сега трябва да врежете котела в отоплителната система. За целта топлоносителят се източва, отрязва се необходимият по дължина участък от тръбата и на негово място се заварява уредът.

Остава само да захранете отоплителния уред и да не забравите да свържете инвертора към него. Устройството е готово за експлоатация. Но преди да проведете изпитванията, трябва да напълните магистралата с топлоносител.

Не знаете кой топлоносител да изберете за пълнене на контура? Препоръчваме Ви да се запознаете с характеристиките на различните топлоносители и препоръките за избор на оптимален тип течност за отоплителния контур.

Само след напълване на системата с топлоносител проведете пробен пуск.

Първо трябва да пуснете уреда на минимална мощност и внимателно да проследите качеството на заваръчните шевове. Ако всичко е наред, увеличете мощността до максимум.

На нашия сайт има още една инструкция за изработка на индукционен уред, който може да се използва за подгряване на топлоносителя в отоплителната система. За да се запознаете с процеса на сглобяване на индукционния нагревател, преминете по тази връзка.

Необичаен модел на индукционен уред

Тази модификация на индукционния котел може да изглежда много необичайна, но въпреки това има пълно право на съществуване.

Освен това практиката показва, че такова устройство е много по-икономично от стандартния котел с ТЕН. За отопление на стандартен тристаен апартамент ще са необходими около 1,8-2,5 kW на час, докато електрическият котел ще използва поне 6 kW.

При изработката на самоделни индукционни котли за навиване на сърцевината се използва само специална обмотъчна медна тел.

Всъщност котелът представлява топлообменник, вграден в отоплителната система, който се нагрява от индукционна електрическа плоча.

Важна връзка на конструкцията – топлообменникът, той трябва да е компактен, надежден и по възможност евтин. Изчисленията показват, че за отопление на апартамент с площ около 50 кв. м ще бъде достатъчно устройство, работещо с 40 л топлоносител.

Тоест ще е необходим плосък метален резервоар, чиито размери варират в рамките на 50х600х500 мм. Такъв съд може напълно да бъде изработен самостоятелно, чрез заваряване на профилни тръби 50х50.

Работите се извършват в следната последователност:

• Тръбата 50х50 се нарязва на отрези с дължина 600 мм. Общо трябва да се получат 9-10 броя.
• Получените отрези се заваряват един към друг по принципа «стена до стена», така че да се получи непрекъснат ред от тръби.
• От тръбата се отрязват още два отреза, така че дължината им да е равна на ширината на получената заготовка.
• От двата получени фрагмента на тръбата се отрязва една стена.
• Детайлът се монтира с отрязаната част върху заварените заедно тръби, така че да се получи заготовка, наподобяваща колектор. Фрагментът се заварява към топлообменника.
• Аналогично се монтира вторият отрез от тръбата от противоположната страна.
• В противоположните по диагонал участъци на топлообменника се заваряват тръбни накрайници за свързване с отоплителната система.
• Конструкцията се заварява внимателно, тъй като трябва да бъде напълно херметична.

Топлообменникът е готов, може да се монтира на място и да се постави под него източник на топлина. Практиката показва, че най-добре е да се инсталира такава система в санитарния възел, като се извърши вертикален монтаж.

Обикновена индукционна плот може да стане източник на топлина за отопление на апартамента.

Топлообменникът се заварява в отоплителната система, а плотът се разполага между него и стената.

Домашните майстори твърдят, че ако към такова устройство се свърже инвертор, неговата консумация на енергия значително ще намалее.

След прочитане на инструкциите, изработката на самоделни котли Ви изглежда като сложно и опасно занимание? Съмнявате се, че самоделката ще разходва по-икономично електроенергия за подгряване на топлоносителя в отоплителната система? В такъв случай покупката на готов нагревателен агрегат ще бъде най-доброто решение.

На нашия уебсайт има полезни материали за избор на най-добрия електрокотел и класация на най-популярните сред купувачите модели. Също така препоръчваме да се запознаете с особеностите на изчисленията на енергопотреблението от котела и други варианти на електрическо отопление в дома:

• Електрически котел за отопление на частна къща: преглед на десетте най-добри модела електрически котли
• Колко електроенергия консумира електрическият котел: правила за изчисления
• Електрическо отопление в частен дом: преглед на видовете системи за селска къща

Изводи и полезно видео по темата

Как да сглобите сами котел от индукционен тип:

Как работи самоделният индукционен нагревател:

Какво е индукционно нагряване:

Индукционният котел е най-икономичният и ефективен от всички отоплителни уреди, работещи с електричество. Съществуват множество модификации на самоделни индукционни устройства, можете да изберете всяко, най-подходящо за условията на експлоатация.

За да купите такова устройство в магазина, ще трябва да похарчите значителна сума, затова домашните майстори са се научили да ги изработват самостоятелно.

Използвате ли като отоплителен уред самоделен индукционен котел? Споделете снимка на вашата самоделка и препоръки за сглобяване в блока за коментари.

А може би тепърва планирате да се заемете с изработването на котела и имате нерешени въпроси след прочитането на нашата статия? Не се колебайте да ги зададете – ще се постараем да ви помогнем.