Индуктивный котел. Использование электромагнитной индукции для отопления дома. Как работает индукционный котел

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.

Приняв решение обогревать свой дом с помощью электроэнергии либо установить дополнительный электрический источник тепла, домовладельцы задаются вопросом, - отопитель какого типа задействовать? Здесь выбор невелик, на рынке предлагаются электрические теплогенераторы трех типов: ТЭНовые, электродные и вихревые (индукционные). Последние представляют наибольший интерес, поскольку декларируются производителями в качестве нового и самого экономичного оборудования. Появились индукционные котлы сравнительно недавно, поэтому стоит изучить их подробнее.

Устройство вихревого индукционного котла

В действительности данное техническое решение далеко не ново, явление электромагнитной индукции, за счет которой функционируют электрические индукционные котлы отопления, открыто М. Фарадеем в далеком 1831 году. Просто благодаря современным материалам и технологиям явление взято за основу и реализовано в водогрейных установках относительно недавно.

Нагревание воды происходит за счет вихревых токов (токи Фуко), появляющихся в сердечнике катушки. Образуются они под воздействием переменного электрического поля, создаваемого витками катушки переменным током частотой 50 Гц. Сердечник выполнен в форме трубы, через нее и протекает теплоноситель при нагреве. По сути, аппарат представляет собой индукционный преобразователь электрической энергии в тепловую с эффективностью порядка 98%. Диаметр провода, из которого выполнена катушка, количество витков и размеры сердечника рассчитаны таким образом, чтобы нагревать воду до максимальной температуры 95 ºС и при этом не допустить перегрева обмотки.

Водонагреватели типа «ВИН»

Сердце агрегата – это катушка, состоящая из большого количества витков изолированного провода, и помещенная вертикально в цилиндрический корпус в виде сосуда. Внутрь катушки введен стержень из металла. Корпус сверху и снизу герметично закрыт приваренными крышками, наружу выведены клеммы для присоединения к электрической сети. Внутрь сосуда через нижний патрубок поступает холодный теплоноситель, которым заполняется все пространство внутри корпуса. Нагретая до необходимой температуры вода уходит в систему отопления через верхний патрубок.

В силу своей конструкции при подключении к сети теплогенератор постоянно работает на полную мощность, так как снабжать отопительную установку дополнительными устройствами регулировки напряжения нерационально. Гораздо проще использовать циклический подогрев и задействовать автоматику отключения / включения с датчиком температуры воды. Нужно только выставить необходимую температуру на дисплее выносного электронного блока и он будет производить нагрев теплоносителя до этой температуры, отключая водогрейный индукционный элемент при ее достижении. По истечении времени и остывании воды на несколько градусов автоматика снова включит нагрев, этот цикл будет повторяться постоянно.

Поскольку обмотка теплогенератора предусматривает однофазное подключение с напряжением питания 220 В, отопительные агрегаты индукционного типа не производятся с большой мощностью. Причина – слишком большая сила тока в цепи (свыше 50 ампер), под нее потребуется прокладка кабелей большого сечения, что само по себе очень дорого. Чтобы нарастить мощность, достаточно заключить три водогрейных установки в каскад и применить трехфазное присоединение с напряжением питания 380 В. К каждому аппарату каскада подключить отдельную фазу, на фото показан подобный пример работы индукционного отопления.

Конструктивные особенности нагревателей типа «Сибтехномаш»
Используя тот же эффект электромагнитной индукции, другое предприятие разрабатывает и производит водогрейные аппараты несколько иной конструкции, заслуживающей внимания. Дело в том, что электрическое поле, создаваемое многовитковой катушкой, имеет пространственную форму и распространяется от нее во все стороны. Если в агрегатах «ВИН» теплоноситель проходит внутри катушки, то устройство индукционного котла «Сибтехномаш» предусматривает спиралевидный теплообменник, находящийся снаружи обмотки, как показано на рисунке.

Обмотка создает вокруг себя переменное электрическое поле, вихревые токи нагревают витки трубы теплообменника, в которых движется вода. Катушки со змеевиками собраны в каскад по 3 штуки и прикреплены к общей раме. Подключение каждой из них осуществляется к отдельной фазе, напряжение питания — 380 В. Конструкция «Сибтехномаш» имеет несколько преимуществ:

индукционные нагреватели имеют раздельную разборную конструкцию;
в зоне действия электрического поля находится увеличенная площадь греющей поверхности и большее количество воды за счет спиральной схемы, что повышает скорость нагрева;
трубопроводы теплообменника доступны для промывки и обслуживания.

Невзирая на отличия в конструкции теплогенератора, эффективность его работы составляет 98%, как и в нагревателях типа «ВИН», это значение КПД декларирует сам производитель. Долговечность агрегатов в том и другом случае определяется работоспособностью катушек, а точнее, сроком службы обмотки и электроизоляции, этот показатель заводы – изготовители устанавливают в пределах 30 лет.

Преимущества и недостатки

Реальные достоинства, которыми обладают индукционные котлы для отопления дома или производственного здания, заключаются в следующем:

Высокая, как и у всех водогрейных установок, эффективность работы, находящаяся в пределах 97-98%.
Долговечность, обусловленная отсутствием движущихся частей и простотой конструкции.
Малые габариты, позволяющие поместить отопительное оборудование в помещение любых размеров.
Высокая скорость нагрева теплоносителя и отсутствие инерции при его отключении.
Комфорт при эксплуатации, индукционный электрокотел не требует к себе постоянного внимания хозяина дома, а частота его обслуживания целиком зависит от качества применяемой в системе воды.

Вихревые нагреватели поставляются с комплектами автоматики управления, что дает возможность связать теплогенераторы с другими климатическими системами дома.

Нагреватель в разрезе

Есть у данного оборудования и недостатки. Главный из них – высокая стоимость, особенно у теплогенераторов типа «Сибтехномаш». Если использовать эти агрегаты для промышленных целей вполне приемлемо, то индукционное отопление частного дома может оказаться неоправданно дорогим.

Опыт практического использования вихревых нагревателей домовладельцами и обслуживающим персоналом сервисных компаний пока что не слишком обширен, но на данный момент существенных нареканий на оборудование нет.

Мифы об индукционных котлах

Один из самых популярных мифов создают торговые представители, продающие индукционные электрические котлы. Суть в том, что эти котлы якобы на 20-30% эффективнее прочих нагревательных электроустановок, особенно ТЭНовых. Данная информация не соответствует действительности, поскольку все теплогенераторы, преобразующие электроэнергию в тепло, работают с эффективностью не ниже 96% в соответствии с физическим законом сохранения энергии. Неоспоримым является лишь факт, что ТЭНы разогревают теплоноситель несколько дольше по причине своей многослойной структуры. Вольфрамовая спираль прогревает сначала кварцевый песок, потом материал трубки, а потом уже воду. При этом энергия никуда не теряется, а КПД ТЭНового агрегата составляет 98%, как и вихревого.

Пример системы отопления

Другой миф гласит о том, что индукционный электрический котел совсем не требует обслуживания, поскольку переменное магнитное поле не дает отложениям оседать на греющих элементах. Этот вопрос зависит от качества воды и накипь на сердечнике катушки появляется точно так же, как и в ТЭНовых нагревателях, если теплоноситель не обессолен. Поэтому хотя бы 1 раз в 2 года сам теплогенератор и система отопления должны проходить процедуру промывки.

Вопреки заверениям продавцов, водонагреватель нельзя ставить в любом помещении. Причины две: опасность поражения током и наличие электромагнитного поля вокруг аппарата. Его лучше поместить в техническом помещении с ограниченным доступом (котельной).

Заключение

Отопительные установки, использующие для нагрева вихревые токи, действительно обладают многими достоинствами, особенно среди них привлекают скорость нагрева, компактность и долговечность. Насколько эти преимущества оправдывают высокую стоимость изделия – решать придется каждому домовладельцу в индивидуальном порядке.

Чтобы обеспечить теплый и уютный комфорт своего загородного дома, человек, в первую очередь, задумывается о том, каким способом обогреть свое жилище. Прежде всего, это касается выбора отопительного оборудования.

Главными критериями выбора отопительных агрегатов являются эффективность их использования, а также минимум затрат за оплату энергоносителей.

Исходя из этих критериев, многие люди считают, что наиболее оптимальным оборудованием для частного дома являются и электрические. Но об эффективности их использования смело можно поспорить в силу того, что газ и электричество постоянно дорожают, а это, в свою очередь, никак не удешевляет затраты на обогрев жилища.

Мы же предлагаем вам ознакомиться с таким альтернативным вариантом обогрева загородного дома, как использование . Поэтому, в этой статье мы подробно расскажем об индукционном котле и его технических характеристиках, а также опишем процесс создания этого агрегата своими руками.

Устройство

Такой вид современного отопительного оборудования, как индукционный котел, состоит из следующих конструктивных компонентов:

Индуктор. Этот элемент является самым важным компонентом устройства индукционного агрегата. Это, своего рода трансформатор, схема которого имеет две обмотки:
- первичная обмотка, как правило, намотана на сердечник, и именно в ней создается электромагнитное поле, которое и образует вихревые потоки;
- вторичная обмотка, которая одновременно является и корпусом котла, принимает вихревые токи и передает энергию непосредственно теплоносителю.
Инвертор. Этот компонент котлоагрета можно назвать еще и преобразователем. Иначе говоря, основная функция инвертора заключается в том, что он принимает обычную бытовую электроэнергию и преобразовывает ее в высокочастотный ток, который подается непосредственно на первичную обмотку индуктора.
Нагревательный элемент. Это тот же самый сердечник, который может быть представлен в виде металлической трубы.
Патрубки. Один из них предназначен для того, чтобы в котел поступал теплоноситель, а другой подает нагретую воду непосредственно в отопительную систему.

Замечание специалиста: расчет индуктора производится в зависимости от того, какая мощность котла необходима для обогрева жилища.

Как правило, мощность котла рассчитывается по следующей формуле: 1 кВт на 10 м2 помещения, при условии, что высота потолков не превышает 3 метров. Например, если общая площадь дома составляет 130 м2, то, соответственно, нужен будет индукционный котел мощностью 13 кВт.

Принцип работы

Чтобы понять, как функционирует индукционный агрегат, необходимо ознакомиться с следующими важными моментами:

вода поступает в котлоагрегат по входному патрубку;
включается инвертор и подается высокочастотный ток;
вихревые потоки начинают сначала нагревать сердечник, а затем весь нагревательный элемент в целом;
получаемое тепло передается непосредственно теплоносителю;
разогретый теплоноситель с помощью гидростатического давления передается в отопительную систему через выходящий патрубок.

Совет специалиста: в качестве теплоносителя в индукционном котле может выступать вода, антифриз, масло и другие жидкости на нефтяной основе.

Анализируя устройство и принцип работы котла этого вида, невольно можно прийти к выводу о том, что индукционный котлоагрегат можно вполне сконструировать своими руками, не обладая при этом слишком глубокими знаниями о физических явлениях.

Материалы и инструменты

Перед тем, как начать сборку индукционного котла, прежде всего, нужно позаботиться о наличии всех необходимых материалах для его изготовления, а также, чтобы под рукой были требуемые для работы инструменты.

Для конструирования будут нужны:

отрезок пластиковой трубы, который будет являться корпусом агрегата;
стальная или нержавеющая проволока, которая будет являться своего рода нагревательным элементом;
медная проволока необходима для создания индуктора;
шаровые краны и переходники будут нужны для подключения индукционного котла к отопительной системе;
инвертор, желательно от сварочного аппарата;
кусачки;
плоскогубцы.

Когда все готово из вышеперечисленного списка, можно приступать непосредственно к сборке котлоагрегата.

Порядок работы

Конструирование индукционного агрегата сводится к следующим основным и последовательным этапам изготовления:

Стальная или нержавеющая проволока нарезается кусачками на отрезки длиной от 3 до 7 см.
Пластиковая труба плотно заполняется нарезанными кусками проволоки. При этом важно знать, что проволоку нужно укладывать таким образом, чтобы внутри не образовывались пустоты.
На торцах трубы закрепляется металлическая сетка с той целью, что не допустить высыпания отрезков проволоки.
Сверху и снизу трубы врезаются патрубки. Нижний патрубок нужен для поступления теплоносителя в котел, а верхний – для его подачи в отопительную систему.
Поверх трубы наматывается медная проволока, при этом необходимо соблюсти то условие, чтобы количество витков было не менее 90.
Концы проволоки присоединяются к разъемам инвертора.
С помощью переходников и шаровых кранов котел подключается к отопительной системе, а также устанавливается циркуляционный насос, если такового не было в схеме отопления.

Важный момент: подачу высокочастотного тока на индукционный котел нужно делать только после того, когда включен циркуляционный насос, и агрегат полностью заполнился теплоносителем!

Достоинства

Собранный своими руками котлоагрегат, будет обладать целым рядом достоинств, среди которых можно выделить следующие важные моменты:

быстрый нагрев теплоносителя в котле за 3–5 минут;
минимальная температура нагрева теплоносителя составляет 35 0С;
магнитное поле, помимо создания тепловой энергии образует вибрации, которые отлично препятствуют появлению накипи;
коэффициент полезного действия приближается к 100%, иначе говоря, вся электроэнергия перерабатывается в тепло практически без потерь;
при функционировании агрегата не выделяются продукты сгорания, вследствие чего, нет необходимости возведения дымохода, а также частого технического обслуживания;
срок бесперебойного функционирования индукционного котла может достигать до 30 лет благодаря тому, что в конструкции агрегата не предусмотрено механическое движение деталей, и как следствие, отсутствует износ и повреждение комплектующих элементов.

Таким образом, мы раскрыли все характеристики индукционного котлоагрегата, а также указали на все нюансы изготовления котла своими руками. Мы искренне надеемся, что все наши советы и рекомендации, изложенные в этой статье, станут для вас настольным руководством при сборке индукционного агрегата своими руками.

Смотрите видео, в котором опытный пользователь демонстрирует устройство и работу индукционного котла отопления, сделанного своими руками:

Любой дом должен быть теплым, уютным и комфортным для проживания. Обеспечить это можно с помощью многих факторов, в том числе, правильно организованной системы отопления. Выбирая из множества вариантов обогрева дома, следует остановиться на том, который обеспечит максимальную эффективность, безопасность и экономию. Здесь речь идет об индукционном котле, внедрение которого не требует глобальной перестройки уже имеющейся системы отопления.

Если принято решение соорудить индукционный котел своими руками, предварительно необходимо разобраться во всех тонкостях этого процесса.

Как устроен котел индукционного типа

Корпус такого оборудования состоит из нескольких слоев:

наружного;
тепло- и электроизоляционного слоя;
2-стенного сердечника.

В котлах, предназначенных для применения в промышленности, используется цилиндрическая обмотка, а в бытовых и самодельных – обмотка проводом из меди по тороидальному принципу. Ее осуществляют между ферромагнитными трубами, обладающими разным диаметром. Обязательное условие: толщина стенки трубы должна быть более 1 см. Внутренняя труба выступает в роли магнитопровода и называется сердечником.

Схема любого электрического индуктора состоит из первичной обмотки (помогает преобразованию электроэнергии в вихревой ток и магнитные поля), а также вторичной обмотки.

Она включает в себя непосредственно корпус котла и основной нагревательный элемент, призванный получить тепло для жидкого носителя, циркулирующего по системе отопления.

Кроме основных компонентов, в состав котла такого типа входят автоматические выключатели и встроенный в корпус теплодатчик.

Нагревательный элемент представлен индукционной катушкой, в которой вырабатывается ток (переменный или постоянный). Появляющиеся в результате этого вихревые потоки способствуют нагреванию стального сердечника. После подключения котла к сети ток, сопровождаемый высоким напряжением, переходит на первичную обмотку, в итоге образуется электромагнитное поле. Именно оно способствует выдавливанию токов в стальной сердечник. Затем все тепло переходит непосредственно к приборам отопления.

Схема индукционного котла позволяет снизить вес и размеры устройства, а также получить максимально возможный КПД. При этом в теплоноситель идет более 95% тепла, что влияет на производительность работы устройства, а также его экономичность. К примеру, нагревание сердечника до 75° С происходит примерно за 7 минут.

Преимущества котлов

Индукционные котлы обладают массой положительных характеристик, которые могут окончательно повлиять на решение о его приобретении или самодельном сооружении:

Минимальная вероятность протечки по причине отсутствия разъемных соединений.
Защита от накипи (объясняется влиянием высокочастотных вибраций от вихревых потоков).
Долговечность (по причине отсутствия элементов, которые могут подвергаться износу).
Возможность работы котла от сети с постоянным током или с низким напряжением.
Максимально быстрое нагревание.
Электро- и пожаробезопасность устройства (объясняется небольшой разницей температур между носителем тепла и сердечником).
Возможность экономии электроэнергии за счет низкой инерционности.
Бесшумность (отсутствие необходимости ставить котел в отдельном помещении дома).

При этом вероятность выхода из строя минимальна, а необходимость профилактических работ почти нулевая.

Уникальным является тот факт, что теплоноситель, циркулирующий по системе отопления, следует менять всего лишь 1 раз за 10 лет!

Недостатки устройства с индукционным принципом действия

Идеальных приборов не бывает, поэтому перед выбором типа котла стоит учесть некоторые его негативные стороны:

мощные индукционные котлы способны провоцировать возникновение УВК-волн, действующих в радиусе нескольких метров от котла (их влияние на человека почти отсутствует, но некоторые домашние животные могут улавливать подобные волны, что влияет на их самочувствие);
индукционные нагревательные устройства промышленного производства обладают высокой стоимостью, так что по карману далеко не всем.

Этапы создания индукционного котла своими руками

По утверждению опытных мастеров, самодельное изготовление индукционного нагревающего прибора под силу любому человеку, хотя бы минимально разбирающемуся в схемах и системах отопления. Состоит мероприятие из следующих этапов:

Изначально для основы котла следует приобрести необходимые материалы:

сварочный инвертор, обладающий возможностью регулирования тока;
проволоку или катанку толщиной около 7 мм, которую надо измельчить;
пластиковую трубу со стенками толщиной не менее 1 см и диаметром около 5 см.

Днище следует закрыть металлической сеткой с ячейками минимального размера и до самого верха засыпать мелкой проволокой. Верхнюю часть трубы закрывают решеткой, а затем фиксируют всю конструкцию с помощью сварочного аппарата.

После этого следует этап подготовки контура первичной обмотки. Для чего эмалированную медную проволоку наматывают, соблюдая дистанцию между витками, на пластиковую трубу.

Создание защитного кожуха, которое подразумевает прикрепление с помощью сварки стального или железного корпуса, обладающего тепло- и электроизоляцией, непосредственно к конструкции. Обмоточная проволока, выведенная наружу кожуха, способствует подключению катушки к электросети.

Затем к пластиковой трубе присоединяются 2 патрубка (входной и выводящий), помогающие циркуляции теплоносителя по прибору.

Особенности монтажа

Важно! Индукционные устройства эксплуатируют исключительно в отопительных системах закрытого типа, оснащенных насосом.

Монтаж осуществляется вертикальным способом.

Максимальную безопасность при эксплуатации котлов такого типа обеспечивают только системы отопления с пластиковой или полипропиленовой разводкой.

Желательно выдержать дистанцию между котлом и приближенными поверхностями: от стены – не менее 30 см, от пола – более 80 см.

Целесообразно вмонтировать подрывной клапан, который поможет сбросить воздух в системе в аварийном случае.

В процессе обогрева не выделяются вредные выхлопы и отпадает необходимость в работе дымохода. Отопление жилого дома с помощью индукционного котла – это современный, экологически чистый и экономичный подход, получивший распространение во всем мире.

Сегодня уже с трудом верится, что отопление может быть экономным. Мы либо платим за электричество и газ, либо сжигаем огромное количество природного сырья. Но есть конструкция, способная спасти наш кошелек – индукционный котел отопления, своими руками который сделать тоже окажется дешевле.

Сложно ли понять схему его работы?

Для работы такого котла электроэнергия все-таки понадобится, но счет уже не будет столь пугающим. Главное достоинство таких обогревателей в их устройстве. Они очень выгодно преобразуют электричество в тепло (рабочая среда забирает почти 97%). Это дает быстрый нагрев при минимальных затратах. Рабочей средой или теплоносителем для индукционного котла чаще всего выступает неочищенная вода, которая нагревается и разносится по системе отопления дома. Но для этой цели вполне подойдет масло или антифриз.

Система преобразования электроэнергии состоит из двух обмоток. Первая принимает ток из сети, создает вихревые потоки, которые становятся причиной электромагнитного поля. Оно направляется на внешнюю обмотку, которая по совместительству еще и корпус котла. Именно здесь и происходит нагревание теплоносителя, который идет по трубам.

Индукционный агрегат должен иметь патрубок для входа холодной воды и выхода горячей. Обычно снизу корпуса приваривается ввод, а сверху вывод. Носитель подается внутрь, обтекает корпус, нагревается за счет хорошей теплопроводности и уходит через верхнее отверстие в отопительную систему. Основная трудность при создании собственного котла – это правильно расположить внешнюю обмотку и сердечник, чтобы вихревые потоки и создаваемое поле эффективно разогревали котел. Для этого важно разобрать приведенную схему, доступную для понимания человека со средними знаниями физики.

Кроме выгодного преобразования электроэнергии такие котлы еще и реже ломаются, потому что нет индивидуального статичного нагревательного элемента. Не оседает и накипь на корпусе, потому что система обмоток постоянно находится в состоянии легкой вибрации. Работает индукционный котел негромко и вредных выбросов не производит. Также протечки такой системы маловероятны, потому что сварных швов минимальное количество, а то и вовсе нет. Главным минусом индукционного нагревателя будет его цена, поэтому появляется все больше самодельных схем, одну из них мы и рассмотрим. Также его нельзя располагать вблизи постоянного пребывания людей, потому что это источник ЭМИ, значит, потребуется отдельная комната в дальнем углу дома.

Собираем простейший индукционный котел

Самый незамысловатый нагреватель просто заменит часть трубы в системе отопления. Насколько реально собрать такой индукционный котел своими руками, оцените по этой инструкции.

Как собрать индукционный котел своими руками - пошаговая схема

Шаг 1: Выбираем преобразователь энергии

На входе электроэнергию будет встречать . Изготавливать его самостоятельно могут только очень продвинутые пользователи, так как мы назвали эту схему простейшей, предполагаем, что вы его просто приобретете в соответствующем магазине. Какой из предложенных там взять? Это зависит от мощности, которую вы ожидаете получить от будущего индукционного нагревателя. В среднем для небольшого дома подойдет высокочастотный сварочный инвертор на 15 А. Желательно наличие функции плавного изменения тока.

Шаг 2: Тело нагревателя

Сложного внутри нашего котла мастерить не будем, пустим воду через нагретую стальную проволоку. Для этого берем прокат с диаметром не менее 7 мм. Нарезаем кусочки по 5 см длиной. Количество определяется размером корпуса, куда мы их будем засыпать. Его мы сделаем из пластиковой трубы с толстыми стенками, на нее в дальнейшем будем наматывать индукционную катушку. Естественно, пластик должен быть термоустойчивым. Нежелательно, чтобы диаметр трубы превышал 50 мм. Длину ее мы узнаем после того, как намотаем катушку, поэтому возьмите с запасом.

Шаг 3: Индукционная катушка и подключение

Для создания катушки нужен медный провод, им равномерно обматывается наша пластиковая труба. Достаточно сделать 90–100 витков. Важно выдерживать между ними одинаковые отступы. Когда вы получили желаемый результат, отступите от крайних витков по 10 см и обрежьте трубу.

Шаг 4: Переходники

Теперь организуем подвод и выход теплоносителя. Для этого нужно прикрепить соответствующие переходники. С двух сторон трубы располагаем металлическую сетку, она предотвратит высыпание кусочков проволоки. Снизу крепим вводной переходник, через который вода будет поступать. Затем плотно и полностью засыпаем корпус проволокой и закрываем сверху выводным переходником. Вход и выход желательно снабдить шаровым вентилем на случай, если вы решите демонтировать котел, тогда воду из трубопровода сливать будет не нужно.

Шаг 5: Подключение

Концы катушки выводятся на инвертор, но пока подключать еще рано. Сначала полученный агрегат нужно врезать в систему отопления. Для этого отпиливаем в подходящем месте часть трубопровода такого размера, чтобы расположенный вместо него самодельный котел стал без зазоров. Через переходники фиксируем входное и выходное отверстие. Теперь-то можно катушку присоединить к инвертору переменного тока. Остается пустить воду в систему и включить в сеть наш котел.

Какие условия обязательны для безопасной работы котла?

Собрать индукционный котел самостоятельно оказалось не так сложно, но есть несколько обстоятельств, без которых корректной его работы мы не добьемся. Такой нагревательный агрегат не будет функционировать, если в вашей отопительной системе нет принудительной циркуляции теплоносителя . То есть, это должна быть закрытая сеть с насосом, который и будет гонять воду по контуру. Также у вас должна быть возможность заземлить инвертор, иначе пожарная безопасность окажется под вопросом. В сеть этот агрегат нужно включать через устройство защитного отключения (УЗО).

Крайне важно, чтобы в системе была вода. Без нее включать котел категорически запрещено. Ведь катушка намотана на пластиковую трубу, которая неспособна выдержать температуру раскаленной металлической проволоки. Поэтому корпус попросту расплавится, а дальнейшие последствия непредсказуемы.

К материалу самого , куда врезается котел, особых требований нет. Это может быть и пластик, и металл. Главное, чтобы это была жесткая конструкция, а не болтающиеся шланги. Расположение катушки из соображений пожарной безопасности должно находиться в 30 см от стен и 80 см от пола и потолка. Если поблизости должны быть еще какие-то приборы или мебель, то расстояние до них тоже желательно выдержать около 30 см.

Также не помешает на выходе из котла установить автоматический клапан с манометром, чтобы при необходимости он стравливал нарастающее давление, от которого может треснуть наш корпус. Это понадобится, если устройство принудительной циркуляции нужно будет отключить или насос просто внезапно сломается. Если эта идея вам нравится, тогда переходник на выходе из котла должен быть тройным (два входа для возможности отвода воды в разных направлениях, третий – для клапана). Корпус индукционного нагревателя можно обтянуть изолирующим материалом. Это снизит потери тепла и исключит возможность касания катушки по неосторожности, которая ударит током. Эту рекомендацию мы бы перевели в статус обязательного условия.