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.

stroyvopros.net

Типы индукционных котлов

Известны два вида котлов использующих вихревые токи для нагрева теплоносителя. Если для первого типа на первичную обмотку подается напряжение сети 220 в 50 герц, то для другой разновидности напряжение подается через инвертор преобразующий напряжение сети в токи высокой частоты, порядка десятков килогерц. Есть отличие в применяемом материале. Например, если индукционный котёл SAV имеет теплообменник из замкнутой системы стальных труб, то для вихревых индукционных котлов применен теплообменник из ферромагнитного материала.

Зачем нужен инвертор

Многие люди еще помнят цветные ламповые телевизоры, вес которых достигал 60 килограмм. Уменьшить их габариты и вес удалось благодаря применению инверторов в блоках питания. Инвертор преобразовывал напряжение сети с частотой 50 герц, в напряжение высокой частоты в несколько десятков килогерц. Это напряжение поступало на трансформатор, отличительной особенностью которого являлся сердечник из специального ферромагнитного сплава. Физические свойства примененного ферромагнитного материала позволили в разы уменьшить габариты и вес силового трансформатора. Преобразование сетевого напряжения 50 герц в высокочастотное применено в вихревых индукционных котлах – это котлы индукционные нового поколения для отопления жилищ.

Напряжение на них подается с инвертора, катушка трансформатора – обмотка на центральной трубе из ферромагнитного сплава, а вторичная короткозамкнутая обмотка – труба и корпус индукционного котла. Такое техническое решение позволило сделать котел компактным, надежным и экономичным. Но с другой стороны использование дорогостоящей меди для обмотки и специальных сплавов для теплообменников, блока автоматики и инвертора сделали себестоимость изделия высокой. Поэтому на любой индукционный котел цена будет значительно выше, чем на электрический ТЭНовый котел.

Особенности установки индукционных котлов

Современные индукционные электрические котлы для отопления дома предназначены для установки только в закрытых контурах, с мембранным расширительным баком и циркуляционным насосом. Принудительная циркуляция необходима, прежде всего, потому, что небольшой объем теплообменника и интенсивный нагрев препятствуют созданию естественной циркуляции. Вода закипит прежде, чем создадутся условия для гравитационной циркуляции.

Если электрокотел индукционный для отопления используется в качестве теплогенератора, то рекомендуется использовать в контуре пластиковые трубопроводы или изолировать металлические трубы от котла установкой пластиковых фитингов. Котел требует обязательного и качественного заземления. Требования по монтажу обычные для электрических котлов: от пола или потолка – 0,8 м, от стены – 0,3 м. Установка блока безопасности, которая состоит из манометра, воздушного и предохранительного клапанов, обязательна как и для любой закрытой системы отопления.

Преимущества электрических индукционных котлов для отопления

КПД индукционного котла очень высокий и близок к 98%, как и у ТЭНовых котлов или электродных котлов. Не секрет, что на индукционные электрокотлы для отопления частного дома цена выше, чем на обычные ТЭНовые котлы. Затраты на материалы, блок автоматики и инвертор увеличивают стоимость агрегата. Как и любые технические устройства индукционные котлы отопления имеют преимущества и недостатки.

Достоинства индукционных котлов:

• нет ограничений по виду теплоносителя;
• нет необходимости замены, каких либо элементов;
• не образуется накипь в теплообменнике вследствие наличия высокочастотных вибраций;
• длительный срок службы агрегата до 30 – 40 лет;
• монолитный корпус котла, что исключает протечки;
• бесшумность работы;
• не требуется сервисное обслуживание;
• быстрый нагрев теплоносителя в течение 5 мин.

Недостатком считается большой вес – от 30 до 40 килограммов и то, что на электрокотлы индукционные цены значительно выше, чем на ТЭНовые котлы.

Основные типы индукционных котлов

Прежде, чем купить индукционный электрический котёл отопления для дома нужно выбрать, какой вид наиболее подходящий.

Индукционные отопительные котлы SAV

Котлы этого типа не требуют применения инвертора. Напряжение сети 50 герц подается на обмотку (индуктор). Вторичная обмотка в виде системы металлических труб теплообменника очень быстро нагревается токами Фуко. Нагретый теплоноситель движется в контуре принудительно с помощью циркуляционного насоса. Выпускаются котлы для напряжений в 220V и 380V. Котел мощностью в 2,5 кВт обогревает помещение до 30 м2, и купить индукционный электрический котел отопления в комплекте с блоком управления и автоматики можно за цену около 30 тысяч рублей.

Индукционные котлы ВИН (вихревые)

Это индукционные котлы нового поколения для их работы необходим инвертор – преобразователь частоты электрической сети. Такое техническое решение позволило сделать прибор компактным и более легким, чем котлы типа SAV. Теплообменник изготовлен из ферромагнитного материала, а магнитопроводом и вторичной обмоткой является не только теплообменник, но и корпус котла.

Котел типа ВИН, имеющий мощность 3 кВт может обеспечить теплом 40 м2.

В комплект входит блок автоматики, насос и циркуляционный насос, поэтому на электрический индукционный котел отопления цена самая высокая около 38 тысяч рублей.

spetsotoplenie.ru

Что же такое индукционный котел?

Индукционные системы отопления начали использовать в 80-х годах прошлого столетия на промышленных предприятиях. Бытовые же приборы появились только в середине девяностых годов. За последние десятилетия они были доработаны, и в их конструкцию были внесены некоторые обновления, однако, принцип их работы остается неизменным.

Название данных отопительных систем и приборов уже само по себе говорит о том, что в основе их функционирования лежит электромагнитная индукция. Суть принципа работы состоит в том, что если через проволоку достаточно большого диаметра в сечении, накрученную в виде катушки, пропустить переменный ток, то вокруг этой первичной обмотки создается мощное электромагнитное поле. Если в этом поле окажется проводник, то в нем будет наводиться (индуцироваться) напряжение. Ну а если силовые линии поля пересекают расположенный в нем сердечник из сплава, обладающего магнитными свойствами, то получается своеобразный короткозамкнутый контур. И за счёт появления на нем блуждающих токов Фуко, происходит очень быстрый и сильный нагрев этого материала.

Такой принцип широко используется, например, в сталелитейной промышленности. Нашли ему применение и для быстрой и высокотемпературного нагрева воды. Понятно, что в качестве сердечника в этом случае будет выступать труба или иной канал, по которому циркулирует теплоноситель.

А самый доступный для понятия пример индукционного нагревателя представляет собой проволоку, намотанную на трубу, изготовленную из диэлектрика, которая будет изолировать магнитный сердечник, помещаемый в ее внутреннее пространство.

Проволочная катушка подключается к электропитанию и создает электромагнитное поле. В результате воздействия переменного электромагнитного поля металлический стержень-сердечник будет нагреваться, передавая тепло теплоносителю, который затем поступает в трубы и радиаторы отопительного контура. В качестве теплоносителя в автономных системах отопления может быть использовано масло, вода или этиленгликоль.

Это, конечно, очень упрощенное объяснение. В индукционных котлах промышленного производства в теплообменный ферромагнитным сердечником может являться целый лабиринт труб или каналов, а нередко, например, в вихревых нагревателях, в этом процессе задействован и корпус прибора.

В системах отопления небольшой протяженности теплоноситель, нагреваясь, будет подниматься вверх, и создавшегося естественного давления обычно бывает достаточно для его естественной циркуляции. Если же отопительная магистраль довольно длинная и разветвлённая, завязана на коллекторы с дальнейшим распределением потоков теплоносителя по отдельным контурам, то в систему устанавливают один или несколько циркуляционных насосов, так как без них требуемого перемещения теплоносителя будет добиться невозможно.

Действительно ли индукционный метод нагрева теплоносителя эффективен и надежен?

Перед тем как покупать или приступать к изготовлению индукционного котла, стоит разобраться в том, насколько эффективен этот метод отопления. В специализированных торговых центрах от продавцов-консультантов можно услышать только положительные характеристики систем, работающих по этому принципу. Однако, далеко не всё, что ими будет сказано, на все 100% соответствует действительности. И у этих отопительных агрегатов есть свои, так называемые, «подводные камни».

Продавцы оперируют целым перечнем тезисов, стараясь увеличить продажи котлов, работающих по индукционному принципу:

• Например, распространено утверждение, что принцип работы данных приборов являются инновационной разработкой.

В реальности, это не соответствует действительности, так как электромагнитная индукция была открыта еще в 1831 году английским физиком-экспериментатором Майклом Фарадеем. Во второй половине ХХ-го века индукционные системы с успехом применялись в металлургической промышленности.

Из этого можно сделать вывод, что данные приборы вряд ли стоит относить к инновационным технологиям. Однако, в этом есть и свой «плюс», так как подобная система уже проверена временем и доказала свою эффективность.

• Следующим важным качеством, на которое делают упор продавцы, является экономичность использования индукционного котла. Обычно утверждается, что данный тип агрегатов потребляют энергии на 25÷30% меньше, чем другие электрические нагреватели. Можно ли с этим согласиться?

Наверное, все же нет. Любой электрический нагреватель потребляет электроэнергию соответственно своей мощности, указанной производителем в техническом паспорте. То есть для выработки одного киловатта тепла, в самом идеальном случае (при 100-процентном КПД) прибору необходимо потребить киловатт электроэнергии. Причем, даже при названных параметрах, КПД агрегата может быть меньше, так как многое зависит еще и от конкретных условий эксплуатации котла.

От мощности и эффективности работы нагревательного элемента зависит время нагрева теплоносителя до нужной температуры. Нужно сказать, что часть затраченной энергии, так или иначе, расходуется вхолостую, так как материалы, из которых изготавливаются детали прибора, имеют не нулевое сопротивление. Однако, теплопотери от работы индукционного котла не уходят «в дымоходную трубу», а остаются в помещении, где установлен прибор, в чем часто заключается очевидное их преимущество.

Итак, напрашивается вывод, что сколь-нибудь серьезно сэкономить на электроэнергии при использовании индукционного котла вряд ли получится. Но эффективность их и скорость нагрева – действительно высока.

• Несмотря на указанный в техпаспорте, установленный производителем примерный срок эксплуатации (не путать с гарантийным!), продавцы уверяют, что прослужит индукционный обогревательный котел не менее 25 лет. Необходимо согласиться, что эта информация достоверна, если электронный блок управления выполнен качественно. Блок включает в свою комплектацию полупроводниковые элементы, которые все же могут выйти из строя. Как правило, производители дают десятилетнюю гарантию на комплектующие элементы электронного блока. Однако, достаточно часто они отлично работают в течение 25÷30, а то и больше лет.

На а в самом котле, по большому счету, просто нечему ломаться. Так, первичная обмотка, обычно изготавливаемая из меди, имеет большой запас прочности и прослужит длительный срок, если будет производиться ее надлежащее охлаждение (а это обеспечивается циркуляцией теплоносителя).

Стержень-сердечник или материал внутренних каналов конечно, со временем начнет разрушаться, так как на него будет постоянно оказывать неблагоприятное воздействие агрессивная среда теплоносителя, а также чередование остывания-нагрев. Однако, для того чтобы он полностью стал непригоден для эксплуатации, должен пройти не один десяток лет.

Учитывая конструкцию котла, работающего по индукционной схеме, можно сделать вывод, что он значительно надежнее и долговечнее отопительных приборов, в которых в качестве нагревательных элементов используются ТЭНы.

• Еще одно качество, которое ставят в плюс индукционным отопительным прибором — это бесшумная работа — якобы она выгодно отличает его от других агрегатов отопления. Возникает вопрос, так ли это?

А вот здесь-то, как раз, с точностью «до наоборот». Да, электрические отопительные агрегаты функционируют бесшумно, так как во время их работы не создается акустических колебаний и не используется механических узлов. Однако, именно при функционировании индукционного прибора могут явственно ощущаться низкочастотные колебания, которые могут раздражать людей с обостренным слухом. Это негативное явление сведено к минимуму в котлах вихревого типа, в которых питающее напряжение на первичную катушку предварительно преобразуется в высокочастотное.

Кроме того, если в систему установлен циркуляционный насос невысокого качества, то он тоже может стать источником легкого раздражающего шума. Но это уже касается всех систем отопления, независимо от типа котла. Но современный ассортимент насосов вполне позволяет приобрести совершенно бесшумную модель.

• Компактность котла покупатель может оценить визуально. Можно сказать, что этот агрегат состоит из отрезка трубы определенной длины, который не займет много места, в отличие от других отопительных приборов. Правда, масса у индукционного котла обычно – весьма внушительная, то есть потребуются надёжные кронштейны.

Однако, не стоит забывать, что потребуется место для сопутствующих элементов системы, а также разводки контуров и установки коллекторов, если этого требует схема. Если необходимо обогреть довольно большую площадь дома, то нередко устанавливается несколько индукционных приборов, и для всей такой системы потребуется немало места.

• Утверждение о том, что котлы этого вида полностью безопасны, причем, это качество котлов выражено больше, чем у их ТЭНовых аналогов, неверно. Безопасность эксплуатации у этих двух видов отопительных приборов примерно одинакова, и зависит от правильного подключения и от работоспособности систем заложенной в них защиты от экстремальных ситуаций.

Например, если в индукционном приборе произойдет утечка теплоносителя, а электромагнитное поле не отключится вовремя, и нагрев внутреннего сердечника продолжится, то корпус и крепления могут оплавиться буквально в считаные минуты. Поэтому, приобретая прибор или конструируя его самостоятельно, необходимо обратить внимание на автоматическое отключение агрегата в случае аварийной ситуации.

Как можно видеть из представленной выше информации, у индукционных котлов, так же, как и у других отопительных агрегатов, есть свои недочеты, и они не являются уникальными приборами, позволяющими платить за отопление сущие копейки. Однако, эффективность их не подается сомнению. И еще – благодаря компактным размерам котла, его вполне можно разместить в условиях квартиры, например, в нише, так, что он будет практически незаметен.

Как самостоятельно изготовить индукционный котел?

Существует немало конструкций индукционных котлов. Некоторые из них сложны для самостоятельного исполнения, другие – попроще. Далее будут рассмотрены относительно доступные варианты, которые можно изготовить в домашних условиях. Однако, чтобы воплотить эти проекты в жизнь, потребуются определенные материалы и инструменты.

Первый вариант – с использованием  индукционной варочной панели

Этот вариант отопительного прибора можно назвать экспериментальным. Он подходит для отопления небольшого помещения в 20÷25 м². В отопительный контур, отапливаемый от такого прибора, лучше всего установить алюминиевые или биметаллические радиаторы, которые быстро прогреваются и отдают тепло в помещение. К тому же объем таких радиаторов невелик, поэтому потребуется небольшое количество теплоносителя, который будет быстро нагреваться в индукционном мини-котле.

Источником переменного электромагнитного поля в данном проекте является индукционная варочная панель, которая, возможно, была заменена на более современную модель, и пока без дела валяется в кладовой.

Для изготовления этой модели отопительного прибора, работающего по индукционному принципу, потребуются следующие материалы:

• Стальная профильная труба 50×25 мм, десять отрезков длиной в 500 мм и два в 300 мм – для изготовления теплообменника котла.
• Стальная профильная труба 50×30 мм, две штуки длиной в 500 мм и один в 700 мм – для изготовления кронштейна.
• Стальная труба диаметром в 20÷25 мм — два отрезка длиной в 120÷150 мм.
• Стальной лист толщиной в 3÷4 мм для изготовления расширительного бачка размером 270×270×100 мм.
• Полипропиленовые трубы. Их количество будет зависеть от конкретной схемы, которая делается для определенного места размещения котла и его обвязки. Для соединения труб потребуются сопутствующие элементы – муфты, уголки, резьбовые фитинги и т.п. – здесь можно проявить собственное видение обвязки и разводки труб.
• Шаровые краны, которые будут перекрывать движение теплоносителя при необходимости проведения профилактических или ремонтных работ на отопительном оборудовании.

Кроме этих материалов, необходимо подготовить некоторые другие приборы и принадлежности, необходимые для выполнения монтажа и для установки в обвязку котла.

• Циркуляционный насос.
• Индукционная электрическая двухкомфорочная плита – по-другому ее часто называют панелью.

Для выполнения работ потребуется некоторые инструменты и приборы, а также, безусловно, умение с ними работать:

• Сварочный аппарат.
• Прибор для пайки полипропиленовых труб.
• Газовый ключ.
• Электрическая дрель.
• «Болгарка» (шлифмашинка).

 

Работы по изготовлению такого нагревательного индукционного котла проводятся в следующем порядке:

Иллюстрация	Краткое описание выполняемой операции
	Первым шагом, с помощью «болгарки» нарезается профильная стальная труба на отрезки нужной длины. Из них будет изготовлен корпус теплообменника, по которому будет циркулировать теплоноситель. Отрезки складываются рядом на торцевую сторону, получается своеобразная батарея. Их необходимо зафиксировать в прижатом друг к другу положении. Далее, трубы сваривают между собой точечной сваркой. Сначала их прихватывают по краям, а затем по всей линии стыков, через каждые 100 мм. Для быстрейшего остывания и укрепление сварных точек, а также для очистки от сварной гари, получившеюся конструкцию можно пролить струей холодной воды.
	Следующим шагом нужно подровнять края получившейся «батареи» — для этого их подрезают шлифмашинкой. Ровные края необходимы, так как они будут закрываться металлическим П-образным профилем (швеллером), который должен быть идеально ровно установлен на края сваренных вместе квадратных труб.
	П-образный профиль можно приобрести в готовом виде или же изготовить самостоятельно, вырезав одну широкую полосу из профильной трубы. Таких деталей нужно подготовить две штуки. Причем, вырезанные полосы далее будет использованы для закрытия торцевых краев П-образных деталей, а также для конструкции кронштейнов.
	Теперь, получившийся профиль-швеллер необходимо очень аккуратно приварить сплошным швом к краям торцевых сторон «батареи». Пространство, которое будет образовано этой деталью, позволит циркулировать теплоносителю по трубам – получаются два своеобразных коллектора. Здесь необходимо отметить, что вполне можно изготовить теплообменник-батарею в виде змеевика -— это упростит циркуляцию теплоносителя, он будет быстрее прогреваться, что увеличит теплоотдачу.
	Далее, от одной из полос, которые остались после изготовления П-образных профилей, отрезаются четыре вставки-заглушки, по размерам соответствующие отверстиям образованным П-образными профилями, приваренными к торцам батареи. Затем, они привариваются на предназначенное для них место сплошным швом, так как конструкция должна получиться герметичной.
	Теперь, на торцевых сторонах батареи нужно просверлить два отверстия, в которые ввариваются отрезки труб, имеющих с внешней стороны резьбу. Один патрубок должен быть расположен в нижней части одной стороны батареи – он предназначается для входа остывшей воды в отопительный котел (так называемая «обратка»). Второй патрубок вваривается в отверстие, расположенное в верхней части противоположной стороны конструкции. Через него нагретая вода будет поступать в отопительный контур (подача). Кроме них, в центре боковых сторон, также с помощью сварки, фиксируются отрезки профильной трубы длиной в 100 мм.
	Сварочные точки и швы на готовом теплообменнике зачищают с помощью шлифмашинки и придают конструкции аккуратный внешний вид и гладкость. Особенно тщательно нужно обработать заднюю сторону теплообменника, так как к ней должна быть прижата нагревательная поверхность индукционной плиты.
	Далее, готовую сборку необходимо загрунтовать и затем покрыть термостойкой краской предназначенной для металлических элементов системы отопления.
	Следующим шагом из металлических панелей изготавливается расширительный бачок. Его детали свариваются между собой сплошным швом, так как он должен быть герметичен. В нижнюю сторону этой детали системы, врезается патрубок с внешней резьбой, для подключения к контуру отопления. Нужно сказать, что расширительный бачок можно купить и в готовом виде. Его вместимость выбирается в зависимости от того, сколько теплоносителя будет находиться в отопительном контуре – можно исходить из величины 10% объема.
	Далее нужно подготовить раму-кронштейн для установки индукционной панели и закрепления теплообменника. На данной иллюстрации можно видеть, что кронштейн состоит из двух вертикально расположенных профильных труб и нижней полочки. Последняя также может быть изготовлена из профильной трубы, с которой срезается одна узкая и одна широкая сторона. В средней части вертикальных профилей привариваются отрезки профильной трубы. Их месторасположение нужно рассчитать так, чтобы они могли состыковаться с отрезками трубы, закрепленными на торцах теплообменника. Затем все детали скрепляются между собой сваркой, причем нижняя горизонтальная деталь конструкции должна образовать полочку, на которую будет установлена индукционная панель. После этого на кронштейне закрепляется теплообменник с помощью отрезков труб приваренных на его торцах. Однако, между кронштейном и теплообменником должен остаться зазор, в который можно будет установить индукционную панель, так, чтобы она была плотно прижата к теплообменнику своими нагревательными элементами.
	Индукционная панель, предназначенная для приготовления пищи, работает по тому же принципу, что и котел, так как внутри нее расположены катушки, индуцирующие мощное переменное электромагнитное поле. Это поле и станет «инициатором» нагрева стальным профильных труб батареи-теплообменника. Удобство ее использования состоит в том, все электронные и электротехнические модули находятся внутри конструкции, а внешнее покрытие панели делает прибор безопасным. Устанавливая панель в кронштейн за теплообменником, ее прижимают к его поверхности.
	Теперь остается только подвести к котлу трубы, которые соединят его с отопительным контуром. Для этого могут быть использованы полипропиленовые или металлопластиковые трубы, главное, чтобы они были предназначены для горячей воды, имеющей температуру не менее 95 градусов. Как говорилось выше, выход нагретого теплоносителя из установки связывается с трубой доставляющей его в радиаторы, а также с расширительным бачком, который закрепляется на стене под потолком.
	Вся система не будет эффективно работать без циркуляционного водяного насоса, который может быть установлен в любом удобном месте отопительного контура, но в идеале – на трубе «обратки» перед входом в котел – там он в меньшей мере будет подвержен высокотемпературному воздействию. Желательно, чтобы он располагался недалеко от розетки электропитания.
	Осталось заполнить систему водой (теплоносителем), проверить герметичность всех соединительных узлов. Если все в норме, можно запускать котел. На иллюстрации показан пробный пуск, с использованием переноски. В реальных условиях эксплуатации, безусловно, необходимо подвести к котлу отдельную линию питания с соответствующим сечением провода и контуром заземления.

Используя индукционную панель можно изготовить и другой вариант котла, который будет более эффективен, чем выше описанный выше, хотя и менее компактен. 

Особенность этого варианта заключается в горизонтальном расположении индукционной панели с установленными непосредственно на нагревательные площадки, находящиеся в ней, теплообменными блоками. Здесь конструкция, по сути, работает так же, как обычная плитка, на которую устанавливают кастрюлю с водой и нагревают до высоких температур. Отличие заключается в том, что емкость («кастрюля») делается из ферромагнитного сплава, то есть активно нагреваются все ее стенки. Эти емкости делаются герметичными, связанными между собой, и нагретая вода не испаряется, а уходит в подключенный к такому котлу отопительный контур.

Второй вариант – с самодельной индукционной катушкой и сварочным инвертором

Второй вариант индукторного нагревателя котла изготавливается на базе высокочастотного сварочного инвертора. Желательно, чтобы аппарат был оснащен плавной регулировкой сварочного тока. Мощность инвертора должна быть прямо пропорциональна мощности, которую должен иметь котел отопления. Самым подходящим вариантом для самодельной конструкции является показатель инвертора в 15 ампер, однако при необходимости можно сделать его и более мощным.

Следует правильно понимать, что подключение водонагревателя производится ни в коем случае не к не к клеммам сварочных проводов – ничего, кроме короткого замыкания в этом случае не получится. Инвертор придется несколько видоизменить – первична обмотка создаваемого нагревателя должна подключаться после высокочастотного преобразователя, вместо индукционной катушки самого инвертора. Если самому разобраться с этим сложно, то проконсультируйтесь со специалистом в этой области.

Этот принцип нагрева и используется для нагрева теплоносителя, который проходит через ту самую трубу, помещаемую в электромагнитное поле. Вариант, показанный ниже, можно назвать весьма спорным, но мастер, который опробовал его на практике, убеждает в его работоспособности и эффективности.

Как будет видно, затраты на изготовление – минимальные, так что при желании вполне можно провести эксперимент. Пусть даже мощности не хватит для полноценного отопления – возможно, это будет приемлемое решение для нагрева воды в бытовых целях.

Иллюстрация	Краткое описание выполняемой операции
	Итак, кроме сварочного инверторного аппарата для создания нагревателя потребуется еще ряд деталей. В качестве корпуса, который будет являться частью отопительного контура, а также основой для формирования индукционной катушки и теплообменника, используется отрезок полипропиленовой трубы с толстыми стенками (PN25) длиной в 400÷500 мм, предназначенной для транспортировки горячей воды. Желательно, чтобы внутренний диаметр трубы составлять не менее 50 мм, то есть применяется труба с внешним диаметром 75 мм. Можно взять и поменьше, скажем, с внешним 50 мм, внутренним – 33, но производительность нагревателя, понятно, снизится. Потребуется стальная проволока или металлический прут диаметром в 6÷7 мм — из него нарезаются отрезки длиной в 40÷50 мм. Эти элементы возьмут на себя роль ферримагнитного сердечника-теплообменника. Возможны и иные варианты теплообменников – об этом будет казано ниже.
	Вместо нарезанных отрезков прута, вставляемых в полость трубы, может быть использован один толстый металлический стержень или стальная труба меньшего диаметра, стальной шнек, или другие изделия, обладающие магнитными свойствами и удобные для помещения в трубе ПВХ. Так, практикуют заполнение трубы стальными шариками, крупной стружкой, ненужными гайками и т.п. Если для заполнения трубы используются мелкие металлические элементы, от которых будет нагреваться теплоноситель, то один край трубы необходимо закрыть металлической сеткой. Затем засыпать в нее стальные элементы наполнителя, а затем закрыть сеткой второй ее край.
	Можно использовать металлический шнек с частыми витками или же несколько металлических трубок диаметром в 4÷5 мм, которые будут плотно установлены в полипропиленовый корпус-трубу. Они обеспечат большую площадь прямого теплообмена с циркулирующей водой. Некоторые мастера используют для заполнения «котла» стальную проволоку или даже обычные кухонные мочалки из нержавейки, плотно забивая ими полипропиленовую трубу.
	Приобретая кухонные мочалки для таких целей, их будет необходимое проверить на то, имеют ли они магнитные качества. Для этого, отправляясь за покупкой в магазин, можно взять с собой обычный магнит и приложить его к изделию для очистки посуды. Если такая мочалка будет магнититься, значит, она подходит для заполнения полости индукционного теплообменника. Так как стружка тонкая, она будет очень быстро нагреваться, отдавая тепловую энергию теплоносителю, который будет через нее проходить. Вариант плотного заполнения трубы металлической стружкой можно, пожалуй, назвать самым простым, доступным и эффективным вариантом.
	Когда корпус индукционного теплообменника будет заполнен металлическими изделиями, по его краям привариваются муфты-переходники, приводящие его большой диаметр к диаметру труб отопительного контура. Затем, при необходимости установки прибора в конкретное место, к муфтам через отрезок трубы привариваются уголки-отводы, направляющие течение теплоносителя в нужном направлении. Будет неплохо вварить муфты с гайками-американками – так нагревательный прибор станет съемным, например, для выполнения каких-либо ремонтно-восстановительных или профилактических работ. Конкретная схема распайки этих уголков-отводов или, при необходимости – прямых участков трубы, составляется заранее, исходя из конкретных условий установки отопительного прибора и разводки контура.
	Далее на трубу нужно наклеить текстолитовые палочки или же стержни, которые послужат основой для намотки индукционной катушки. Текстолит выбирается потому, что обладает отменными диэлектрическими качествами и не боится повышенных температур.
	По краям корпуса теплообменника из того же текстолита нужно сделать стойки-компенсаторы для концов проволоки, высотой в 12÷15 мм. Они потребуются для расположения клеммных контактов, через которые котел будет подключаться к инверторному аппарату.
	Катушка наматывается из изолированного провода сечением в 1,5 мм, который применяется для намотки в трансформаторах. Витки укладываются сверху текстолитовых стержней с шагом в 3 мм. Концы кабеля закрепляются на текстолитовых стойках-фиксаторах. Намотка должна состоять из целого отрезка хорошо изолированного кабеля, так как именно по нему будет проходить электрический ток, создающий электромагнитное поле, необходимое для разогрева сердечника-теплообменника.
	Для создания намотки потребуется 10÷10,5 м изолированного кабеля, из которого должно получиться 90 витков. Его длина и размер сечения была определена после просчета параметров катушки, расположенной на “родном” индукторе сварочного аппарата. Для подключения катушки к сварочному аппарату на концы намотанного провода закрепляются клеммы. Соединение нужно хорошо изолировать.

Всю эту конструкцию, в целях безопасности можно поместить в кожух, который послужит внешней изоляцией для прибора. Он должен быть изготовлен из диэлектрического материала, которым может послужить труба большого диаметра из ППР, ПВХ или ПЭ. В защитном кожухе предусматриваются отверстия для выпуска концов кабеля питания, выхода патрубков для врезки в контур отопления или горячего водоснабжения. Например, торцы можно заклеить заглушками, посадив на термостойкий клей и сделав в них или боковых частях кожуха отверстия для патрубков. Здесь, в принципе, широкое поле для фантазии мастера.

Испытание данного прибора можно осуществлять только после установки его в систему отопления и заполнения ее теплоносителем. В противном случае при нагреве полипропиленовая труба корпуса может быстро расплавиться.

На данной иллюстрации показана примерная схема автономного отопительного контура с установленным в нем индукторным котлом. Система состоит из следующих элементов и узлов:

1 — Подключение к электрической сети через преобразователь энергии. В рассмотренной выше конструкции в качестве него используется высокочастотный преобразователь сварочного инвертора.

2 — Сам индукционный водонагреватель.

3 — Элементы «группы безопасности», к которым могут относиться манометр, термометр, предохранительный клапан и автоматический воздухоотводчик.

4 — Шаровые краны, перекрывающие подачу воды на определенном участке контура, а также для подпитки или сливания воды из отопительного контура.

5 — Циркуляционный насос, необходимый для создания необходимого потока теплоносителя.

6 — Фильтр механический (сетчатый) для очистки теплоносителя. Фильтрация теплоносителя позволяет существенно увеличить срок службы котельного оборудования.

7 — Мембранный расширительный бак, необходимый для компенсации температурного расширения воды или иного теплоносителя.

8 — Радиатор отопления. В системе, работающей от индукционного котла, эффективнее всего будет работать биметаллический или алюминиевый радиатор. Они отличаются небольшими объемами и очень высокой теплоотдачей.

9 — Линия для подпитки системы водой или ее опорожнения для проведения профилактических или ремонтных работ.

*  *  *  *  *  *  *

В заключение публикации необходимо еще раз подчеркнуть: если нет опыта работы с электротехническими изделиями, подзабылись знания начал физики, нет уверенности в своих навыках в слесарных и сантехнических работах, то за такое дело браться не стоит. Лучше всего будет приобрести индукционный котел в готовом виде или же, на крайний случай, заказать прибор у опытного мастера, который не только его изготовит, но проверит его работоспособность и безопасность в эксплуатации.

stroyday.ru