Как самостоятельно сделать индукционный котел

Принцип индукционного нагрева используется во многих бытовых приборах, в частности: для подогрева воды, приготовления пищи, плавления металлов и их сплавов в домашних условиях. До недавнего времени установки, выполненные своими руками, уступали промышленным образцам, но с появлением в продаже недорогих микроконтроллеров и датчиков они стали безопасными и экономически выгодными. По интенсивности преобразования электроэнергии в тепловую, технология уступает лишь инфракрасным обогревателям, а по скорости нагрева теплоносителя, напротив — лидирует. Особой популярностью пользуется самодельный индукционный котел, что связано с его высокой эффективностью при малом потреблении энергии, минимальной стоимостью элементов схемы и отсутствием вредных продуктов сгорания.

Оглавление:

Устройство и принцип работы нагревателя

Конструкция представляет собой трансформатор из первичной и вторичной обмотки. В первом контуре электрическая энергия преобразуется в вихревые токи и создает направленное индукционное поле, за счет чего происходит нагрев. Во вторичной обмотке энергия передается теплоносителю, в качестве которого используются вода, масло, антифризы или электролиты. Корпус нагревателя защищен внешним контуром, сердечник — теплоизолирующим двойным слоем. Материал обмотки имеет значение, бытовые модели часто оснащены тороидальным медным видом (вокруг труб из ферромагнитной стали), с толщиной не менее 1 см. Такой прибор подходит для замкнутых систем отопления. Помимо перечисленного, схема индукционного нагревателя включает в себя насос и генератор переменного тока (инвертор).

Создаваемый электромагнитный поток постоянно изменяется во времени и образует перпендикулярные линии, движущиеся по замкнутому контуру (вихри в переменном поле). Именно они нагревают сердечник. Передача энергии происходит без контактов, отсутствуют потери (98 % тепла сохраняется) — индукционная технология позволяет использовать теплоотдачу с максимальной эффективностью. Этот способ востребован как в области пайки металлов и их сплавов, так и для быстрого нагрева воды.


Плюсы и минусы

К преимуществам индукционного вихревого нагревателя относятся:

  • Герметичность и бесконтактная передача энергии.
  • Бесшумность, частота вибраций далека от воспринимаемого звукового диапазона человека.
  • Возможность собрать нагреватель своими руками, низкая стоимость элементов.
  • Простота обслуживания и малая вероятность поломок (постоянного циркулирующий теплоноситель исключает перегрев сердечника, система выходит из строя только при отсутствии теплоносителя).
  • Экологическая безопасность.
  • Сокращенное время нагрева (он происходит вдвое быстрее, по сравнению с обычными электрическими котлами).
  • Отсутствие накипи вследствие вибрации индукционных процессов (чистота теплоносителя не имеет значения).
  • Долговечность. Срок службы нагревателя достигает 25 лет.

К недостаткам индукционных устройств причисляют высокую стоимость затрачиваемого электричества (хотя в сравнении с другими обогревателями расход невелик) и вредное воздействие электромагнитного поля на человека. Существует риск детонации системы отопления из-за избытка давления (вода при нагреве превращается в пар почти мгновенно), но он устраняется посредством установки датчика в подающей магистрали.

Требуемые материалы и инструменты

Для изготовления индукционного котла своими руками понадобится высокочастотный сварочный инвертор с плавным изменением диапазона силы тока (от 15 А) — это самый бюджетный вариант. Более дорогостоящий — трехфазный трансформатор. Это источники питания (переменного тока) для индукционной катушки: обмотки из медной эмалированной проволоки, диаметром от 3 мм, достаточно длинной для создания 50 или 90 витков на нагревателе и подсоединения к индукционным клеммам без спайки и разрывов.

Для сердечника подбирается полимерная труба около 5 см в диаметре, с толщиной стен не менее 3 мм, из выдерживающих высокую температуру полимеров. Нагревателем служит внутренний материал: куски проволоки (катанки), длинной в 5 см. Инструменты, позволяющие выполнить работы самому: кусачки, паяльник (допускается подключение системы к пластиковым трубам), при необходимости — сварочный аппарат.

Монтаж своими руками

Пошаговая инструкция сборки простейшего индукционного нагревателя:

1. Подготовка, фиксация отрезка толстостенной полимерной трубы и наматывание витков.

2. Обрезка торцов сердечника с запасом провода на отводы в 10 см.

3. Монтаж уголка на нижнем отводе (разветвляющего фитинга). Сюда будет подключаться обратка отопления и поступать охлажденный теплоноситель, схема нагревателя предусматривает установку шарового вентиля для замены сердечника без слива системы.

4. Плотное заполнение трубы рубленым проводом. Некоторые рекомендуют насыпать мелкие металлические кусочки, но практика показала, что лучше всего выделяют тепло нагреватели, забитые обрезками проволоки (длиной в 5 см) из одного материала.

5. Установка тройника на верхнем патрубке для вывода горячего теплоносителя в замкнутый напорный контур через шаровой вентиль. Свободный отвод используется для подключения предохранительного клапана.

6. Монтаж защитного контура нагревателя из металла или полимера. Предусматривается окно для доступа к панели управления сварочным инвертором, располагаемым в самой нижней точке.

7. Подсоединение медной проволоки к клеммам индукционного нагревателя и заполнение сердечника водой или другим видом теплоносителя.

Рекомендации по сборке усложненного варианта

Более надежной считается конструкция с закрепленным трехфазным трансформатором и двумя вваренными друг в друга металлическими трубами (индукционный контур наподобие бублика). Обмотку наматывают непосредственно на наружную трубу, патрубки привариваются к корпусу. Важно: нагревательный элемент размещается строго по центру, это усиливает действие индукционных вихревых потоков.

Работу допускается выполнять самому лишь при наличии навыков обращения со сварочным аппаратом, система должна быть абсолютно герметичной. Производительность такого индукционного нагревателя выше, чем у простой модели (из-за непосредственного контакта прогретого элемента и теплоносителя с двух сторон) или ТЭНовых водоподогревателей, а габариты — меньше. Установка защитного чехла необязательна, но она снижает утечки тепла и тока.

Нормы безопасности

При эксплуатации и самостоятельной сборке индукционного котла отопления из сварочного инвертора руководствуются следующей инструкцией:

  • Требуется обязательный монтаж предохранительного клапана для снижения давления при поломке циркуляционного насоса и избытке пара.
  • Рекомендуется подключение инвертора к сети через устройство защитного отключения (срабатывает в критических ситуациях) и установка манометра или современных контроллеров.
  • Технология предусматривает обязательное заземление индукционной обмотки: вывод кабеля на закопанный в грунт металлический контур.
  • Точка размещения — не ниже 80 см от уровня пола, такой же минимум от потолка, 30 — от стен и других поверхностей. Желательно монтировать индукционный нагреватель подальше от жилой зоны, для защиты от воздействия электромагнитного поля.
  • Запрещается включение системы без теплоносителя, полимерные части просто расплавятся.
  • Открытые медные участки изолируют во избежание ожогов или ударов током.
  • Самостоятельно собранный индукционный водонагреватель лучше подключать к отдельной линии с сечением кабеля не менее 4–6 мм2. Это связано с высоким электропотреблением инвертора, обычная проводка не выдерживает такие нагрузки.
  • Хотя теплоноситель способен двигаться самостоятельно под воздействием нагрева, специалисты рекомендуют выбирать принудительную циркуляцию.

По материалам сайта: http://termoframe.ru