Андрей Смирнов
Время чтения: ~15 мин.
Просмотров: 0

Индукционный нагреватель воды для отопления: пошаговое руководство изготовления своими руками

Технология индукционного нагрева позволяет решить проблемы с горячим водоснабжением, при этом за счет полной автоматизации работы котлов существенно повышается комфорт проживания в частном доме. Индукционный водонагреватель отличается функциональностью, обеспечивая при этом быстрый нагрев воды для отопления дома. Благодаря простоте конструкции изготовить такой отопитель не составит труда, что позволяет сэкономить на приобретении оборудования.

1 Принцип работы</span></h2>

Индукционные нагреватели получили популярность на рынке, что объясняется их эффективностью и простотой конструкции. Состоят такие отопители из следующих основных элементов:

  • Генератора.
  • Индуктора.
  • Нагревателя.

Индуктор имеет вид металлической катушки, выполненной из медной проволоки. Основное его назначение — это создание вихревого магнитного поля. Генератор переменного тока необходим для получения из электроэнергии от бытовой сети высокочастотного потока. В качестве нагревательных элементов используется металлический наполнитель, который излучает тепло под воздействием магнитного поля.

Вся работа индукционного нагревателя может полностью контролироваться автоматикой, которая с помощью специальных датчиков анализирует показатели температуры теплоносителя, уменьшая или увеличивая интенсивность нагрева. Используемые блоки управления отвечают за безопасность котла, предупреждая его перегрев и выход из строя силовой части по причине перенапряжения.

Наибольшее распространение получили вихревые нагреватели индукционного типа, которые сочетают простоту конструкции, отличаются топливной экономичностью и универсальностью использования. Последнее позволяет использовать их не только для решения проблем горячего водоснабжения, но и для нагрева теплоносителя при отоплении частного дома.

‘ >Индукционный нагреватель своими рукамиРекомендуемИндукционный нагреватель своими руками

2 Преимущества индукционных водонагревателей</span></h2>

Современные модификации индукционных водонагревателей для системы отопления получили популярность на рынке, что объясняется их многочисленными преимуществами. К плюсам оборудования этого типа можно отнести следующее:

  • Простота конструкции.
  • Эффективность нагрева.
  • Возможность самостоятельного изготовления.
  • Полная автоматизация.
  • Безопасность эксплуатации.

Изготовление своими руками сверхэкономичных нагревателей воды не представляет какой-либо сложности, что позволяет всю работу выполнить самостоятельно. Устройство состоит из минимума деталей, которые не ломаются и не требуют какого-либо специального ухода. В процессе работы водонагреватели слегка вибрируют, что позволяет решить проблему с накипью и появлением отложений на нагревающих элементах.

К недостаткам индукционных водонагревателей можно отнести посредственную топливную экономичность. Однако сегодня с развитием солнечной энергетики, когда владельцы частных домов могут устанавливать на крыше недорогие панели, вырабатывающие электроэнергию, имеется возможность существенного уменьшения коммунальных расходов.

В процессе работы индукционные отопители могут сильно нагреваться, поэтому требуется установка аварийных датчиков, которые будут выключать приборы при достижении пиковой температуры. При отсутствии защитных реле отключения может произойти перегрев теплоносителя, что приводит к повышению давления в системе и разрыву соединений теплового контура.

‘ >Часть 4. Индукционный котел своими руками — это просто. Тестирование в системе водяного отопления.РекомендуемКак сделать индукционный котел отопления своими руками

3 Самостоятельное изготовление техники</span></h2>

Маломощный индукционный отопитель, который предназначен для нагрева воды, можно изготовить на основе простейшего трансформатора, имеющего первичную и вторичную обмотку. В первом контуре происходит преобразование электричества в вихревые токи. Создаётся магнитное поле, которое обеспечивает мощную индукцию, направленного действия. Второй контур трансформатора отвечает за быстрый нагрев теплоносителя.

Мощные прямоточные водонагреватели могут быть выполнены на основе высокочастотного сварочного инвертора. Используемые генераторы и трансформаторы плавно изменяют диапазон силы тока, что позволяет обеспечить возможность регулировки интенсивности нагрева, повышая или понижая температуру теплоносителя во внешнем контуре. Сердечник в мощных индукционных нагревателях может выполняться из полимерной или металлической трубы.

Необходимые инструменты и материалы:

  • Трансформаторы или сварочный инвертор.
  • Металлические трубы различного диаметра.
  • Сварочный аппарат и паяльник.
  • Отвертка и кусачки.

В каждом конкретном случае необходимые компоненты будут различаться, в зависимости от выбранной схемы исполнения нагревателя. Нужно помнить об обязательном наличии встроенной автоматики, которая будет следить за температурой нагреваемой воды. Наличие реле управления позволяет гарантировать беспроблемность эксплуатации устройства, повышая его безопасность и предупреждая выход из строя самодельного теплогенератора.

‘ >Устройство индукционной печкиРекомендуемПринцип работы индукционного котла нового поколения

4 Пошаговая инструкция</span></h2>

В промышленных моделях водяная рубашка изготавливается из металлических труб с толстыми стенками. Однако в самодельных колонках, в которых тепловая мощность индукции не превышает 5 кВт, разогреть металлические трубы с теплоносителем бывает затруднительно. Поэтому предпочтительно использовать пластиковые трубки, по которым с помощью насоса или самотёком прогоняется теплоноситель.

Из пластиковой трубы можно изготовить корпус для индукционного нагревателя на основе сварочного инвертора. Длина отопителя составляет приблизительно 1 метр, а внутренний диаметр может варьироваться от 50 до 80 миллиметров.

Для упрощения подключения индукционного нагревателя к системе отопления необходимо в верхней и нижней части корпуса установить соответствующие фитинги-переходники. Нижняя часть трубы закрывается решеткой, после чего внутрь колонки закладывают наполнитель, состоящий из прутков, металлической проволоки или аналогичных элементов.

При выборе наполнителя, который нарезается небольшими кусочками, следует отдавать предпочтение стали с высоким магнитным сопротивлением. В последующем такой металл будет хорошо разогреваться, обеспечивая максимально возможную эффективность отопителя. После заполнения наполнителем корпус сверху закрывается металлической сеткой.

Выполняется индукционная решётка, для чего поверх корпуса наматывают медную проволоку. Чтобы обеспечить качественный нагрев, необходимо сделать не менее 90 витков катушки. Витки должны располагаться друг к другу максимально плотно без зазора, что позволит обеспечить формирование качественного магнитного вихревого поля, которое необходимо для разогрева наполнителя. Обмотка выполняется из изолированного медного провода с толщиной 1−1,5 миллиметра.

Для изготовления генератора переменного тока проще всего использовать инвертор от сварочных аппаратов. Контакты от катушки подключают к полюсам генератора. На самодельный индукционный проточный водонагреватель от инвертора переменного тока подают питание, после чего котел сразу же начнёт нагревать воду, которая за счет разницы температуры будет двигаться по трубам.

Повысить эффективность отопителя, а также улучшить показатели безопасности использования самодельного оборудования можно, подключив к подающей линии возле переходника датчик терморегулятора. Установленный модуль будет следить за температурой, при необходимости отключая подачу питания от инвертора, что позволит защитить нагреватель и всю систему от перегрева и выхода из строя.

‘ >Индукционный резонансный нагреватель воды

5 Безопасность самодельных установок</span></h2>

В процессе эксплуатации самодельные индукционные бойлеры могут нагреваться до высоких температур и без соответствующих систем защиты использовать их становится проблематично. Для повышения безопасности необходимо обеспечить полную герметичность контура, при этом корпус устройства должен быть постоянно заполнен жидкостью. При наличии протечек полимерный корпус будет плохо омывается теплоносителем, что приведет к повышенному нагреву, пластик расплавится, а индукционный нагреватель может просто загореться.

Также небезопасным может быть выпадение нагретых прутков металлического наполнителя из пластикового корпуса отопителя. Это приведет к расплавлению корпуса, а ремонт будет заключаться в демонтаже устройства и выполнении новой колонки. Верхний и нижний патрубок следует закрыть сеткой, которая крепится на хомуты, что исключает ее повреждение и ослабление конструкции.

Все контакты от проводов изолируются, а инвертор для предупреждения коротких замыканий заземляется, его подключение к трансформатору допускается исключительно соответствующим толстым кабелем. Использовать для соединения устройств силовой части обычные тонкие провода не рекомендуется. Подключение инвертора к электропитанию выполняется по отдельному кабелю, который должен идти напрямую от щитка.

Индукционные нагреватели воды для отопления получили сегодня популярность у отечественных домовладельцев. Такие устройства одновременно функциональны, позволяют быстро нагревать теплоноситель, справляются с отоплением больших по своей площади частных домов. Они имеют простую конструкцию, что позволяет выполнить их своими руками. Необходимо лишь использовать качественную схему изготовления устройства, в особенности повышенное внимание следует уделить вопросам безопасности, что позволит решить все сложности с теплом и подогревом воды, будучи полностью уверенным в беспроблемной эксплуатации самодельных отопителей.

‘ >Индукционный нагреватель Магнитные свойства головкиФото Indukcionnyj-nagrevatel-svoimi-rukami.jpg

Идея нагревать металл вихревыми токами Фуко, возбуждаемыми электромагнитным полем катушки, отнюдь не нова. Она давно и успешно эксплуатируется в промышленных плавильных печах, кузнечных мастерских, бытовых нагревательных приборах – плитах и электрокотлах. Последние довольно дороги, так что домашние умельцы не оставляют попыток сделать индукционный нагреватель воды своими руками. Наша задача – рассмотреть работоспособные варианты самодельных устройств и разобраться, можно ли применять их для отопления дома.

О принципе индуктивного нагрева

Для начала разъясним, как функционируют электрические индукционные нагреватели. Переменный ток, проходя по виткам катушки, образует вокруг нее электромагнитное поле. Если поместить внутрь обмотки сердечник из магнитящегося металла, то он станет нагреваться вихревыми токами, возникающими под воздействием поля. Вот и весь принцип.

Indukcionnyj-nagrevatel-princip-dejstvija-min.jpg

Важное условие. Чтобы металлический сердечник нагревался, катушка должна питаться переменным током, меняющим знак и вектор поля с высокой частотой. При подаче на обмотку постоянного тока вы получите обыкновенный электромагнит.

Сам нагревательный элемент носит название индуктора и является главной частью установки. В отопительных котлах он представляет собой стальную трубу с протекающим внутри теплоносителем, а в кухонных плитах – плоскую катушку, максимально приближенную к варочной панели, как изображено далее на фото.

Princip-raboty-indukcionnogo-nagrevatelja-vody-min.jpg
Катушка-индуктор нагревает железную трубу, которая передает тепло протекающей воде

Вторая часть индукционного нагревателя — схема, повышающая частоту тока. Дело в том, что напряжение с промышленной частотой 50 Гц малопригодно для работы подобных устройств. Если присоединить индуктор к сети напрямую, то он начнет сильно гудеть и слабо прогревать сердечник, причем вместе с обмотками. Чтобы эффективно преобразовывать электричество в теплоту и полностью передавать ее металлу, частоту нужно повысить минимум до 10 кГц, чем и занимается электросхема.

В чем заключаются реальные преимущества индукционных котлов перед ТЭНовыми и электродными:

  1. Деталь, нагревающая воду, — это простой кусок трубы, не участвующий в электрохимических процессах (как в электродных теплогенераторах). Поэтому срок службы индуктора ограничивается только работоспособностью катушки и может достигать 10—20 лет.
  2. По той же причине элемент одинаково хорошо «дружит» со всеми видами теплоносителей – водой, антифризом и даже машинным маслом, разницы нет.
  3. Внутренности индуктора не покрываются накипью в процессе эксплуатации.
Здесь сердечником служит посуда из магнитного металла

Примечание. С индукционными котлами связано множество мифов. Например, продавцы утверждают, что они экономичнее других электрических обогревателей на 10—20%, хотя в действительности КПД всех электрокотлов равен 98%. Список преимуществ ограничивается тремя вышеперечисленными пунктами, остальное – реклама.

Варианты самодельных устройств

На просторах интернета размещено достаточное количество разнообразных конструкций, создаваемых для различных целей. Взять индукционный малогабаритный нагреватель, сделанный из компьютерного блока питания 250—500 Вт. Модель, показанная на фото, пригодится мастеру в гараже или автосервисе для плавки стержней из алюминия, меди и латуни.

Но для отопления помещений конструкция не подойдет по причине малой мощности. В интернете есть два реальных варианта, чьи испытания и работа засняты на видео:

  • водонагреватель из полипропиленовой трубы с питанием от сварочного инвертора либо индукционной кухонной панели;
  • стальной котел с нагревом от той же варочной панели.

Справка. Существуют и другие, полностью самодельные конструкции, где преобразователи частоты умельцы собирают с нуля. Но для этого нужны знания и навыки в области радиотехники, поэтому рассматривать их мы не будем, а просто приведем пример такой схемы.

Теперь давайте подробнее разберем, как делаются индукционные нагреватели своими руками, а главное, — как они потом функционируют.

Изготавливаем нагревательный элемент из трубы

Если вы плотно занимались поиском информации по данной теме, то наверняка столкнулись с этой конструкцией, поскольку мастер выложил ее сборку на популярном видеоресурсе YouTube. После чего многие сайты разместили текстовые версии изготовления этого индуктора в виде пошаговых инструкций. Вкратце нагреватель делается так:

  1. Внутрь трубы из полипропилена диаметром 40 мм и длиной 50 см наталкиваются металлические ершики для мытья посуды (можно рубленую проволоку — катанку). Они должны притягиваться магнитом.
  2. К трубе припаиваются отводы с резьбами для подключения к отопительной сети.
  3. Снаружи вдоль корпуса приклеиваются 4—5 стержней из текстолита. На них наматывается провод сечением 1.7—2 мм² со стеклоизоляцией, применяющийся в сварочных трансформаторах.
  4. Варочная панель разбирается и «родной» индуктор плоской формы демонтируется. Вместо него подключается самодельный нагреватель из трубы.

Важный нюанс. Длину и сечение провода для намотки катушки следует определять по штатному индуктору печки, чтобы она соответствовала мощности полевых транзисторов в электросхеме. Если взять больше провода, то упадет мощность нагрева, меньше – перегреются и выйдут из строя транзисторы. Как это выглядит визуально, смотрите на видео:

Как нетрудно догадаться, роль нагревательного элемента здесь играют металлические ершики, находящиеся в переменном магнитном поле катушки. Если запустить варочную панель на максимум, одновременно пропуская через импровизированный котел проточную воду, то ее удастся нагреть на 15—20 °С, что и показали испытания агрегата.

Поскольку мощность большинства индукционных плит лежит в пределах 2—2.5 кВт, то с помощью теплогенератора можно обогреть помещения общей площадью не более 25 м². Есть способ увеличить нагрев, подключив индуктор к сварочному аппарату, но здесь есть свои сложности:

  1. Инвертор выдает постоянный ток, а нужен переменный. Для подсоединения индукционного нагревателя аппарат придется разобрать и найти на схеме точки, где напряжение еще не выпрямлено.
  2. Нужно взять провод большего сечения и подобрать число витков путем расчета. Как вариант, медную проволоку Ø1.5 мм в эмалевой изоляции.
  3. Понадобится организовать охлаждение элемента.

Проверку работоспособности индуктивного водонагревателя автор демонстрирует в своем видео, представленном ниже. Испытания показали, что агрегат требует доработки, но конечный результат, к сожалению, неизвестен. Похоже, что умелец оставил проект незавершенным.

Как собрать индукционный котел

В этом случае дешевую китайскую плиту разбирать не нужно. Суть в том, чтобы сварить по ее размерам котловой бак, руководствуясь пошаговой инструкцией:

  1. Возьмите стальную профильную трубу 20 х 40 мм с толщиной стенки 2 мм и нарежьте из нее заготовок по ширине панели.
  2. Сварите трубки между собой по длине, стыкуя меньшими сторонами.
  3. Сверху и снизу к торцам герметично приварите железные крышки. Сделайте в них отверстия и поставьте патрубки с резьбами.
  4. К одной из сторон прикрепите сваркой 2 уголка, чтобы они образовали полку для индукционной печки.
  5. Покрасьте агрегат термостойкой эмалью из баллончика. Подробнее процесс сборки показан в видеоролике.

Окончательная сборка и запуск заключается в монтаже котла на стену и его врезке в систему отопления. Варочная панель вставляется в гнездо из уголков на задней стенке бака и подключается к электросети. Остается заполнить систему теплоносителем, стравить воздух и включить нагрев индуктора.

Здесь вас подстерегает та же проблема, что встречалась с предыдущей моделью. Несомненно, индукционный нагрев будет работать, но его мощности 2.5 кВт хватит для обогрева парочки небольших комнат при морозе на улице. Осенью и весной, когда температура не опустилась ниже нуля, самодельный котел сможет отопить площадь 35—40 м². Как его правильно подключить к системе, смотрите в очередном видеосюжете:

Выводы и рекомендации

Мы намеренно представили варианты индукционных водонагревателей несложной конструкции, чтобы каждый желающий мог сделать подобный агрегат своими силами. Но остался вопрос, нужно ли заниматься этим делом и тратить собственное время. На этот счет есть ряд объективных соображений:

  1. Пользователи, не разбирающиеся в электрике и радиотехнике, вряд ли смогут добиться увеличения мощности нагрева свыше 2.5 кВт. Для этого придется собрать схему преобразователя частоты.
  2. КПД индуктора ничуть не выше, чем у других электрических котлов. Но собрать нагреватель с ТЭНами гораздо проще.
  3. Если у вас не завалялась дома индукционная панель, то потребуется ее купить примерно за 80 у. е. Столько стоят дешевые китайские изделия в интернет-магазинах. За те же деньги продаются готовые электродные котлы мощностью до 10 кВт.
  4. Электроплиты оснащаются автоматикой безопасности, отключающих бытовой прибор спустя 1 или 2 часа работы. Это доставляет неудобство при эксплуатации.
  5. Если в силу разных причин теплоноситель вытечет из самодельного теплогенератора, то нагрев не прекратится. Это чревато пожаром.

Конечно, вы можете обойтись без дорогих покупок, досконально разобраться в конструкции и смастерить индукционный нагреватель с нуля. Но выполнить все бесплатно не получится, ведь потребуется приобрести комплектующие для схемы. Заметьте, что бонусы от подобного отопительного агрегата невелики, так что всерьез браться за его изготовление с целью обогрева частного дома нецелесообразно.

Каждый владелец загородного дома или коттеджа, в первую очередь, заботится о том, чтобы в его жилище всегда было тепло и уютно.

Достичь такого комфорта помогает правильно подобранное отопительное оборудование, которое бы эффективно обогревало дом и, в тоже время, затраты на него были минимальными. На сегодняшний день наиболее эффективными отопительными системами считают те, в которых для обогрева используют электрическое оборудование. Мы предлагаем рассмотреть альтернативный вариант электрического отопления.

Современный полет технической мысли позволил создать новый вид электрического оборудования для отопления, который называется вихревой индукционный нагреватель воды. В этой статье мы попытаемся подробно рассказать о том, что собой представляет этот агрегат и какими преимуществами он обладает, а также опишем технологию его изготовления своими руками. (Об особенностях индукционного отопления Вы можете почитать эту статью).

Из чего состоит и как работает

Любой индукционный нагреватель состоит из основных трех компонентов:

  • инвертор, который преобразует бытовую электроэнергию в высокочастотный ток;
  • индуктор, который создает электромагнитное поле;
  • нагревательный элемент, с помощью которого непосредственно нагревается вода.

Принцип же действия нагревателя этого вида заключается в последовательном взаимодействии всех его основных компонентов. Иначе говоря:

  • инвертор вырабатывает высокочастотный ток и подает его непосредственно на индуктор;
  • катушка из определенного количества витков медной проволоки, которая и является индуктором, создает магнитное поле, считающееся причиной появления вихревых потоков;
  • нагревательный элемент, который находится внутри индуктора, под воздействием вихревых токов хорошо разогревается;
  • и как следствие, теплоноситель, который находится внутри теплообменника, одновременно с ним также разогревается, и в горячем виде непосредственно передается в отопительную систему.

Как видим, принцип работы агрегата этого вида достаточно простой, поэтому, можно смело допустить предположение, что индукционный нагреватель воды обладает целым рядом достоинств.

Преимущества

К числу позитивных характеристик индукционного агрегата можно отнести следующие важные моменты:

  1. Долговечность использования. Благодаря не слишком замысловатой конструкции, индукционный нагреватель можно бесперебойно использовать в течение более 30 лет
  2. Экономичность. Коэффициент полезного действия агрегата этого вида приближается к 100%. Иначе говоря, все электричество полностью перерабатывается в тепловую энергию, практически без потерь.
  3. Удобство. Обслуживание индукционного нагревателя не требует постоянного технического обслуживания. Достигается это благодаря тому, что электромагнитное поле, помимо создания нагрева, образует вибрации, которые не дают возможности появлению накипи на внутренних стенках теплообменника.
  4. Компактность. Нагреватели этого вида имеют небольшие габаритные размеры, что способствует их установке в помещениях любого типа.
  5. Бесшумность. Индукционные агрегаты, благодаря своей конструкции, функционируют достаточно тихо.
  6. Экологичность. Котел этого вида не производит выброс вредных продуктов сгорания, поэтому не требуется оборудования дымохода и системы вентиляции.

По анализу отзывов, основным недостатком такого агрегата является его высокая стоимость. Но существует оптимальный выход – сконструировать индукционный нагреватель воды своими руками.

Необходимые инструменты и материалы

Надумав сделать индукционный агрегат своими руками, прежде всего, нужно приготовить все необходимые материалы и инструменты.

Их перечень выглядит следующим образом:

  • кусачки;
  • плоскогубцы;
  • циркуляционный насос;
  • нержавеющая проволока;
  • медная проволока;
  • отрезок трубы из пластика;
  • шаровые краны и переходники;
  • тиристоры.

Схема и порядок сборки

Электрическая схема индукционного нагревателя воды. (Для увеличения нажмите)

Конструирование индукционного нагревателя своими руками должно происходить согласно следующим последовательным этапам:</p>

  1. Нагревательный элемент. Один из торцов пластиковой трубы фиксируется металлической сеткой. Затем нержавеющая проволока нарезается кусачками на небольшие отрезки, которые плотно помещаются внутри трубы. При этом очень важно не допускать пустот. Второй торец трубы также фиксируется металлической сеткой.
  2. Индуктор. Поверх пластиковой трубы наматывается медная проволока, которая будет создавать вихревые потоки. При этом очень важно знать, что количество витков должно быть не менее 90.
  3. Инвертор. Этот прибор конструируется на тиристорах, которые позволяют эффективно преобразовывать обычную электроэнергию в высокочастотный ток. Тиристорный инвертор является самым важным компонентом индукционного нагревателя. Стоит также отметить, что у тиристорного преобразователя электронное управление, которое позволяет плавно регулировать подачу тока, а также надежно защищает от аварийных ситуаций.
  4. Подключение. Когда индукционный нагреватель воды полностью смонтирован, то с помощью шаровых кранов и переходников он непосредственно подключается к отопительной системе.

Возможно, Вас заинтересует статья о том, как сделать индукционный нагреватель из сварочного инвертора.

Статью о том, как сделать индукционный нагреватель своими руками, читайте здесь.

Придерживаясь всех указанных рекомендаций, вы без особых усилий сконструируете индукционный нагреватель своими руками.Используемые источники:

  • https://oventilyacii.ru/otoplenie/induktsionnyj-vodonagrevatel.html
  • https://otivent.com/indukcionnyj-nagrevatel-svoimi-rukami
  • https://teplo.guru/elementy/ustroistva/indukcionnyj-nagrevatel-vody-svoimi-rukami.html

Рейтинг автора
5
Подборку подготовил
Максим Уваров
Наш эксперт
Написано статей
171
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации