Преимущества и недостатки прибора
“Плюсов” у вихревого индукционного нагревателя великое множество. Это простая для самостоятельного изготовления схема, повышенная надежность, высокий КПД, относительно низкие затраты на электроэнергию, длительный срок эксплуатации, малая вероятность возникновения поломок и т.п.
Производительность прибора может быть значительной, агрегаты этого типа успешно используются в металлургической промышленности. По скорости нагрева теплоносителя устройства этого типа уверенно соперничают с традиционными электрическими котлами, температура воды в системе быстро достигает необходимого уровня.
Во время функционирования индукционного котла нагреватель слегка вибрирует. Эта вибрация стряхивает со стенок металлической трубы известковый осадок и другие возможные загрязнения, поэтому в очистке такой прибор нуждается крайне редко. Конечно, отопительную систему следует защитить от этих загрязнений с помощью механического фильтра.
Индукционная катушка нагревает металл (трубу или куски проволоки), помещенные внутри нее, с помощью высокочастотных вихревых токов, контакт не обязателен
Постоянный контакт с водой сводит к минимуму и вероятность перегорания нагревателя, что является довольно частой проблемой для традиционных котлов с ТЭНами. Несмотря на вибрацию, котел работает исключительно тихо, дополнительная шумоизоляция в месте установки прибора не понадобится.
Еще индукционные котлы хороши тем, что они практически никогда не протекают, если только монтаж системы выполнен правильно. Это очень ценное качество для электрического отопления, так как исключает или значительно сокращает вероятность возникновения опасных ситуаций.
Отсутствие протечек обусловлено бесконтактным способом передачи тепловой энергии нагревателю. Теплоноситель с помощью описанной выше технологии можно разогреть чуть ли не до парообразного состояния.
Это обеспечивает достаточную тепловую конвекцию, чтобы стимулировать эффективное перемещение теплоносителя по трубам. В большинстве случаев отопительную систему не придется оборудовать циркуляционным насосом, хотя все зависит от особенностей и схемы конкретной системы отопления.
Иногда циркуляционный насос необходим. Установить прибор относительно несложно. Хотя для этого понадобятся некоторые навыки монтажа электроприборов и отопительных труб. Но есть у этого удобного и надежного прибора ряд недостатков, с которыми также следует считаться.
Например, котел греет не только теплоноситель, но и все окружающее его рабочее пространство. Нужно выделить для такого агрегата отдельное помещение и удалить из него все посторонние предметы. Для человека длительное пребывание в непосредственной близости от работающего котла также может быть небезопасным.
Для работы индукционным нагревателям необходим электроток. Как самоделки, так и оборудование заводского изготовления подключают к бытовой сети переменного тока
Для работы прибора необходима электроэнергия. В местностях, где свободный доступ к этому благу цивилизации отсутствует, индукционный котел будет бесполезен. Да и там, где наблюдаются частые перебои с электричеством, он продемонстрирует невысокую эффективность
При неосторожном обращении с прибором может произойти взрыв
Если перегреть теплоноситель, он превратится в пар. В результате давление в системе резко возрастет, чего трубы просто не выдержат, их разорвет. Поэтому для нормальной работы системы прибор следует снабдить как минимум манометром, а еще лучше – устройством аварийного отключения, терморегулятором и т.п.
Все это может заметно повысить стоимость самодельного индукционного котла. Хотя прибор и считается практически бесшумным, это не всегда так. Некоторые модели в силу разных причин могут все же издавать некоторые шумы. Для устройства, выполненного самостоятельно, вероятность такого исхода возрастает.
В конструкции как заводских, так и самодельных индукционных нагревателей практически нет изнашивающихся компонентов. Они долго служат и безупречно работают
Индукционный нагреватель: достоинства и недостатки
У индукционных электронагревателей имеются следующие сильные стороны:
| Вихревые токи помимо тепла генерируют еще и вибрацию, которая препятствует оседанию накипи на стенках нагревательного элемента. Вследствие этого индукционные котлы не требуют очистки. | |
| Нагревательный элемент такого котла представляет собой обычную трубу, которая разогревается вихревыми токами. В условиях перманентной циркуляции теплоносителя по трубе, она физически не может перегореть. В отличие, например, от традиционного электрического ТЭНа. Как следствие, ремонт или замена нагревательному элементу вряд ли потребуются. | |
| Даже сделанный своими руками вихревой генератор тепла герметичен. Подогрев теплоносителя происходит внутри цельнометаллического нагревательного элемента. При этом энергия транслируется нагревателю дистанционно через электромагнитное поле. Благодаря отсутствию разъемных соединений в индукционных котлах полностью исключены протечки. | |
| Индукционный котел практически бесшумный, хотя нагревательный элемент при работе может вибрировать. Но частота таких вибраций очень далека от диапазона воспринимаемых человеческим ухом звуковых волн. | |
| Конструкция обогревателя собирается из доступных и недорогих деталей, поэтому готовый прибор имеет очень низкую себестоимость. | |
| Индукционная схема нагрева воды очень эффективна, долговечна и надежна. Она позволяет даже отказаться от установки в систему циркуляционного насоса: теплоноситель будет циркулировать по трубам под действием тепловой конвекции, нагреваясь на выходе из котла практически до парообразного состояния. |
Однако, индукционный нагреватель не лишен и недостатков:
| Электромагнитное поле увеличивает температуру не только нагревательного элемента, но и других объектов окружающего пространства, в том числе и тканей тела человека. Поэтому для собственной безопасности нужно держаться от такого устройства как можно дальше. | |
| Прибор во время работы потребляет электричество, а это достаточно дорогой источник энергии. | |
| Теплоотдача нагревателя столь высока, что всегда сохраняется риск детонации прибора вследствие перегрева теплоносителя. Снизить риск подобного развития событий можно установкой датчика давления. |
Как сделать вихревой индукционный нагреватель своими руками
Порядок сборки индукционного нагревателя такой:
| 1. Берется толстостенная полимерная труба, к торцам корой монтируются два вентиля для присоединения разводки. При этом обратка должна оказаться снизу. | |
| 2. Перед установкой верхнего вентиля в трубу засыпается рубленая металлическая проволока, которая заполняет все внутреннее пространство. Рекомендуемый диаметр проволоки — 5-6 мм, длина рубленых отрезков произвольная. | |
| 3. Вокруг трубы наматывается медная проволока (не менее 90 витков). |
Вот и все, два компонента системы готовы: это индуктор — катушка из медной проволоки, и нагревательный элемент — полимерная труба, заполненная обрезками проволоки. Дело за малым — подключить их к генератору и наслаждаться результатом.
Самый доступный и дешевый генератор для индукционного нагревателя — сварочный инвертор. Медная проволока просто соединяется с его полюсами, и котел начинает работать в режиме высокочастотного переменного тока. При этом индуктор излучает электромагнитное поле, вихревые токи раскаляют обрезки проволоки, и вода в полимерной трубе закипает буквально за секунды, давая старт тепловой циркуляции в разводке.
Безусловно, индукционный нагреватель, собранный из сварочного инвертора и полимерной трубы, заполненной обрезками проволоки, вряд ли будет работать очень эффективно. Однако даже с помощью такого нагревательного прибора можно отапливать достаточно большие площади
Учитывая, что агрегат самодельный, обращаться с ним нужно очень осторожно, строго следуя рекомендациям по безопасному использованию
Что понадобится
Для создания нагревателя металла своими руками, помимо рабочих инструментов также следует озаботиться подготовкой целого ряда вещей, приобрести которые следует отдельно:
Восьмисот миллиметровый отрезок медной трубы, с диаметром в 8-10 мм. С помощью медной проволоки в дальнейшем изготавливается индукционная катушка, излучающая магнитное поле, которое, впоследствии, нагревает металлическую емкость.
Высокомощные силовые транзисторы, приобретение которых станет основной тратой для всех желающих собрать индукционную плиту
Обратите внимание на то, что схема создания частотного генератора предусматривает наличие сразу двух силовых транзисторов.
В качестве основного материала, предназначенного для создания колебательного контура, используется обыкновенный керамический конденсатор с характеристиками 0,1мФ и 1600В.
Также следует озаботиться созданием теплоотводов, собрать которые можно из радиаторов, изготовленных из алюминиевых сплавов. Дело в том, что при включении индукционной плиты обычные полевые транзисторы попросту не выдержат высокой температуры и сломаются. Монтаж транзисторов также следует производить с задействованием термопасты, для того, чтобы КПД подобного охлаждения был максимальным.
Диоды, применяемые в качестве рабочих элементов, согласно схеме, должны обладать высокой скоростью срабатывания. Индукционная печь своими руками, схема изготовления которой расположена в руководстве, является требовательным устройством на высокоскоростных диодах.
Резисторы: пара штук на 10кОм и 0,25Вт, и еще пара 440Ом и 2Вт. Также следует приобрести стабилитроны с характеристикой рабочего напряжения в 2Вт.
В качестве основного элемента питания используется стандартный блок на 500 ватт. Характеристика рабочего напряжения блока питания должна колебаться в промежутке от двенадцати до сорока ватт.
Используя все вышеприведенные материалы инструменты можно с легкостью собрать индуктор своими руками, схема которого рассматривается в статье.
Преимущества и недостатки прибора
“Плюсов” у вихревого индукционного нагревателя великое множество. Это простая для самостоятельного изготовления схема, повышенная надежность, высокий КПД, относительно низкие затраты на электроэнергию, длительный срок эксплуатации, малая вероятность возникновения поломок и т.п.
Производительность прибора может быть значительной, агрегаты этого типа успешно используются в металлургической промышленности. По скорости нагрева теплоносителя устройства этого типа уверенно соперничают с традиционными электрическими котлами, температура воды в системе быстро достигает необходимого уровня.
Во время функционирования индукционного котла нагреватель слегка вибрирует. Эта вибрация стряхивает со стенок металлической трубы известковый осадок и другие возможные загрязнения, поэтому в очистке такой прибор нуждается крайне редко. Конечно, отопительную систему следует защитить от этих загрязнений с помощью механического фильтра.
Индукционная катушка нагревает металл (трубу или куски проволоки), помещенные внутри нее, с помощью высокочастотных вихревых токов, контакт не обязателен
Постоянный контакт с водой сводит к минимуму и вероятность перегорания нагревателя, что является довольно частой проблемой для традиционных котлов с ТЭНами. Несмотря на вибрацию, котел работает исключительно тихо, дополнительная шумоизоляция в месте установки прибора не понадобится.
Еще индукционные котлы хороши тем, что они практически никогда не протекают, если только монтаж системы выполнен правильно. Это очень ценное качество для электрического отопления, так как исключает или значительно сокращает вероятность возникновения опасных ситуаций.
Отсутствие протечек обусловлено бесконтактным способом передачи тепловой энергии нагревателю. Теплоноситель с помощью описанной выше технологии можно разогреть чуть ли не до парообразного состояния.
Это обеспечивает достаточную тепловую конвекцию, чтобы стимулировать эффективное перемещение теплоносителя по трубам. В большинстве случаев отопительную систему не придется оборудовать циркуляционным насосом, хотя все зависит от особенностей и схемы конкретной системы отопления.
Иногда циркуляционный насос необходим. Установить прибор относительно несложно. Хотя для этого понадобятся некоторые навыки монтажа электроприборов и отопительных труб. Но есть у этого удобного и надежного прибора ряд недостатков, с которыми также следует считаться.
Например, котел греет не только теплоноситель, но и все окружающее его рабочее пространство. Нужно выделить для такого агрегата отдельное помещение и удалить из него все посторонние предметы. Для человека длительное пребывание в непосредственной близости от работающего котла также может быть небезопасным.
Для работы индукционным нагревателям необходим электроток. Как самоделки, так и оборудование заводского изготовления подключают к бытовой сети переменного тока
Для работы прибора необходима электроэнергия. В местностях, где свободный доступ к этому благу цивилизации отсутствует, индукционный котел будет бесполезен. Да и там, где наблюдаются частые перебои с электричеством, он продемонстрирует невысокую эффективность
При неосторожном обращении с прибором может произойти взрыв
Если перегреть теплоноситель, он превратится в пар. В результате давление в системе резко возрастет, чего трубы просто не выдержат, их разорвет. Поэтому для нормальной работы системы прибор следует снабдить как минимум манометром, а еще лучше – устройством аварийного отключения, терморегулятором и т.п.
Все это может заметно повысить стоимость самодельного индукционного котла. Хотя прибор и считается практически бесшумным, это не всегда так. Некоторые модели в силу разных причин могут все же издавать некоторые шумы. Для устройства, выполненного самостоятельно, вероятность такого исхода возрастает.
В конструкции как заводских, так и самодельных индукционных нагревателей практически нет изнашивающихся компонентов. Они долго служат и безупречно работают
Принцип действия индукционных нагревателей
Перед тем как приступить к сборке, давайте разберемся в принципе действия индукционных нагревателей. Здесь используется мощная индукционная катушка, располагающаяся вокруг пластиковой трубы. В трубе находится металлический сердечник, омываемый теплоносителем. Подача питающего напряжения на индукционную катушку приводит к появлению вихревых токов, вызывающих нагрев металлического сердечника. Он, в свою очередь, начинает прогревать теплоноситель.
В индукционной катушке образуются вихревые токи, которые и нагревают сердечник.
Металлический сердечник греется исключительно за счет вихревых токов. Нагреваясь до высокой температуры, он отдает тепло теплоносителю, который отправляется в отопительную систему. Установив в систему терморегулятор, можно добиться точного поддержания заданной температуры. Сама конструкция получается невероятно простой и надежной – кроме трубы с металлическим сердечником и катушки, здесь ничего нет, ломаться просто нечему.
Подобный принцип нагрева активно используется в отопительных котлах заводской сборки. Они отличаются:
- продолжительным сроком службы – для некоторых моделей заявлено 20-30 лет работы;
- отсутствием накипи – металлический сердечник не разогревается до таких температур, чтобы возникала накипь;
- отсутствием требований к качеству теплоносителя – через котлы может протекать любой теплоноситель, начиная от воды и заканчивая незамерзающими жидкостями.
Учитывая столь блестящие свойства и характеристики заводского оборудования, попробуем создать индукционный нагреватель воды своими руками, воспользовавшись подручным инструментом.
Принцип работы
Работа водонагревателя построена на концепции индукционного нагрева. При подаче электроэнергии электрическое высокое сопротивление материала приводит к нагреву структуры, после того как в рамках вещества сгенерируются вихревые токи. Медные катушки поддерживают поток переменного электрического тока через них. Этот процесс приводит к созданию осциллирующего магнитного поля, что в дальнейшем индуцирует ток, используемый для отопления.
Возможно, ли собрать индукционный котёл отопления своими руками, если нет специальных знаний? Достаточно вспомнить теоретические основы физики и приобрести нужный набор материалов и инструментов. Схема индукционной системы нагрева показана на рисунке.
Конструкция и принцип работы
Электрокотлы имеют довольно простую конструкцию. Все устройства оборудованы нагревательным элементом и ёмкостью для проводника тепла. По типу нагревательного элемента электрокотлы разделяются на:
- устройства с тэнами (трубчатыми нагревателями);
- индукционные котлы;
- приборы с электродными нагревателями.
Электрокотлы классифицируются на 3 вида Читать подробнее: индукционный котел отопления своими руками.
Передвигаться теплоноситель по системе может в принудительном порядке с помощью установки дополнительного оборудования (насосов). Также для этой цели могут использоваться элементарные законы физики и сила земной гравитации. При автоматической циркуляции насос устанавливается на входе обратки.
Устройство с тепловым электронагревателем
Такие устройства считаются самыми популярными благодаря простой конструкции и небольшой стоимости. ТЭН (нагревательный элемент) устанавливается в ёмкость, где и прогревается проводник тепла до нужной температуры. При прохождении тока по спирали тэна она нагревается до высокой температуры, благодаря чему и происходит нагрев жидкости.
Нагревательный элемент защищён от перегревания, так как вода постоянно циркулирует и охлаждает его. Чтобы поддерживать постоянный уровень температуры проводника тепла, устанавливается термостат, который отключает тэн в случае превышения установленной температуры. Включается аппарат снова, когда показатели будут уменьшены до минимальных.
Электрический котёл для отопления своими руками сделать несложно, если сравнивать его изготовление с другими видами отопительного оборудования. Он не будет обладать достоинствами покупных аналогов, но всё же возложенную на него функцию выполнит.
Для самостоятельного изготовления устройства понадобятся только нагревательные трубчатые элементы и ёмкость. Но идеальным такой котёл считать не стоит, поскольку его КПД будет ниже 80%. Многое зависит и от качества тэнов, на которых образуется накипь из-за растворённых в воде солей. Зачастую она приводит к выходу оборудования из строя из-за перегрева. Как показывает практика, накипь слоем 1 мм снижает КПД на 10-15%. Но даже учитывая это, электрические конструкции для нагрева помещений пользуются большой популярностью.
КПД такого устройства будет далек от 100%
Индукционные аппараты
Такие устройства, в отличие от тэновых моделей, имеют КПД, приближённый к 100%. К тому же они долговечны. Срок их службы составляет около 25-35 лет, при этом дополнительно они могут выполнять функцию бойлера, нагревая воду. Благодаря преобразованию энергии практически без потерь котлы индукционного типа имеют самую высокую энергоэффективность.
Тем не менее такой тип оборудования не стал популярным у домашних мастеров, поскольку индукционный самодельный электрокотел для отопления дома сделать очень сложно. Связано это с необходимостью использования электронных преобразователей напряжения.
Конструкция такого устройства состоит из катушки (индуктора), которая установлена на металлический сердечник. Последний представляет собой змеевик из труб, по которым движется теплоноситель.
Индукционный котёл отличается от тэновых устройств тем, что площадь соприкосновения воды или антифриза с нагревательным элементом у него в несколько раз выше. Поэтому и КПД индукционных агрегатов равняется 99-100%. Накипи в них образуется в несколько раз меньше, поскольку создаются микровибрации, которые предотвращают такой процесс. Электрокотлы также имеют защиту от перегревания элекроэлемента, так как вода постоянно циркулирует.
Электродный агрегат
Конструкция на электродной основе чем-то напоминает «армейский» кипятильник. Она состоит из двух лезвий, между которыми есть зазор в 1-2 мм. В качестве теплоносителя используется вода с растворённой солью.
Электродный котёл включает в себя отрезок металлической трубы. Внутри расположен электрод, который закрыт с помощью втулок. Обязательно должно быть хорошее заземление с трубой, которое соединяют с корпусом котла.
Такой котёл имеет простую конструкцию
При подготовке теплопроводника необходимо правильно рассчитать количество соли, так как от этого показателя будет зависеть сила тока в цепи, то есть мощность устройства. Для корректировки температуры используют термостат. Также прибор оснащён автоматической системой отключения.
Инвертор от устройства для сварки.
Формирование электромагнитного поля за пределами индуктора требует мощной катушки с большим количеством витков, да и согнуть трубу тоже дело не из лёгких. Поэтому мастера рекомендуют сделать из трубы подобие сердечника, поместив её в индукционную катушку. Вообще, корпус устройства задумывался металлическим, но, в силу малых размеров индуктора, трубу заменяют на полимерную с металлической проволокой внутри. После сбора необходимых деталей можно приступить к изготовлению индукционного котла по приведённой ниже схеме
Нужно обратить внимание на последовательность шагов, так как от соблюдения этапов зависит результат
Сначала нужно закрепить металлическую сетку на один из концов полимерной трубы, чтобы нагревательные кусочки проволоки не проваливались во время эксплуатации.
С этого же конца трубы закрепляется переходник для дальнейшего соединения с отоплением.
Далее нужно нарезать проволоку, используя кусачки. Длина кусочков варьируется от 1 до 6 см. Потом эти кусочки нужно максимально плотно уложить в трубу так, чтобы в ней не оставалось свободного пространства.
Второй конец трубы проходит те же 2 начальных этапа: установка металлической сетки и переходника. Далее начинается этап изготовления индуктора: нужно намотать медную проволоку, при этом норма витков составляет 80-90 штук. К полюсам инвертора нужно подключить концы медной проволоки.
Нужно монтировать в систему отопления циркуляционный насос (если он отсутствовал). И, наконец, подключается терморегулятор. Он обеспечивает автоматизированную работу нагревателя.
Индуктор начинает создавать электромагнитное поле после запуска инвертора. Появляются вихревые потоки, нагревающие проволоку внутри трубы, и как итог – весь теплоноситель.
Так, создание индукционного нагревателя на базе сварочного инвертора довольно несложное дело. Тем более, у данного типа обогревания есть множество плюсов, которые вытекают в эффективность, долговечность оборудования и низкие финансовые затраты
Однако нужно помнить о мерах предосторожности, чтобы не пришлось переделывать всю работу заново, подбирать качественные детали и сохранять поэтапность сборки нагревателя
Заботясь об уюте и комфорте своего жилища, каждый владелец загородного дома или коттеджа задумывается о том, как правильно подойти к выбору оптимальной отопительной системы.
Современный рынок отопительного оборудования весьма насыщен всевозможными видами котлоагрегатов. Многие эксперты сегодня советуют выполнять монтаж газового котла, так как он является эффективным способом обогрева жилища.
В таком утверждении, конечно, никто не сомневается, но что делать в том случае, когда строение расположено далеко от газовых магистралей? В таком случае, оптимальным выходом будет установка электрического оборудования для обогрева дома.
Чтобы опередить скептиков, которые читая эти строки, задумываются о постоянном подорожании электроэнергии, мы предлагаем рассмотреть такой вид электрического обогрева помещения, как индукционное отопление. Поэтому, в нашей статье мы подробно остановимся на описании вихревого индукционного нагревателя, который без особых усилий можно выполнить своими руками, применяя при этом сварочный инвертор.
Как собрать индукционный котел самостоятельно
Современный рынок отопительных устройств представляет большой выбор различных моделей индукционных нагревателей как для бытового, так и для промышленного использования. Несмотря на то, что на сегодняшний день подобное оборудование не вышло на уровень широкого применения в отопительных системах, стоимость его высока. Цена на бытовые котлы начинаются от 25 000 рублей, а на промышленные — от 100 000 руб.
В целях экономии сделать индукционный нагреватель можно своими руками. Такая работа под силу даже не специалисту.
Устройство со сварочным инвертором и пластиковыми трубами
Все материалы и компоненты, которые применяются для сборки, доступны и зачастую находятся под рукой. Что для этого нужно:
- катанка или нержавеющая проволока из стали (диаметр до 0,7 см);
- медная проволока;
- металлическая сетка;
- фрагмент пластиковой трубы с толстыми стенками для корпуса обогревателя (диаметр изнутри 5 см);
- сварочный аппарат;
- переходники для монтирования котла к системе отопления;
- инструменты;
- насос для обеспечения циркуляции воды.
Проволоку из нержавеющей стали нужно нарезать на кусочки длиной 0,5-0,7 см. Заполнить плотно ими пластиковую трубу и закрыть ее с обеих сторон. В ней не должно быть свободного пространства. На дно трубки устанавливается металлическая сетка, которая позволяет удержать стальные частички внутри.
Далее следует смастерить основной компонент нагревания — индукционную катушку. На пластиковую трубу наматывается медная проволока. Необходимо сделать не менее 100 аккуратных витков на одинаковом расстоянии друг от друга. Затем индукционная катушка подключается к системе индивидуального отопления. Устанавливается котел в любой части трубопровода. Для прокачки воды необходимо встроить насос.
Подключается самодельное устройство внешней обмоткой из меди к инвертору. Обязательно проводятся работы по электроизоляции и теплоизоляции котла. Все открытые участки закрываются специальным материалом. Для утепления используется базальтовая вата. Это необходимо для того, чтобы нагревалась труба без потерь теплоэнергии на воздух.
Устройство с трансформатором
Данный вариант проще в сборке, чем предыдущий. Что потребуется для изготовления своими руками:
- трехфазный трансформатор с возможностью крепления;
- сварочный аппарат;
- медная обмотка.
Необходимо вставить трубы одна в другую, сварить. Конструкция в разрезе должна напоминать форму бублика. Она выполняет одновременно две задачи – нагревательного элемента и проводника. Затем медной проволокой обматывается корпус нагревателя и подключается к трансформатору. Чтобы тепло не терялось в процессе эксплуатации, на котел можно соорудить защитный кожух.
Индукционное отопление хорошая альтернатива стандартным системам отопления. Его эффективность составляет около 97% КПД. Такие системы экономичны, функционируют на любой жидкости, работают бесшумно, не выделяют вредных веществ.
При соблюдении правил сборки котлы безопасны в эксплуатации. Они долговечны. Но если какой-то элемент придет в негодность, замена его не составит сложностей. Все материалы легко заменимы и доступны.
