Индукционный нагреватель для отопления своими руками

Как сделать простой индукционный нагреватель для отопления

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.

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.

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.

Источник

Индукционное отопление своими руками

Сегодня речь пойдет об отоплении.
Возможно ли самостоятельно собрать отопительный электрический котел в домашних условиях?

Безусловно, но для этого придется использовать некоторые приборы и материалы, которые имеются не у каждого. Поэтому, если захотите изготовить самостоятельно похожее устройство, скорее всего у вас возникнет необходимость посещения строительного магазина, а так же магазина мелкой бытовой техники.

Что понадобится для изготовления?
1. Индукционная бытовая плитка с потребляемой мощностью 1 кВт
2. Радиатор отопления. Автор использовал биметалл (можно использовать алюминиевый). Количество секций выбирайте в зависимости от площади которую вам нужно отопить. В данной статье, в качестве примера, используется радиатор, состоящий из 4-ех секций.
3. Металлический гофрированный шланг (подводка для ванны), необходимо минимум полтора метра, нужно брать с запасом
4. Фитинг и муфты
5. Медная трубка

В качестве нагревательного источника автор использовал индукционную бытовую плитку.

Давайте вкратце рассмотрим принцип работы индукционной плиты.

Внутри такого прибора скрывается не нагревательный элемент, а электромагнитная катушка. Если пропустить через катушку ток возникнет поле. Если сверху на катушку поместить металлический предмет, то в нём возникнут токи. Чтобы так смог гореть он должен быть высокочастотным это значит быстро менять направление туда-сюда. Такой ток будет создавать нагрев. Обратная сторона такой технологии — это мощное электромагнитное поле. Рядом с некоторыми индукционными плитами работают плохо или вовсе перестают работать микрофоны. Вредит ли здоровью человека индукционная плита? Давайте разбираться. На очень близком расстоянии от электромагнитной катушки менее 10 см интенсивность электрического поля будет примерно 137 В/м. Если прибор фиксируемый электромагнитное поле расположить на расстоянии 50 см то интенсивность поля ослабевает и не превышает уже 18 В/м.

Вывод следующий: с такой плитой не стоит обниматься и всё будет О’кей.

Индукционный нагрев несомненно имеет одно, но довольно существенное преимущество по сравнению с обычным нагревом (тэном). Главный критерий — это конечно КПД. Еще одним несомненным плюсом является возможность более долгого срока эксплуатации. Нагревательные элементы, используемые в обычных бытовых плитках так называемые тэны довольно быстро выходят из строя. Чаще всего они попросту перегорают. В процессе эксплуатации таких плиток бывает возникает необходимость замены нагревательного элемента на аналогичный. Электромагнитная катушка, используемая для производства в основном бытовых электроплиток намного реже выходят из строя или не выходят вообще на протяжении всего срока службы изделия. В данной статье речь пойдет о том, как сделать довольно простой индукционный обогреватель. По словам автора, изготовление такого прибора не займет у вас много времени. Также автор уверяет что таким обогревателем имеющего мощностью около 1 кВт возможно отапливать помещение площадью примерно 30 м².

Совершенно у каждой индукционной плитки имеется регулятор мощности. С его помощью будет производиться регулировка температуры нагрева радиатора.

Сначала автор изготавливает импровизированную спираль используя металлический гофрированный шланг диаметром 20 мм. Выполнен он из нержавеющего сплава, приобрести такой можно практически в любом строительном магазине. Его нужно свернуть как показано ниже.

Таким образом это очень важная часть данной конструкции. Автор изготовил такую перемычку используя медную трубку припаяв ее таким образом к металлическому шлангу. Каких-либо сложностей при изготовлении спирали с соединяющей ее контур перемычкой, по словам автора, возникнуть не должно. Сам он собрал ее примерно за 1 час. В итоге получился замкнутый контур и вся мощность индукции будет использована для нагрева. Внутри шланга будет циркулировать вода. Поэтому индукция будет трудиться над ее нагревом.

Самодельный индукционный котёл практически готов. Фактически он состоит всего из двух элементов, из индукционной плитки купленный в магазине и сделанные своими руками в спирали.

Далее необходимо подключить к батарее контур. Используя фитинги соединяем детали.

Далее автор приступает к заливке воды в радиатор. Вода сама будет циркулировать в системе отопления. Дополнительный насос не потребуется. Горячая вода будет подниматься вверх и по мере остывания опускаться вниз где снова попадет в спираль и будет опять подвергнута нагреву и так бесконечно.

Для того, чтобы заполнить систему водой необходимо открутить заглушку на радиаторе отопления. Наполнять радиатор до краев не нужно, надо учитывать, что при нагревании, вода расширяется.

Так как специального расширительного бочка данная конструкция не имеет, то эту роль будет выполнять сам радиатор. Именно поэтому при его наполнении оставляем немного места.

Итак, приступаем к проверке. Необходимо включить плитку.

Для начала установить минимально возможную мощность, а потом, по мере необходимости, уже установить максимальную.
Автор разместил датчик электронного термометра на радиаторе отопления. Цифры быстро довольно быстро начали меняться, увеличиваясь соответственно прошедшему времени работы прибора. В процессе испытания выяснилось, что четырех секционной радиаторной батареи, оказалось мало для индукционной плиты мощностью 1 кВт. Температура системы отопления быстро росла. Такой плитке не составит труда нагреть радиатор состоящий и из значительно большего числа секций (10 или 12 например). По заверению автора для нормальной работы данного отопительного агрегата, во избежание перегрева и закипанию воды, необходим радиатор с 12 секциями. Это если в плитке установлена индукционная катушка с мощностью не превышающей 1 кВт. Так же автор говорит о разделении такой батареи на 2 части по 6 секций каждая.
Так же это устройство можно приспособить (помимо использования в качестве отопительного котла) для других нужд, например, его можно использовать в качестве водонагревателя (бойлера).

Плюсом данной конструкции является возможность использовать плитку по своему прямому назначению – для разогрева или приготовления еды. Для этого просто нужно аккуратно достать плитку из-под спирали. Конструкция при этом никак не пострадает, она обладает достаточной жесткостью.

Закончили кухонные дела, поставили плитку под спираль котла и все, можно включать и эксплуатировать прибор.

На более дорогих моделях индукционных плит можно установить определенную температуру нагрева и прибор будет сам ее поддерживать.
Автор самоделки занялся подсчетами и пришел к выводу, что примерный КПД его изобретения при сравнении с обогревателем, в котором в качестве нагревательного элемента используется тэн, оказался примерно в 3,5 раза выше чем КПД обогревателя с тэном. Автор использовал такой отопительный прибор, когда за окном было достаточно холодно (термометр показывал -15°C), при этом в помещении в котором в качестве системы отопления использовался самодельный индукционный котел температура воздуха была около +20°C. Исходя из полученного практического испытания можно заявить, что данная конструкция имеет место быть и даже является более экономичной в плане потребления электроэнергии.

Источник