Проволочный нагреватель своими руками

Индукционный нагреватель воды для отопления: пошаговое руководство изготовления своими руками

Недостатки и достоинства

Рассмотрим положительные характеристики и преимущества индукционного оборудования:

1. Нагрев производится в любой среде.
2. Возможность изготовления сверхчистых сплавов.
3. Быстрый нагрев и плавка любого материала, который проводит ток.
4. Элементы прибора монтируются снаружи, врезки отсутствуют. Это гарантирует исключение протечек.
5. Индукционный водонагреватель не загрязняет окружающую среду.
6. Удобен при необходимости нагрева определенного участка поверхности.
7. Площадь контакта теплоносителя с поверхностью нагревателя во много раз больше, нежели в аппаратах с трубчатыми электронагревателями. За счет этого среда греется очень быстро.
8. Компактные размеры прибора.
9. Оборудование легко настраивается на нужный режим работы и без труда регулируется.
10. Имеется возможность изготовления прибора любой формы (в том числе самостоятельно). Это предупреждает локальный нагрев и способствует равномерному распределению тепла.

Простой нагреватель индукционного типа

Проточный нагреватель такого типа практически не имеет минусов, если сравнивать с приборами, работающими по иным принципам. Единственная сложность эксплуатации в том, что необходимо сопоставить индуктор с заготовкой. Иначе нагрев будет недостаточным и маломощным.

Что представляет собой и как работает индукционный водонагреватель

Принцип действия всех приборов индукционного типа основан на способности вихревых (наведенных) токов нагревать находящиеся в поле излучения предметы. Индукционный проточный водонагреватель еще относится к разряду постоянно усовершенствующегося оборудования, но и уже существующие модели обладают достаточно высокой тепловой мощностью.

Конструктивно водонагреватель такого типа представляет собой металлическую закрытую емкость небольшого диаметра. Основным элементом является высокочастотная индукционная катушка, помещенная внутрь бака. Характеристики наматываемой спирали зависят от требуемой мощности и производительности устройства. Внутри катушки проходит трубопровод небольшого диаметра, через который проходит нагреваемая вода.

Основным электрическим элементом является понижающий трансформатор и инвертор, позволяющий получить из обычного бытового электричества токи высокой частоты. При прохождении такого тока через индукционную катушку происходит нагрев пространства внутри нее, которое может быть заполнено специальным антифризом или даже обычной водой.

Благодаря повышению температуры внутри катушки осуществляется нагрев проходящей по медной трубке воды. Медь используется в силу своей хорошей теплопроводности.

Принцип работы индукционного водонагревателя

Как видите, схема индукционного водонагревателя достаточно проста. Имея навыки работы с электрооборудованием собрать такое устройство можно даже самостоятельно.

Эксперты отмечают целый ряд положительных моментов использования индукционной техники для обеспечения горячего водоснабжения и даже отопления:

• Агрегаты индукционного типа отличаются исключительной долговечностью. Средний срок службы достигает 25-30 лет. При этом не требуется дорогостоящее техническое обслуживание, профилактическая чистка может осуществляться один раз в 10 лет.
• Индукционные водонагреватели могут обладать значительной тепловой мощностью, наряду с этим потребление электроэнергии (по сравнению с традиционным оборудованием на тэнах) снижено на 30-50%.
• Образование накипи на индукционном греющем элементе невозможно в принципе. Переменное магнитное поле препятствует образованию и оседанию труднорастворимых солей на внутренних поверхностях конструкции.

Конечно, водонагреватели такого типа нельзя отнести к разряду дешевой бытовой техники, на сегодняшний день даже небольшие по мощности модификации стоят не менее 30 тысяч рублей. Но постоянное усовершенствование конструкции, увеличение объемов продаж приводит к постепенному снижению цен на такие устройства. Поэтому в ближайшем будущем индукционные водонагреватели могут стать доступными для широких слоев населения.

Процесс изготовления своими руками

Для работы пригодятся следующие инструменты:

• сварочный инвертор;
• сварочный генерирующий ток силой от 15 ампер.

Еще понадобится проволока из меди, которая наматывается на корпус сердечника. Устройство будет выполнять роль индуктора. Контакты проволоки соединяются с клеммами инвертора так, чтобы не образовалось скруток. Отрезок материала, нужный для сборки сердечника, должен быть нужной длины. В среднем число витков равно 50, диаметр проволоки — 3-м миллиметрам.

Медная проволока разного диаметра для обмотки

Теперь перейдем к сердечнику. В его роли будет полимерная труба, сделанная из полиэтилена. Такой вид пластмассы выдерживает довольно высокую температуру. Диаметр сердечника — 50 миллиметров, толщина стенок — минимум 3 мм. Данная деталь используется как калибр, на который навивается проволока из меди, формируя индуктор. Собрать простейший индукционный нагреватель воды может практически любой человек.

На видео увидите способ — как самостоятельно организовать индукционный нагрев воды для отопления:

Первый вариант

На 50-миллиметровые отрезки рубится проволока, ей заполняется пластиковая трубка. Чтобы она не высыпалась из трубы, следует закупорить торцы проволочной сеткой. На концах ставятся переходники от трубы, в том месте, где подключается нагреватель.

На корпус последнего медной проволокой наматывается обмотка. Для этой цели нужно примерно 17 метров проволоки: нужно сделать 90 витков, диаметр трубы — 60 миллиметров. 3,14×60×90=17 м.

Труба врезается в трубопровод. Нагреватель подключается к инвертору. Осталось заполнить устройство водой и включить. Все готово!

Второй вариант

Этот вариант гораздо попроще. Выбирается прямой участок метрового размера на вертикальной части трубы. Его следует тщательно очистить от краски, используя наждачку. Далее этот участок трубы покрывается тремя слоями электротехнической ткани. Медной проволокой наматывается индукционная катушка. Вся система подключения хорошенько изолируется. Теперь можно подключить сварочный инвертор, и процесс сборки полностью завершен.

Индукционная катушка, обмотанная медной проволокой

Перед тем как начинать изготовление водонагревателя своими руками, желательно ознакомиться с характеристиками заводских изделий и изучить их чертежи. Это поможет разобраться с исходными данными самодельного оборудования и избежать возможных ошибок.

Третий вариант

Чтобы сделать нагреватель этим более сложным способом, нужно использовать сварку. Для работы еще понадобится трехфазный трансформатор. Друг в друга нужно вварить две трубы, которые будут выполнять роль нагревателя и сердечника. На корпус индукционника накручивается обмотка. Таким образом повышается производительность прибора, который имеет компактные размеры, что очень удобно при его эксплуатации в домашних условиях.

Обмотка на корпусе индукционника

Для подвода и отвода воды, в корпус индукционника ввариваются 2 патрубка. Чтобы не терять тепло и предотвратить возможные утечки тока, нужно сделать изоляцию. Она избавит от проблем, описанных выше, и полностью исключит появление шума при работе котла.

Накопительные системы с большим объемом

Мы выяснили, в чем основной недостаток водонагревательного элемента «труба в трубе». Косвенный нагрев происходит слишком долго. Поскольку увеличение теплоотдачи затруднительно, для нагрева воды можно использовать емкость покрупнее. Тогда и над теплообменником можно «поколдовать». Оптимальный вариант на иллюстрации: змеевик внутри широкого корпуса.

Конструкция представляет собой бак требуемой емкости (50, 100, 200 литров), внутри которого, расположен змеевик (чем длиннее, тем эффективнее прогрев). Источник тепла не имеет значения: обычно, это контур отопления помещения. Вода в санитарном (внутреннем) баке достаточно быстро прогревается. Единственная проблема — неравномерность распределения тепла. В нижней части емкости остается «холодная» область. Несмотря на правильную схему отбора нагретой воды (приемный патрубок сверху), холодная область не дает прогреться всему объему.

При самостоятельном изготовлении рекомендуется использовать нержавеющий бак и медный змеевик. Дополнительные затраты окупятся высокой эффективностью системы.

Тем более, что материалы дефицитом не являются. Бак подойдет от старой стиральной машинки активаторного типа. А медная трубка продается в любом сантехническом магазине.

Еще один вариант: «бак в баке». Если перед вами встает вопрос, как сделать бойлер своими руками, присмотритесь к такой схеме.

Внутренняя емкость (в которой будет происходить косвенный нагрев) подбирается с гофрированными стенками (желательно). Так больше площадь теплообмена. А вода первичного нагрева протекает через точку внешнюю. Если вы охлаждали кастрюлю с горячим компотом в тазу с холодной водой, принцип работы нагревателя понятен.

Разумеется, выполнить такою систему сложнее, но эффективность будет выше.

Как пользоваться проточным нагревателем

Важно разбираться не только в порядке подключения проточного водонагревателя, но и в особенностях его использования. В случае если спираль нагревателя будет покрыта жидкостью в недостаточном объеме, она сломается и пользоваться прибором станет невозможно

В случае если спираль нагревателя будет покрыта жидкостью в недостаточном объеме, она сломается и пользоваться прибором станет невозможно.

Как пользоваться проточным нагревателем

Схема подключения водонагревателя в квартире

Вне зависимости от выбранного вами варианта подсоединения проточного нагревателя использование такого устройства выполняется в следующем порядке:

• открывается вентиль;
• холодная вода переводится на нагреватель;
• через некоторое время из лейки нагревателя начинает выходить холодная жидкость;
• вы включаете водонагреватель;

спустя 30-60 секунд из лейки идет уже нагретая вода.

Выключение прибора выполняется в аналогичном порядке – вы отключаете нагреватель, ждете, пока из душевой лейки начинает идти холодная жидкость, и лишь после этого выключаете подачу воды.

Конструкционные особенности и работа теплового генератора

Для организации индивидуального отопления в качестве индукционного нагревателя этой системы можно использовать трансформатор, состоящий из двух обмоток:

1. Первичной.
2. Вторичной короткозамкнутой.

Вихревые потоки здесь образуются во внутренней составляющей. Они направляют образующееся электрическое поле на вторичный контур. Именно он выполняет одновременную роль корпуса и элемента нагрева для теплоносителя. С возрастанием плотности вихревых токов, которые нацелены на сердечник, изначально начинает греться вся его поверхность, а потом весь элемент.

Пример установки водонагревателя на индукционном токе для отопления

Для подвода холодной воды и выхода нагретого теплоносителя индукционные котлы снабжаются двумя патрубками.

Для тех, кто хочет сделать своими руками такое оборудование, нужно предусмотреть, что:

• Нижний патрубок монтируется на вводный магистральный участок;
• Верхний – на подающий участок трубопровода.

Принцип работы системы

Тепло, генерируемое котлом, передается циркулирующему в системе отопления теплоносителю. За счет гидростатического давления, нагретая вода непосредственно через подающий патрубок поступает в общую отопительную систему и постоянно отводится за счет нагнетания в нее теплоносителя. Поэтому возможность перегрева оборудования здесь полностью исключена.

Сравнение энергопотребления водонагревателя на индукции с другими

Постоянная вибрация при работе индукционной системы не дает возможности образования накипи и ее жестких отложений на внутренние стенки трубопровода. Индукционные нагреватели не имеют стандартных электрических нагревательных элементов, поэтому вероятность дорогостоящих поломок в них сводится к нулю. Кроме этого, здесь отсутствуют разъемные соединения, которые могут угрожать незапланированным неприятным протечкам. Положительной особенностью этого котла является отсутствие шума при работе, что позволяет устанавливать его в любых жилых помещениях.

Что нужно знать о безопасности

Не забывайте, что мы имеем дело с источником повышенной опасности – электрическим нагревательным прибором, поэтому при его сборке и использовании необходимо соблюдать некоторые правила:

Обязательно используйте отдельную электрическую линию для подключения индукционного котла, а также оснастите его группой безопасности.

1. Если в котле циркуляция воды осуществляется естественным путем, то обязательно оснащайте его датчиком температуры, чтобы при перегреве устройство отключалось автоматически.
2. Не подключайте самодельный водонагреватель в розетку, лучше проведите для этого отдельную линию с увеличенным сечением кабеля.
3. Все открытые участки проводов нужно заизолировать, чтобы обезопасить людей от удара током или ожога.
4. Ни в коем случае не включайте индуктор, если труба не заполнена водой. В противном случае труба расплавится, а прибор замкнет или он может и вовсе загореться.
5. Устройство нужно монтировать на высоте 80 см от пола, но так, чтобы до потолка оставалось около 30 см. Также не стоит его устанавливать в жилой зоне, так как электромагнитное поле плохо сказывается на здоровье людей.
6. Не забудьте сделать заземления индуктора.
7. Обязательно подключайте прибор через автомат, чтобы в случае аварии последний отключил питание от водонагревателя.
8. В систему трубопровода нужно вмонтировать предохранительный клапан, который будет снижать давление в системе автоматически.

Как сделать нагреватель

Наш самодельный индукционный нагреватель из сварочного инвертора будет несколько изменен по сравнению с прототипом, чтобы упростить его изготовление. Для создания электромагнитного поля снаружи индуктора потребуется серьезная катушка с огромным числом витков, к тому же согнуть трубу в виде змеевика не так-то просто. Поэтому лучше прямую трубу поместить внутрь индукционной катушки, чтоб она работала как сердечник.

По логике, труба должна быть металлической, но в самодельной установке с небольшим индуктором она будет очень слабо нагревать теплоноситель. Так что мастера-умельцы придумали другое устройство сердечника из полимерной трубы, частично наполненной отрезками металлической проволоки. Роль индуктивного контура сыграет катушка из эмалированной медной проволоки. Ну и генератором тока высокой частоты послужит бытовой инверторный аппарат для дуговой сварки. Итак, уточняем перечень материалов:

• труба полимерная диаметром 50 мм из сшитого полиэтилена для отопления, выдерживающая температуру теплоносителя до 95 °С;
• проволока стальная диаметром 6 мм;
• провод медный эмалированный сечением 3 мм2;
• мелкоячеистая сетка из тонкой металлической проволоки.

Стальную катанку нарезают частями длиной 4—6 мм, чтобы получились цилиндрики разных размеров. Затем один торец трубы закрывают мелкоячеистой сеткой и засыпают внутрь отрезки проволоки. Чтобы они не выпадали наружу, сетку надо поставить и с другой стороны. Из медного провода поверх трубы своими руками выполняют индукционную обмотку, что будет служить нагревателем. Число витков – от 85 до 95, концы тщательно изолируются и подсоединяются к выходу сварочного инвертора, как это показано на схеме:

Теперь после включения сварочного аппарата катушка создаст электромагнитное поле, вызывающее течение вихревых токов в металлическом сердечнике из кусков катанки. Он станет быстро прогреваться, поднимая температуру протекающей по трубе воды. Собственно, на этом изготовление индукционного нагревателя закончено, остается его установить в помещении топочной и подключить к отопительной системе.

Плюсы и минусы индукционных устройств для нагрева воды

Прибор имеет довольно простую конструкцию и не требует специальных документов, разрешающих использование и установку. Индукционный нагреватель воды имеет высокую степень эффективности и оптимальную для пользователя надежность. При использовании его в качестве котла для отопления можно даже не устанавливать насос, так как вода течет по трубам благодаря конвекции (при нагреве жидкость практически превращается в пар).

Также устройство обладает рядом преимуществ, что выгодно отличает его среди других видов водонагревателей. Итак, индукционный нагреватель:

В индукционных нагревателях вода становится горячей за счет трубы по которой течет, а последняя нагревается за счет индукционного тока, создаваемого катушкой.

• намного дешевле своих аналогов, такое устройство можно без проблем собрать самостоятельно;
• полностью бесшумный (хотя катушка и вибрирует при работе, но эта вибрация не ощутима для человека);
• во время работы вибрирует, благодаря чему грязь и накипь не прилипает к его стенкам, поэтому и в чистке не нуждается;
• имеет теплогенератор, который можно легко сделать герметичным благодаря принципу работы: теплоноситель находится внутри нагревательного элемента и энергия передается нагревателю посредством электромагнитного поля, никаких контактов не нужно; поэтому не понадобятся уплотнительные резинки, сальники и прочие элементы, способные быстро испортиться или протекать;
• ломаться в теплогенераторе просто нечему, так как воду нагревает обычная труба, которая неспособна испортиться или перегореть, в отличие от ТЭНа;

Не стоит забывать и о том, что обслуживание индукционного нагревателя выйдет намного дешевле, чем бойлера или газового котла. Устройство имеет минимум деталей, которые практически никогда не выходят из строя.

Несмотря на огромное количество достоинств, индукционный водонагреватель имеет и ряд недостатков:

• первый и самый болезненный для владельцев – это счет за электричество; прибор нельзя назвать экономичным, поэтому придется выкладывать порядочную сумму раз за его использование;
• второе – устройство сильно греется и нагревает не только себя, но и окружающее пространство, поэтому лучше не прикасаться к корпусу теплогенератора во время его работы;
• третье – прибор имеет крайне высокую эффективность и теплоотдачу, поэтому при его использовании обязательно устанавливайте датчик температуры, иначе может взорваться система .

Выбор кабеля и автомата

При ремонте в новых квартирах, на бойлер обычно проводят отдельную проводку непосредственно от щитка. Если же вы хотите подключить бойлер к старой общей проводке, на которой уже подключено несколько розеток, обязательно убедитесь, что она выдержит мощность бойлера.

В большинстве случаев, при мощности до 3,5квт, проводка должна быть выполнена 3-х жильным медным кабелем ВВГнГ-Ls, сечением не менее 2,5мм2.

Трехжильный кабель необходим для того, чтобы обеспечить постоянную связь с заземлением.

Автомат подключения бойлера выбирайте двухполюсный. Номинальный ток автомата 16А (достаточно при мощности бойлера до 3,5 кВт).

При нагрузке до 2кВт подойдет автоматический выключатель с номинальным током 10А.

Калорифер своими руками

Иногда для обогрева не подходит индукционный водонагреватель, в таком случае можно использовать другие способы обогрева. Популярный быстрый способ обогрева помещения – калорифер или канальный нагреватель.

Для изготовления калорифера понадобятся:

1. Несколько листов нержавеющего металла для корпуса устройства.
2. Медная труба (ее диаметр должен составлять примерно полдюйма), используемая в теплообменнике.
3. Канальный вентилятор, питаемый от бытовой сети.
4. Два концевых крана с муфтами или с фланцевыми соединениями, чтобы интегрировать теплообменник к системе отопления помещения.
5. Несколько пружин (обычно хватает четырех) для закрепления вентилятора. Крепить рекомендуется пружинами, а не магнитами, например, т.к. пружины обеспечат тихую работу.

Процесс создания калорифера разбивается на части. Первая часть – разметка. На приготовленном листе металла нужно отметить габариты корпуса (получится отмеченная полоса) и линии сгибов полосы. Вторая часть – изготовление корпуса. Отмеченная полоса вырезается из листа, сгибается и закрепляется на противоположных концах. Лицевая сторона устройства делается из оцинкованного листа, на лицевой стороне просверливаются отверстия для циркуляции воздуха.

Третья часть – создание теплообменника. Медная труба с одной стороны закрывается заглушкой, потом в трубу засыпается песок и трубу гнут. После гибки можно избавиться от песка. Четвертая часть – присоединение теплообменника. На боку теплообменника проделываются два отверстия для медной трубы, на концах трубы делается резьба для муфт, а в верхнюю точку элемента нагревания впаивается кран Маевского. Затем теплообменник вставляется в корпус и прикручивается гайками. Пятая часть – установка вентилятора. Просверливаются отверстия в углах корпуса, в них закрепляются пружины, вентилятор помещается в корпус так, что пружины расставлены в стороны на равное расстояние. Шестая часть – установка прибора. Калорифер подключается с помощью муфт и кранов к системе отопления. Размещается калорифер на стене, с зазором между стеной и прибором в 10 см. Сделать водяной нагревательный элемент с электричеством можно самому.

Как сделать индукционный водонагреватель своими руками

Для изготовления самодельного устройства понадобится следующее:

• Инвертор и трансформатор от самого дешевого сварочного аппарата с возможностью настройки выходного тока на 18 – 25 А.
• Несколько обрезков нержавеющей проволоки диаметром 6 – 8 мм и длиной от 3,8 до 5,5 см или аналогичных по размерам фрагментов листовой заготовки.
• Отрезок толстостенной полимерной трубы диаметром 4,5 – 5 см.
• Мелкая сетка из лески или нержавеющей проволоки.
• Эмалированный провод из меди сечением 1,5 – 2 кв. мм.

Длина провода должна быть такой, чтобы с его помощью поверх пластиковой трубы можно было соорудить катушку из 85 – 95 витков (зависит от силы тока на выходе сварочного трансформатора).

Самодельный индукционный нагреватель

Если все готово, можно приступать к работе:

1. Укрепите с одной стороны пластиковой трубы мелкую сетку.
2. Развернув трубу вертикально сетчатым донышком вниз, заполните ее металлическими обрезками.
3. Намотайте на трубу медный провод, так чтобы получившаяся катушка располагалась посредине отрезка.
4. Подключите катушку к выходным клеммам сварочного трансформатора.
5. С помощью переходников подключите самодельный водонагреватель к системе водоснабжения.

Чтобы добиться максимального эффекта, катушку с трубой следует поместить в корпус, изготовленный из любого бака или другой емкости. Затем корпус нужно утеплить.

• Водонагреватель должен располагаться вертикально сетчатым донышком вниз.
• Вода должна поступать в устройство снизу вверх.
• Если водонагреватель применяется в системе отопления, она должна быть оборудована циркуляционным насосом.
• Минимально допустимое расстояние от водонагревателя до строительных конструкций: пол и потолок – 80 – 90 см, стены – 30 – 40 см.

Систему можно усовершенствовать путем установки терморегулятора.

Электронный вариант

Второй тип индукционных нагревателей, которые можно сделать своими руками, использует достижения современной электроники.

Схема устройства индукционного нагревателя.

Предлагаемая схема для самостоятельной сборки не требует никакой настройки и начинает работать сразу после сборки. Эта электронная схема, работающая по принципу последовательного резонанса, имеет довольно большую мощность. При использовании более мощных полевых ключей и более емких конденсаторов можно значительно повысить выходную мощность нагревателя.

Для сборки этой схемы вначале берем дроссель из блока питания компьютера. Намотаем на кольцо из порошкового железа провод калибра 1,5 мм от 10 до 30 витков. Выбираем полевые транзисторы по максимальному сопротивлению открытого перехода. В нашем случае это приборы из серии IRF740 (но можно применить и IRFP250). Диоды берем на обратное напряжение не менее 500 В при токе не менее 3-4 А, типа UF4007 или HER305. Применяются стабилитроны на 15-18 В с мощностью до 2-3 Вт. Применяются резисторы на 0,5 Вт.

Собираем схему и изготавливаем индукционную катушку. Она состоит из 6-7 витков провода 1,5 мм. Присоединяем ее к собранной электронной схеме и включаем. Такой нагреватель может нагреть до желтого оттенка болты М6. Эта схема сравнительно проста, но выделяемое тепло при работе установки может повредить транзисторы. Поэтому их надо установить на радиаторы.

Источник