Kako narediti indukcijski ogrevalni kotel z lastnimi rokami: izdelava domačega toplotnega generatorja

Ljudje so razvajeni s civilizacijo in si ne predstavljajo obstoja brez njenih dobrin. Mednje nedvomno spada tudi ogrevanje stavb. Sistemi ogrevanja se nenehno izboljšujejo ter postajajo vse bolj učinkoviti in priročni za uporabo.

A to ni dovolj. Strinjajte se, da je zelo dobro, če je ogrevalna oprema tudi ekonomična. In ta želja je povsem uresničljiva – indukcijski ogrevalni kotel lahko izdelate sami. Ne le da lahko zagotovi zahtevano raven ogrevanja prostora, ampak pri tem tudi zelo varčno porablja energijo.

Poleg tega lahko takšno opremo po želji sestavi celo začetnik. Kako to pravilno narediti in kateri materiali so potrebni za izdelavo – ta vprašanja bomo podrobno obravnavali v našem članku. Najprej si oglejmo sestavo in načelo delovanja opreme ter prednosti njene uporabe.

Sestava in načelo delovanja opreme

Preden se lotite samostojne sestave indukcijskega kotla, morate razumeti njegovo sestavo in načelo delovanja. In šele ko boste razjasnili te točke, lahko začnete z izdelavo domače naprave.

Kako deluje indukcijski kotel?

Da bi razumeli, kako deluje indukcijska oprema, se morate seznaniti z načelom njenega delovanja. Zato se spomnimo šolskega tečaja fizike.

Ko skozi prevodni material teče električni tok, ta oddaja toploto. Količina pridobljene toplote bo premo sorazmerna z napetostjo in jakostjo toka. To zakonitost sta odkrila Joule in Lenz, po katerih je fizikalni zakon tudi poimenovan.

Toda električni tok se lahko pojavi v prevodniku ne le ob neposredni priključitvi na vir napajanja. Obstaja še en način, ki ga je v predpreteklem stoletju odkril M. Faraday. To je brezkontaktna metoda, ki ne predvideva interakcije vira napajanja s prevodnikom.

Njegovo bistvo je, da ko se spremenijo parametri magnetnega polja, ki prečka prevodnik, se v njem pojavi EMS ali elektromotorna sila.

Ta pojav je bil imenovan elektromagnetna indukcija. Prav ta se uporablja pri delovanju indukcijskega kotla. Izkazalo se je, da če je prisotna EMS, bo prisoten tudi električni tok, in posledično bo prišlo do segrevanja prevodnika.

V tem primeru se bo proizvajal na brezkontaktni način, s pomočjo induciranih tokov, ali kot jih še imenujejo, Foucaultovih tokov.

Elektromagnetno indukcijo je mogoče pridobiti na dva načina. V prvem primeru za pridobitev indukcije vrtimo ali premikamo prevodnik znotraj stalnega magnetnega polja. Ta način se uporablja v električnih generatorjih.

Še en način pridobivanja indukcije je, da prevodnik ostane negiben, pri čemer se parametri magnetnega polja, v katerem se nahaja, in sicer smer silnic in intenziteta, nenehno spreminjajo.

Osnova delovanja vsakega indukcijskega kotla je pojav elektromagnetne indukcije.

To bi bilo precej težko narediti, če ne bi bilo Oerstedovega odkritja. Ugotovil je, da če navijemo žico okoli tuljave, se ta ob priključitvi vira napajanja spremeni v elektromagnet. Ob spremembi smeri in jakosti toka se bo spremenilo tudi magnetno polje, ki ga ustvarja ta naprava.

Če pa v polje postavimo prevodnik, bo v njem nastal električni tok, kar spremlja segrevanje.

Prav po tem načelu je zasnovan indukcijski kotel. Njegova konstrukcija je zelo preprosta. Vključuje ohišje, ki mora biti toplotno izolirano in ekranirano. V notranjosti je nameščena cev. Najbolje je, če je iz zlitine, lahko pa uporabimo tudi jeklo.

Vendar bodo v slednjem primeru obratovalne lastnosti naprave nekoliko prizadete. Cev se namesti v tulec iz dielektričnega materiala.

Toplotni nosilec v indukcijskih kotlih se segreva od notranjega jeklenega jedra, katerega segrevanje povzročajo vrtinčni tokovi, ki nastanejo v elektromagnetnem polju.

Na površino tulca se po načelu tuljave navije bakreni trak. Priključi se na vir napajanja. Za priključitev na ogrevalni sistem se uporabljata dva priključka, po katerih se bo premikal toplotni nosilec.

Pri napajanju z elektriko tok teče skozi tuljavo in aktivira izmenično magnetno polje, ki nato inducira vrtinčne tokove v cevi. Ti segrejejo stene elementa in deloma tudi toplotni nosilec, ki je v njej.

Obstajajo različice indukcijskega kotla z več cevkami majhnega premera, nameščenimi vzporedno. Uporabljajo se namesto ene velike cevi. To prinaša prednost v hitrosti segrevanja naprave.

V taki obliki oprema že lahko deluje, vendar bo ogrevanje šibko. Da bi ga okrepili, je treba skozi tuljavo spustiti visokofrekvenčni električni tok. Zato je oprema nujno dopolnjena z inverterjem in usmernikom.

Izmenični tok iz omrežja ima frekvenco 50 Hz, kar ni dovolj za učinkovito delovanje indukcijskega kotla. Zato se napaja v usmernik, kjer se pretvori v enosmerni tok.

Nato se usmeri v inverter, ki je elektronski modul s krmilnim vezjem in dvema ključnima tranzistorjema. Naprava pretvori enosmerni tok v visokofrekvenčnega.

Treba je priznati, da uporaba usmernika in inverterja povečuje ceno indukcijskega kotla. Zato obstajajo modeli, ki delujejo brez njiju. Priključijo se na običajno omrežje. Toda taka oprema ima impresivne dimenzije, kar omogoča povečanje njene učinkovitosti. Naprave z inverterjem so bolj kompaktne.

Inducirani vrtinčni tokovi zelo hitro segrejejo toplotni izmenjevalnik in tekočino v njem.

Osnovni elementi ogrevalne opreme

Vsak kotel indukcijskega tipa je sestavljen iz več konstrukcijskih elementov:

• Induktor. Glavni del naprave. Gre za neke vrste transformator z dvema navitjema. Primarno je navito na jedro. Pri prehodu toka prav tu nastane elektromagnetno polje, ki ustvarja vrtinčne tokove. Ohišje kotla deluje kot sekundarno navitje. To prevzame vrtinčne tokove, se segreje in prenaša toplotno energijo na toplotni nosilec.
• Grelec. To je jedro tuljave. Za kotel je izdelan v obliki cevi dovolj velikega premera ali več vzporedno povezanih cevi manjšega prereza.
• Cevni priključki. Namenjeni so za vključitev naprave v toplotno omrežje. Po enem vstopa toplotni nosilec v napravo, po drugem tekočina izstopa iz kotla in se dovaja v ogrevalni krog.
• Inverter. Ta naprava – inverter – pretvori enosmerni električni tok v visokofrekvenčnega, ki se nato dovaja na induktor.

Preden se lotite samostojne sestave, je treba skrbno premisliti, iz česa in kako bodo izdelani glavni elementi naprave. Nekatere od njih boste morali izdelati sami, nekatere pa lahko kupite.

Na primer, lahko uporabite inverter iz varilnega aparata. Dobro je, če bo imel možnost nastavitve moči.

Inverter pretvarja enosmerni tok v visokofrekvenčnega. Za izdelavo domačih naprav lahko uporabite standardni inverter za varjenje.

Našteli smo glavne elemente indukcijskega kotla.

Prednosti samostojne sestave ogrevalne naprave

Kotli na elektriko tradicionalno veljajo za neekonomične. Glede na to, da cena električne energije nenehno raste, so svojim lastnikom zelo dragi. Podrobne informacije o ogrevanju z električnim kotlom priporočamo v tem članku.

Vendar so indukcijski kotli, čeprav delujejo na elektriko, precej ekonomični.

Vendar to še ni celoten seznam njihovih prednosti.

Če se odločite za namestitev takšne naprave, lahko pridobite:

• Hitro segrevanje toplotnega nosilca. V povprečju traja 3–5 minut.
• Izkoristek, približno 100 %, saj se skoraj vsa električna energija pretvori v toplotno.
• Visoko temperaturo segrevanja tekočine v ogrevalnem krogu, najmanj 35 °C.
• Odsotnost vodnega kamna na notranjih površinah naprave, kar je posledica vibracij, ki nastanejo med delovanjem naprave. Te preprečujejo nastajanje usedlin.
• Dolga življenjska doba, ker ni gibljivih in drgnih mehanizmov ter delov. Posledično ni obrabe opreme in poškodb njenih sestavnih delov.
• Ni potrebe po odvajanju produktov zgorevanja in pogostem izvajanju vzdrževalnih opravil.

Pomanjkljivosti indukcijskih kotlov ni prav veliko. Predvsem gre za precej visoko ceno opreme. Poleg tega naprave med delovanjem oddajajo rahel vibracijski hrup.

Še ena pomanjkljivost je precej velika masa, kar morate nujno upoštevati pri montaži naprave na steno.

Da bi dosegli največji učinek uporabe indukcijskega kotla, tako domačega kot serijskega, jih morate povezati v skupino ter uporabljati izmenično ali vse hkrati.

Navodila za sestavo indukcijskega kotla

Indukcijske ogrevalne naprave lahko kupite v trgovini, vendar je njihova cena precej visoka. Zato mnogi domači mojstri poskušajo izdelati svojega z lastnimi rokami. Za izdelavo domačega indukcijskega kotla morate pripraviti materiale in orodja.

Za začetek morate kupiti varilni inverter. Lahko je poceni, vendar je zaželeno, da je naprava opremljena z regulatorjem toka.

Poleg tega bodite pozorni na tok, s katerim naprava deluje. Standardna vrednost za varilne inverterje je 15 A. To ne bo dovolj. Poiskati morate močnejšo napravo.

Poleg tega morate pripraviti vlečeno žico ali žico iz nerjavečega jekla s premerom približno 7 mm. Narezati jo je treba na koščke dolžine 40–50 mm. Ti bodo nameščeni v elektromagnetno polje, kjer se bodo segrevali.

Grelni element domače indukcijske naprave je izdelan iz bakrene žice, za navijanje katere lahko uporabite kateri koli cilindrični predmet ustreznega premera.

Za izdelavo ohišja kotla se uporablja plastična debelejša cev. Premer dela se lahko razlikuje, vendar je, kot kaže praksa, optimalna možnost 50 mm notranjega premera.

Za povezavo opreme z ogrevalnim sistemom se uporabljajo adapterji. Skozi enega bo v kotel vstopal hladen toplotni nosilec, skozi drugega pa bo vroča tekočina dovajana v sistem.

Koščke žice je treba položiti v ohišje. Da ne bi padli ven, se dno dela pokrije s kovinsko ali najlonsko mrežo z majhnimi očesi, ki se trdno pritrdi na ohišje. Nato lahko žico položite v notranjost ohišja.

Zdaj zgornji del dela pokrijete z enako mrežo kot dno in jo pritrdite na stene dela. Na oba konca namestite adapterje. Dobite surovec, iz katerega bo izdelana indukcijska tuljava.

Za to morate nanj naviti emajliran bakreni vodnik. V povprečju morate nanesti 90 ovojev. Ti naj bodo nameščeni bližje središču dela. Izvesti jih morate zelo previdno in enakomerno, tako da dobite kakovostno indukcijsko tuljavo.

Nastalo napravo lahko namestite v ogrevalni sistem. To storite na naslednji način. Najprej se iz sistema izpusti toplotni nosilec.

Potem se izbere mesto, kjer bo nameščen kotel. Cev na tem odseku se označi, nato se iz nje izreže kos, ki je po dolžini enak grelni napravi.

Za tem se na pripravljeno mesto namesti doma narejen indukcijski kotel. Tuljava se poveže z inverterjem, s čimer se montaža lahko šteje za končano. Po tem se sistem znova napolni s toplotnim nosilcem.

Na plastično cev s kosi kovinske žice v notranjosti se previdno navije bakrena žica

Šele po tem je mogoče preizkusiti novo napravo. V njej mora biti obvezno tekočina.

Če indukcijski kotel vklopite 'na suho', se bo plastično ohišje zaradi visoke temperature stopilo. To bo povzročilo delno uničenje ogrevalnega sistema, kar je nesprejemljivo.

Še en pomemben vidik je pravilna ureditev ozemljitve grelne naprave, brez katere ni mogoča njena varna uporaba.

Značilnosti vrtinčnega indukcijskega kotla

Z načelom delovanja indukcijske grelne naprave smo že seznanjeni. Obstaja njena različica: vrtinčni indukcijski kotel ali VIN, ki deluje nekoliko drugače.

Značilne lastnosti VIN

Kot indukcijski analog deluje z visokofrekvenčno napetostjo, zato je obvezno opremljen z inverterjem. Posebnost naprave VIN je, da nima sekundarnega navitja.

Njeno vlogo opravljajo vsi kovinski deli naprave. Ti morajo biti izdelani iz materialov, ki kažejo feromagnetne lastnosti. Tako ko primarno navitje naprave prejme tok, se napetost elektromagnetnega polja močno poveča.

To posledično generira tok, katerega moč hitro narašča. Vrtinčni tokovi povzročijo premagnetiziranje, zaradi česar se vse feromagnetne površine zelo hitro, skoraj v trenutku, segrejejo.

Vrtinčne naprave so dokaj kompaktne, a zaradi uporabe kovine so težke. To daje dodatno prednost, saj vsi masivni deli ohišja sodelujejo pri izmenjavi toplote. Tako se izkoristek agregata približa 100%.

To značilnost naprave je treba upoštevati, če se odločite za samostojno izdelavo kotla VIN. Lahko je izdelan samo iz kovine, plastike se ne sme uporabljati.

Glavna razlika vrtinčnega indukcijskega kotla je v tem, da njegovo ohišje deluje kot sekundarno navitje. Zato ga vedno izdelujejo iz kovine.

Kako sestaviti vrtinčno indukcijsko napravo?

Kot že vemo, se tak kotel razlikuje od svojega indukcijskega analoga, vendar ga ni težko izdelati sam. Res pa je, da bodo zdaj potrebne veščine varjenja, saj mora biti naprava sestavljena izključno iz kovinskih delov.

Za delo boste potrebovali:

• Dva enako dolga segmenta kovinske debelostenske cevi. Njuna premera morata biti različna, tako da je en del mogoče vstaviti v drugega.
• Navijalna (emajlirana) žica iz bakra.
• Trifazni inverter, lahko iz varilnega aparata, vendar čim močnejši.
• Ohišje za toplotno izolacijo kotla.

Zdaj se lahko lotite dela. Začnite z izdelavo ohišja bodočega kotla. Vzemite cev večjega premera in vanjo vstavite drugi del. Zvariti ju morate enega v drugega tako, da med stenama elementov ostane nekaj razmika.

Nastali del v prerezu bo spominjal na rogljiček. Za podlago in pokrov ohišja se uporablja jeklena pločevina debeline najmanj 5 mm.

Kot rezultat dobite votel valjast rezervoar. Zdaj je treba v njegove stene vrezati priključke za cevi za dovod hladne in odvod vroče tekočine. Konfiguracija priključka in njegov premer sta odvisna od cevi ogrevalnega sistema; morda bodo potrebni dodatni adapterji.

Po tem se lahko lotite navijanja žice. Previdno in z zadostno napetostjo se navije na ohišje kotla.

Shema delovanja domačega indukcijskega kotla vrtinčnega tipa

Dejansko bo navita žica služila kot grelni element, zato je priporočljivo ohišje naprave pokriti s toplotnoizolacijskim plaščem. Tako boste ohranili maksimum toplote in s tem povečali izkoristek naprave ter jo naredili varno.

Zdaj je treba kotel vrezati v ogrevalni sistem. Za to se izpusti toplotni nosilec, odreže se ustrezen odsek cevi in na njegovo mesto se privari naprava.

Preostane le še, da napajate ogrevalno napravo in ne pozabite nanjo priključiti inverter. Naprava je pripravljena za uporabo. Toda preden opravite preizkuse, morate napolniti vod s toplotnim nosilcem.

Ne veste, kateri toplotni nosilec izbrati za polnjenje kroga? Priporočamo, da se seznanite z lastnostmi različnih toplotnih nosilcev in priporočili za izbiro optimalne vrste tekočine za ogrevalni krog.

Šele po črpanju toplotnega nosilca v sistem izvedite poskusni zagon.

Najprej zaženite napravo na minimalni moči in pozorno spremljajte kakovost varjenih spojev. Če je vse v redu, moč povečajte na maksimum.

Na naši spletni strani je še eno navodilo za izdelavo indukcijske naprave, ki jo lahko uporabite za ogrevanje toplotnega nosilca v ogrevalnem sistemu. Če želite spoznati postopek sestave indukcijskega grelnika, kliknite na to povezavo.

Nenavadni model indukcijske naprave

Ta modifikacija indukcijskega kotla se morda zdi zelo nenavadna, vendar ima vseeno pravico do obstoja.

Poleg tega praksa kaže, da je taka naprava veliko bolj ekonomična od standardnega kotla z grelnimi elementi. Za ogrevanje standardnega trisobnega stanovanja bo porabila približno 1,8–2,5 kW na uro, medtem ko bo električni kotel porabil vsaj 6 kW.

Pri izdelavi domačih indukcijskih kotlov se za navijanje na jedro uporablja samo posebna bakrena žica za navitje.

Pravzaprav je kotel toplotni izmenjevalec, vgrajen v ogrevalni sistem, ki se segreva z indukcijsko električno ploščo.

Pomemben člen konstrukcije je toplotni izmenjevalec; biti mora kompakten, zanesljiv in po možnosti poceni. Izračuni kažejo, da bo za ogrevanje stanovanja s površino približno 50 m² zadostovala naprava, ki deluje s 40 litri hladilne tekočine.

To pomeni, da bo potreben ploščat kovinski rezervoar, katerega dimenzije se gibljejo v območju 50×600×500 mm. Takšno posodo je povsem mogoče izdelati sam, z varjenjem profilnih cevi 50×50.

Dela se izvajajo v naslednjem zaporedju:

• Cev 50×50 se nareže na odseke dolžine 600 mm. Skupaj jih mora biti 9–10.
• Dobljeni odseki se zvarijo drug k drugemu po načelu 'stena ob steni', tako da nastane neprekinjena vrsta cevi.
• Od cevi se odrežeta še dva odseka, tako da je njuna dolžina enaka širini dobljenega surovca.
• Iz obeh dobljenih fragmentov cevi se odreže ena stena.
• Detajl se s svojim odrezanim delom namesti na skupaj zvarjene cevi, tako da nastane surovec, ki spominja na zbiralnik. Fragment se privari na toplotni izmenjevalec.
• Podobno se namesti drugi odsek cevi na nasprotni strani.
• V nasprotna diagonalna območja toplotnega izmenjevalca se privarijo priključni nastavki za povezavo z ogrevalnim sistemom.
• Konstrukcija se skrbno zvari, ker mora biti popolnoma nepredušna.

Toplotni izmenjevalec je pripravljen; lahko ga namestimo na mesto in pod njega pripeljemo vir toplote. Praksa kaže, da je najbolje tak sistem namestiti v kopalnici, z vertikalno montažo.

Navadna indukcijska plošča lahko postane vir toplote za ogrevanje stanovanja.

Toplotni izmenjevalec se privari v ogrevalni sistem, plošča pa se namesti med njim in steno.

Domači mojstri trdijo, da se bo poraba energije znatno zmanjšala, če na takšno napravo priključimo inverter.

Se vam po branju navodil izdelava domačih kotlov zdi zapletena in nevarna dejavnost? Dvomite, da bo doma narejen kotel bolj ekonomično porabljal električno energijo za ogrevanje hladilne tekočine v ogrevalnem sistemu? V tem primeru bo nakup že pripravljenega grelnega agregata najboljša rešitev.

Na naši spletni strani so koristni materiali o izbiri najboljšega električnega kotla in lestvica najbolj priljubljenih modelov med kupci. Prav tako priporočamo, da se seznanite s posebnostmi izračunov porabe energije kotla in drugimi možnostmi električnega ogrevanja v hiši:

• Električni kotel za ogrevanje zasebne hiše: pregled desetih najboljših modelov električnih kotlov
• Koliko električne energije porabi električni kotel: pravila izračuna
• Električno ogrevanje v zasebni hiši: pregled vrst sistemov za podeželsko hišo

Zaključki in koristen video na to temo

Kako sami sestaviti indukcijski kotel:

Kako deluje domači indukcijski grelec:

Kaj je indukcijsko ogrevanje:

Indukcijski kotel je najbolj ekonomičen in učinkovit od vseh ogrevalnih naprav, ki delujejo na elektriko. Obstaja veliko modifikacij domačih indukcijskih naprav, izberete lahko katero koli, ki najbolj ustreza pogojem uporabe.

Če želite kupiti takšno napravo v trgovini, boste morali porabiti precejšen znesek, zato so se domači mojstri naučili izdelovati sami.

Ali uporabljate domači indukcijski kotel kot ogrevalno napravo? Delite fotografijo svojega izdelka in nasvete za sestavljanje v komentarjih.

Ali pa šele nameravate izdelati kotel in imate po branju našega članka še nekaj nerešenih vprašanj? Ne oklevajte in jih postavite – poskušali vam bomo pomagati.