Ako vyrobiť indukčný kotol na vykurovanie vlastnými rukami: výroba domáceho tepelného generátora

Ľudia sú rozmaznaní civilizáciou a nevedia si predstaviť existenciu bez jej výhod. K nim, nepochybne, patrí aj vykurovanie budov. Vykurovacie systémy sa neustále zdokonaľujú a stávajú sa čoraz efektívnejšími a pohodlnejšími na používanie.

Ale to nestačí. Súhlaste, je celkom dobré, aby vykurovacie zariadenie bolo ešte aj úsporné. A táto túžba je celkom uskutočniteľná – je možné vyrobiť indukčný vykurovací kotol vlastnými rukami. Je schopný nielen zabezpečiť potrebnú úroveň vykurovania miestnosti, ale aj veľmi hospodárne spotrebovávať pritom energetické zdroje.

Okrem toho, takéto zariadenie pri záujme zostaví aj začínajúci majster. A ako to správne urobiť a aké materiály budú potrebné na výrobu – tieto otázky podrobne rozoberieme v našom článku. Najprv si pozrieme konštrukciu a princíp činnosti zariadenia, ako aj výhody jeho používania.

Konštrukcia a princíp činnosti zariadenia

Predtým, než sa pustíte do samostatnej montáže indukčného kotla, musíte sa oboznámiť s jeho konštrukciou a princípom činnosti. A až po pochopení týchto momentov môžete začať s výrobou domáceho zariadenia.

Ako funguje indukčný kotol?

Aby sme pochopili, ako funguje indukčné zariadenie, musíme sa oboznámiť s princípom jeho činnosti. A preto si spomeňme na školský kurz fyziky.

Keď cez elektricky vodivý materiál prechádza elektrický prúd, uvoľňuje teplo. Množstvo získaného tepla bude pritom priamo úmerné napätiu a sile prúdu. Túto zákonitosť objavili Joule a Lenz, na počesť ktorých je pomenovaný fyzikálny zákon.

Elektrický prúd však môže vzniknúť vo vodiči nielen pri jeho priamom pripojení k zdroju napájania. Existuje ešte jeden spôsob, objavený v predminulom storočí M. Faradayom. Ide o bezkontaktný spôsob, ktorý nevyžaduje interakciu zdroja napájania s vodičom.

Jeho podstata spočíva v tom, že keď sa menia parametre magnetického poľa, ktoré pretína vodič, vzniká v ňom EMF (elektromotorická sila).

Tento jav sa nazýva elektromagnetická indukcia. Práve ten sa využíva pri práci indukčného kotla. Z toho vyplýva, že ak je prítomná EMF, bude prítomný aj elektrický prúd, a teda dôjde aj k zahrievaniu vodiča.

V tomto prípade sa bude vykonávať bezkontaktným spôsobom pomocou indukovaných prúdov, alebo ako sa tiež nazývajú Foucaultove prúdy.

Elektromagnetickú indukciu možno dosiahnuť dvoma spôsobmi. V prvom prípade sa na dosiahnutie indukcie otáča alebo pohybuje vodič v stálom magnetickom poli. Tento spôsob sa používa v elektrických generátoroch.

Ďalším spôsobom dosiahnutia indukcie je, že vodič zostáva nehybný, pričom parametre magnetického poľa, v ktorom sa nachádza, teda smer siločiar a intenzita, sa neustále menia.

Základom činnosti každého indukčného kotla je jav elektromagnetickej indukcie

Bolo by to pomerne zložité, keby nebolo objavu Oersteda. Zistil, že ak sa na cievku navinie drôt, po pripojení zdroja napájania sa zmení na elektromagnet. Pri zmene smeru a sily prúdu sa bude meniť aj magnetické pole, ktoré toto zariadenie generuje.

Ak sa do poľa umiestni vodič, vznikne v ňom elektrický prúd, ktorý je sprevádzaný zahrievaním.

Presne podľa tohto princípu je konštruovaný indukčný kotol. Jeho konštrukcia je veľmi jednoduchá. Zahŕňa teleso, ktoré musí byť tepelne izolované a tienené. Vo vnútri je umiestnená rúrka. Najlepšie je, ak je zliatinová, ale možno použiť aj oceľ.

Avšak v poslednom prípade sa prevádzkové vlastnosti zariadenia mierne zhoršia. Rúrka sa inštaluje do puzdra z dielektrického materiálu.

Teplonosné médium v indukčných kotloch sa ohrieva od vnútra umiestneného oceľového jadra, ktorého ohrev je vykonávaný vírivými prúdmi vznikajúcimi v elektromagnetickom poli.

Na povrch puzdra sa podľa princípu cievky navíja medená páska. Tá sa pripája k zdroju napájania. Na napojenie do vykurovacieho systému sa používajú dve hrdlá, ktorými bude prúdiť teplonosné médium.

Pri dodávaní napájania prúd prechádza cez cievku a aktivuje striedavé magnetické pole, ktoré následne indukuje vírivé prúdy vo vnútri rúrky. Tie ohrievajú steny súčiastky a čiastočne aj teplonosné médium, ktoré sa v nej nachádza.

Existujú varianty indukčného kotla s niekoľkými rúrkami malého priemeru, inštalovanými paralelne. Používajú sa namiesto jednej veľkej rúrky. To prináša výhodu v rýchlosti ohrevu zariadenia.

V takejto podobe už zariadenie môže pracovať, ale ohrev bude slabý. Na jeho zosilnenie je potrebné cez cievku prepúšťať vysokofrekvenčný elektrický prúd. Preto je zariadenie nevyhnutne doplnené o invertor a usmerňovač.

Striedavý prúd zo siete má frekvenciu 50 Hz, čo nie je dostatočné na efektívnu prácu indukčného kotla. Preto sa privádza do usmerňovača, kde sa mení na jednosmerný.

Potom je nasmerovaný do invertora, ktorý predstavuje elektronický modul s riadiacim obvodom a dvoma kľúčovými tranzistormi. Zariadenie mení jednosmerný prúd na vysokofrekvenčný.

Treba uznať, že použitie usmerňovača a invertora zvyšuje cenu indukčného kotla. Preto existujú modely pracujúce bez nich. Pripájajú sa k bežnej sieti. Takéto zariadenie má však impozantné rozmery, čo umožňuje zvýšiť jeho účinnosť. Zariadenia s invertorom sú kompaktnejšie.

Indukované vírivé prúdy veľmi rýchlo ohrievajú výmenník tepla a kvapalinu nachádzajúcu sa v ňom

Základné prvky vykurovacieho zariadenia

Akýkoľvek kotol indukčného typu sa skladá z niekoľkých konštrukčných prvkov:

• Induktor. Hlavná súčiastka zariadenia. Predstavuje akýsi transformátor s dvoma vinutiami. Primárne je navinuté na jadre. Pri prechode prúdu práve tu vzniká elektromagnetické pole, ktoré vytvára vírivé prúdy. Teleso kotla funguje ako sekundárne vinutie. To prijíma vírivé prúdy, zahrieva sa a odovzdáva tepelnú energiu teplonosnému médiu.
• Vykurovací prvok. Je to jadro cievky. Pre kotol je vyhotovený vo forme rúrky dostatočne veľkého priemeru alebo niekoľkých paralelne spojených rúrok menšieho prierezu.
• Prípojky. Sú určené na zapojenie zariadenia do tepelnej siete. Jednou vstupuje do zariadenia teplonosné médium, druhou kvapalina vystupuje z kotla a je privádzaná do vykurovacieho okruhu.
• Invertor. Toto zariadenie – invertor – mení jednosmerný elektrický prúd na vysokofrekvenčný, ktorý je potom privádzaný do induktora.

Predtým, než začnete s vlastnou montážou, treba dôkladne premyslieť, z čoho a ako budú vyrobené hlavné prvky zariadenia. Niektoré z nich bude potrebné vyrobiť svojpomocne, iné je možné kúpiť.

Napríklad je možné použiť invertor z zváracieho prístroja. Je dobre, ak bude s možnosťou regulácie výkonu.

Invertor mení jednosmerný prúd na vysokofrekvenčný. Na výrobu domácich zariadení je možné použiť štandardný zvárací invertor.

Vymenovali sme základné prvky indukčného kotla.

Výhody samostatnej montáže vykurovacieho prístroja

Kotly, ktoré fungujú na elektrinu, sa tradične považujú za nehospodárne. Vzhľadom na to, že cena elektriny neustále rastie, vyjdú svojich majiteľov na pekný groš. Podrobné informácie o vykurovaní elektrokotlom odporúčame pozrieť v tomto článku.

Indukčné kotly, aj keď fungujú na elektrinu, sú pomerne úsporné.

Ale to ešte nie je celý zoznam ich predností.

Po rozhodnutí nainštalovať takéto zariadenie môžete získať:

• Rýchly ohrev teplonosného média. Trvá to v priemere 3 – 5 minút.
• Účinnosť blížiaca sa 100 %, pretože prakticky všetka elektrická energia sa mení na tepelnú.
• Vysokú teplotu ohrevu kvapaliny vo vykurovacom okruhu, minimálne 35 °C.
• Neprítomnosť vodného kameňa na vnútorných povrchoch zariadenia, čo je spôsobené vibráciami, ktoré vznikajú pri prevádzke zariadenia. Tie bránia vzniku usadenín.
• Dlhá životnosť, pretože chýbajú pohyblivé a trecie mechanizmy a súčiastky. V dôsledku toho nedochádza k opotrebeniu zariadenia ani k poškodeniu jeho komponentov.
• Nie je potrebné odvádzať splodiny horenia a často vykonávať údržbu.

Nedostatkov indukčných kotlov nie je až tak veľa. V prvom rade je to pomerne vysoká cena zariadenia. Okrem toho počas prevádzky zariadenia vydávajú mierny vibračný hluk.

Ďalším mínusom je pomerne veľká hmotnosť, čo je potrebné zohľadniť pri montáži zariadenia na stenu.

Aby ste dosiahli maximálny efekt z používania indukčného kotla, či už domáceho alebo sériového, je potrebné ich zapojiť do skupiny a používať ich postupne alebo všetky naraz.

Návod na montáž indukčného kotla

Indukčné vykurovacie zariadenia je možné zakúpiť v obchode, ale ich cena je pomerne vysoká. Preto sa mnohí domáci majstri pokúšajú vyrobiť si ho sami. Na výrobu domáceho indukčného kotla je potrebné pripraviť materiály a nástroje.

Na začiatok je potrebné zaobstarať zvárací invertor. Môže byť lacný, ale je žiaduce, aby bolo zariadenie vybavené regulátorom prúdu.

Okrem toho je potrebné venovať pozornosť prúdu, s ktorým zariadenie pracuje. Štandardná hodnota pre zváracie invertory je 15 A. To nebude stačiť. Treba hľadať výkonnejší agregát.

Okrem toho je potrebné pripraviť drôt alebo drôt z nehrdzavejúcej ocele s priemerom 7 mm alebo tak. Je potrebné ho narezať na fragmenty s dĺžkou 40-50 mm. Budú umiestnené v elektromagnetickom poli, kde sa budú zahrievať.

Vykurovací element domáceho indukčného zariadenia sa vyrába z medeného drôtu, na navíjanie ktorého je možné použiť akýkoľvek valcový predmet vhodného priemeru.

Na výrobu telesa kotla sa používa plastová hrubostenná rúrka. Priemer dielu sa môže líšiť, ale ako ukazuje prax, optimálna možnosť je 50 mm vnútorného priemeru.

Na pripojenie zariadenia k vykurovaciemu systému sa používajú adaptéry. Cez jeden z nich bude do kotla prúdiť studená chladiaca kvapalina a cez druhý bude horúca kvapalina dodávaná do systému.

Fragmenty drôtu musia byť uložené v tele. Aby nevypadli, dno dielu sa zakryje jemnou kovovou alebo nylonovou sieťkou, ktorá je bezpečne pripevnená k telesu. Potom je možné drôt vložiť do telesa.

Teraz sa horná časť dielu zakryje rovnakou sieťkou ako dno a pripevní sa k stenám dielu. Na oba konce sa nasadia adaptéry. Získa sa prírez, z ktorého bude vyrobená indukčná cievka.

Na to je potrebné na ňu navinúť smaltovaný medený drôt. V priemere je potrebné urobiť 90 závitov. Mali by byť umiestnené bližšie k stredu dielu. Je potrebné ich vykonať veľmi opatrne a rovnomerne, aby vznikla kvalitná indukčná cievka.

Výsledné zariadenie je možné inštalovať do vykurovacieho systému. Robí sa to nasledovne. Najprv sa zo systému vypustí chladiaca kvapalina.

Potom sa vyberie miesto, kde bude kotol nainštalovaný. Rúra na tomto úseku sa vyznačí, potom sa z nej vyreže fragment, ktorý sa dĺžkou rovná vykurovaciemu zariadeniu.

Potom sa na pripravené miesto nainštaluje domáci indukčný kotol. Cievka sa pripojí k invertoru, tým možno montáž považovať za dokončenú. Potom sa systém opäť naplní teplonosnou látkou.

Na plastovú rúru s kúskami kovového drôtu vo vnútri sa opatrne navíja medený drôt

Až potom možno testovať nové zariadenie. V ňom musí byť nevyhnutne kvapalina.

Ak sa indukčný kotol zapne «nasucho», plastový kryt sa roztopí od vysokej teploty. To povedie k čiastočnému zničeniu vykurovacieho systému, čo je neprípustné.

Ďalším dôležitým momentom je správne usporiadanie uzemnenia vykurovacieho zariadenia, bez čoho nie je možná jeho bezpečná prevádzka.

Charakteristiky vírového indukčného kotla

S princípom práce indukčného vykurovacieho zariadenia sme už oboznámení. Existuje jeho odroda: vírivý indukčný kotol alebo VIN, ktorý funguje trochu inak.

Odlišné znaky VIN

Rovnako ako indukčný analóg, pracuje z vysokofrekvenčného napätia, preto je nevyhnutne vybavený invertorom. Zvláštnosťou zariadenia VIN je, že u neho chýba sekundárne vinutie.

Jej úlohu plnia všetky kovové časti zariadenia. Nevyhnutne sa vyrábajú z materiálov, ktoré vykazujú feromagnetické vlastnosti. Takže keď na primárne vinutie zariadenia prúdi prúd, prudko vzrastie intenzita elektromagnetického poľa.

To zasa generuje prúd, ktorého sila sa prudko zvyšuje. Vírivé prúdy vyvolávajú premagnetizovanie, v dôsledku čoho sa všetky feromagnetické povrchy veľmi rýchlo, takmer okamžite, rozohrejú.

Vírivé zariadenia sú pomerne kompaktné, ale vďaka použitiu kovu je ich hmotnosť veľká. To poskytuje dodatočnú výhodu, pretože všetky masívne prvky krytu sa zúčastňujú na výmene tepla. Takto sa účinnosť agregátu blíži k 100%.

Túto vlastnosť zariadenia je potrebné zohľadniť, ak sa rozhodnete samostatne vyrobiť kotol VIN. Môže byť vyrobený len z kovu, plast by sa nemal používať.

Hlavný rozdiel vírivého indukčného kotla spočíva v tom, že jeho kryt vystupuje v úlohe sekundárneho vinutia. Preto sa vždy vyrába z kovu

Ako zostaviť vírové indukčné zariadenie?

Ako už vieme, takýto kotol sa líši od svojho indukčného analógu, avšak vyrobiť ho svojpomocne je rovnako nenáročné. Pravdaže, teraz budú potrebné zručnosti zváracích prác, pretože zariadenie musí byť zložené výhradne z kovových dielov.

Na prácu bude potrebné:

• Dva rovnako dlhé úseky kovovej hrubostennej rúry. Ich priemery musia byť rozdielne, tak, aby jeden diel bolo možné vložiť do druhého.
• Navíjací (smaltovaný) drôt z medi.
• Trojfázový invertor, možno zo zváračky, ale maximálne výkonný.
• Plášť pre tepelnú izoláciu kotla.

Teraz sa môžeme pustiť do práce. Začíname výrobou telesa budúceho kotla. Vezmeme rúru väčšieho priemeru a vložíme do nej druhý diel. Treba ich jednu do druhej privariť tak, aby medzi stenami prvkov zostala určitá vzdialenosť.

Výsledný diel v reze bude pripomínať šišku. Ako základ a veko telesa sa používa oceľový plech s hrúbkou najmenej 5 mm.

Výsledkom je dutá nádrž valcovitého tvaru. Teraz treba do jej stien vrezať prípojky pre prívod studenej a odvod teplej kvapaliny. Konfigurácia prípojky a jej priemer závisia od rúr vykurovacieho systému, možno budú dodatočne potrebné redukcie.

Potom je možné začať s navíjaním drôtu. Ten sa opatrne, s dostatočným napätím, navíja na teleso kotla.

Principiálna schéma domáceho indukčného kotla vírového typu

Vlastne, vyhrievacím elementom bude navinutý drôt, preto teleso prístroja je vhodné zakryť tepelnoizolačným plášťom. Tak sa podarí uchovať maximum tepla a, v dôsledku toho, zvýšiť účinnosť zariadenia a urobiť ho bezpečným.

Teraz treba kotol vrezať do vykurovacej sústavy. Na to sa vypustí teplonosné médium, odreže sa potrebný úsek rúry a na jeho miesto sa privarí prístroj.

Zostáva už len pripojiť vykurovací prístroj k napätiu a nezabudnúť k nemu pripojiť invertor. Zariadenie je pripravené na prevádzku. Ale predtým, než vykonáme skúšky, treba naplniť okruh teplonosným médiom.

Neviete, aké teplonosné médium vybrať na naplnenie okruhu? Odporúčame oboznámiť sa s charakteristikami rôznych teplonosných médií a odporúčaniami na výber optimálneho typu kvapaliny pre vykurovací okruh.

Až po naplnení systému teplonosným médiom vykonajte skúšobný štart.

Najprv treba spustiť prístroj na minimálnom výkone a pozorne sledovať kvalitu zvarov. Ak je všetko v poriadku, výkon zvýšime na maximum.

Na našej stránke je ešte jeden návod na výrobu indukčného prístroja, ktorý je možné použiť na ohrev teplonosného média vo vykurovacom systéme. Ak sa chcete oboznámiť s procesom montáže indukčného ohrievača, prejdite na tento odkaz.

Nezvyčajný model indukčného prístroja

Táto modifikácia indukčného kotla sa môže zdať veľmi neobvyklá, napriek tomu má plné právo na existenciu.

Navyše, prax ukazuje, že takéto zariadenie je oveľa úspornejšie ako štandardný kotol s vykurovacou tyčou. Na vykurovanie štandardného trojizbového bytu bude spotreba približne 1,8 – 2,5 kWh, zatiaľ čo elektrický kotol spotrebuje minimálne 6 kW.

Pri výrobe domácich indukčných kotlov sa na navíjanie na jadro používa iba špeciálny medený vinutý drôt.

V podstate kotol predstavuje výmenník tepla zabudovaný do vykurovacej sústavy, ktorý sa ohrieva indukčnou elektrickou platničkou.

Dôležitým článkom konštrukcie je výmenník tepla, musí byť kompaktný, spoľahlivý a podľa možnosti lacný. Výpočty ukazujú, že na vykurovanie bytu s rozlohou približne 50 m² postačí zariadenie pracujúce so 40 litrami vykurovacieho média.

To znamená, že bude potrebná plochá kovová nádrž, ktorej rozmery sa pohybujú v rozmedzí 50 × 600 × 500 mm. Takúto nádobu je možné vyrobiť svojpomocne zvarením z profilových rúr 50 × 50.

Práce sa vykonávajú v nasledujúcom poradí:

• Rúra 50 × 50 sa nareže na kusy dlhé 600 mm. Celkovo by malo vzniknúť 9 – 10 kusov.
• Získané kusy sa privaria k sebe podľa princípu „stena na stenu“ tak, aby vznikol súvislý rad rúr.
• Z rúry sa odrežú ešte dva kusy tak, aby ich dĺžka bola rovná šírke vzniknutého polotovaru.
• Z oboch získaných fragmentov rúry sa odreže jedna stena.
• Diel sa nainštaluje odrezanou časťou na navzájom zvárané rúry tak, aby vznikol polotovar pripomínajúci rozdeľovač. Fragment sa privarí k výmenníku tepla.
• Analogicky sa nainštaluje druhý kus rúry z opačnej strany.
• Do protiľahlých diagonálnych častí výmenníka tepla sa privaria hrdlá na pripojenie k vykurovacej sústave.
• Konštrukcia sa dôkladne obvarí, pretože musí byť úplne hermetická.

Výmenník tepla je hotový, je možné ho namontovať na miesto a priviesť pod neho zdroj tepla. Prax ukazuje, že najlepšie je namontovať takýto systém v kúpeľni s vertikálnou inštaláciou.

Bežná indukčná platnička sa môže stať zdrojom tepla na vykurovanie bytu.

Výmenník tepla sa privarí do vykurovacej sústavy a platnička je umiestnená medzi ním a stenou.

Domáci majstri tvrdia, že ak sa k takémuto zariadeniu pripojí invertor, jeho spotreba energie sa výrazne zníži.

Po prečítaní inštrukcií sa Vám výroba domácich kotlov zdá byť zložitou a nebezpečnou činnosťou? Pochybujete, že domáca výroba bude hospodárnejšie spotrebúvať elektrickú energiu na ohrev vykurovacieho média vo vykurovacej sústave? V takom prípade bude najlepším riešením kúpa hotového vykurovacieho agregátu.

Na našej stránke nájdete užitočné materiály o výbere najlepšieho elektrokotla a rebríček najobľúbenejších modelov medzi kupujúcimi. Odporúčame vám tiež oboznámiť sa s vlastnosťami výpočtov spotreby energie kotlom a ďalšími možnosťami elektrického vykurovania v dome:

• Elektrický kotol na vykurovanie rodinného domu: prehľad desiatky najlepších modelov elektrických kotlov
• Koľko elektrickej energie spotrebuje elektrický kotol: pravidlá výpočtov
• Elektrické vykurovanie v rodinnom dome: prehľad typov systémov pre vidiecky dom

Závery a užitočné video k téme

Ako si samostatne zostaviť kotol indukčného typu:

Ako funguje domácky vyrobený indukčný ohrievač:

Čo je indukčný ohrev:

Indukčný kotol je najhospodárnejší a najefektívnejší zo všetkých vykurovacích zariadení pracujúcich na elektrinu. Existuje mnoho modifikácií domácky vyrobených indukčných zariadení, môžete si vybrať akékoľvek, ktoré najlepšie vyhovuje prevádzkovým podmienkam.

Aby ste si takéto zariadenie kúpili v obchode, museli by ste minúť značnú sumu, a preto sa domáci majstri naučili vyrábať ich samostatne.

Používate ako vykurovacie zariadenie domácky vyrobený indukčný kotol? Podeľte sa s fotografiou svojho výrobku a odporúčaniami na montáž v bloku komentárov.

Alebo sa práve chystáte na výrobu kotla a po prečítaní nášho článku vám zostali nevyriešené otázky? Neváhajte sa ich opýtať – pokúsime sa vám pomôcť.