Электрокотел своими руками: технология изготовления конструкций популярных видов
В условиях суровой зимы крайне важно обеспечить 100-процентную надежность отопительной системы, особенно если ее теплогенератор работает на твердом топливе.
Самое распространенное на сегодняшний день решение – установить параллельно с основным котлом маломощный электрический.
Такой прибор можно купить в любом спецмагазине, но и собрать его самостоятельно никто не мешает – конструкция предельно проста. Далее мы расскажем, из чего и как домашний умелец может сделать электрокотел своими руками для отопления.
Принцип работы
Любой электрический котел, независимо от его разновидности, всегда работает по одному принципу: электрический ток пропускается через какой-либо материал с большим электрическим сопротивлением, который при этом начинает греться.
Генерируемое тепло передается омывающему нагреватель теплоносителю и с его помощью разносится по всему отопительному контуру. Что конкретно используется в качестве нагревательного элемента и каким образом в нем образуется электроток – зависит от вида котла.
Основные конструкционные элементы
В общем случае электрокотел состоит из таких компонентов:
- Теплообменник: это подключенный к системе отопления резервуар, в котором протекающая через него рабочая среда получает тепловую энергию.
- Нагреватель: имеющийся в теплообменнике элемент, в котором электрическая энергия за счет сопротивления превращается в тепловую.
- Электрическая схема: совокупность деталей, благодаря которым в нагревателе появляется электроток.
- Блок автоматики: отслеживает при помощи сенсоров температуру теплоносителя и при необходимости включает либо отключает электрокотел.
Все вышеперечисленное помещается в стальной короб с теплоизоляцией – корпус.
Основные варианты современных электрокотлов
Итак, в основе работы всех электрокотлов лежит один и тот же принцип, а вот реализуется он по-разному. Известны три вида электрокотлов:
Агрегаты с ТЭНами
Роль нагревательного элемента в таком котле играет спираль из нихрома или другого сплава, которая без всяких ухищрений просто подключается к электросети. Спираль помещена в изогнутую металлическую трубку и засыпана кварцевым песком. Вся конструкция называется трубчатым электронагревателем или сокращенно – ТЭНом.
ТЭН монтируется внутри теплообменника и непосредственно контактирует с рабочей средой. Поэтому к последней предъявляются особые требования: вода должна быть обессоленной (иначе ТЭН быстро покрывается «шубой» из накипи), антифриз – можно применять только специальные марки.
Включать такой котел при пустом теплообменнике (без воды) нельзя – ТЭН сгорит.
Из всех электрокотлов ТЭНовые являются самыми доступными, а потому и наиболее популярными.
Котлы с индуктором
Как известно, для генерации электротока в каком-либо теле вовсе не обязательно подключать его к источнику – колебание электронов можно вызвать при помощи магнитного поля с изменяющимися параметрами. Такой процесс называется электромагнитной индукцией, а источник магнитного поля – индуктором.
В индукционном котле индуктором является катушка из провода, намотанного поверх теплообменника. Последний имеет вид обычной трубы, подсоединенной к отопительному контуру.
Пропуская через катушку переменный ток, мы превращаем ее в электромагнит – тоже переменный. Тот, в свою очередь, возбуждает магнитным полем в стенках теплообменника электроток (токи Фуко), от которого они и нагреваются. Таким образом, вся труба-теплообменник становится нагревателем, имеющим, по сравнению с ТЭНом, просто огромную площадь контакта с теплоносителем.
Для увеличения мощности теплообразования частота тока, пропускаемого через электромагнит, многократно увеличивается – с 50 Гц до 60 – 80 кГц. Эту задачу выполняет специальный электронный блок – инвертор.
К достоинствам индукционных котлов относят:
- быстрый нагрев;
- способность работать с абсолютно любым теплоносителем (допускается даже использование неподготовленной воды, так как из-за наличия поля и микровибраций накипь на стенках теплообменника не кристаллизируется);
- практически неисчерпаемый ресурс (нечему ломаться);
- цельный теплообменник (без врезок, через которые может просачиваться теплоноситель);
- при запуске без воды расплавиться может только труба, которая стоит очень дешево.
А вот что лежит на другой чаше весов:
- несмотря на экранирование, электромагнитное поле может нагревать металлические предметы, находящиеся рядом с прибором;
- по стоимости индукционный котел в несколько раз превосходит ТЭНовый.
Многие считают, что электрические котлы не имеют преимуществ, однако в некоторых случаях такое устройство может стать незаменимым. Как выбрать электрический котел отопления и когда его целесообразно использовать, читайте на нашем сайте.
Конструктивные особенности комбинированных котлов на дровах и электричестве рассмотрим тут.
А в этой теме https://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/kotly/elektricheskij-dvuxkonturnyj.html вы найдете рекомендации по выбору двухконтурного электрического котла отопления, а также узнаете о преимуществах данного оборудования.
Котлы с электродами
Каждый знает, что вода после растворения в ней солей приобретает свойства электропроводника. Этим и решили воспользоваться создатели электродного котла. В теплообменнике такого агрегата установлены два электрода, на которые подается напряжение.
Если система заполнена теплоносителем, через него потечет электрический ток. При правильно подобранной концентрации солей сопротивление рабочей среды остается высоким и она сама становится электронагревателем.
Электродные котлы хороши тем, что:
- имеют простейшую конструкцию (две проволочки в трубе) и не содержат ни одной дорогостоящей детали;
- не портятся при включении без воды (нет проводника – нет и электротока).
Однако, следует быть готовым к тому, что такие устройства:
- Требовательны к составу теплоносителя.
- Капризны в работе (владельцы таких котлов жалуются на частые срабатывания УЗО).
Котлы данного типа требуют регулярного обслуживания: сравнительно часто приходится менять постепенно растворяющиеся электроды.
Электрокотел для отопления дома своими руками
За изготовление электрического котла своими руками берутся многие, так как это дает следующие преимущества:
- Даже если заказывать изготовление прибора на стороне, он обойдется намного дешевле фирменного.
- Устройство можно создавать поэтапно: сначала собрать и ввести в эксплуатацию самый простой вариант, затем по мере накопления средств докупить для него автоматику.
Если сравнивать с фирменными котлами бюджетного класса, самодельные экземпляры зачастую получаются более качественными.
Схема
В общем случае электрокотел подключается через пусковое реле, которое приводится в действие схемой терморегулятора. Ее, собственно, и называют автоматикой. Такие блоки выпускаются сегодня отдельно и их без труда можно найти в продаже.
Необходимо приобретать самый недорогой вариант, учитывающий только температуру теплоносителя, ведь наш электрокотел будет только подстраховывать основной теплогенератор на случай сбоя, не давая системе замерзнуть.
Нагреватели мощностью до 7 кВт можно подключать по однофазной схеме. Более мощные лучше делать или приобретать в трехфазном исполнении (в Энергосбыте нужно будет оформить подключение 3-фазного учета).
От вводно-распределительного устройства к электрокотлу должен быть проложен отдельный кабель с обязательным подключением через автоматический выключатель и УЗО.
Основные этапы работ по созданию котла
Рассмотрим несколько вариантов самодельных электрокотлов:
ТЭНовый котел
Порядок изготовления:
- Необходимо купить ТЭН, мощность которого будет примерно в 3 раза меньше мощности основного теплогенератора.
- Теперь нужно найти отрезок трубы с такими длиной и диаметром, чтобы ТЭН свободно в нем помещался.
- С каждой стороны у самого торца сбоку к трубе нужно приварить по одному штуцеру диаметром 40 – 50 мм, к которым будет подключаться контур отопления.
- Один торец трубы заваривается стальным диском, другой – шайбой, в центре которой приваривается гайка. Резьба у гайки должна быть такой же, как у ТЭНа.
- Остается установить ТЭН, вкрутив его в гайку – и котел готов.
Если из отверстия, в котором установлен ТЭН, просачивается теплоноситель, уплотните его при помощи анаэробного герметика для систем газо-, водоснабжения и отопления.
После нанесения герметика в теплообменнике нужно создать разрежение, чтобы состав втянулся в щели. Через сутки, которые требуются герметику для полного отвердения, теплоноситель не будет просачиваться даже при давлении в 3 атм.
Индукционный котел
Этот котел изготавливают так:
- На полипропиленовую трубу диаметром около 100 мм и длиной в 0,5 м с одной стороны наваривают муфту, в которую предварительно помещают мелкую сетку из капрона, стекловолокна или нержавейки.
- Внутрь трубы засыпают рубленую проволоку из нержавейки. Кусочки должны иметь диаметр около 5 мм и длину в 40 – 50 мм.
- На свободный конец трубы нужно наварить еще одну муфту с сеткой. Сетки не позволят стальной «начинке» покинуть пределы котла.
- Теперь на трубу нужно намотать провод (90 витков), который затем подключается к инвертору от сварочного аппарата. Последний должен быть рассчитан на ток до 15 А и обладать функцией плавной его регулировки.
Остается вварить в муфты переходники для подключения к системе отопления – и котел готов.
Электродный котел с парокапельным радиатором
Это миниатюрное устройство можно подключить только к одному радиатору, но он может быть довольно большим (вариант для дачного домика или гаража).
Проделайте следующее:
- Кусок трубы диаметром 76 мм и длиной 200 мм заварите с одной стороны наглухо, а с другой – шайбой с приваренной к ней по центру гайкой (диаметр резьбы – 1 дюйм).
- Сбоку в трубу (ближе к торцу с гайкой) нужно вварить трубку с резьбой, соответствующей присоединительной резьбе радиатора.
- В текстолитовом стержне диаметром 1 дюйм и длиной 35 мм нужно выполнить два продольных сквозных резьбовых отверстия М6. Затем с одного конца на нем нарезается дюймовая резьба.
- Текстолитовый стержень ввинчиваем в гайку на корпусе котла, затем в него – две шпильки М6 (электроды), так чтобы они не доходили до противоположной стенки корпуса на 5 мм.
Снаружи электроды подключаем проводами к автомату на 20 А. При подаче на них напряжения через воду будет протекать ток, вследствие чего она будет нагреваться и испаряться. Пар будет поступать в радиатор, а после охлаждения и конденсации – в виде влаги стекать обратно в котел.
Монтаж изготовленного котла
Как происходит установка электрокотла своими руками? ТЭНовый котел можно устанавливать в любом удобном месте. В системах с принудительной циркуляцией его можно разместить контактами ТЭНа вверх – так прибор будет удобнее обслуживать. При естественной циркуляции ТЭН лучше развернуть вниз – этим будет обеспечен равномерный теплоотвод.
Если вы применили 3-фазный ТЭН, снимите с кнопок автомата объединяющую планку.
Это даст возможность включать нагреватель на 1/3 или 2/3 мощности, подавая, соответственно, одну или две фазы (для включения фазы на автомате нужно нажать соответствующую кнопку).
Индукционный котел предложенной конструкции можно применять только при наличии принудительной циркуляции.
Размещать его нужно не ближе 30-ти см по отношению к стенам и хотя бы в 80-ти см от пола или потолка. При более близком расположении металлические детали в строительных конструкциях будут нагреваться.
Электродный котел рекомендуется подключать к батарее через диэлектрическую вставку, при этом корпус его нельзя заземлять.
Каждый из самодельных электрокотлов рекомендуется оснастить защитно-декоративным кожухом, который надо заземлить в обязательном порядке.
Приборы следует устанавливать с небольшим уклоном, чтобы внутри не скапливался воздух.
Отопительные приборы, работающие по принципу индукционного нагрева, пока еще не очень популярны, но постепенно завоевывают рынок. Как работают индукционные котлы отопления и как можно изготовить такой агрегат своими руками — этому посвящена следующая статья.
Какой линолеум выбрать под электрический теплый пол? Ответ на этот вопрос читайте в этой теме.