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.
Электродный электрический котел для частного дома принцип работы
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.
Электрокотел с 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.
Индукционный котел
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://4air.ru/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.
Электродный котел в системе отопления
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.
Устройство электрического котла отопления
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.
Элементы для самостоятельной сборки электродного котла
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.