Автоматика для электрических котлов отопления своими руками

Отопительные установки, преобразующие электрическую энергию в тепловую разными способами, выпускаются многими производителями. Однако можно существенно сэкономить на покупке, если знать как самому сделать электродный котел своими руками. Для загородного дома небольших или средних размеров аппарат можно изготовить самостоятельно, поскольку его конструкция не отличается сложностью.

Базовое устройство и принцип действия электродного котла

Некоторым читателям будет намного проще понять устройство и принцип работы электродного котла, если они вспомнят незамысловатый способ быстрого кипячения воды с помощью нехитрого приспособления. В студенческих общежитиях, где за соблюдением запретов иметь электрические нагреватели строго следили коменданты, такое устройство было спрятано, наверное, в каждой комнате. Это кабель, на одном конце  которого установлена вилка для подключения к сети. А на другом – два бритвенных лезвия, закрепленных тем или иным способом, но обязательно так, чтобы между ними оставался небольшой просвет. Вместо лезвий, применялись и другие металлические пластинки: в армейских казармах, например, в дело часто шли подковки для сапог. Суть от этого не менялась.

«Студенческий кипятильник» – это самая доходчивая демонстрация принципа действия электродного котла

После опускания такой «сборки» в воду и подключения к сети 220 вольт происходил очень быстрый нагрев воды. Ждать приходилось недолго – закипание стакана занимало меньше минуты. Этот же принцип используется и в электродных, или, как их еще часто называют, ионных котлах.

Предупреждение: подобные эксперименты – весьма опасны, и повторять их не следует. Велика вероятность получения электрической травмы или возникновения пожароопасной ситуации от короткого замыкания. В наше время – предостаточно миниатюрных кипятильников заводского производства.

В чем же здесь дело, за счет чего осуществляется столь быстрый нагрев? Чтобы понять принцип, необходимо вспомнить некоторые физические законы.

Даже обычная вода (если, конечно, не брать во внимание дистиллированную) обладает электролитическими качествами – растворенные в ней вещества приобретают ионную структуру, то есть совокупность положительно и отрицательно заряженных частиц. Если опустить в такую среду два электрода постоянного тока, то начнётся направленное движение ионов: отрицательно заряженных (анионов) – к положительному проводнику (катоду), и положительных (катионов) – к аноду. Этот процесс называется электролизом.

Но в нашем случае используется переменное напряжение с частотой 50 Гц. Это означает, что полярность погруженных в воду электродов меняется со скоростью 50 раз в течение секунды. Естественно, движение ионов в таких условиях не направленное, а превращается в колебательное, со сменой направления с такой же частотой. Так как подобные колебания происходят в достаточно плотной водяной среде, оказывающей существенное сопротивление движению, энергия перемещения превращается в тепловую. В пространстве между электродами происходит очень быстрый нагрев, который и приводит к закипанию воды.

Точно так же работает и электродный котел, только выработанная тепловая энергия уже передается потоком теплоносителя по точкам теплообмена – радиаторам. Во всех остальных типах электрических котлов в качестве «передаточного звена» выступают те или иные металлические детали.  Это может быть трубчатый корпус ТЭНа, лабиринт внутренних каналов или сам корпус – в приборах индукционного типа. В лбом случае,  теплоноситель прогревается только за счет прямой теплопередачи. А вот в электродной схеме такого «посредника» нет в принципе – нагревается сама жидкая среда, находящаяся в данный момент между погруженными в нее проводниками.

Говорят, и это похоже на правду, что подобная технология была перенесена в быт человека из военной промышленности – именно так обеспечивается нагрев воды для отопления отсеков подводных лодок и надводных кораблей. В пользу этого говорит сочетание необходимых качеств – компактности, быстродействия, эффективности, пожаробезопасности.

Небольшое отступление, чтобы не возвращаться к проблемам терминологии. Электродные котлы иногда называют ионными – почему, наверное, понятно. Однако, иногда производители делают упор на именно такой формулировке, пытаясь провести некую границу между этими двумя понятиями. Мотивируют они тем, что в их приборах реализовано высокоточное управление на уровне «количества и качества ионов», участвующих в процессе нагрева. Это можно воспринимать в качестве рекламного хода или относится к этому всерьёз – в любом случае, такое управление возлагается на какой-либо блок электроники и требует применения точно выверенного состава электролита-теплоносителя. Но принцип действия самой схемы нагрева – от этого ничуть не меняется. Так что не будет большой ошибкой использовать любую из этих двух формулировок.

А вот название «катодный» или «анодный» котел – совершенно не корректное, так как в режиме постоянного напряжения подобная схема попросту неработоспособна.

Читайте также:  Водяное отопление частного дома своими руками: схемы и советы

Как сделать электрокотел своими руками

Электрокотлы бывают ТЭНовые (классические), индукционные и электродные. В данной статье мы рассмотрим, как соорудить электродный котел. Эта работа требует предельной точности и внимательности, а главное, четкого следования рекомендациям.

До начала создания собственного электрокотла необходимо определиться со списком деталей и инструментов, которые предстоит использовать в работе:

  • стальная труба. По диаметру она должна быть не менее 50 мм и не более 10 мм;
  • чтобы иметь возможность подключиться к отопительной системе, придется использовать трубы меньших размеров, чем основная;
  • электрод, по материалу аналогичный тому, из которого состоит труба;
  • электрод необходимо изолировать. Изоляцию также можно сделать своими руками, но лучше заказать профессиональному токарю;
  • провод, который нам понадобится, чтобы совершить подключение к заземлению, и провод для подключения к электросети 220 В;
  • для декорирования радиатора понадобится приобрести термостойкую краску.

В процессе установки необходимо использовать аппарат для сварки и ножовку для работ с трубами. Когда все будет в наличии, можно переходить непосредственно к сооружению электрокотла отопления.

В первую очередь необходимо узнать принцип работы данного водонагревателя. Технология довольно несложная. В случае классического электрокотла теплоноситель нагревается при помощи ТЭНа. Нагрев происходит с некоторой задержкой, так как период от включения до начала работы обычно длительный. Работает такой котел по определенному принципу: маленькие трубы, которые служат проводником для теплоносителя, способствуют разогреванию ТЭНа и отопительной системы.

Помните, что использование такого котла нельзя считать в полной мере безопасным. Были случаи, когда ТЭНовые котлы оборачивались для дома трагедией – становились причиной пожара. Но не следует бояться, если речь идет о новых котлах, в которых предусмотрена автоматика регулировки и защиты, не позволяющая привести к таким последствиям. Также во избежание опасности необходимо обратить особое внимание на монтаж.

Электродные котлы имеют свой принцип работы. ТЭН в данном случае не используется, а вместо него в трубах устанавливается один и три электрода. Количество элементов зависит от вида котла (однофазный или трехфазный). Когда данная конструкция подключена к питанию, в трубе начинает происходить обмен ионов, при котором нагревается теплоноситель. Как результат, трубы и радиаторы получают необходимое тепло. Посмотрев чертежи котла, вы сможете визуализировать принцип действия данного устройства.

Принцип работы электрокотлов мы выяснили. Теперь пришло время сборки:

  1. Начинаем с проверки основы. Труба должна быть цельной, без каких-либо повреждений. Если в некоторых местах проступает ржавчина, ее необходимо очистить.
  2. Возьмите 2 болта и приварите их к трубе. Они нужны для подключения электричества (ноль и заземление).
  3. Далее необходимо приварить выходные патрубки, меньше по размеру. Это позволит в дальнейшем подключиться к отопительной системе.
  4. Нужно подсоединить входной и выходной патрубки. Расположение первого должно быть внизу, а второго — вверху.
  5. Сделайте верхнюю и нижнюю крышки. При работе с верхней не составит труда ее приварить или сделать открываемой. А вот в нижнюю крышку нужно будет вставить электрод. В дальнейшем облегчит использование котла, если вы сделаете ее съемной. Это позволит без особых усилий произвести удаление и замену электрода.
  6. Электрод не должен соприкасаться с нижней крышкой и стенками труб из меди или полипропилена. Поэтому придется воспользоваться специальными изоляторами.

Вся процедура только на первый взгляд кажется невыполнимой, но если человек ставит перед собой цель и имеет умелые руки, задача перестает быть непосильной. Завершающим этапом будет установка электрического котла. Выполняется монтаж следующим образом: электрический котел необходимо закрепить в вертикальном положении. Далее нужно выполнить подключение котла к отопительной системе. На завершающем этапе проверьте оборудование на герметичность. Все, можно выполнять электрическое подключение.

Рекомендуем прочитать по теме:

  1. Как сделать гидравлический дровокол своими руками?
  2. Как сделать котел для бани своими руками?
  3. Как сделать твердотопливный котел своими руками
  4. Как правильно выбрать электрокотел для отопления дома (100 квадратных метров)

Методика изготовления котла

Исходя из этого расчета, в самодельный электрокотел для отопления устанавливается необходимое количество тэнов. По каждый термоэлемент в верхней заглушке своего котла вырезается отверстие необходимого диаметра. Работа эта только на первый взгляд кажется простой, Все необходимые в верхней заглушке отверстия должны быть вырезаны так, чтобы вставленные в них термоэлементы были направлены строго вертикально вниз, или, по крайней мере, не выходили бы за пределы габаритов корпуса котла.

Для того чтобы этого добиться, в проделанные отверстия вставляются муфты с внутренней резьбой и привариваются к заглушке. Если приваривание муфт будет произведено неровно, это приведёт в перекосу термоэлементов в котле. Чтобы этого избежать, муфты сначала прихватывают к заглушке в нескольких местах, после чего выравнивают молотком, если требуется. Убедившись в том, что муфты стоят в отверстиях ровно, их можно приварить окончательно.

Читайте также:  Выбираем лучший котел на дровах длительного горения

В нижней заглушке также прорезается отверстие, в которое вставляется муфта с внутренней или внешней резьбой. Впоследствии на неё будет установлен кран для спуска воды. Теперь необходимо прорезать два отверстия в корпусе будущего котла. Через эти отверстия трубы отопительной системы будут подключаться к котлу. В них также вставляются муфты и привариваются.

К верхней муфте подключается труба, она предназначена для подачи горячей воды в систему. К нижней муфте подключается нижняя труба (обратка), через которую остывшая вода возвращается в котёл для последующего нагревания. Затем к одному из концов трубы приваривается нижняя заглушка, а к другому – верхняя. В отверстия верхней заглушки вставляются термоэлементы.

Промышленный или самодельный?

Модель Spec SAV-50

Рынок отопительного оборудования позволяет подобрать любую подходящую модель. Промышленные агрегаты могут существенно различаться между собой и по техническим параметрам, и по цене. Поскольку собрать такой котел своими руками очень просто, неизбежно возникает вопрос — стоит ли тратить средства на покупной прибор?

Обратите внимание! Покупать готовый котел стоит в том случае, если нет навыков, необходимых для работы. Несмотря на то, что собрать агрегат очень просто, ошибка может обойтись дополнительными затратами.

Еще одна ситуация, когда лучше отдать предпочтение покупным моделям — это необходимость обогрева большого помещения. Мощность котла рассчитывается исходя из соотношения 60 Вт на 1 кв. метр. А сделать самодельный агрегат высокомощным довольно сложно.

Плюсы и минусы такого котла

У котла электродного типа есть целый ряд неоспоримых достоинств.

  • Вы сможете контролировать его работу посредством Интернета.
  • Прибор работает абсолютно бесшумно.
  • Вы получаете автономное отопление дома.
  • Прибор экологически чист.
  • Кроме того, он компактен.
  • Для него не нужно оборудовать отдельное помещение.
  • Стоит котел относительно недорого.
  • Его достаточно легко установить своими руками.
  • Наконец, при желании котел может обеспечивать подачу горячей воды.

Сравнение КПД ионного и ТЭНового котлов

Но есть, разумеется, и некоторые минусы, рассмотрим их.

  • Электроснабжение не является особо стабильным, что негативно сказывается на работе оборудования.
  • Котел нуждается в электричестве большой мощности.
  • Прибор не совсем безопасен с точки зрения электрики.
  • Да и само электричество стоит дорого.

Ну что ж, теперь перейдем непосредственно к тому, как можно сделать электродный котел своими руками.

О том как правильно выбрать отопительную систему для дома читайте тут

Лучшие производители

Благодаря своим преимуществам ионные котлы остаются весьма востребованными источниками теплоснабжения на российском рынке.

Их выпускают ряд отечественных заводов, также имеются модели западных производителей.

Общий обзор самых востребованных брендов:

  1. «Галан», котлоагрегат московской фирмы. Фирма производит несколько базовых моделей в сети 220 В: » Очаг», » Турбо» и » Гейзер», а сети 380 В — » Вулкан». К устройствам потребуется купить основной блок управления » Навигатор», защитный автомат «ABB», терморегулятор «BeeRT», управляющий производительностью циркуляционного электронасоса.
  2. Электродные ионные котлы Берил, российского производителя, выпускаются в 2-х типоразмерах для сети 220/380 В и соответственно мощностью 9/33 кВт. Имеет верхнюю установку блока включения к электросети, что упрощает монтаж и техобслуживание. К нему необходимо дополнительно приобрести блок ЦСУ «Евро», который позволяет выполнять ступенчатое управление мощностью подогрева теплоносителя, через каждые 200 Вт.
  3. Котлы электродные марки ЭОУ отечественного производителя, с диапазоном мощности от 2 до 120 кВт, в сети 220/380 В.
  4. «Форсаж» украинского производителя, оборудованы специальным защитным кожухом, повышающим безопасную эксплуатацию, имеющий дизайнерский внешний вид. Представлена 5-ю модификациями для сети 220 В, мощностью от 3.0 до 20 кВт, которые комплектуются блоком управления ЭЦРТ.
  5. STAFOR, латвийского производителя, соответствует требованиям ЕС. Конструкция обладает рядом инновационных решений, в том числе — использует «клетку Фарадея» с распределением предохранительного и рабочего нуля. С ним совместно возможно купить фирменный теплоноситель о и специализированную присадку STATERM POWER, позволяющую вовремя вносить поправки в химсостав электролита для регулирования эффективности работы котла.

Подготовка материалов

Блок питания для индукционного котла.

Чтобы в процессе работы не отвлекаться на поиск необходимых материалов и деталей, лучше подготовить их заблаговременно. Для изготовления индукционного котла понадобится следующее:

  1. Пластиковая труба, которая будет выполнять роль корпуса насоса.
  2. Проволока из нержавеющего металла или стальная для устройства нагревательного элемента.
  3. Краны и переходники, чтобы осуществить подключение котла к отопительной системе.
  4. Инвертор от сварочного аппарата, который безупречно преобразует поступающую электроэнергию в 220 вольт.
  5. Циркуляционный насос, обеспечивающий бесперебойное движение теплоносителя по системе отопления.

Из инструментов необходимы только кусачки и плоскогубцы.

Читайте также:  Выбираем настенный газовый котел для отопления своего дома

Процесс технологических операций

Используя сварочный аппарат, приварите «стакан» к окончанию трубы. На обратную сторону помещается электрод, опущенный до донной части «стакана». Далее, происходит заваривание обеих сторон трубы. Перед тем, как устанавливать электрод, залейте 0,7 литра воды.  «Водородный котел для отопления».

Крепление трубы происходит под уклоном к стене. Закончив работы с заземлением, можно подавать фазу на электрод (используется труба «0»). Затем необходимо включить напряжение в 220 Вольт. Регулировка мощности котла осуществляется с помощью манометра. Он в свою очередь подключается к схеме через трехходовой кран.  «Какие бывают электродные котлы отопления – особенности, принцип работы, как сделать своими руками».

Самодельная конструкция электродного котла будет иметь максимальный нагрев в 120 градусов. Замкнутый контур системы предотвращает появление коррозии. Это увеличивает эксплуатационный срок котла. 

Инструкция по сборке самодельного индукционного котла

Стоит отметить, что нередко инструкция, как сделать электрокотел индукционного типа, настолько сложна и содержит такие трудоемкие чертежи, что самостоятельная сборка оборудования выглядит довольно сомнительной. Однако мы нашли нестандартное решение.

Перед тем как самому сделать электрокотел для отопления, нужно будет приобрести индукционную печь мощностью 2,4 кВт и 3 метра профилированных труб Ø25×50 мм со стенками, толщиной в 2,5 мм.

Если рассмотреть, как будет работать эта конструкция, то сначала собираем плоскую емкость из профиля – по ней будет двигаться жидкость. А затем к трубе фиксируем индукционную печку и подключаем ее к сети. Все вместе будет выглядеть примерно как кастрюлька на печке.

Нарезку трубы нужно выполнить максимально точно. Понадобится несколько кусков по 400 мм, тщательно зачищенных от заусенцев на торцах.

Поскольку жидкость внутри такого котла будет двигаться змейкой, то желательно взять четное количество кусков трубы, чтобы входное и выходное отверстие располагались с одной стороны – так их удобнее подключать к отопительному контуру.

Далее нужно прорезать стыковочные отверстия, расположив их строго напротив друг другу. Для удобства можно сначала высверлить по краям 2 дырки сверлом Ø10 мм, и с помощью болгарки прорезать между ними щель.

Поскольку профильные трубы не идеально ровные, их нужно сначала состыковать тупыми краями с острыми и пронумеровать, чтобы потом не перепутать.

На следующем этапе стыки между трубами нужно проварить. Укладываем конструкцию на ровную поверхность, стягиваем струбциной и свариваем. Сначала делаем точечную сварку, чтобы конструкцию не повело, а затем выполняем капитальные швы.

С противоположной стороны также привариваем полосу, не забывая об установке входного и обратного патрубков на крайних трубах. Чтобы обеспечить максимальную площадь контакта емкости с печкой, все швы нужно тщательно зачистить.

Чтобы наш котел можно было повесить на стенку, на его задней части нужно приварить 2 уголка, в которые будет помещена индукционная печка, а также петли для навешивания.

Инструкция по сборке самодельного индукционного котла

Последний этап работы – покраска. Можно использовать термостойкую краску. На этом сборочные работы завершены. Можно вешать котел и подключать его к отоплению и электросети.

При покупке индукционной печи обратите внимание, чтобы она была рассчитана на беспрерывную работу. В противном случае потребуется перезапуск системы через каждые 2 часа.

Итоги

Каждая из перечисленных моделей является полностью функциональной и надежной. Выбор в пользу какой-либо из них каждый сделает самостоятельно. Главное, внимательно отнестись к работе и в случае затруднений проконсультироваться со знающими людьми.

Плюсы и минусы обогрева дома электричеством

Основными преимуществами использования электрических отопительных приборов являются:

  • Простота и легкость установки – монтаж электрического отопительного оборудования может производиться лицами, не имеющими специального разрешения. Сам процесс установки требует минимальных навыков и знаний в области отопительных систем;
  • Безопасность – приборы электроотопления имеют надежную и простую защиту от короткого замыкания, перегрева, превышения параметров установленных настроек;
  • Невысокие первоначальные затраты – благодаря самостоятельной установке и относительно невысокой цене оборудования;
  • Надежность и бесшумность – отопительное оборудование данного вида имеет длительный срок эксплуатации, высокое качество изготовления;
  • Простота эксплуатации – регулировка и управление отопительными приборами имеет простой и понятный интерфейс;
  • Высокий уровень КПД – эффективность современных отопительных электроприборов составляет от 80 до 98-99%.

Недостатками применения отопительных электроприборов являются следующие:

  • Высокая стоимость оплаты за электричество – так как отопительное оборудование потребляет от 0,4-0,5 до 10 и более Квт электроэнергии в час, это приводит к ощутимым счетам за электричество;
  • Энергозависимость – при отключении электричества нагревательный прибор, следовательно, вся отопительная система перестает функционировать.

Важно! Дешево обойдется обогрев дома электричеством людям, имеющим социальные льготные тарифы на электроэнергию (это ветераны ВОВ, многодетные семьи, Герои России и СССР, сироты). Также выгодно отапливать при помощи электроприборов небольшой дачный домик – не во всех дачных товариществах подведен газ.