Jak vyrobit indukční kotel na vytápění vlastníma rukama: výroba domácího tepelného generátoru

Lidé jsou civilizací rozmazlení a nedokážou si bez jejích výhod představit život. K nim bezesporu patří i vytápění budov. Topné systémy se neustále zdokonalují a stávají se stále účinnějšími a pohodlnějšími k použití.

Ale to nestačí. Přiznejte si, že by nebylo vůbec špatné, kdyby topné zařízení bylo také úsporné. A toto přání je zcela uskutečnitelné – je možné vyrobit indukční kotel na vytápění vlastníma rukama. Je schopen nejen zajistit potřebnou úroveň vytápění místnosti, ale také velmi úsporně spotřebovávat energetické zdroje.

Navíc takové zařízení může při zájmu sestavit i začínající řemeslník. A jak to správně udělat a jaké materiály budou pro výrobu potřeba – tyto otázky podrobně rozebereme v našem článku. Nejdříve se podíváme na konstrukci a princip fungování zařízení a také na výhody jeho použití.

Konstrukce a princip fungování zařízení

Než se pustíte do vlastní montáže indukčního kotle, musíte se seznámit s jeho konstrukcí a principem fungování. A teprve až tyto body pochopíte, můžete přistoupit k výrobě vlastního zařízení.

Jak funguje indukční kotel?

Abyste pochopili, jak indukční zařízení funguje, musíte se seznámit s principem jeho činnosti. A proto si připomeňme školní kurz fyziky.

Když elektrický proud prochází vodivým materiálem, uvolňuje teplo. Množství získaného tepla bude přímo úměrné napětí a síle proudu. Tuto zákonitost objevili Joule a Lenz, podle nichž je fyzikální zákon pojmenován.

Elektrický proud však může vzniknout ve vodiči nejen přímým připojením ke zdroji napájení. Existuje ještě jeden způsob, objevený v předminulém století M. Faradayem. Jedná se o bezkontaktní metodu, která nepředpokládá interakci zdroje napájení s vodičem.

Jeho podstata spočívá v tom, že když se mění parametry magnetického pole, které protíná vodič, vzniká v něm EMF neboli elektromotorická síla.

Tento jev byl nazván elektromagnetickou indukcí. Právě on se využívá při provozu indukčního kotle. Vyplývá z toho, že pokud je přítomno EMF, bude také elektrický proud, a tedy i zahřívání vodiče.

V tomto případě bude probíhat bezkontaktním způsobem pomocí vířivých proudů, neboli Foucaultových proudů.

Elektromagnetickou indukci lze dosáhnout dvěma způsoby. V prvním případě se pro získání indukce otáčí nebo pohybuje vodič uvnitř stálého magnetického pole. Tento způsob se používá v elektrických generátorech.

Dalším způsobem získání indukce je, že vodič zůstává nehybný, přičemž parametry magnetického pole, ve kterém se nachází, konkrétně směr siločar a intenzita, se neustále mění.

Základem činnosti každého indukčního kotle je jev elektromagnetické indukce

Bylo by to poměrně složité, nebýt Oerstedova objevu. Zjistil, že pokud se na cívku navine drát, po připojení ke zdroji napájení se změní v elektromagnet. Při změně směru a síly proudu se bude měnit i magnetické pole, které toto zařízení generuje.

Pokud se do pole umístí vodič, vznikne v něm elektrický proud, což je doprovázeno zahříváním.

Právě na tomto principu je indukční kotel konstruován. Jeho konstrukce je velmi jednoduchá. Zahrnuje tělo, které musí být tepelně izolované a stíněné. Uvnitř je umístěna trubka. Nejlépe, pokud je ze slitiny, ale lze použít i ocel.

Pravda, v posledním případě tím mírně utrpí provozní vlastnosti zařízení. Trubka se instaluje do pouzdra z dielektrického materiálu.

Teplonosné médium v indukčních kotlích se ohřívá od ocelového jádra umístěného uvnitř, jehož ohřev je prováděn vířivými proudy vznikajícími v elektromagnetickém poli.

Přes pouzdro se podle principu cívky navíjí měděná sběrnice. Připojuje se ke zdroji napájení. Pro napojení na topný systém se používají dvě přípojky, kterými bude proudit teplonosné médium.

Při napájení prochází proud cívkou a aktivuje proměnné magnetické pole, které zase indukuje vířivé proudy uvnitř trubky. Ty ohřívají stěny součásti a částečně i teplonosné médium, které se v ní nachází.

Existují varianty indukčního kotle s několika trubkami malého průměru, instalovanými paralelně. Používají se místo jedné velké trubky. To přináší výhodu v rychlosti ohřevu zařízení.

V takové podobě již zařízení může pracovat, ale ohřev bude slabý. Pro jeho zesílení je třeba procházet cívkou vysokofrekvenční elektrický proud. Proto je zařízení nutně doplněno o měnič a usměrňovač.

Střídavý proud ze sítě má frekvenci 50 Hz, což nestačí pro efektivní provoz indukčního kotle. Proto je přiveden na usměrňovač, kde se přemění na stejnosměrný.

Poté je směrován do měniče, který představuje elektronický modul s řídicím obvodem a dvěma klíčovými tranzistory. Zařízení přeměňuje stejnosměrný proud na vysokofrekvenční.

Je třeba přiznat, že použití usměrňovače a měniče zvyšuje cenu indukčního kotle. Proto existují modely pracující bez nich. Ty se připojují k běžné síti. Ale takové zařízení má impozantní rozměry, což umožňuje zvýšit jeho účinnost. Přístroje s měničem jsou kompaktnější.

Indukované vířivé proudy velmi rychle ohřívají výměník tepla a kapalinu nacházející se uvnitř něj

Základní prvky topného zařízení

Každý kotel indukčního typu se skládá z několika konstrukčních prvků:

• Induktor. Hlavní součást zařízení. Představuje jakýsi transformátor se dvěma vinutími. Primární se navíjí na jádro. Při průchodu proudu zde vzniká elektromagnetické pole, které vytváří vířivé proudy. Těleso kotle slouží jako sekundární vinutí. To přijímá vířivé proudy, zahřívá se a předává tepelnou energii teplonosnému médiu.
• Topný článek. Je to jádro cívky. Pro kotel je proveden ve formě trubky dostatečně velkého průměru nebo několika paralelně spojených trubek menšího průřezu.
• Hrdla. Jsou určena k napojení zařízení do tepelné sítě. Jedním vstupuje do zařízení teplonosné médium, druhým kapalina vystupuje z kotle a je přiváděna do topného okruhu.
• Měnič. Toto zařízení – měnič – přeměňuje stejnosměrný elektrický proud na vysokofrekvenční, který je pak přiváděn na induktor.

Než začnete s vlastní montáží, měli byste pečlivě promyslet, z čeho a jak budou vyrobeny hlavní součásti zařízení. Některé z nich si budete muset vyrobit sami a některé lze koupit.

Například lze použít měnič ze svářecího přístroje. Je dobré, pokud bude s možností regulace výkonu.

Invertor přeměňuje stejnosměrný proud na vysokofrekvenční. Pro výrobu vlastních zařízení lze použít standardní svařovací invertor.

Vypsali jsme základní prvky indukčního kotle.

Výhody vlastní montáže topného zařízení

Kotle poháněné elektřinou jsou tradičně považovány za neekonomické. Vzhledem k tomu, že cena elektřiny neustále roste, přijdou své majitele na pěkný peníz. Podrobné informace o vytápění elektrokotlem doporučujeme najít v tomto článku.

Nicméně indukční kotle, ačkoli jsou napájeny elektřinou, jsou poměrně úsporné.

To však není celý seznam jejich předností.

Rozhodnete-li se pro instalaci takového zařízení, můžete získat:

• Rychlý ohřev teplonosného média. To trvá v průměru 3–5 minut.
• Účinnost blízká 100 %, protože se téměř veškerá elektrická energie přemění na tepelnou.
• Vysokou teplotu ohřevu kapaliny v topném okruhu, nejméně 35 °C.
• Absence vodního kamene na vnitřních površích zařízení, což je způsobeno vibracemi vznikajícími při provozu. Ty zabraňují usazování nánosů.
• Dlouhá životnost, protože chybí pohyblivé a třecí mechanismy a součásti. V důsledku toho nedochází k opotřebení zařízení ani poškození jeho komponent.
• Není nutné odvádět spaliny a často provádět údržbové práce.

Nedostatků indukčních kotlů není příliš mnoho. Především je to poměrně vysoká cena zařízení. Kromě toho během provozu zařízení vydávají malý vibrační hluk.

Další mínus – poměrně velká hmotnost, což je třeba vzít v úvahu při montáži zařízení na zeď.

Aby byl dosažen maximální účinek z použití indukčního kotle, ať už domácího nebo sériového, je třeba je zapojit ve skupině a používat střídavě nebo všechny najednou.

Návod na sestavení indukčního kotle

Indukční topná zařízení lze zakoupit v obchodě, ale jejich cena je poměrně vysoká. Proto se mnoho domácích kutilů snaží vyrobit jej vlastníma rukama. Pro výrobu domácího indukčního kotle je třeba připravit materiály a nástroje.

Nejprve je třeba pořídit svařovací invertor. Může být levný, ale je žádoucí, aby zařízení bylo vybaveno regulátorem proudu.

Kromě toho je třeba věnovat pozornost proudu, se kterým zařízení pracuje. Standardní hodnota pro svařovací invertory je 15A. To nebude stačit. Je třeba hledat výkonnější jednotku.

Kromě toho je třeba připravit drát nebo drát z nerezové oceli o průměru 7 mm nebo přibližně. Měl by být nařezán na fragmenty délky 40-50 mm. Ty budou umístěny do elektromagnetického pole, kde se budou zahřívat.

Topné těleso domácího indukčního zařízení se vyrábí z měděného drátu, k jehož navíjení lze použít jakýkoli vhodný válcový předmět podle průměru.

Pro výrobu těla kotle se vezme plastová silnostěnná trubka. Průměr dílu se může lišit, ale jak ukazuje praxe, optimální variantou je 50 mm vnitřního průměru.

Pro připojení zařízení k topnému systému se používají adaptéry. Přes jeden z nich bude do kotle přiváděna studená teplonosná látka a přes druhý bude horká kapalina dodávána do systému.

Fragmenty drátu musí být uloženy do těla. Aby nevypadly, dno dílu se zakryje jemnou kovovou nebo nylonovou síťkou, která se pevně připevní k tělu. Poté lze drát uložit dovnitř těla.

Nyní se horní část dílu zakryje stejnou síťkou jako dno a připevní se ke stěnám dílu. Na oba konce se nasadí adaptéry. Vznikne polotovar, ze kterého bude vyrobena indukční cívka.

K tomu je třeba na ni navinout smaltovaný měděný drát. V průměru je třeba provést 90 závitů. Měly by být umístěny blíže ke středu dílu. Je třeba je provést velmi opatrně a rovnoměrně, aby vznikla kvalitní indukční cívka.

Výsledné zařízení lze instalovat do topného systému. Provádí se to následovně. Nejprve se ze systému vypustí teplonosná látka.

Poté se vybere místo, kde bude instalován kotel. Trubka se na tomto úseku označí, poté se z ní vyřízne fragment o délce odpovídající topnému zařízení.

Poté se na připravené místo nainstaluje vlastnoručně vyrobený indukční kotel. Cívka se připojí k invertoru, tím lze montáž považovat za dokončenou. Poté se systém znovu naplní topným médiem.

Na plastovou trubku s kousky kovového drátu uvnitř se opatrně navíjí měděný vodič

Teprve poté lze nové zařízení testovat. Musí v něm být kapalina.

Pokud se indukční kotel zapne „nasucho“, plastové těleso se roztaví vlivem vysoké teploty. To povede k částečnému zničení topného systému, což je nepřípustné.

Další důležitý moment – správné provedení uzemnění topného zařízení, bez něhož není možný jeho bezpečný provoz.

Zvláštnosti vířivého indukčního kotle

S principem činnosti indukčního topného zařízení jsme již seznámeni. Existuje jeho varianta: vířivý indukční kotel neboli VIN, který funguje poněkud jinak.

Charakteristické rysy VIN

Stejně jako indukční analog pracuje na vysokofrekvenčním napětí, proto je nutně vybaven invertorem. Zvláštnost zařízení VIN spočívá v tom, že nemá sekundární vinutí.

Její roli plní všechny kovové části zařízení. Jsou vyrobeny z materiálů, které vykazují feromagnetické vlastnosti. Tedy když na primární vinutí zařízení přichází proud, prudce vzroste intenzita elektromagnetického pole.

To následně generuje proud, jehož síla rychle narůstá. Vířivé proudy vyvolávají přemagnetizování, v důsledku čehož se všechny feromagnetické povrchy velmi rychle, téměř okamžitě, zahřívají.

Vířivá zařízení jsou poměrně kompaktní, ale díky použití kovu je jejich hmotnost velká. To poskytuje další výhodu, protože všechny masivní prvky tělesa se podílejí na výměně tepla. Tak se účinnost zařízení blíží 100 %.

Tuto zvláštnost zařízení je třeba vzít v úvahu, pokud se rozhodnete vyrobit kotel VIN vlastníma rukama. Může být vyroben pouze z kovu, plast by se neměl používat.

Hlavní rozdíl vířivého indukčního kotle spočívá v tom, že jeho těleso funguje jako sekundární vinutí. Proto je vždy vyrobeno z kovu.

Jak sestavit vířivé indukční zařízení?

Jak již víme, takový kotel se liší od svého indukčního protějšku, ale vyrobit ho svépomocí není o nic složitější. Pravda, nyní budou potřeba dovednosti svářečských prací, protože zařízení musí být sestaveno pouze z kovových dílů.

Pro práci budete potřebovat:

• Dva stejně dlouhé kusy silnostěnné kovové trubky. Jejich průměry musí být různé, tak aby se jedna část dala zasunout do druhé.
• Vinutý (smaltovaný) měděný drát.
• Třífázový invertor, lze použít ze svářečky, ale co nejvýkonnější.
• Plášť pro tepelnou izolaci kotle.

Nyní se můžeme pustit do práce. Začneme výrobou tělesa budoucího kotle. Vezmeme trubku většího průměru a dovnitř vložíme druhý díl. Je třeba je svařit jeden do druhého tak, aby mezi stěnami prvků zůstala určitá mezera.

Vzniklý díl v řezu bude připomínat koblihu. Jako základna a víko tělesa se použije ocelový plech o tloušťce nejméně 5 mm.

Výsledkem je dutá nádrž válcovitého tvaru. Nyní je třeba do jejích stěn vyříznout hrdla pro trubky přívodu studené a odvodu horké kapaliny. Konfigurace hrdla a jeho průměr závisí na trubkách topného systému, případně budou potřeba přechodky.

Poté se můžeme pustit do navíjení drátu. Opatrně, s dostatečným napětím, se navíjí na těleso kotle.

Principiální schéma domácího indukčního kotle vířivého typu

Vlastním topným prvkem bude navinutý drát, proto je vhodné těleso přístroje zakrýt tepelně izolačním pláštěm. Tím se podaří uchovat maximum tepla, a tím zvýšit účinnost zařízení a učinit ho bezpečným.

Nyní je třeba kotel zařadit do topného systému. K tomu se vypustí teplonosná kapalina, odřízne se potřebný úsek trubky a na jeho místo se přivaří přístroj.

Zbývá jen připojit topný přístroj a nezapomenout k němu připojit invertor. Zařízení je připraveno k provozu. Než však provedeme zkoušky, je třeba naplnit okruh teplonosnou kapalinou.

Nevíte, jakou teplonosnou kapalinu zvolit pro naplnění okruhu? Doporučujeme se seznámit s charakteristikami různých teplonosných kapalin a doporučeními pro výběr optimálního typu kapaliny pro topný okruh.

Teprve po načerpání teplonosné kapaliny do systému proveďte zkušební start.

Nejprve je třeba spustit přístroj na minimální výkon a pečlivě sledovat kvalitu svárů. Pokud je vše v pořádku, zvýšíme výkon na maximum.

Na našem webu je další návod na výrobu indukčního přístroje, který lze použít k ohřevu teplonosné kapaliny v topném systému. Pro seznámení s procesem sestavení indukčního ohřívače přejděte na tento odkaz.

Neobvyklý model indukčního přístroje

Tato modifikace indukčního kotle se může zdát velmi neobvyklá, nicméně má plné právo na existenci.

Navíc praxe ukazuje, že takové zařízení je mnohem úspornější než standardní kotel s topnými tělesy. Na vytápění standardního třípokojového bytu bude spotřeba zhruba 1,8-2,5 kWh za hodinu, zatímco elektrokotel spotřebuje nejméně 6 kW.

Při výrobě domácích indukčních kotlů se pro navíjení na jádro používá pouze speciální měděný vinutý drát.

Vlastně kotel představuje výměník tepla vložený do topného systému, který je ohříván indukční elektrickou plotýnkou.

Důležitým článkem konstrukce je výměník tepla, který musí být kompaktní, spolehlivý a pokud možno levný. Výpočty ukazují, že pro vytápění bytu o ploše přibližně 50 m² postačí zařízení pracující se 40 litry teplonosné látky.

To znamená, že bude potřeba plochá kovová nádrž o rozměrech v rozmezí 50x600x500 mm. Takovou nádobu lze snadno vyrobit samostatně svařením z profilových trubek 50x50.

Práce se provádějí v následujícím pořadí:

• Trubka 50x50 se nařeže na úseky dlouhé 600 mm. Celkem by mělo vzniknout 9-10 kusů.
• Získané úseky se přivaří jeden k druhému na principu „stěna ke stěně“ tak, aby vznikl souvislý řada trubek.
• Z trubky se odříznou další dva úseky tak, aby jejich délka odpovídala šířce vzniklé přířezu.
• Z obou získaných fragmentů trubky se odřízne jedna stěna.
• Díl se umístí odříznutou částí na svařené trubky tak, aby vznikl přířez připomínající rozdělovač. Fragment se přivaří k výměníku tepla.
• Podobně se z opačné strany instaluje druhý úsek trubky.
• Do diagonálně protilehlých částí výměníku tepla se přivaří hrdla pro připojení k topnému systému.
• Konstrukce se pečlivě svaří, protože musí být zcela utěsněná.

Výměník tepla je hotov; lze jej nainstalovat na místo a pod něj umístit zdroj tepla. Praxe ukazuje, že nejlepší je instalovat takový systém v koupelně a provést vertikální montáž.

Obyčejná indukční varná deska se může stát zdrojem tepla pro vytápění bytu.

Výměník tepla se přivaří do topného systému a varná deska se umístí mezi něj a zeď.

Domácí kutilové tvrdí, že pokud k takovému zařízení připojíte invertor, jeho spotřeba energie se výrazně sníží.

Po přečtení návodů se vám výroba domácích kotlů zdá být složitým a nebezpečným úkolem? Pochybujete, že vlastnoručně vyrobené zařízení bude úsporněji spotřebovávat elektřinu na ohřev teplonosné látky v topném systému? V takovém případě bude nákup hotového topného agregátu tím nejlepším řešením.

Na našem webu jsou užitečné materiály o výběru nejlepšího elektrokotle a žebříček nejoblíbenějších modelů mezi zákazníky. Dále doporučujeme seznámit se s podrobnostmi výpočtů spotřeby energie kotlem a dalšími možnostmi elektrického vytápění v domě:

• Elektrokotel pro vytápění rodinného domu: přehled deseti nejlepších modelů elektrických kotlů
• Kolik elektřiny spotřebuje elektrický kotel: pravidla výpočtu
• Elektrické vytápění v rodinném domě: přehled typů systémů pro venkovský dům

Závěry a užitečné video k tématu

Jak si sami sestavit indukční kotel:

Jak funguje domácí indukční ohřívač:

Co je indukční ohřev:

Indukční kotel je nejúspornější a nejefektivnější ze všech topných zařízení na elektřinu. Existuje mnoho modifikací domácích indukčních zařízení, můžete si vybrat libovolné, které nejlépe vyhovuje provozním podmínkám.

Koupit takové zařízení v obchodě by vás stálo značnou částku, a tak se domácí kutilové naučili vyrábět je sami.

Používáte jako topné zařízení domácí indukční kotel? Podělte se o fotografii svého výrobku a doporučení pro montáž v bloku komentářů.

Nebo se teprve chystáte na výrobu kotle a po přečtení našeho článku máte ještě nevyřešené otázky? Neváhejte se jich zeptat – pokusíme se vám pomoci.