Самодельный электрический котел отопления из трубы

Системы отопления с использованием электроэнергии крайне удобны. Чаще в них принято использовать ТЭНы, что заметно бьёт по карману. Совсем другое дело — ионный котёл, который является одновременно и эффективным, и экономически выгодным. Правда, заводские модели зачастую стоят немалых средств. Обладая минимальными умениями и знаниями, несложно создать электродный котёл своими руками, который будет ничуть не хуже производственных аналогов.

Виды электрического отопления, которые можно использовать в частном доме

Для того, чтобы устроить электрическое отопление в частном доме могут использоваться следующие его виды, которые отличаются как конструкцией, так и способом преобразования электрической энергии в тепловую:

  • — водяное отопление с использованием электрических котлов;
  • — электрические конвекторы (сухие и жидкостные);
  • — масляные радиаторы;
  • — тепловентиляторы;
  • -инфракрасные обогреватели;
  • -теплые электрические полы;

Устроить электрическое отопление частного дома своими руками можно, практически, используя любое из перечисленного оборудования. Для устройства электрического отопления с помощью конвекторов, масляных радиаторов, тепловентиляторов и инфракрасных обогревателей достаточно приобрести их, позаботиться о наличии в помещении отдельной силовой розетки и автомата в электрическом щитке, а также наличия ввода и проводки соответствующего сечения. Поэтому на этих видах мы останавливаться не будем, тем более, что такое электроотопление мы уже рассматривали в статье «Экономичное отопление загородного дома электричеством».

Здесь же мы рассмотрим, как можно сделать своими руками электрическое водяное отопления с использованием электрического котла ТЭН-ового типа. Это более сложный вид электрического отопления, так как требует правильного монтажа и подключения, как самого источника тепла (котла), так и всей системы: труб и радиаторов, запорной арматуры, а также дополнительного оборудования (циркуляционного насоса, расширительного или гидроаккумулирующего бака, блока безопасности и др. Но, в то же время, в этой работе нет ничего особо сложного, чтобы нельзя было её выполнить самостоятельно, особенно используя для этого современные виды материалов: металлопластиковые или пластиковые трубы.

Достоинства и недостатки

По сравнению с классическими обогревательными приборами, работающими на тэнах, электродные по ряду параметров значительно их превосходят. Но они также имеют свои слабые стороны.

К положительным качествам ионных котлов можно отнести:

  1. 1. Высокий, до 98%, КПД — имея простой и эффективный принцип действия, подобные устройства способны практически всю энергию переводить в тепло.
  2. 2. Компактность габаритов — размеры средней модели составляют всего 50 см, что позволит размещать котёл даже в маленьких помещениях. Помимо этого, он монтируется прямо в систему отопления, что позволяет сэкономить ещё немало места.
  3. 3. Надёжность — благодаря устройству конструкции ионные котлы не запустятся без воды в системе, чего не скажешь об аналогах с тэнами, которые легко сгорают при «холостой» работе.
  4. 4. Бесшумность в процессе работы.
  5. 5. Стабильность работы — при падении напряжения электродные нагреватели не отключатся, а лишь станут чуть слабее нагревать теплоноситель.
  6. 6. Экономичность. По сравнению с тэновыми аналогами, они потребляют на 15−20% меньше электроэнергии.

Недостатки электродных котлов:

  1. 1. Особые требования к теплоносителю — чтобы котёл смог выйти на нужную рабочую мощность, необходима вода с определённой концентрацией солей, поскольку она должна иметь нужное сопротивление. Не получится использовать в качестве теплоносителя другие жидкости.
  2. 2. Потребность в заземлении — так как в процессе работы возникает вероятность появления статического электричества, как сам котёл, так и всю систему отопления обязательно нужно заземлять.
  3. 3. Приборы контроля — необходима установка приборов, контролирующих работу системы, что повышает стоимость оборудования.
  4. 4. Определнные радиаторы — для качественной и эффективной работы ионных котлов можно использовать не каждый радиатор.

Разновидности

Конструктивные подходы, принципиальные схемы электрогенераторов тепла обуславливают широкий диапазон мощностей для этого вида котлов. Кроме деления по типу питающей электросети на однофазные приборы и трехфазные агрегаты, тепловые преобразователи классифицируются следующим образом:

  1. Тэновые. Нагрев циркулирующего теплоносителя осуществляется посредством взаимодействия жидкости с термоэлектрическими нагревательными элементами в камере прибора.
  2. Электродные. Сопротивление электролита (солевого раствора) при пропускании через него переменного тока сопровождается выделением тепловой энергии, которая передается отопительным радиаторам (теплым полам).
  3. Индукционные. Отбор тепла происходит от своеобразного трансформатора с первичной и вторичной (короткозамкнутой) обмоткой.

Самодельный электродный котел: особенности изготовления

Схема электрического котла.

Наиболее часто, для того чтобы изготовить самодельный электрический котел отопления, выбирают схему электродного котла.

Особенность конструкции предусматривает использование трубопровода большого диаметра, он зависит от размера выбранного вами нагревательного элемента. Как вариант может быть использована схема со съемной трубой. Хотя такая конструкция и более сложная в изготовлении, но она позволяет сделать оборудование универсальным и при необходимости замены или ремонта нагревательного элемента делать это быстро и просто, без проведения демонтажа системы отопления.

Преимущества электрокотла:

  • основным аргументом установки такого оборудования является то, что электричество является самым доступным источником энергии, чего нельзя сказать о газе или, например, дровах;
  • его работу легко контролировать и автоматизировать;
  • во время работы нет никакого шума;
  • нет необходимости в установке и обслуживании дымохода;
  • более простая регистрация, по сравнению с регистрацией газового оборудования;
  • использование регуляторов температуры не позволяет перегреваться котлу;
  • доступная цена;
  • небольшие габаритные размеры;
  • высокий уровень надежности и возможность работать круглосуточно.
Читайте также:  Конвекторы отопления электрические — какой выбрать?

Схема электродного котла.

Обычно берут нагревательный элемент, мощность которого не превышает 5 кВт, но здесь все зависит от того, какую площадь вы планируете отапливать. ТЭН работает от обычно сети напряжением 220 В, поэтому никаких сложностей с его подключением не возникает.

При выборе формы корпуса для нагревательного элемента нет особых требований, она может быть произвольной формы. Ее размер не должен быть очень большим, иначе теплообмен между горячей водой и воздухом будет проходить в самом котле, а не в радиаторах отопления.

Необходимо знать, что при увеличении камеры нагрева коэффициент полезного действия оборудования будет снижаться. В зависимости от выбранной конструкции, ТЭН можно установить прямо в трубу, в данном случае котел просто отсутствует. Не забудьте предусмотреть возможность простой и доступной замены нагревательного элемента.

Для того чтобы задавать температуру, в системе отопления используется потенциометр, который устанавливают возле терморегулятора или в другом удобном месте теплотрассы. В том случае, когда на выходе из котла низкая температура, надо уменьшить обороты циркуляционного насоса.

Ионный электрокотел: негативные факторы

Однако, как подчеркивает большинство пользователей, данный вид отопительного оборудования имеет и негативные моменты, проявляющиеся при эксплуатации.

К таким факторам можно отнести вот, какие моменты:

  • Использовать нужно только специально подготовленную воду;
  • Исключена возможность использовать альтернативные виды теплоносителей;
  • В системе должна происходить постоянная циркуляция жидкости, иначе она может закипеть;
  • Нержавеющие электроды постепенно растворяются в воде и их необходимо менять;
  • Экономическая неэффективность, в регионах, где установлены повышенные тарифы на свет.

Преимущества и недостатки электрических отопительных котлов

Если сравнивать электрические конструкции с котлами, сжигающими топливо, то нельзя не отметить преимущества первых:

  • простое, надёжное устройство;
  • повышенная безопасность во время эксплуатации;
  • нет необходимости в обустройстве дымоходов;
  • электричество является наиболее доступным типом энергии;
  • установку можно разместить в любом месте, нет необходимости в отдельном помещении;
  • при изготовлении электрокотла требуется намного меньше материалов;
  • владелец получает возможность точно отрегулировать температуру;
  • высокий КПД — до 99%;
  • срок службы отдельных отопительных установок превышает 30 лет;
  • бесшумность и безопасность для окружающей среды;
  • электрические отопительные приборы отлично поддаются автоматизации.

Что же касается недостатков, то на сегодняшний день он один — высокая стоимость электроэнергии. Тем не менее использование электрических силовых установок при отсутствии других вариантов или в качестве резервных источников тепла является не только оправданным, но и экономически обоснованным.

Сравнение параметров электрических отопительных котлов

Делаем электрический котел отопления своими руками

Инструмент, который понадобиться:

  • сварочный аппарат, лучше инверторного типа;
  • электроды 3;
  • болгарка большая 230 диск;
  • болгарка маленькая 125 диск;
  • диски по металлу: 230*3, 125*1,5 и шлифовальный 125 диск;
  • молоток;
  • рулетка, мел и прочая мелочь.

По материалам:

  • труба диаметром 120 мм, длиной 65 см и толщиной не менее3 мм;
  • металлический сгон диаметром 1,25 дюйма, 2 шт;
  • металлический сгон диаметром 0,5 дюйма, 3 шт;
  • металлическая толстотелая пластина не менее 120*120 мм;
  • фум лента для герметизации резьбовых соединений;
  • тэны (на фотографиях их два, мощностью 1,5 и 0,9 кВт).
  • Демонтаж старого котла

    Хочу вкратце рассказать, зачем я это сделал.

    Свариваем котёл

    В качестве теплообменника, я взял обрезок трубы, в намеченных местах, что бы выходы совпали с выходами на батарее, прожег отверстия сваркой т.к. автогена у меня нет.

    Отверстие нужно зашлифовать болгаркой и шлифовочным диском от шлака и наплыва металла.

    Два сгона 1,25 дюйма я приварил вверху и внизу для подачи и обратки отопления.

    Для изготовления дна, использовал металлическую пластину, которую потом приварил и в ходе работы, лишнее срезал большой болгаркой и зашлифовал маленькой.

    Приваренная пластина.

    Один из приготовленных пол дюймовых сгонов заварил в самом низу котла, в случае если нужно будет слить воду из всей системы.

    Обратите внимание

    Второй приварил для дополнительного тэна на 0,9 кв. Третий для расширительного бачка, который необходимо тоже установить, так как вода имеет свойство выкипать.

    Теплообменник готов, приступаем к монтажу тэнов

    Как поставить тэн и что это такое

    Тэн, который я буду монтировать внизу котла, далее вы поймете, как это сделать.

    Так как сверла на полдюйма у меня нет и где только не искал не нашёл, решил воспользоваться сваркой.

    В самом дне теплообменника прожег сваркой два отверстия для нижнего тэна.

    Все потом зашлифовал также от наплывов металла и шлака.

    Вставляем тэн в теплообменник, подкладываем резиновые уплотнители и большие шайбы, все скручиваем хорошенько гайками.

    Монтаж котла

    Самая трудная часть работы позади, мне осталось все поставить на место и запустить котел.

    Перед монтажом на резьбовые соединения нужно намотать фум ленту. Намотать нужно около 10 оборотов.

    Далее все просто прикручиваем, как было задумано, «обратка» к «обратке», «подача» к «подаче», соединяем муфтами такого же размера и хорошенько затягиваем контргайки.

    На сгон слива воды, прикручиваем пол дюймовый кран или металлическую заглушку, у кого что есть, я прикрутил заглушку, и вот что получилось.

    В верхней части электрокотла вы видите тэн с терморегулятором.

    Читайте также:  Как обновить старую мебель своими руками

    Вот мы все смонтировали и приступаем к следующему этапу.

    Подготовка к запуску котла

    После проведенных выше работ, нужно подключить к электричеству нижний тэн. Все хорошо изолируем, я, к примеру, провод всунул в небольшую терм трубку и замотал изолентой.

    На подходящих проводах, нужно обязательно поставить автоматы на 16 ампер и сделать заземление, все это я проделал. Верхний тэн включается прямо в розетку, так что мудрить ничего не пришлось.

    Залил в систему воду, сколько понадобилось, и включил оба тэна. Результат превзошёл ожидания.

    Важно

    Даже при минус 10 градусах на улице, работает только нижний тэн. В квартире 22-24 градуса, очень тепло. Все покрасил, и вот что получилось.

    Надумаете сделать, что-то подобное – удачи вам в работе.

    Конструктивные особенности

    Отопительный котел двухконтурного типа отличается простым устройством, хотя и выполняет функцию мини-котельной. Оба его контура могут работать как по отдельности, так и в паре, обогревая дом и обеспечивая горячей водой одновременно. Рассматриваемое оборудование состоит из следующих составляющих:

    • теплообменника;
    • бойлера;
    • нагревательных элементов;
    • расширительного бака;
    • циркуляционного насоса;
    • воздухоотводчика;
    • предохранительного клапана;
    • автоматики;
    • блока управления.

    Электрические двухконтурныеотличаются от одноконтурных моделей присутствием в конструкции встроенного бойлера.

    По внешнему виду и основным конструктивным особенностям модели электрокотлов могут быть:

    • настенными – компактными и сравнительно легкими;
    • напольными – массивными, с высоким показателем мощности (более 60кВт).

    Как видно из названия, отопительное оборудование первой группы монтируют на стенах или на специально установленных металлических каркасах. Вторую группу котлов располагают непосредственно на полу в специально отведенном месте. Следует отметить, что современные электрокотлы достаточно эстетичны и никоим образом не смогут испортить интерьер помещения.

    По способу нагрева можно подразделить на три группы:

    • ТЭНовые – высоконадежные, имеющие внутри емкости один или несколько нагревательных элементов в виде металлической трубки;
    • электродные (или ионные)– прогревающие теплоноситель в процессе прохождения сквозь жидкую среду переменного тока. Они имеют возможность самостоятельного отключения при коротком замыкании, максимальном повышении температуры и уменьшении объема воды до критического показателя;
    • индукционные – функционирующие благодаря катушкам индуктивности. Относятся к энергосберегающим устройствам.

    Первый вариант относится к косвенному нагреву теплоносителя, а второй рассматривается как прямой нагрев.

    По мощности электрические котлы, предназначенные для отопительных нужд, могут быть:

    • однофазными (до 12кВт);
    • трехфазными (более 12кВт).

    Подбирать мощность рекомендуется при помощи специалистов, так как только они способны сделать грамотный расчет. Метод выбора котла по площади дома является неверным, так как кроме этого параметра учитывается и целый ряд других (толщина стен, количество проемов, ориентация по сторонам света и т.д.).

    Как правило, бытовые отопительные агрегаты работают от сети 220В.

    Порядок сборки котла с ТЭНами своими реками

    Перед тем, как сделать электрический котел своими руками, стоит позаботиться о наличии надежной линии электропитания. К обычным сетям с напряжением в 220 V и частотой в 50 Гц можно подключать лишь оборудование мощностью не более 6 кВт. Если требуется более мощный котел, для него нужно сделать трехфазную разводку и отдельный ввод.

    Итак, начинаем сборку самодельного электрического котла отопления из трубы сечением 159 мм с толщиной стенки в 10 мм. Эта труба послужит корпусом котла. Для него понадобится либо изготовленная в заводских условиях полусфера сечением 159 мм и толщиной 10 мм, либо листовой металл с толщиной от 8 мм аналогичного сечения.

    Свод котла, в который впоследствии будут врезаны нагревательные элементы, можно изготовить из швеллера толщиной 8 мм.

    В купол котла врезаем муфту сечением ¾ дюйма. В эту муфту мы будем вкручивать сливной вентиль. Кроме того, понадобится 2 патрубка сечением 1 дюйм для притока и обратки. Резьбу на патрубках можно делать как внутреннюю, так и внешнюю. Все зависит от того, с какой вам удобнее работать.

    Для сброса излишнего давления нужно подготовить патрубок под врезку перепускного канала. Также вам понадобится 3 переходника, в каждый из которых будет вкручен ТЭН для электрокотла. Еще один переходник нужен будет для термодатчика. Кроме того, понадобятся держатели для автоматики.

    Обратите внимание, что резьбу на патрубках и переходниках желательно нарезать сразу.

    Подготовленные патрубки с резьбой, такой же, как и на ТЭНах, нужно сразу вкрутить в переходники. Это нужно, чтобы резьба во время приваривания к своду не повредилась. Для разметки мест врезки нагревательных элементов внешний диаметр трубы нужно разбить на 6 равных секторов по размеру радиуса. Затем чертим три одинаковых сектора строго под углом 120°.

    На следующем этапе приступаем к резке. Закончив с разметкой, с помощью плазменного резака вырезаем отверстия под патрубки для ТЭНов. Их резку следует выполнять только по внешнему контуру. Со всеми остальными патрубками это не имеет принципиального значения.

    Приступаем к сварочным работам. Патрубки сперва перехватываем в нескольких точках, чтобы их не повело. Затем проверяем точность расположения, при необходимости слегка простукиваем молотком, а затем выполняем сплошной шов. Важно, чтобы переходники для ТЭНов в электрокотле для отопления своими руками выступали над поверхностью свода котла на 1 см.

    Далее необходимо убедиться, что нагревательные элементы полностью поместятся внутри корпуса электрокотла. Поэтому после наложения сплошного шва необходимо вкрутить ТЭНы в переходники.

    Приступаем к вырезанию свода из швеллера. В его центре делаем отверстие для патрубка воздушного клапана, после чего привариваем сам патрубок. Сбоку делаем отверстие для термодатчика и также привариваем патрубок под него.

    Все выступы, заусенцы и остатки сварочных работ необходимо тщательно зачистить с помощью болгарки. Внутренняя поверхность площадки свода должна быть идеально ровной. Патрубки для установки ТЭНов будут выступать лишь с внешней стороны на 1 см.

    Читайте также:  Теплые полы электрические: виды, достоинства, монтаж

    У нас получился довольно мощный электрокотел своими руками с 3 ТЭНами. Если вам нужен агрегат попроще, по такому же принципу его можно собрать на 1 или 2 ТЭНа.

    Как изготовить электродный котел?

    Данный тип электрокотлов в конструкции теплообменника располагает двумя электродами, на которые подается электричество, из-за чего создается разность потенциалов. Соли, которые содержаться в теплоносителе, делают его электрическим проводником. Электричество проходит через электролит с высоким сопротивлением из-за чего он нагревается. Номинальная мощность достигается буквально за пару минут.

    Роль теплоносителя (электролита) в электродных котлах может выполнять свода, подготовленная особым способом, либо жидкость на основе этиленгликоля.

    Достаточно просто самостоятельно собрать и нагреватель данного типа. Для этого под рукой необходимо иметь:

    • железную трубу, диаметром от 57 мм с толстыми стенками;
    • лист железа, толщиной больше 2 мм;
    • внутренний электрод диаметром 25 мм;
    • прокладки из паронита или резины и присоединительные клеммы.

    Этапы сборки электродного котла:

    После того как все неисправности найдены и ликвидированны, корпус необходимо покрыть эмалированной краской.

    Исправная работа котла зависит от присутствия в воде, играющей роль теплоносителя, соды. Она добавляется для того чтобы повысить силу тока: данный показатель расчитывается делением мощности устройства на 220.

    Как сделать своими руками ТЭНовый котел?

    Данный тип является самым распространенным. Для нагрева теплоносителя используются ТЭНы. Они находятся в теплообменнике, который, по сути, является герметичной теплоизолированой емкостью, оборудованной патрубками для ввода и вывода теплоносителя.

    ТЭН – представляет собой тонкостенную трубку из алюминия, стали или титана, внутри которой находится нихромовая спираль. Стенки трубки и спираль разделяет диэлектрический накопитель, обычно, его роль выполняет кварцевый песок.

    Принцип работы такого оборудования следующий: спираль нагревается от того, что по ней проходит электрический ток, тепло от нее передается песку и трубке, а уже трубка нагревает теплоноситель. Нагревается вода приблизительно, спустя 15-20 минут после начала работы оборудования.

    Чтобы сэкономить средства и свободное пространство можно самостоятельно сделать подобный электрокотел. Для этого необходимо иметь под рукой:

    • болгарку;
    • сварочное оборудование;
    • шлифовальный агрегат;
    • терморегулятор;
    • мультиметр;
    • лист стали;
    • переходники для подключения к трубопроводу;
    • трубу ø12 см, и 3-5 трубок меньшего диаметра;
    • 2 ТЭНа.

    После того, как все необходимые инструменты и материалы подготовлены, можно начинать работу:

    Последними штрихами является шлифовка и покраска котла.

    Минусом подобного оборудования является вероятность осаждения накипи на нагревательных элементах. Что приводит к уменьшению эффективности работы либо поломки устройства. При использовании в качестве теплоносителя специальных жидкостей или дистиллированной воды данная проблема предотвращается.

    Типы и принцип работы

    Имеется 2 основных типа электрокотлов:

    1. Электродный.
    2. Индукционный, –

    При этом, все остальные являются всего лишь модификациями одного из этих видов. Электродный котел зачастую также носит название ионного, так как в нем происходит превращение электрической энергии в тепловую.

    Конструкция занимает минимальное количество места, причем его закрепляют непосредственно на трубе, его даже не придется прикреплять к стене. На всякий случай его сажают на 2 самореза, однако в этом нет необходимости.

    Внешне он похож на небольшой кусок трубы, длина которого составляет порядка 40 см. В торцевой части обогревателя находится стержень из металла, а с противоположной стороны обогреватель заварен либо в нем находится специальный патрубок, за счет которого осуществляется перегон теплоносителя по всех системе.

    Конструкция предусматривает наличие 2 патрубков, куда вставляются трубы для обратки и подачи:

    1. Один из нихможет находится в торцевой части, а второй установлен под прямым углом в боковой части.
    2. Их зачастую устанавливают с боковых частей перпендикулярно всей остальной конструкции и таким образом, чтобы они стали параллельны друг другу.

    принцип работы

    Данный котел имеет следующий принцип работы: катод (положительно заряженный электрод) и анод (отрицательно заряженный электрод) помещены в теплоноситель. Находясь под напряжением, они запускают перемещение ионов. Их полярность время от времени меняется, в частности, один заряженный ион будет менять свой заряд с одного на другой примерно 50 раз в секунду.

    Это, в конечном счете, приводит к тому, что в жидкости из-за подобного движения ионов возникает трение, что вызывает повышение температуры.

    Такая технология приводит к возникновению некоторых недостатков:

    1. Теплоноситель в любом случае будет находиться под напряжением.
    2. Его придется перед заливкой в батареи подготовить с точки зрения содержания солей.
    3. Незамерзающие жидкости в отопительной системе использовать категорически запрещается.

    Индукционные котлы, работающие на электрическом токе, производят нагрев теплоносителя с помощью магнитного поля, которое возникает от электрического тока.

    Вся эта конструкция довольно простая и включает в себя следующие элементы:

    • корпус;
    • утеплитель;
    • сердечник, где будет прогреваться теплоноситель;
    • катушка;

    Обмотка катушки, выполненная из медной проволоки подключается к сети через специальную систему управления. Благодаря этому, в катушке возникает магнитное поле. Оно будет разогревать трубу, выполняющую роль сердечника, а та уже будет отдавать некоторое количество тепла воде. При этом, корпус отопительного котла будет по-прежнему оставаться холодным, так как в его конструкции есть слой утеплителя.

    Следует также сказать, что сердечник выполнен не прямым, а имеет изогнутую форму, иногда в виде спирали, чтобы теплоноситель проходил по нему значительно дольше. Срок службы такого котла составляет минимум 25 лет. Через это время будет ржаветь труба, представляющая собой сердечник.