Электродный котел своими руками для отопления дома: пошаговый процесс изготовления и монтажа

Самодельные электрические котлы отопления

Обладая навыками работы с металлом, имея необходимый материал и инструмент легче всего изготовить самодельные электрокотлы – электродные или ТЭНовые. Если в качестве преобразователя электроэнергии применен ТЭН, то нужно изготовить или подобрать корпус из стали, в которые он будет установлен. Все остальные комплектующие – регуляторы, датчики, термостат, насос и расширительный бак приобретаются отдельно в специализированных магазинах. Электрические котлы можно использовать в закрытых или открытых системах отопления.

Что нужно и как сделать электрокотел отопления своими руками 220в эффективным и надежным?

Нужна емкость из стали, в которую помещаются один или несколько ТЭНов в соответствии с чертежами или эскизами на создаваемое изделие. Еще на этапе проекта на котлы отопления своими руками чертежи должны предусматривать возможность оперативной и легкой замены сгоревшего ТЭНа. Например, корпус можно изготовить из стальной трубы диаметром 220 мм с длиной корпуса около 0,5 м. К торцам трубы привариваются фланцы с патрубками подачи и «обратки» и посадочными местами, в которые устанавливаются ТЭНы. Циркуляционный насос, расширительный бак и датчик давления присоединяются к обратке.

Особенности электропитания электрических котлов

ТЭНы потребляют значительную мощность, обычно более 3 кВт. Поэтому для электрических котлов нужно создать отдельную линию электропитания. Для агрегатов мощностью до 6 кВт применяется однофазная сеть, а при больших значениях мощности необходима трехфазная сеть. Если снабдить самодельный котел отопления ТЭНом с терморегулятором и подключить его через защиту УЗО, то это идеальный вариант. При установке обычных ТЭНов термостат приобретается и устанавливается отдельно.

Электродные котлы отопления

Котлы этого типа подкупают чрезвычайной простотой. Он представляет собой емкость, в которой установлен электрод, вторым электродом служит корпус котла. В емкость вварены два патрубка – подачи и обратки, через которые электродный котел присоединяется к отопительной системе. КПД электродных котлов близок, как и у других типов электрокотлов, к 100% и его реальная величина – 98%. Известный электродный котел «Скорпион» объект жарких дискуссий. Мнения чрезвычайно разнообразные, от чрезмерного восхищения до полного отрицания применения для контуров отопления.

Считается, что электродные котлы были спроектированы для отопления подводных лодок. И действительно, изготовление котлов отопления требует минимума материалов, морская вода с растворенными солями – отличный теплоноситель, а корпус подводной лодки, с которым соединена система отопления, является идеальным заземлением. На первый взгляд – это отличный контур отопления, но можно ли его применить для отопления жилищ и как сделать электрокотел отопления своими руками, повторив устройство котла «Скорпион»?

Электродный котел Скорпион

В электродных котлах теплоноситель нагревает ток, проходящий между двумя электродами котла. Если в систему залить дистиллированную воду, то электродный котел работать не будет. В продаже имеется специальный солевой раствор для электродных котлов с удельной проводимостью порядка 150 ом/см. Конструкция агрегата настолько проста, что сделать электрокотел Скорпион своими руками, при наличии необходимых навыков, довольно просто.

К этой трубе привариваются два патрубка для подключения к системе отопления. Внутри прибора находится изолированный от корпуса электрод. Корпус котла играет роль второго электрода, к нему подключается нулевой провод и защитное заземление.

Недостатки электродных котлов

Основной недостаток электродных котлов – необходимость применения солевых растворов, которые неблагоприятно сказываются на батареях и трубопроводах отопления. Система отопления в течение нескольких лет может потребовать полной замены радиаторов, особенно алюминиевых (более подробную информацию о которых вы прочитаете здесь), и трубопроводов. Циркуляционные насосы, которые рассчитаны на работу с антифризом или чистой водой подвергаются большой опасности. Второй огромный недостаток – электродные котлы требуют идеального защитного заземления корпуса, иначе они представляют огромную опасность поражения электротоком. В зарубежных странах продавать и устанавливать подобное оборудование запрещено!

Вариант № 3. Индукционные котлы

Из широко используемых моделей индукционный котел можно считать последней разработкой.

Как работают индукционные нагреватели

Если не вдаваться в тонкости устройства, то индукционный котел — это та же микроволновка, теплоноситель нагревается посредством магнитного поля.

Схема отопительной системы подразумевает работу в заданный интервал времени.

Достоинства:

• Безопасность;
• Высокий КПД;
• В этих агрегатах может использоваться любой теплоноситель, его качество не играет роли;
• В индукционных котлах практически не образуется накипь.

Недостатки:

• Стоимость индукционных котлов довольно высока;
• В этих аппаратах относительно сложная управляющая автоматика. Собрать ее своими руками дилетанту проблематично.

Собираем простой индукционный нагреватель

Когда я начал изучать самодельные индукционные нагреватели, то понял, что инструкция там не простая, да и чертежи довольно сложные для домашнего мастера, но есть интересное решение, о котором я далее и расскажу.

Иллюстрации.	Рекомендации.
	Из чего состоит котел. Чтобы собрать такой котел вам нужно купить индукционную печку мощностью 2,4 кВт (стоит около 2000 рублей) и 3 м профилированной трубы сечением 25х50 мм с толщиной стенки 2,5 мм.
	Принцип работы. Нам нужно соорудить из профилированной трубы своеобразную плоскую емкость, по которой будет циркулировать вода. Потом к этой емкости прикрепить индукционную печку и включить ее. Это то же самое, что поставить кастрюлю с водой на печь.
	Нарезаем трубу. Самое сложное в этой работе сделать все максимально точно. Я нарезал трубу при помощи торцовочной пилы на станине с ограничителем. В моем случае труба резалась на отрезки по 400 мм, после чего я зачищал напильником края от заусенец.
	Схема емкости. Как показано на схеме вода циркулирует змейкой по этому импровизированному радиатору. Я не случайно сделал именно 6 регистров, так подача и обратка у меня будет с одной стороны и плиту будет легче подключать к системе отопления.
	Прорезаем соединительные отверстия. Соединительные отверстия должны находиться четко напротив друг друга. В данном случае я просверлил 2 отверстия по краям сверлом на 10 мм, а потом вырезал середину между ними маленькой болгаркой.
	Нумерация труб. Есть очень важный момент: профилированные трубы не идеально симметричные, с одной стороны они слегка закруглены, а с другой ровные. Если присмотреться, то на фото слева это видно. Так вот, нам нужно изначально сложить острый край труб с тупым. Чтобы не перепутать впоследствии, трубы сразу нумеруются.
	Собираем емкость. Теперь нам нужно проварить все швы между трубами, для этого выкладываем их на идеально ровную поверхность и стягиваем струбциной. Дальше, чтобы плиту не повело, вначале прихватываем все швы точечно, а после провариваем швы капитально.
	Закрываем торец емкости. Чтобы заварить одну из сторон емкости я вырезал полосу. Полоса вырезана из той же профилированной трубы, просто болгаркой срезал одну из сторон. Привариваем как обычно, сначала прихватываем, потом обвариваем.
	Привариваем патрубки. С обратной стороны делаем практически то же самое, с той лишь разницей, что к крайним трубам привариваются патрубки притока и обратки. Площадь соприкосновения нашей металлической емкости с индукционной печкой должна быть максимальной, поэтому сварочные швы нужно зачистить болгаркой.
	Монтируем направляющие. Чтобы всю эту конструкцию навесить на вертикальную стену сзади привариваем 2 уголка, в которые потом вставится наша индукционная печка, как в нишу.
	Покраска. По окончании сварочных работ я покрасил всю конструкцию термостойкой краской и приварил петли для навешивания нашего индукционного котла на стену. В принципе все, теперь можно подключать котел к отоплению и пользоваться.

Простой ионный котле своими руками

Ознакомившись с особенностями и принципом, по которому функционируют ионные котлы отопления, настает пора задаться вопросом: как собрать подобное оборудование своими руками? Вначале нужно подготовить инструмент и материалы:

• Труба стальная диаметром 5-10 см
• Клеммы заземления и нулевого провода
• Электроды
• Провода
• Металлический тройник и муфта
• Упорство и желание

Прежде чем начинать соединять все воедино, стоит запомнить три очень важных правила, касающихся безопасности:

• На электрод подается исключительно фаза
• На корпус подается исключительно нулевой провод
• Обязательно предусматривается надежное заземление

Чтобы собрать ионный электродный котел, достаточно следовать следующей инструкции:

• Вначале подготавливается труба длиной 25-30 см, которая будет выполнять роль корпуса
• Поверхности должны быть ровными и без коррозии, зазубрины с торцов зачищаются
• С одной стороны, посредством тройника устанавливаются электроды
• Тройник также необходим для организации выхода и входа теплоносителя
• Со второй стороны делают подключение к отопительной магистрали
• Между электродом и тройником установить изолирующую прокладку (подойдет термостойкий пластик)

• Чтобы добиться герметичности, резьбовые соединения должны быть точно подогнаны друг к другу
• Чтобы закрепить нулевую клемму и заземление, к корпусу приваривают 1-2 болта

Собрав все воедино, можно врезать котел в отопительную систему. Подобное самодельное оборудование вряд ли сможет отопить частный дом, но для небольших подсобных площадей или гаража станет идеальным решением. Можно закрыть установку декоративным кожухом, при этом стараясь не ограничивать к нему свободный доступ.

Сборка котла отопления на электродах

Устройства данного типа стали активно использоваться лишь в последние 10-15 лет. Это более технологичные приспособления, по сравнению с ТЭНовыми.

Конструкция

В электронных электрических котлах жидкость играет роль нагревательного элемента. Собранный своими руками электрический котел данного типа представляет собой корпус из металла, внутри которого расположен изолированный стальной электрод.

На корпус подается 0, а на электрод – фаза. Во время подачи напряжения начинается колебание ионов воды с частотой в 50 герц. При этом жидкость постепенно нагревается. Благодаря такому свойству подобные котлы еще называют ионными.

Преимущества:

• небольшие размеры, благодаря которым ионный котел можно разместить даже в небольшой квартире;
• отсутствие, так называемого, «сухого хода», что гарантирует исправность котла, поскольку без жидкости внутри он не будет работать;
• устойчивость к перепадам напряжения;
• высокая скорость нагрева и остывания, что означает легкость регулировки;
• экономичность в потреблении электроэнергии по сравнению с приборами на ТЭНах.

Среди недостатков таких котлов можно назвать следующие моменты:

важным условием эффективного функционирования электродного котла является уровень теплопроводности и качество теплоносителя;
прибор необходимо надежно заземлить, поскольку велик риск поражения электрическим током;
важно исключить возможность попадания внутрь системы воздуха, иначе, электроды придут в негодность из-за коррозии.

Основные варианты современных электрокотлов

Существует не один вариант конструкции котла для электрического отопления. Самым простым является встроенный ТЭН

Необходимо обратить внимание на трубу, куда монтируется ТЭН. Она обязательно должна быть категории съемной, что касается диаметра, то лучше, если он будет больше, чем иные подобные элементы. Съемная труба требуется для осуществления работ, связанных с ремонтом, если ТЭН выйдет из строя

Кроме того, труба, которая имеет встроенный ТЭН, может быть отнесена к категории особых компактных котлов. Стоит отметить, что данная система отличается высокими показателями эффективности

Съемная труба требуется для осуществления работ, связанных с ремонтом, если ТЭН выйдет из строя. Кроме того, труба, которая имеет встроенный ТЭН, может быть отнесена к категории особых компактных котлов. Стоит отметить, что данная система отличается высокими показателями эффективности.

Важно! По этой причине рекомендуется избежать всех ненужных расходов, но всеми возможными методами добиться использования всей системы в целом. Можно просто выполнить небольшой по размеру стоящий отдельно котел. Оборудование такого плана можно произвести из специальной, выполненной из стали трубы

Здесь, чем котел меньше по размерам, чем более эффективно он будет осуществлять свою работу. Нет необходимости нагревать лишнюю воду и соответственно тратить большое количество киловатт энергии

Оборудование такого плана можно произвести из специальной, выполненной из стали трубы. Здесь, чем котел меньше по размерам, чем более эффективно он будет осуществлять свою работу. Нет необходимости нагревать лишнюю воду и соответственно тратить большое количество киловатт энергии.

Для эффективного обогрева относительно небольшого по площади дома из двух-трех комнат, достаточно взять элемент трубы, диаметр которой равен 220 мм, а показатели длины должны составлять всего половину метра.

С двух сторон труба должна быть герметично заварена специальными крышками из стали. При этом в верхнем элементе необходимо сделать специальное отверстие, которое будет предназначено для присоединения отводной трубы. По данной трубе будет осуществляться передвижение горячей воды к установленным радиаторам. В нижнем элементе построенного котла, с одной из его сторон проделывается точно такое же отверстие, потом туда будет присоединяться труба, но уже с прохладной водой.

Для подобной конструкции можно задействовать ТЭН, с параметрами мощности в 1 Квт. Он осуществляет обогрев от стандартной сети в 220 Вольт. Что касается самого ТЭНа, то его можно быстро инсталлировать в расположенную снизу крышку нового котла или с одной их боковых сторон. Главное чтобы это была сторона, находящаяся на другой стороне патрубка, в нее обычно поступает уже холодная вода.

Важно! Электрокотел такого плана в состоянии работать круглосуточно. Если произвести установку в его конструкции дополнительного автоматического оборудования, можно будет вполне спокойно поддерживать требуемый температурный режим. Кстати, он обычно выставляется посредством специального регулятора

Кстати, он обычно выставляется посредством специального регулятора.

Установка регулятора обязательна, так как именно он в состоянии эффективно защитить оборудование от перегрева. Кроме того, монтированная автоматика предоставляет оптимальную возможность экономить материальные средства на общем количестве потребляемой энергии.

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.

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.

Что такое электродный котел

Принцип работы агрегата наглядно демонстрирует известный многим кипятильник из двух лезвий и четырех спичек. При подключении такого устройства к электросети, нагрев 1 л воды до 100 С происходит в течение нескольких минут.

Достигается такая интенсивность нагрева электродного котла благодаря явлению электролиза. Суть процесса состоит в том, что между двумя погруженными в раствор жидкого электролита электродами, при подключении внешнего источника напряжения, начинается направленное движение заряженных частиц. Ионы, имеющие положительный заряд перемещаются к катоду, а частицы с отрицательным зарядом притягивает анод.

Если на электроды подается переменное напряжение от бытовой электросети с частотой 50 Гц, в течение одной секунды изменение полярности происходит 50 раз, что влечет за собой периодическое изменение направления движения ионов. Вследствие повышенного сопротивления водной среды и внутреннего трения происходит преобразование кинетической энергии в тепловую, что и вызывает интенсивный нагрев раствора электролита.

Поскольку вода в системах централизованного снабжения имеет мало общего с чистой (Н₂О) и представляет собой раствор солей калия, кальция, магния и других элементов, она вполне может считаться электролитом. Непосредственный нагрев электролита (без контакта с поверхностью ТЭНа или корпусом) называется первичным.

Принципиальное отличие электродных котлов от других электрических установок заключается в том, что нагрев теплоносителя происходит без контакта с нагревательным элементом.

Следует также отметить, что производительность агрегата непосредственно связана с химическим составом теплоносителя.

Не срабатывает автоматика газового котла

Почему не отключается газовый отопительный котел?

Это происходит, если на  газовых теплогенераторах, таких как Baxi (Бакси), Кебер, Лемакс, Мимакс,  Дани, Данко, Житомир и др. произошло следующее:

• неисправен термодатчик на входе в систему отопления или на обратной линии — датчик не срабатывает при достижении заданной температуры и прибор работает без остановки.

  Осмотрите механическое соединение проводов, наличие окислов на них, зачистите и восстановите соединение. Если это не дало результата, проверьте датчики на короткое замыкание и обрыв, при обнаружении неисправности замените датчик;

• низкая температура в обратном контуре отопления, не соблюдена дельта разницы температур между подающей и обратной линией. Это случается в двухконтурных агрегатах Кебер, Юнкерс, Аристон, АОГВ, Навьен, Ринаи, когда происходят большие теплотери в отопительном контуре из-за плохой утепленности помещения. Утеплите окна, двери, полы и стены;
• теплогенератор не выключается автоматически, когда низкая скорость теплоносителя. Это происходит, когда циркуляционный насос имеет недостаточную скорость и теплоноситель остывает, проходя через батареи. Переключите скорость насоса на большую;
• установлена недостаточная постоянная температура нагрева теплоносителя, агрегат продолжает работать, нагнав выставленную температуру, так как недостаточно тепла для прогрева жилья. Увеличьте значение нагрева;
• агрегат может работать без передышки, когда неправильно настроена горелка при  минимальной модуляции, в результате чего теплогенератор не набирает мощность. Произведите настройки мощности, согласно инструкции к прибору;
• неправильно смонтированная система отопления, засорение байпаса также может стать причиной того, что теплогенератор, набрав установленную температуру, продолжает нагревать теплоноситель. Замените систему отопления, прочистите байпас;
• произошло отключение программатора на комнатном термостате, проверьте работу термостата, в случае поломки замените;
• при забитом накипью теплообменнике агрегат может долго не выключаться, так как большой слой накипи препятствует нормальному нагреву. Промойте теплообменник, сняв его с прибора;
• поломка электронного блока управления. Проверьте, не нарушено ли подключение контактов. В случае неисправности электронного устройства, требуется  замена.

Должен ли ваш агрегат отключаться после проверки и устранения выявленных описанных выше причин — в статье описаны основные, часто встречающиеся неисправности. Кроме них, могут быть и другие, которые сможет определить только специалист.