Come fare una caldaia a induzione per riscaldamento fai-da-te: realizzazione di un generatore di calore autocostruito

Le persone sono viziate dalla civiltà e non concepiscono l'esistenza senza i suoi benefici. A questi, indubbiamente, appartiene anche il riscaldamento degli edifici. I sistemi di riscaldamento vengono costantemente perfezionati e diventano sempre più efficienti e comodi da utilizzare.

Ma questo non basta. Concordi, non sarebbe affatto male che l'apparecchiatura di riscaldamento fosse anche economica. E questo desiderio è del tutto realizzabile – si può costruire una caldaia a induzione per riscaldamento con le proprie mani. Essa non solo è in grado di assicurare il necessario livello di riscaldamento dell'ambiente, ma anche di consumare le risorse energetiche in modo molto efficiente.

Inoltre, un apparecchio del genere può essere assemblato, volendo, anche da un artigiano principiante. E come fare correttamente e quali materiali saranno necessari per la costruzione – questi sono i quesiti che analizzeremo in dettaglio nel nostro articolo. Prima esamineremo la struttura e il principio di funzionamento dell'apparecchiatura, nonché i vantaggi del suo utilizzo.

Dispositivo e principio di funzionamento dell'apparecchiatura

Prima di dedicarsi all'assemblaggio autonomo di una caldaia a induzione, è necessario comprendere la sua struttura e il suo principio di funzionamento. E solo dopo aver chiarito questi aspetti, si può procedere alla realizzazione dell'apparecchio autocostruito.

Come funziona una caldaia a induzione?

Per capire come funziona l'apparecchiatura a induzione, è necessario conoscere il suo principio di funzionamento. E pertanto ricordiamo il corso di fisica della scuola.

Quando una corrente elettrica attraversa un materiale conduttore, esso produce calore. La quantità di calore ottenuta è direttamente proporzionale alla tensione e all'intensità della corrente. Questa legge fu scoperta da Joule e Lenz, in onore dei quali è stato denominato il principio fisico.

Ma la corrente elettrica può apparire in un conduttore non solo quando è collegato direttamente a una fonte di alimentazione. Esiste un altro metodo, scoperto nel XIX secolo da M. Faraday. Si tratta di un metodo senza contatto, che non presuppone l'interazione della fonte di alimentazione con il conduttore.

La sua essenza consiste nel fatto che quando i parametri del campo magnetico che attraversa il conduttore cambiano, in esso si genera una forza elettromotrice (FEM).

Questo fenomeno è stato chiamato induzione elettromagnetica. È proprio questo che viene utilizzato nel funzionamento di una caldaia a induzione. Ne consegue che se è presente una FEM, ci sarà anche una corrente elettrica e, di conseguenza, ci sarà anche il riscaldamento del conduttore.

In questo caso, avverrà in modo senza contatto, mediante correnti indotte, o come vengono anche chiamate, correnti di Foucault.

È possibile ottenere l'induzione elettromagnetica in due modi. Nel primo caso, per ottenere l'induzione, si ruota o si sposta il conduttore all'interno di un campo magnetico costante. Questo metodo viene utilizzato nei generatori elettrici.

Un altro modo per ottenere l'induzione è che il conduttore rimane fermo, mentre i parametri del campo magnetico in cui si trova, ovvero la direzione delle linee di forza e l'intensità, cambiano continuamente.

Alla base del funzionamento di qualsiasi caldaia a induzione vi è il fenomeno dell'induzione elettromagnetica.

Sarebbe stato abbastanza difficile senza la scoperta di Oersted. Egli scoprì che se si avvolge un filo attorno a una bobina, quando viene collegata a una fonte di alimentazione, essa si trasforma in un elettromagnete. Al variare della direzione e dell'intensità della corrente, cambierà anche il campo magnetico generato da questo dispositivo.

Se invece si inserisce un conduttore all'interno del campo, in esso si genererà una corrente elettrica, accompagnata da riscaldamento.

Ed è proprio su questo principio che si basa una caldaia a induzione. La sua costruzione è molto semplice. Comprende un involucro, necessariamente termoisolato e schermato. Al suo interno viene collocato un tubo. Sarebbe meglio se fosse in lega, ma si può usare anche l'acciaio.

In realtà, nell'ultimo caso, le caratteristiche operative del dispositivo ne risentiranno leggermente. Il tubo viene installato in un manicotto di materiale dielettrico.

Il fluido termovettore nelle caldaie a induzione viene riscaldato dal nucleo in acciaio situato all'interno, il cui riscaldamento è prodotto da correnti parassite che si generano nel campo elettromagnetico.

Sopra il manicotto, secondo il principio di una bobina, viene avvolta una barra di rame. Viene collegata a una fonte di alimentazione. Per l'inserimento nel sistema di riscaldamento vengono utilizzati due raccordi, attraverso i quali si muoverà il fluido termovettore.

Quando viene applicata l'alimentazione, la corrente passa attraverso la bobina e attiva un campo magnetico alternato, che a sua volta induce correnti parassite all'interno del tubo. Esse riscaldano le pareti del componente e parzialmente anche il fluido termovettore che si trova al suo interno.

Esistono varianti della caldaia a induzione con diversi tubi di piccolo diametro installati in parallelo. Vengono utilizzati al posto di un unico tubo grande. Ciò offre un vantaggio nella velocità di riscaldamento del dispositivo.

In questa forma, l'apparecchiatura può già funzionare, ma il riscaldamento sarà debole. Per potenziarlo, è necessario far passare una corrente elettrica ad alta frequenza attraverso la bobina. Pertanto, l'apparecchiatura viene necessariamente integrata con un inverter e un raddrizzatore.

La corrente alternata della rete ha una frequenza di 50 Hz, che non è sufficiente per un funzionamento efficiente della caldaia a induzione. Pertanto, viene inviata a un raddrizzatore, dove viene convertita in corrente continua.

Successivamente viene inviato a un inverter, che è un modulo elettronico con un circuito di controllo e due transistor chiave. Il dispositivo converte la corrente continua in corrente ad alta frequenza.

Bisogna ammettere che l'uso di un raddrizzatore e di un inverter aumenta il costo della caldaia a induzione. Pertanto, esistono modelli che funzionano senza di essi. Vengono collegati a una rete elettrica normale. Ma tali apparecchiature hanno dimensioni imponenti, che consentono di aumentarne l'efficienza. Gli apparecchi con inverter sono più compatti.

Le correnti parassite indotte riscaldano molto rapidamente lo scambiatore di calore e il liquido al suo interno.

Elementi principali dell'apparecchiatura di riscaldamento

Qualsiasi caldaia a induzione è composta da diversi elementi strutturali:

• Induttore. Il componente principale del dispositivo. È una sorta di trasformatore con due avvolgimenti. Il primario è avvolto sul nucleo. Quando la corrente passa, è qui che si genera il campo elettromagnetico che crea le correnti parassite. Il corpo della caldaia funge da avvolgimento secondario. Riceve le correnti parassite, si riscalda e trasmette l'energia termica al fluido termovettore.
• Elemento riscaldante. È il nucleo della bobina. Per la caldaia, è realizzato sotto forma di un tubo di diametro sufficientemente grande o di più tubi di sezione minore collegati in parallelo.
• Raccordi. Sono progettati per l'innesto del dispositivo nella rete termica. Da un lato entra il fluido termovettore, dall'altro il liquido esce dalla caldaia e viene immesso nel circuito di riscaldamento.
• Inverter. Questo dispositivo – inverter – converte la corrente elettrica continua in corrente ad alta frequenza, che viene poi inviata all'induttore.

Prima di procedere al montaggio fai da te, è necessario valutare attentamente di cosa e come saranno realizzati gli elementi principali del dispositivo. Alcuni di essi dovranno essere realizzati da sé, mentre altri possono essere acquistati.

Ad esempio, è possibile utilizzare un inverter da un saldatrice. È bene che sia dotato della possibilità di regolazione della potenza.

L'inverter converte la corrente continua in corrente ad alta frequenza. Per realizzare dispositivi fai-da-te, è possibile utilizzare un inverter per saldatura standard.

Abbiamo elencato gli elementi principali della caldaia a induzione.

Vantaggi dell'assemblaggio autonomo dell'apparecchio di riscaldamento

Le caldaie elettriche sono tradizionalmente considerate poco economiche. Considerando che il costo dell'elettricità è in costante aumento, finiscono per costare molto ai loro proprietari. Per informazioni dettagliate sul riscaldamento con caldaia elettrica, si consiglia di consultare questo articolo.

Tuttavia, le caldaie a induzione, sebbene funzionino con l'elettricità, sono abbastanza economiche.

Ma questo non è ancora l'elenco completo dei loro vantaggi.

Decidendo di installare un tale apparecchio, è possibile ottenere:

• Riscaldamento rapido del fluido termovettore. In media occorrono 3-5 minuti.
• Efficienza prossima al 100%, poiché quasi tutta l'energia elettrica viene convertita in calore.
• Alta temperatura di riscaldamento del liquido nel circuito di riscaldamento, minimo 35 °C.
• Assenza di calcare sulle superfici interne dell'apparecchio, dovuta alle vibrazioni che si generano durante il funzionamento. Esse impediscono la formazione di depositi.
• Lunga durata operativa, poiché non ci sono meccanismi e parti in movimento o soggetti ad attrito. Di conseguenza, non c'è usura dell'apparecchiatura né danni ai suoi componenti.
• Nessuna necessità di evacuare i prodotti della combustione e di effettuare frequenti interventi di manutenzione.

Non ci sono molti svantaggi nelle caldaie a induzione. Innanzitutto, il costo dell'apparecchiatura è piuttosto elevato. Inoltre, durante il funzionamento, gli apparecchi emettono un leggero rumore vibratorio.

Un altro aspetto negativo è la massa piuttosto elevata, che deve essere assolutamente considerata quando si monta il dispositivo a parete.

Per ottenere il massimo effetto dall'utilizzo di una caldaia a induzione, sia fai-da-te che di serie, è necessario collegarle in gruppo e utilizzarle in alternanza o tutte insieme.

Istruzioni per l'assemblaggio di una caldaia a induzione

È possibile acquistare apparecchi di riscaldamento a induzione in negozio, ma il loro costo è piuttosto elevato. Pertanto, molti appassionati del fai-da-te provano a costruirlo da soli. Per realizzare una caldaia a induzione fatta in casa, è necessario preparare materiali e strumenti.

Per iniziare, è necessario acquistare un inverter per saldatura. Può essere economico, ma è preferibile che il dispositivo sia dotato di un regolatore di corrente.

Inoltre, è necessario prestare attenzione alla corrente con cui funziona il dispositivo. Il valore standard per gli inverter di saldatura è 15 A. Questo non sarà sufficiente. È necessario cercare un apparecchio più potente.

Inoltre, è necessario preparare del filo di acciaio inossidabile con diametro di 7 mm o simile. Va tagliato in frammenti lunghi 40-50 mm. Verranno inseriti in un campo elettromagnetico dove si riscalderanno.

L'elemento riscaldante di un apparecchio a induzione fatto in casa è realizzato con filo di rame, per l'avvolgimento del quale si può utilizzare qualsiasi oggetto cilindrico di diametro adatto.

Per realizzare il corpo della caldaia si utilizza un tubo di plastica a pareti spesse. Il diametro del pezzo può variare, ma come dimostra la pratica, l'opzione ottimale è 50 mm di diametro interno.

Per collegare l'apparecchiatura all'impianto di riscaldamento si utilizzano degli adattatori. Attraverso uno di essi, il liquido refrigerante freddo entrerà nella caldaia, mentre attraverso l'altro, il liquido caldo verrà immesso nell'impianto.

I frammenti di filo devono essere posizionati all'interno del corpo. Per evitare che cadano, il fondo del pezzo viene coperto con una rete metallica o di nylon a maglia fine, che viene fissata saldamente al corpo. Successivamente, si può sistemare il filo all'interno del corpo.

Ora la parte superiore del pezzo viene coperta con la stessa rete del fondo e fissata alle pareti del pezzo. Su entrambe le estremità vengono montati gli adattatori. Si ottiene un semilavorato da cui verrà realizzata la bobina di induzione.

Per questo, è necessario avvolgere un filo di rame smaltato. In media, è necessario realizzare 90 spire. Devono essere posizionate più vicino al centro del pezzo. Vanno eseguite con molta attenzione e in modo uniforme, in modo da ottenere una bobina di induzione di qualità.

Il dispositivo ottenuto può essere installato nell'impianto di riscaldamento. Si procede come segue. Innanzitutto, si scarica il liquido refrigerante dall'impianto.

Dopo di ciò, si sceglie il luogo dove verrà installata la caldaia. Il tubo in questa sezione viene tracciato, dopodiché viene tagliato un frammento di lunghezza pari a quella del dispositivo di riscaldamento.

Successivamente, si installa la caldaia a induzione fatta in casa nella posizione preparata. La bobina viene collegata all'inverter, a questo punto l'installazione può considerarsi completata. Dopo di che, l'impianto viene nuovamente riempito con il fluido termovettore.

Sul tubo di plastica con all'interno pezzi di filo metallico, viene avvolto con cura un filo di rame.

Solo dopo questo si può testare il nuovo dispositivo. Al suo interno deve necessariamente esserci del liquido.

Se si accende la caldaia a induzione «a secco», l'involucro di plastica si scioglierà a causa dell'alta temperatura. Ciò porterà alla parziale distruzione dell'impianto di riscaldamento, cosa inaccettabile.

Un altro punto importante è la corretta predisposizione della messa a terra del dispositivo di riscaldamento, senza la quale non è possibile il suo funzionamento sicuro.

Caratteristiche della caldaia a induzione a vortice

Conosciamo già il principio di funzionamento del dispositivo di riscaldamento a induzione. Esiste una sua variante: la caldaia a induzione a vortice (o VIN), che funziona in modo leggermente diverso.

Caratteristiche distintive del VIN

Come l'analogo a induzione, funziona con tensione ad alta frequenza, pertanto è necessariamente dotato di un inverter. La particolarità del dispositivo VIN è che non ha un avvolgimento secondario.

Il suo ruolo è svolto da tutte le parti metalliche del dispositivo. Queste vengono necessariamente realizzate con materiali che presentano proprietà ferromagnetiche. Pertanto, quando la corrente arriva all'avvolgimento primario del dispositivo, l'intensità del campo elettromagnetico aumenta bruscamente.

Questo a sua volta genera una corrente, la cui intensità aumenta rapidamente. Le correnti parassite provocano una rimagnetizzazione, a seguito della quale tutte le superfici ferromagnetiche si riscaldano molto rapidamente, quasi istantaneamente.

I dispositivi a vortice sono abbastanza compatti, ma grazie all'uso del metallo, il loro peso è elevato. Questo offre un vantaggio aggiuntivo, poiché tutti gli elementi massicci dell'involucro partecipano allo scambio termico. Pertanto, l'efficienza dell'apparecchio si avvicina al 100%.

Questa caratteristica del dispositivo deve essere tenuta in considerazione se si decide di realizzare autonomamente una caldaia VIN. Essa può essere realizzata solo in metallo, la plastica non deve essere utilizzata.

La differenza principale della caldaia a induzione a vortice è che il suo involucro funge da avvolgimento secondario. Perciò viene sempre realizzato in metallo.

Come assemblare un dispositivo a induzione a vortice?

Come già sappiamo, questa caldaia è diversa dalla sua controparte a induzione, ma realizzarla da soli è altrettanto semplice. In realtà, ora saranno necessarie competenze di saldatura, poiché il dispositivo deve essere assemblato solo con parti metalliche.

Per il lavoro serviranno:

• Due segmenti di tubo metallico a parete spessa di uguale lunghezza. I loro diametri devono essere diversi, in modo che un pezzo possa essere inserito nell'altro.
• Filo di rame per avvolgimento (smaltato).
• Un inverter trifase, si può usare quello di una saldatrice, ma con la massima potenza.
• Involucro per l'isolamento termico della caldaia.

Ora si può iniziare il lavoro. Si comincia con la fabbricazione del corpo della futura caldaia. Si prende il tubo di diametro maggiore e si inserisce all'interno il secondo pezzo. Vanno saldati l'uno nell'altro in modo che tra le pareti degli elementi rimanga una certa distanza.

Il pezzo risultante, in sezione, assomiglierà a una ciambella. Come base e coperchio del corpo si utilizza una lamiera d'acciaio di spessore almeno 5 mm.

Di conseguenza si ottiene un serbatoio cavo di forma cilindrica. Ora è necessario inserire nelle sue pareti i raccordi per i tubi di mandata dell'acqua fredda e di ritorno dell'acqua calda. La configurazione e il diametro dei raccordi dipendono dai tubi dell'impianto di riscaldamento; potrebbero essere necessari anche degli adattatori.

Dopodiché si può procedere all'avvolgimento del filo. Questo viene avvolto con cura, con una tensione sufficiente, attorno al corpo della caldaia.

Schema circuitale di una caldaia a induzione fatta in casa di tipo a vortice

In effetti, l'elemento riscaldante sarà il filo avvolto, quindi è consigliabile coprire il corpo dell'apparecchio con un involucro termoisolante. In questo modo si riuscirà a trattenere il massimo del calore e, di conseguenza, ad aumentare l'efficienza del dispositivo e a renderlo sicuro.

Ora è necessario installare la caldaia nell'impianto di riscaldamento. A tal fine, si drena il fluido termovettore, si taglia un tratto di tubo della lunghezza necessaria e al suo posto si salda il dispositivo.

Non resta che alimentare l'apparecchio di riscaldamento e non dimenticare di collegare l'inverter. Il dispositivo è pronto per l'uso. Ma prima di effettuare le prove, è necessario riempire il circuito con il fluido termovettore.

Non sa quale fluido termovettore scegliere per riempire il circuito? Si consiglia di consultare le caratteristiche dei diversi fluidi termovettori e i consigli per la scelta del tipo di liquido ottimale per il circuito di riscaldamento.

Solo dopo aver pompato il fluido termovettore nel sistema, si può effettuare l'avvio di prova.

Prima bisogna avviare il dispositivo alla potenza minima e monitorare attentamente la qualità delle saldature. Se tutto è a posto, si aumenta la potenza al massimo.

Sul nostro sito è disponibile un'altra guida per la costruzione di un dispositivo a induzione, che può essere utilizzato per riscaldare il fluido termovettore nell'impianto di riscaldamento. Per conoscere il processo di assemblaggio del riscaldatore a induzione, segua questo link.

Modello insolito di apparecchio a induzione

Questa modifica della caldaia a induzione può sembrare molto insolita, tuttavia ha pienamente diritto di esistere.

Inoltre, la pratica dimostra che un tale dispositivo è molto più economico di una caldaia standard con resistenza elettrica. Per riscaldare un trilocale standard ci vorranno circa 1,8-2,5 kW all'ora, mentre una caldaia elettrica consumerà almeno 6 kW.

Nella costruzione di caldaie a induzione autocostruite, per l'avvolgimento del nucleo si utilizza solo filo di rame isolato speciale.

In sostanza, la caldaia è uno scambiatore di calore inserito nell'impianto di riscaldamento, che viene riscaldato da un piano cottura a induzione.

Un elemento importante della struttura è lo scambiatore di calore, che deve essere compatto, affidabile e possibilmente economico. I calcoli mostrano che per riscaldare un appartamento di circa 50 mq sarà sufficiente un dispositivo che lavori con 40 litri di liquido termovettore.

Cioè sarà necessario un serbatoio metallico piatto, con dimensioni che variano intorno a 50x600x500 mm. Tale contenitore può essere realizzato autonomamente, saldando tubi profilati 50x50.

I lavori vengono eseguiti nella sequenza seguente:

• Il tubo 50x50 viene tagliato in pezzi lunghi 600 mm. In tutto si dovrebbero ottenere 9-10 pezzi.
• I pezzi ottenuti vengono saldati uno all'altro secondo il principio 'parete a parete', in modo da ottenere una fila continua di tubi.
• Dal tubo si tagliano altri due pezzi in modo che la loro lunghezza sia uguale alla larghezza del pezzo ottenuto.
• Da entrambi i frammenti di tubo ottenuti si taglia una parete.
• Il pezzo viene posizionato con la parte tagliata sui tubi saldati insieme, in modo da ottenere un pezzo che assomiglia a un collettore. Il frammento viene saldato allo scambiatore di calore.
• Analogamente viene installato il secondo pezzo di tubo dal lato opposto.
• Negli angoli opposti dello scambiatore di calore vengono saldati i raccordi per il collegamento all'impianto di riscaldamento.
• La struttura viene saldata accuratamente, poiché deve essere completamente ermetica.

Lo scambiatore di calore è pronto; può essere installato in posizione e posizionare sotto di esso la fonte di calore. La pratica dimostra che è meglio installare un tale sistema nel bagno, effettuando un montaggio verticale.

Un normale piano cottura a induzione può diventare una fonte di calore per riscaldare un appartamento.

Lo scambiatore di calore viene saldato nell'impianto di riscaldamento, e il piano cottura viene posizionato tra questo e la parete.

Gli artigiani casalinghi affermano che se si collega un inverter a tale dispositivo, il suo consumo energetico diminuirà significativamente.

Dopo aver letto le istruzioni, la costruzione di caldaie autocostruite Le sembra un'occupazione complessa e pericolosa? Dubita che un autocostruito consumerà meno energia elettrica per riscaldare il liquido termovettore nell'impianto di riscaldamento? In tal caso, l'acquisto di un'unità di riscaldamento già pronta sarà la soluzione migliore.

Sul nostro sito sono disponibili materiali utili per la scelta della migliore caldaia elettrica e la classifica dei modelli più popolari tra i clienti. Vi consigliamo anche di consultare le caratteristiche dei calcoli del consumo energetico della caldaia e altre opzioni di riscaldamento elettrico in casa:

• Caldaia elettrica per il riscaldamento di una casa privata: panoramica delle dieci migliori caldaie elettriche
• Quanto consuma elettricità una caldaia elettrica: regole di calcolo
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Conclusioni e video utili sull'argomento

Come costruire da soli una caldaia a induzione:

Come funziona un riscaldatore a induzione autocostruito:

Cos'è il riscaldamento a induzione:

La caldaia a induzione è la più economica ed efficiente tra tutti gli apparecchi di riscaldamento elettrici. Esistono molte modifiche dei dispositivi a induzione autocostruiti; è possibile scegliere quello più adatto alle condizioni operative.

Per acquistare un tale dispositivo in negozio si dovrebbe spendere una somma considerevole, quindi gli artigiani domestici hanno imparato a costruirli da soli.

Utilizza una caldaia a induzione autocostruita come apparecchio di riscaldamento? Condivida una foto del suo progetto fai-da-te e consigli per l'assemblaggio nella sezione commenti.

O forse sta solo per iniziare a costruire una caldaia e ha ancora domande irrisolte dopo aver letto il nostro articolo? Non esiti a farle – cercheremo di aiutarla.