Hoe u zelf een inductieketel voor verwarming maakt: het vervaardigen van een zelfgemaakte warmtegenerator

Mensen zijn verwend door de beschaving en kunnen niet zonder de voordelen ervan. Hiertoe behoort ongetwijfeld ook de verwarming van gebouwen. Verwarmingssystemen worden voortdurend verbeterd en worden steeds efficiënter en gebruiksvriendelijker.

Maar dat is niet genoeg. U zult het ermee eens zijn, het is helemaal niet slecht als de verwarmingsapparatuur ook zuinig is. En deze wens is heel goed haalbaar – u kunt zelf een inductieketel voor verwarming maken. Het kan niet alleen het benodigde verwarmingsniveau van de ruimte leveren, maar ook zeer zuinig omgaan met energiebronnen.

Bovendien kan zelfs een beginnende vakman dergelijke apparatuur desgewenst in elkaar zetten. En hoe u dit correct doet en welke materialen nodig zijn voor de vervaardiging – deze vragen zullen we in ons artikel gedetailleerd behandelen. Eerst bespreken we de constructie en het werkingsprincipe van de apparatuur, evenals de voordelen van het gebruik ervan.

Constructie en werkingsprincipe van de apparatuur

Voordat u begint met het zelf in elkaar zetten van een inductieketel, moet u eerst de constructie en het werkingsprincipe ervan begrijpen. En pas nadat u deze punten heeft begrepen, kunt u beginnen met het vervaardigen van het zelfgemaakte apparaat.

Hoe werkt een inductieketel?

Om te begrijpen hoe inductieapparatuur werkt, moet u het werkingsprincipe ervan kennen. Laten we daarom terugdenken aan de natuurkundelessen op school.

Wanneer er een elektrische stroom door een geleidend materiaal loopt, komt er warmte vrij. De hoeveelheid warmte is recht evenredig met de spanning en de stroomsterkte. Deze regelmaat werd ontdekt door Joule en Lenz, naar wie de natuurkundige wet is vernoemd.

Maar elektrische stroom kan niet alleen in een geleider ontstaan wanneer deze rechtstreeks op een stroombron wordt aangesloten. Er is nog een andere manier, ontdekt in de 19e eeuw door M. Faraday. Dit is een contactloze methode, die geen interactie vereist tussen de stroombron en de geleider.

De essentie ervan is dat wanneer de parameters van het magnetische veld dat de geleider kruist veranderen, er een EMK of elektromotorische kracht in verschijnt.

Dit fenomeen werd elektromagnetische inductie genoemd. Het wordt precies gebruikt bij de werking van een inductieketel. Als er EMK is, dan zal er ook elektrische stroom zijn, en dus ook verwarming van de geleider.

In dit geval wordt het contactloos geproduceerd, met behulp van geïnduceerde stromen, ook wel Foucault-stromen genoemd.

Elektromagnetische inductie kan op twee manieren worden verkregen. In het eerste geval wordt de geleider gedraaid of verplaatst in een constant magnetisch veld om inductie te verkrijgen. Deze methode wordt gebruikt in elektrische generatoren.

Een andere manier om inductie te verkrijgen is dat de geleider onbeweeglijk blijft, terwijl de parameters van het magnetische veld waarin hij zich bevindt, namelijk de richting van de veldlijnen en de intensiteit, voortdurend veranderen.

De werking van elke inductieketel is gebaseerd op het fenomeen elektromagnetische inductie.

Dit zou behoorlijk moeilijk zijn geweest zonder de ontdekking van Oersted. Hij ontdekte dat als men een draad om een spoel wikkelt, deze bij aansluiting op een stroombron een elektromagneet wordt. Wanneer de richting en sterkte van de stroom veranderen, verandert ook het magnetische veld dat dit apparaat genereert.

Als er een geleider in het veld wordt geplaatst, ontstaat er een elektrische stroom in, wat gepaard gaat met verwarming.

Op dit principe is de inductieketel gebouwd. De constructie is zeer eenvoudig. Hij bestaat uit een behuizing, die warmtegeïsoleerd en afgeschermd moet zijn. In de behuizing bevindt zich een buis. Het beste is als deze van een legering is, maar staal kan ook worden gebruikt.

Echter, in het laatste geval zullen de prestaties van het apparaat enigszins verminderen. De buis wordt in een huls van diëlektrisch materiaal geplaatst.

De warmtedrager in inductieketels wordt verwarmd door een stalen kern die zich binnenin bevindt, welke wordt verwarmd door wervelstromen die ontstaan in het elektromagnetische veld.

Over de huls wordt een koperen strip gewikkeld als een spoel. Deze wordt aangesloten op een stroombron. Voor het aansluiten op het verwarmingssysteem worden twee aansluitingen gebruikt, waar de warmtedrager doorheen zal stromen.

Bij het toevoeren van spanning stroomt de stroom door de spoel en activeert een wisselend magnetisch veld, dat op zijn beurt wervelstromen in de buis induceert. Deze verhitten de wanden van het onderdeel, en gedeeltelijk ook de warmtedrager die erin zit.

Er bestaan varianten van de inductieketel met meerdere buisjes met kleine diameter, parallel geplaatst. Ze worden gebruikt in plaats van één grote buis. Dit levert een voordeel op in de opwarmingssnelheid van het apparaat.

In deze vorm kan de apparatuur al werken, maar de verwarming zal zwak zijn. Om deze te versterken, moet er een hoogfrequente elektrische stroom door de spoel worden geleid. Daarom wordt de apparatuur noodzakelijkerwijs aangevuld met een inverter en een gelijkrichter.

De wisselstroom uit het net heeft een frequentie van 50 Hz, wat niet voldoende is voor een efficiënte werking van de inductieketel. Daarom wordt deze naar de gelijkrichter gestuurd, waar hij wordt omgezet in gelijkstroom.

Vervolgens wordt hij naar de inverter geleid, die bestaat uit een elektronische module met een besturingscircuit en twee schakeltransistoren. Het apparaat zet de gelijkstroom om in hoogfrequente stroom.

Het gebruik van een gelijkrichter en inverter verhoogt de kosten van de inductieketel. Daarom zijn er modellen die zonder deze werken. Ze worden aangesloten op het gewone net. Maar dergelijke apparatuur heeft indrukwekkende afmetingen, wat het mogelijk maakt de efficiëntie te verhogen. Apparaten met een inverter zijn compacter.

De geïnduceerde wervelstromen verhitten de warmtewisselaar en de vloeistof die erin zit zeer snel.

Hoofdcomponenten van de verwarmingsapparatuur

Elke inductieketel bestaat uit verschillende constructieve onderdelen:

• Inductor. Het belangrijkste onderdeel van het apparaat. Het is een soort transformator met twee wikkelingen. De primaire wikkeling wordt op de kern gewikkeld. Wanneer er stroom doorheen gaat, ontstaat hier een elektromagnetisch veld dat wervelstromen produceert. De behuizing van de ketel fungeert als secundaire wikkeling. Deze neemt de wervelstromen op, warmt op en geeft de thermische energie door aan de warmtedrager.
• Verwarmingselement. Dit is de kern van de spoel. Voor de ketel wordt deze uitgevoerd als een buis met een voldoende grote diameter of als meerdere parallel geschakelde buizen met een kleinere doorsnede.
• Aansluitingen. Deze zijn bedoeld om het apparaat in het verwarmingsnetwerk in te bouwen. Via de ene stroomt de warmtedrager het apparaat binnen, via de andere verlaat de vloeistof de ketel en wordt aan het verwarmingscircuit toegevoerd.
• Inverter. Dit apparaat – inverter – zet de gelijkstroom om in hoogfrequente stroom, die vervolgens naar de inductor wordt gevoerd.

Voordat u aan de zelfmontage begint, moet u zorgvuldig nadenken waaruit en hoe de belangrijkste onderdelen van het apparaat zullen worden gemaakt. Sommige zult u zelf moeten maken, en andere kunt u kopen.

U kunt bijvoorbeeld een inverter van een lasapparaat gebruiken. Het is goed als deze de mogelijkheid heeft om het vermogen te regelen.

De inverter zet gelijkstroom om in hoogfrequente stroom. Voor het maken van zelfgemaakte apparaten kunt u een standaard lasinverter gebruiken.

Wij hebben de belangrijkste onderdelen van de inductieketel opgesomd.

Voordelen van het zelf in elkaar zetten van een verwarmingsapparaat

Ketels die op elektriciteit werken, worden traditioneel als oneconomisch beschouwd. Aangezien de elektriciteitsprijs voortdurend stijgt, kosten zij hun eigenaars een 'lieve duit'. Gedetailleerde informatie over verwarming met een elektrische ketel raden wij u aan te bekijken in dit artikel.

Inductieketels zijn echter, hoewel ze op elektriciteit werken, vrij zuinig.

Maar dit is nog niet de volledige lijst van hun voordelen.

Als u besluit een dergelijk apparaat te installeren, kunt u het volgende krijgen:

• Snelle opwarming van de warmtedrager. Dit duurt gemiddeld 3 tot 5 minuten.
• Rendement dicht bij 100%, omdat vrijwel alle elektrische energie wordt omgezet in warmte.
• Hoge temperatuur van de vloeistof in het verwarmingscircuit, minimaal 35 °C.
• Geen kalkaanslag op de binnenoppervlakken van het apparaat, wat wordt verklaard door trillingen die optreden tijdens de werking van het apparaat. Deze voorkomen de vorming van afzettingen.
• Lange levensduur omdat er geen bewegende of wrijvende mechanismen en onderdelen zijn. Dienovereenkomstig is er geen slijtage van de apparatuur of beschadiging van de componenten.
• Geen noodzaak om verbrandingsproducten af te voeren en vaak onderhoud uit te voeren.

Inductieketels hebben niet zoveel nadelen. In de eerste plaats is de prijs van de apparatuur vrij hoog. Bovendien produceren de apparaten tijdens het gebruik een klein trillingsgeluid.

Nog een nadeel is het vrij grote gewicht, waarmee u rekening moet houden bij het monteren van het apparaat aan de muur.

Om het maximale effect te bereiken bij het gebruik van een inductieketel, zowel zelfgemaakt als in serie geproduceerd, moet u deze in een groep aansluiten en afwisselend of allemaal tegelijk gebruiken.

Montage-instructies voor een inductieketel

Inductieverwarmingsapparaten zijn in de winkel te koop, maar de kosten zijn vrij hoog. Daarom proberen veel doe-het-zelvers er zelf een te maken. Voor het maken van een zelfgemaakte inductieketel moet u materialen en gereedschap voorbereiden.

Om te beginnen moet u een lasinverter aanschaffen. Deze kan goedkoop zijn, maar het is wenselijk dat het apparaat is uitgerust met een stroomregelaar.

Bovendien moet u letten op de stroomsterkte waarmee het apparaat werkt. De standaardwaarde voor lasinverters is 15A. Dat is niet voldoende. U moet een krachtiger apparaat zoeken.

Daarnaast moet u walsdraad of roestvrijstalen draad voorbereiden met een diameter van 7 mm of ongeveer. U moet deze in stukken van 40-50 mm lang snijden. Ze worden in het elektromagnetische veld geplaatst, waar ze worden verhit.

Het verwarmingselement van een zelfgemaakt inductieapparaat wordt gemaakt van koperdraad, voor het wikkelen waarvan u elk cilindrisch voorwerp met de juiste diameter kunt gebruiken.

Voor het maken van de ketelbehuizing wordt een dikwandige plastic buis gebruikt. De diameter van het onderdeel kan variëren, maar de praktijk leert dat de optimale optie 50 mm binnendiameter is.

Voor het aansluiten van de apparatuur op het verwarmingssysteem worden overgangsstukken gebruikt. Via een daarvan komt de koude warmtedrager de ketel binnen, en via een ander wordt de hete vloeistof naar het systeem gevoerd.

De draadfragmenten moeten in de behuizing worden geplaatst. Om te voorkomen dat ze eruit vallen, wordt de bodem van het onderdeel bedekt met een fijnmazig metalen of nylon gaas dat stevig op de behuizing wordt bevestigd. Daarna kunt u de draad in de behuizing leggen.

Nu wordt het bovenste deel van het onderdeel bedekt met hetzelfde gaas als de bodem en wordt het aan de wanden van het onderdeel bevestigd. Op beide uiteinden worden overgangsstukken aangebracht. Dit resulteert in een voorvorm waaruit de inductiespoel wordt gemaakt.

Hiervoor moet u geëmailleerd koperdraad om de voorvorm wikkelen. Gemiddeld moet u 90 windingen aanbrengen. Deze moeten dichter bij het midden van het onderdeel worden geplaatst. U moet ze zeer zorgvuldig en gelijkmatig uitvoeren, zodat er een kwalitatieve inductiespoel ontstaat.

Het resulterende apparaat kan in het verwarmingssysteem worden geïnstalleerd. Dit gebeurt als volgt. Eerst wordt de warmtedrager uit het systeem afgetapt.

Daarna wordt de plaats gekozen waar de ketel wordt geïnstalleerd. De leiding wordt op dit gedeelte afgetekend, waarna er een stuk uit wordt gesneden dat even lang is als het verwarmingstoestel.

Vervolgens wordt de zelfgemaakte inductieketel op de voorbereide plaats geïnstalleerd. De spoel wordt aangesloten op de omvormer, waarna de montage als voltooid kan worden beschouwd. Daarna wordt het systeem opnieuw met warmtedrager gevuld.

Om een kunststof buis met stukjes metaaldraad erin wordt voorzichtig een koperdraad gewikkeld

Pas daarna kan het nieuwe apparaat worden getest. Er moet per se vloeistof in zitten.

Als u de inductieketel 'droog' inschakelt, zal de kunststof behuizing smelten door de hoge temperatuur. Dit leidt tot gedeeltelijke vernietiging van het verwarmingssysteem, wat onacceptabel is.

Nog een belangrijk punt: het correct aanleggen van de aarding van het verwarmingstoestel, zonder welke de veilige werking ervan onmogelijk is.

Eigenschappen van een vortex-inductieketel

Het werkingsprincipe van het inductieverwarmingstoestel is ons al bekend. Er bestaat een variant: de wervelinductieketel of WIN, die enigszins anders werkt.

Onderscheidende kenmerken van de VIN

Net als de inductievariant werkt hij op hoogfrequente spanning, dus is hij per se uitgerust met een omvormer. Het bijzondere van een WIN-apparaat is dat het geen secundaire wikkeling heeft.

Deze rol wordt vervuld door alle metalen onderdelen van het apparaat. Ze worden per se vervaardigd uit materialen die ferromagnetische eigenschappen vertonen. Zo neemt, wanneer er stroom op de primaire wikkeling van het apparaat wordt gezet, de sterkte van het elektromagnetische veld sterk toe.

Dit genereert op zijn beurt een stroom waarvan de sterkte snel toeneemt. Wervelstromen veroorzaken omkering van de magnetisatie, waardoor alle ferromagnetische oppervlakken zeer snel, bijna ogenblikkelijk, verhit raken.

Wervelapparaten zijn vrij compact, maar door het gebruik van metaal is hun gewicht groot. Dit geeft een extra voordeel, omdat alle massieve behuizingselementen deelnemen aan de warmtewisseling. Zo nadert het rendement van het apparaat de 100%.

Met deze eigenschap van het apparaat moet rekening worden gehouden als u besluit zelf een WIN-ketel te maken. Hij mag alleen van metaal worden gemaakt, kunststof mag niet worden gebruikt.

Het belangrijkste verschil van de wervelinductieketel is dat de behuizing fungeert als secundaire wikkeling. Daarom wordt hij altijd van metaal gemaakt.

Hoe monteert u een vortex-inductieapparaat?

Zoals we al weten, verschilt deze ketel van zijn inductie-analoog, maar het is net zo eenvoudig om hem zelf te maken. Wel zijn er nu vaardigheden in laswerk nodig, want het apparaat moet alleen uit metalen onderdelen worden samengesteld.

Voor het werk heeft u nodig:

• Twee even lange stukken van een metalen dikwandige buis. Hun diameters moeten verschillend zijn, zodat het ene onderdeel in het andere kan worden geplaatst.
• Wikkeldraad (geëmailleerd) van koper.
• Een driefasige omvormer, eventueel van een lasapparaat, maar zo krachtig mogelijk.
• Een omhulsel voor de thermische isolatie van de ketel.

Nu kunt u aan het werk gaan. We beginnen met het vervaardigen van de behuizing van de toekomstige ketel. Neem de buis met de grotere diameter en plaats het tweede onderdeel erin. Ze moeten aan elkaar worden gelast zodat er enige ruimte tussen de wanden van de elementen overblijft.

Het resulterende onderdeel zal in doorsnede lijken op een stuurwiel. Als basis en deksel van de behuizing wordt een stalen plaat van ten minste 5 mm dik gebruikt.

Het resultaat is een holle cilindrische tank. Nu moeten in de wanden de aansluitingen voor de aanvoer van koude en afvoer van hete vloeistof worden ingebracht. De configuratie en diameter van de aansluiting zijn afhankelijk van de buizen van het verwarmingssysteem; mogelijk zijn er extra adapters nodig.

Daarna kunt u beginnen met het wikkelen van de draad. Deze wordt voorzichtig en onder voldoende spanning om de behuizing van de ketel gewikkeld.

Principeschema van een zelfgemaakte inductieketel van het werveltype

Eigenlijk zal de gewikkelde draad als verwarmingselement dienen, daarom is het wenselijk om de behuizing van het apparaat met een thermisch isolerende omhulling te bedekken. Zo kan maximaal warmte worden behouden en kan het rendement worden verhoogd en het apparaat veilig worden gemaakt.

Nu moet de ketel in het verwarmingssysteem worden ingebouwd. Hiervoor wordt de warmteoverdrachtsvloeistof afgetapt, wordt het benodigde stuk buis afgesneden en wordt het apparaat op zijn plaats gelast.

Het enige wat nog overblijft is het verwarmingsapparaat van stroom te voorzien en niet te vergeten de omvormer aan te sluiten. Het apparaat is klaar voor gebruik. Maar voordat u tests uitvoert, moet de leiding met warmteoverdrachtsvloeistof worden gevuld.

Weet u niet welke warmteoverdrachtsvloeistof u moet kiezen voor het vullen van het circuit? Wij raden u aan kennis te nemen van de kenmerken van verschillende warmteoverdrachtsvloeistoffen en aanbevelingen voor het kiezen van het optimale type vloeistof voor het verwarmingscircuit.

Voer pas na het pompen van de warmteoverdrachtsvloeistof in het systeem een proefstart uit.

Eerst moet u het apparaat op minimaal vermogen starten en de kwaliteit van de lasnaden zorgvuldig controleren. Als alles in orde is, verhogen we het vermogen tot het maximum.

Op onze website is er nog een handleiding voor het maken van een inductieapparaat dat kan worden gebruikt voor het verwarmen van de warmteoverdrachtsvloeistof in het verwarmingssysteem. Om kennis te nemen van het montageproces van de inductieverwarmer, gaat u naar deze link.

Bijzonder model van een inductieapparaat

Deze modificatie van de inductieketel kan erg ongebruikelijk lijken, maar heeft niettemin bestaansrecht.

Bovendien blijkt uit de praktijk dat zo'n apparaat veel zuiniger is dan een standaard elektrische ketel. Voor het verwarmen van een standaard driekamerappartement is ongeveer 1,8-2,5 kWh nodig, terwijl een elektrische ketel minstens 6 kWh verbruikt.

Bij de fabricage van zelfbouw inductieketels wordt voor het wikkelen op de kern alleen speciale wikkelkoperdraad gebruikt.

Eigenlijk is de ketel een warmtewisselaar die in het verwarmingssysteem is geïntegreerd en wordt verwarmd door een inductiekookplaat.

Een belangrijk onderdeel van de constructie is de warmtewisselaar; deze moet compact, betrouwbaar en zo goedkoop mogelijk zijn. Berekeningen tonen aan dat voor het verwarmen van een appartement van ongeveer 50 m² een apparaat dat werkt met 40 liter warmtedragend medium voldoende is.

Er is dus een platte metalen tank nodig met afmetingen variërend van 50x600x500 mm. Zo'n container kan gemakkelijk zelf worden gemaakt door hem te lassen uit profielbuizen van 50x50.

De werkzaamheden worden in de volgende volgorde uitgevoerd:

• De buis van 50x50 wordt in segmenten van 600 mm gesneden. In totaal moeten er 9-10 stuks zijn.
• De verkregen segmenten worden aan elkaar gelast volgens het principe 'wand aan wand', zodat een doorlopende rij buizen ontstaat.
• Van de buis worden nog twee segmenten afgesneden, zodanig dat hun lengte gelijk is aan de breedte van het verkregen werkstuk.
• Van beide verkregen buisfragmenten wordt één wand afgesneden.
• Het onderdeel wordt met het afgesneden gedeelte op de aan elkaar gelaste buizen geplaatst, zodat een werkstuk ontstaat dat lijkt op een collector. Het fragment wordt aan de warmtewisselaar gelast.
• Op dezelfde manier wordt het tweede buissegment aan de tegenovergestelde zijde geplaatst.
• In de tegenoverliggende diagonale gedeelten van de warmtewisselaar worden aansluitstukken gelast voor verbinding met het verwarmingssysteem.
• De constructie wordt zorgvuldig rondom gelast, omdat deze volledig luchtdicht moet zijn.

De warmtewisselaar is klaar; hij kan op zijn plaats worden geïnstalleerd en er kan een warmtebron onder worden geplaatst. De praktijk leert dat het het beste is om dit systeem in de badkamer te installeren, met een verticale montage.

Een gewone inductiekookplaat kan een warmtebron worden voor het verwarmen van een appartement.

De warmtewisselaar wordt in het verwarmingssysteem gelast en de kookplaat wordt tussen de warmtewisselaar en de muur geplaatst.

Thuisklussers beweren dat als je een inverter op zo'n apparaat aansluit, het energieverbruik aanzienlijk zal afnemen.

Na het lezen van de instructies lijkt het maken van zelfbouwketels u een ingewikkelde en gevaarlijke bezigheid? Twijfelt u eraan dat een zelfbouwmodel zuiniger elektriciteit zal verbruiken voor het verwarmen van het warmtedragend medium in het verwarmingssysteem? In dat geval is de aankoop van een kant-en-klaar verwarmingstoestel de beste oplossing.

Op onze website vindt u nuttige materialen voor het kiezen van de beste elektrische cv-ketel en een ranglijst van de meest populaire modellen onder kopers. Ook raden wij u aan om kennis te nemen van de bijzonderheden van het berekenen van het energieverbruik van de ketel en andere opties voor elektrische verwarming in huis:

• Elektrische cv-ketel voor verwarming van een privéwoning: overzicht van de tien beste modellen elektrische cv-ketels
• Hoeveel elektriciteit verbruikt een elektrische cv-ketel: rekenregels
• Elektrische verwarming in een privéwoning: overzicht van soorten systemen voor een buitenhuis

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Hoe u zelf een inductieketel in elkaar zet:

Hoe werkt een zelfgemaakte inductieverwarmer:

Wat is inductieverwarming:

Een inductieketel is de meest economische en efficiënte van alle elektrische verwarmingstoestellen. Er zijn veel varianten van zelfgemaakte inductieapparaten; u kunt elk apparaat kiezen dat het beste bij de gebruiksomstandigheden past.

Om zo'n apparaat in de winkel te kopen, moet u een aanzienlijk bedrag uitgeven, daarom hebben doe-het-zelvers geleerd ze zelf te maken.

Gebruikt u een zelfgemaakte inductieketel als verwarmingstoestel? Deel een foto van uw zelfgemaakte apparaat en montagetips in het commentaargedeelte.

Of bent u van plan om een ketel te maken en heeft u nog onbeantwoorde vragen na het lezen van ons artikel? Aarzel niet om ze te stellen – wij proberen u te helpen.