Comment fabriquer une chaudière à induction de chauffage de vos propres mains : réalisation d'un générateur de chaleur artisanal

Les gens sont gâtés par la civilisation et n'imaginent pas leur existence sans ses bienfaits. Parmi eux, le chauffage des bâtiments figure sans aucun doute. Les systèmes de chauffage ne cessent de s'améliorer et deviennent de plus en plus efficaces et pratiques à utiliser.

Mais cela ne suffit pas. Admettez qu'il ne serait pas mal que l'équipement de chauffage soit également économique. Et ce souhait est tout à fait réalisable — vous pouvez fabriquer une chaudière à induction de chauffage de vos propres mains. Elle est capable non seulement d'assurer le niveau de chauffage nécessaire de la pièce, mais aussi de consommer les ressources énergétiques de manière très économique.

De plus, un artisan débutant peut même assembler un tel équipement s'il le souhaite. Et comment le faire correctement et quels matériaux seront nécessaires pour la fabrication — nous aborderons ces questions en détail dans notre article. Nous examinerons d'abord la structure et le principe de fonctionnement de l'équipement, ainsi que ses avantages.

Dispositif et principe de fonctionnement de l'équipement

Avant de se lancer dans l'assemblage indépendant d'une chaudière à induction, il convient de comprendre sa structure et son principe de fonctionnement. Et ce n'est qu'après avoir compris ces points que l'on peut commencer la fabrication d'un appareil artisanal.

Comment fonctionne une chaudière à induction ?

Pour comprendre le fonctionnement d'un équipement à induction, il faut se familiariser avec son principe de fonctionnement. Et donc, rappelons le cours de physique du lycée.

Lorsqu'un courant électrique traverse un matériau conducteur, il dégage de la chaleur. La quantité de chaleur obtenue sera directement proportionnelle à la tension et à l'intensité du courant. Cette régularité a été découverte par Joule et Lenz, en l'honneur desquels la loi physique est nommée.

Mais le courant électrique peut apparaître dans un conducteur non seulement lorsqu'il est directement connecté à une source d'alimentation. Il existe une autre méthode, découverte au XIXe siècle par M. Faraday. Il s'agit d'une méthode sans contact, qui n'implique pas d'interaction entre la source d'alimentation et le conducteur.

Son principe est que lorsque les paramètres du champ magnétique traversant un conducteur changent, une force électromotrice (FEM) ou une force électromotrice apparaît dans celui-ci.

Ce phénomène a été appelé induction électromagnétique. C'est précisément ce principe qui est utilisé dans le fonctionnement d'une chaudière à induction. Il s'ensuit que si une FEM est présente, il y aura également un courant électrique et, par conséquent, un échauffement du conducteur.

Dans ce cas, il sera produit par un procédé sans contact, à l'aide de courants induits ou, comme on les appelle aussi, de courants de Foucault.

On peut obtenir l'induction électromagnétique de deux manières. Dans le premier cas, pour produire l'induction, on fait tourner ou on déplace le conducteur à l'intérieur d'un champ magnétique constant. Cette méthode est utilisée dans les générateurs électriques.

Une autre façon d'obtenir l'induction est de maintenir le conducteur immobile, tandis que les paramètres du champ magnétique dans lequel il se trouve, à savoir la direction des lignes de force et l'intensité, changent constamment.

Le principe de fonctionnement de toute chaudière à induction repose sur le phénomène d'induction électromagnétique.

Cela aurait été assez difficile à réaliser sans la découverte d'Œrsted. Il a découvert que si l'on enroule un fil autour d'une bobine, lorsqu'on la connecte à une source d'alimentation, elle se transforme en électroaimant. En modifiant la direction et l'intensité du courant, le champ magnétique généré par ce dispositif changera également.

Si l'on place un conducteur à l'intérieur du champ, un courant électrique y apparaîtra, ce qui s'accompagne d'un échauffement.

C'est sur ce principe que fonctionne la chaudière à induction. Sa construction est très simple. Elle comprend un boîtier, obligatoirement calorifugé et blindé. À l'intérieur se trouve un tube. Il est préférable qu'il soit en alliage, mais on peut aussi utiliser de l'acier.

Cependant, dans ce dernier cas, les performances de l'appareil en souffriront légèrement. Le tube est installé dans un manchon en matériau diélectrique.

Le fluide caloporteur dans les chaudières à induction est chauffé par un noyau en acier situé à l'intérieur, dont l'échauffement est produit par des courants de Foucault générés dans le champ électromagnétique.

Sur le manchon, on enroule une barre de cuivre selon le principe d'une bobine. Celle-ci est connectée à une source d'alimentation. Pour le raccordement au système de chauffage, on utilise deux raccords par lesquels le fluide caloporteur circulera.

Lors de la mise sous tension, le courant traverse la bobine et active un champ magnétique variable qui, à son tour, induit des courants de Foucault à l'intérieur du tuyau. Ils chauffent les parois de la pièce, et partiellement aussi le fluide caloporteur qui s'y trouve.

Il existe des variations de la chaudière à induction avec plusieurs tubes de petit diamètre installés en parallèle. Ils sont utilisés à la place d'un seul gros tube. Cela permet de gagner en vitesse de chauffage de l'appareil.

Sous cette forme, l'équipement peut déjà fonctionner, mais le chauffage sera faible. Pour le renforcer, il faut faire passer un courant électrique haute fréquence à travers la bobine. C'est pourquoi l'équipement est obligatoirement complété par un onduleur et un redresseur.

Le courant alternatif du réseau a une fréquence de 50 Hz, ce qui est insuffisant pour un fonctionnement efficace de la chaudière à induction. Il est donc envoyé vers un redresseur, où il est converti en courant continu.

Ensuite, il est dirigé vers un onduleur, qui est un module électronique avec un circuit de commande et deux transistors de commutation. L'appareil convertit le courant continu en courant haute fréquence.

Il faut reconnaître que l'utilisation d'un redresseur et d'un onduleur augmente le coût de la chaudière à induction. Il existe donc des modèles fonctionnant sans eux. Ils se branchent sur le réseau électrique ordinaire. Mais un tel équipement a des dimensions imposantes, ce qui permet d'augmenter son efficacité. Les appareils avec onduleur sont plus compacts.

Les courants de Foucault induits chauffent très rapidement l'échangeur de chaleur et le liquide qui s'y trouve.

Éléments principaux de l'équipement de chauffage

Toute chaudière de type à induction est constituée de plusieurs éléments structurels :

• Inducteur. Pièce principale de l'appareil. C'est une sorte de transformateur avec deux enroulements. Le primaire est enroulé sur le noyau. Lors du passage du courant, c'est ici que se crée le champ électromagnétique qui génère les courants de Foucault. Le corps de la chaudière fait office d'enroulement secondaire. Il reçoit les courants de Foucault, chauffe et transmet l'énergie thermique au fluide caloporteur.
• Élément chauffant. Il s'agit du noyau de la bobine. Pour la chaudière, il est réalisé sous la forme d'un tube de diamètre assez grand ou de plusieurs tubes de plus petite section connectés en parallèle.
• Tuyaux de raccordement. Ils sont destinés à l'insertion de l'appareil dans le réseau de chauffage. Par l'un, le fluide caloporteur entre dans l'appareil, par l'autre, le liquide sort de la chaudière et est envoyé dans le circuit de chauffage.
• Onduleur. Cet appareil – onduleur – convertit le courant électrique continu en courant haute fréquence, qui est ensuite appliqué à l'inducteur.

Avant de se lancer dans le montage autonome, il faut bien réfléchir à partir de quoi et comment les éléments principaux de l'appareil seront fabriqués. Certains d'entre eux devront être fabriqués soi-même, tandis que d'autres peuvent être achetés.

Par exemple, on peut utiliser l'onduleur d'un poste de soudage. C'est bien s'il est réglable en puissance.

L'onduleur convertit le courant continu en courant haute fréquence. Pour fabriquer des appareils artisanaux, vous pouvez utiliser un onduleur de soudage standard.

Nous avons énuméré les éléments principaux de la chaudière à induction.

Avantages de l'assemblage indépendant de l'appareil de chauffage

Les chaudières électriques sont traditionnellement considérées comme peu économiques. Étant donné que le coût de l'électricité ne cesse d'augmenter, elles reviennent « cher » à leurs propriétaires. Pour des informations détaillées sur le chauffage par chaudière électrique, nous vous recommandons de consulter cet article.

Cependant, les chaudières à induction, bien qu'elles fonctionnent à l'électricité, sont assez économiques.

Mais ce n'est pas encore la liste complète de leurs avantages.

En décidant d'installer un tel appareil, vous pouvez obtenir :

• Chauffage rapide du caloporteur. Cela prend en moyenne 3 à 5 minutes.
• Rendement proche de 100 %, car pratiquement toute l'énergie électrique est convertie en chaleur.
• Température élevée de chauffage du liquide dans le circuit de chauffage, minimum 35 °C.
• Absence de tartre sur les surfaces intérieures de l'appareil, ce qui s'explique par les vibrations qui apparaissent lors du fonctionnement. Elles empêchent la formation de dépôts.
• Longue durée de vie, car il n'y a pas de mécanismes et de pièces en mouvement ou en friction. En conséquence, il n'y a pas d'usure de l'équipement ni de dommages à ses composants.
• Absence de nécessité d'évacuer les produits de combustion et d'effectuer fréquemment des opérations de maintenance.

Les inconvénients des chaudières à induction ne sont pas si nombreux. Tout d'abord, le coût de l'équipement est assez élevé. De plus, en fonctionnement, les appareils émettent un léger bruit de vibration.

Un autre inconvénient est la masse assez importante, qu'il faut absolument prendre en compte lors du montage de l'appareil sur un mur.

Pour obtenir un effet maximal de l'utilisation d'une chaudière à induction, qu'elle soit artisanale ou de série, vous devez les connecter en groupe et les utiliser alternativement ou toutes à la fois.

Instructions de montage de la chaudière à induction

Les appareils de chauffage à induction peuvent être achetés en magasin, mais leur coût est assez élevé. C'est pourquoi de nombreux bricoleurs amateurs essaient de les fabriquer eux-mêmes. Pour fabriquer une chaudière à induction artisanale, vous devez préparer des matériaux et des outils.

Pour commencer, vous devez acquérir un onduleur de soudage. Il peut être peu coûteux, mais il est souhaitable que l'appareil soit équipé d'un régulateur d'intensité du courant.

En outre, vous devez prêter attention à l'intensité du courant de fonctionnement de l'appareil. La valeur standard pour les onduleurs de soudage est de 15 A. Cela ne sera pas suffisant. Vous devez rechercher un appareil plus puissant.

De plus, vous devez préparer du fil machine ou du fil en acier inoxydable d'un diamètre de 7 mm environ. Il faut le couper en fragments de 40 à 50 mm de long. Ils seront placés dans un champ électromagnétique où ils chaufferont.

L'élément chauffant d'un appareil à induction artisanal est fabriqué à partir de fil de cuivre ; pour l'enrouler, vous pouvez utiliser tout objet cylindrique de diamètre approprié.

Pour fabriquer le corps de la chaudière, on prend un tuyau en plastique à paroi épaisse. Le diamètre de la pièce peut varier, mais comme le montre la pratique, l'option optimale est de 50 mm de diamètre intérieur.

Pour raccorder l'équipement au système de chauffage, on utilise des adaptateurs. Par l'un d'eux, le fluide caloporteur froid entrera dans la chaudière, et par l'autre, le liquide chaud sera fourni au système.

Les fragments de fil doivent être placés dans le corps. Pour qu'ils ne tombent pas, le fond de la pièce est recouvert d'un treillis métallique ou en nylon à mailles fines, qui est solidement fixé sur le corps. Ensuite, vous pouvez placer le fil à l'intérieur du corps.

Maintenant, on recouvre la partie supérieure de la pièce du même treillis que le fond, et on le fixe aux parois de la pièce. On met des adaptateurs sur les deux extrémités. On obtient ainsi une ébauche à partir de laquelle sera fabriquée la bobine d'induction.

Pour cela, vous devez enrouler un fil de cuivre émaillé autour d'elle. En moyenne, vous devez réaliser 90 spires. Elles doivent être placées plus près du centre de la pièce. Vous devez les effectuer très soigneusement et régulièrement, de manière à obtenir une bobine d'induction de qualité.

L'appareil obtenu peut être installé dans le système de chauffage. Cela se fait de la manière suivante. Tout d'abord, le fluide caloporteur est vidangé du système.

Après cela, on choisit l'emplacement où la chaudière sera installée. Sur cette section, le tuyau est marqué, puis on en découpe un fragment d'une longueur égale à celle de l'appareil de chauffage.

Ensuite, la chaudière à induction artisanale est installée à l'endroit préparé. La bobine est connectée à l'onduleur, et le montage peut être considéré comme terminé. Ensuite, le système est à nouveau rempli de liquide caloporteur.

Sur un tuyau en plastique contenant des morceaux de fil métallique à l'intérieur, on enroule soigneusement un fil de cuivre.

Ce n'est qu'après cela que l'on peut tester le nouvel appareil. Il doit impérativement contenir du liquide.

Si l'on allume la chaudière à induction « à sec », le boîtier en plastique fondra sous l'effet de la température élevée. Cela entraînera une destruction partielle du système de chauffage, ce qui est inacceptable.

Un autre point important est la mise en place correcte de la mise à la terre de l'appareil de chauffage, sans laquelle son fonctionnement sûr est impossible.

Particularités de la chaudière à induction vortex

Nous connaissons déjà le principe de fonctionnement de l'appareil de chauffage par induction. Il existe une variante : la chaudière à induction vortex, ou VIN, qui fonctionne un peu différemment.

Caractéristiques distinctives du VIN

Comme son homologue à induction, il fonctionne avec une tension haute fréquence, il est donc obligatoirement équipé d'un onduleur. La particularité de l'appareil VIN est qu'il ne possède pas d'enroulement secondaire.

Son rôle est joué par toutes les pièces métalliques de l'appareil. Elles sont obligatoirement fabriquées à partir de matériaux présentant des propriétés ferromagnétiques. Ainsi, lorsque le courant arrive dans l'enroulement primaire de l'appareil, l'intensité du champ électromagnétique augmente brusquement.

Celui-ci génère à son tour un courant dont l'intensité augmente rapidement. Les courants de Foucault provoquent un réaimantation, à la suite de laquelle toutes les surfaces ferromagnétiques chauffent très rapidement, presque instantanément.

Les appareils à vortex sont assez compacts, mais en raison de l'utilisation de métal, leur poids est important. Cela constitue un avantage supplémentaire, car tous les éléments massifs du boîtier participent à l'échange thermique. Ainsi, le rendement de l'appareil approche les 100 %.

Cette particularité de l'appareil doit être prise en compte si l'on décide de fabriquer soi-même une chaudière VIN. Elle ne peut être réalisée qu'en métal, le plastique ne doit pas être utilisé.

La principale différence d'une chaudière à induction vortex est que son boîtier fait office d'enroulement secondaire. C'est pourquoi il est toujours fabriqué en métal.

Comment assembler un dispositif à induction vortex ?

Comme nous le savons déjà, une telle chaudière diffère de son homologue à induction, mais il n'est pas difficile de la fabriquer soi-même. Cependant, des compétences en soudage seront nécessaires, car l'appareil doit être assemblé uniquement à partir de pièces métalliques.

Pour le travail, vous aurez besoin de :

• Deux segments de tube métallique à paroi épaisse de même longueur. Leurs diamètres doivent être différents, de sorte qu'une pièce puisse être insérée dans l'autre.
• Fil de cuivre émaillé (pour bobinage).
• Un onduleur triphasé, que vous pouvez prendre d'un poste à souder, mais le plus puissant possible.
• Un boîtier pour l'isolation thermique de la chaudière.

Vous pouvez maintenant vous mettre au travail. Commencez par fabriquer le corps de la future chaudière. Prenez le tube de plus grand diamètre et insérez la deuxième pièce à l'intérieur. Vous devez les souder l'une dans l'autre de manière à ce qu'un certain espace subsiste entre les parois des éléments.

La pièce obtenue en coupe ressemblera à un anneau. Une tôle d'acier d'au moins 5 mm d'épaisseur est utilisée comme base et comme couvercle du corps.

En résultat, vous obtenez un réservoir creux de forme cylindrique. Vous devez maintenant découper dans ses parois les raccords pour les tuyaux d'arrivée d'eau froide et de sortie d'eau chaude. La configuration du raccord et son diamètre dépendent des tuyaux du système de chauffage ; des adaptateurs supplémentaires peuvent être nécessaires.

Ensuite, vous pouvez procéder à l'enroulement du fil. Il s'enroule soigneusement, avec une tension suffisante, autour du corps de la chaudière.

Schéma de principe d'une chaudière à induction artisanale de type vortex

En fait, l'élément chauffant sera le fil enroulé, il est donc souhaitable de recouvrir le corps de l'appareil d'un boîtier d'isolation thermique. Cela permettra de conserver un maximum de chaleur, d'augmenter le rendement de l'appareil et de le rendre sûr.

Vous devez maintenant intégrer la chaudière dans le système de chauffage. Pour cela, le liquide de refroidissement est vidangé, une section de tuyau de la longueur nécessaire est coupée et l'appareil est soudé à sa place.

Il ne reste plus qu'à alimenter l'appareil de chauffage et à y connecter l'onduleur. L'appareil est prêt à être utilisé. Mais avant d'effectuer les tests, vous devez remplir la canalisation de liquide de refroidissement.

Vous ne savez pas quel liquide caloporteur choisir pour remplir le circuit ? Nous vous recommandons de consulter les caractéristiques des différents liquides caloporteurs et les recommandations pour choisir le type de fluide optimal pour le circuit de chauffage.

Effectuez le démarrage d'essai uniquement après avoir chargé le liquide de refroidissement dans le système.

Vous devez d'abord démarrer l'appareil à puissance minimale et surveiller attentivement la qualité des soudures. Si tout est en ordre, augmentez la puissance au maximum.

Sur notre site, vous trouverez une autre instruction pour fabriquer un appareil à induction qui peut être utilisé pour chauffer le liquide caloporteur dans un système de chauffage. Pour découvrir le processus d'assemblage du chauffage à induction, cliquez sur ce lien.

Modèle inhabituel d'appareil à induction

Cette modification d'une chaudière à induction peut sembler très inhabituelle, mais elle a tout à fait le droit d'exister.

De plus, la pratique montre qu'un tel appareil est bien plus économique qu'une chaudière standard à résistance électrique. Pour chauffer un trois-pièces standard, il consommera environ 1,8 à 2,5 kW par heure, alors qu'une chaudière électrique en consommera au moins 6 kW.

Lors de la fabrication de chaudières à induction artisanales, seul un fil de cuivre spécial pour bobinage est utilisé pour l'enroulement sur le noyau.

En fait, la chaudière est un échangeur de chaleur intégré au système de chauffage, qui est chauffé par une plaque à induction.

Un maillon important de la structure est l'échangeur de chaleur : il doit être compact, fiable et, si possible, peu coûteux. Les calculs montrent que pour chauffer un appartement d'environ 50 m², un appareil fonctionnant avec 40 litres de fluide caloporteur suffira.

C'est-à-dire qu'il faudra un réservoir métallique plat dont les dimensions varient entre 50 x 600 x 500 mm. Un tel réservoir peut être fabriqué soi-même en soudant des tubes profilés de 50 x 50.

Les travaux s'effectuent dans l'ordre suivant :

• Le tube 50 x 50 est coupé en segments de 600 mm de long. Il doit y en avoir 9 à 10 au total.
• Les segments obtenus sont soudés les uns aux autres selon le principe « paroi contre paroi » de manière à former une rangée continue de tubes.
• Deux autres segments sont coupés du tube de sorte que leur longueur soit égale à la largeur de l'ébauche obtenue.
• Une paroi est retirée des deux fragments de tube obtenus.
• La pièce est placée avec sa partie coupée sur les tubes soudés ensemble de manière à former une ébauche ressemblant à un collecteur. Le fragment est soudé à l'échangeur de chaleur.
• De la même manière, un deuxième segment de tube est installé du côté opposé.
• Dans les zones de l'échangeur de chaleur situées en diagonale opposée, des raccords sont soudés pour la liaison avec le système de chauffage.
• La structure est soigneusement soudée, car elle doit être totalement étanche.

L'échangeur de chaleur est prêt ; vous pouvez l'installer à sa place et placer la source de chaleur en dessous. La pratique montre qu'il est préférable d'installer un tel système dans la salle de bains, en effectuant un montage vertical.

Une plaque à induction ordinaire peut devenir une source de chaleur pour chauffer un appartement.

L'échangeur de chaleur est soudé dans le système de chauffage, et la plaque est placée entre celui-ci et le mur.

Des bricoleurs affirment que si l'on connecte un onduleur à un tel appareil, sa consommation d'énergie diminue considérablement.

Après avoir lu les instructions, il vous semble que la fabrication de chaudières artisanales est une activité complexe et dangereuse ? Vous doutez qu'un modèle fait maison consomme moins d'électricité pour chauffer le fluide caloporteur du système de chauffage ? Dans ce cas, l'achat d'un appareil de chauffage prêt à l'emploi sera la meilleure solution.

Sur notre site, vous trouverez des documents utiles pour choisir la meilleure chaudière électrique ainsi qu'un classement des modèles les plus populaires parmi les acheteurs. Nous vous recommandons également de vous familiariser avec les spécificités des calculs de consommation d'énergie de la chaudière et d'autres options de chauffage électrique dans la maison :

• Chaudière électrique pour le chauffage d'une maison individuelle : aperçu des dix meilleurs modèles de chaudières électriques
• Combien d'électricité consomme une chaudière électrique : règles de calcul
• Chauffage électrique dans une maison individuelle : aperçu des types de systèmes pour une maison de campagne

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Comment assembler soi-même une chaudière à induction :

Comment fonctionne un chauffage à induction fait maison :

Qu'est-ce que le chauffage par induction :

La chaudière à induction est l'appareil de chauffage électrique le plus économique et le plus efficace. Il existe de nombreuses modifications d'appareils à induction faits maison, vous pouvez choisir celui qui convient le mieux aux conditions d'utilisation.

Pour acheter un tel appareil en magasin, vous devrez dépenser une somme importante, c'est pourquoi les bricoleurs ont appris à les fabriquer eux-mêmes.

Utilisez-vous une chaudière à induction faite maison comme appareil de chauffage ? Partagez une photo de votre fabrication et des conseils de montage dans la section commentaires.

Ou peut-être vous apprêtez-vous à fabriquer une chaudière et avez-vous encore des questions en suspens après avoir lu notre article ? N'hésitez pas à les poser – nous essaierons de vous aider.