Бойлер косвенного нагрева своими руками: устройство самодельного бойлера
Наличие водопровода с горячей водой – это часть привычного комфорта для современного жилища. Однако не всегда удаётся решить задачу подвода централизованных коммуникаций к частной недвижимости.
Поэтому владельцы частных домовладений организуют автономное снабжение горячей водой, используя в качестве источника нагрева отопительный контур. Для решения задачи потребуется всего лишь соорудить бойлер косвенного нагрева своими руками.
Устройство бойлера косвенного нагрева
По сути, аппарат представляет собой обычный теплообменник.
Правда, теплообменники традиционно строят по принципу «труба в трубе», а в данном случае элементами теплового обмена являются сосуд и трубчатый змеевик.
Водонагревательное устройство – бойлер косвенного нагрева – часто используется для организации горячего водоснабжения в условиях частных домовладений, на дачах и в загородных домах
Накопительный сосуд исполняет роль наружной «трубы», внутри которой размещается «труба» внутренняя — змеевик. Через трубчатый змеевик пропускается теплоноситель отопительной системы, а внутренняя область сосуда заполняется холодной водой. Теплоноситель нагревает стенки трубчатого змеевика, а те, в свою очередь, греют холодную воду в сосуде.
Примерно так выглядит традиционная схема подключения бойлера косвенного нагрева.
В данном случае прибор работает в паре с отопительным котлом
Схема бойлера косвенного нагрева обычно делается по технологии противотока двух сред, разных по температурному уровню.
Другими словами, если выход подогреваемой воды предусмотрен в нижней части ёмкости, а патрубок подпитки холодной водой находится выше, в этом случае подача теплоносителя в змеевик осуществляется на верхнем уровне.
Обратная конфигурация выполняется, если вход и выход холодной воды меняются местами. На практике чаще встречаются схемы с верхним выходом нагретой воды.
С целью снижения тепловых потерь сделанный своими руками бойлер косвенного нагрева следует обязательно изолировать.
Хороший изолятор тепла – минеральная вата
Учитывая, что бойлер косвенного нагрева относится к тепловому сантехническому оборудованию, аппарат и прилегающая к нему обвязка трубопроводами подлежат тепловой изоляции.
Разумно монтировать систему в непосредственной близости от узла-регулятора теплоносителя системы отопления. Такой подход обеспечит меньше затрат на монтаж оборудования, а потери тепла на пути от системы отопления к бойлеру косвенного нагрева будут существенно снижены.
Проект и монтаж своими руками
Главная задача на стадии проектирования своими руками – это подбор накопительной ёмкости, которая бы своим объёмом покрывала потребности в горячей воде.
Выбор накопительной емкости
Для большинства случаев эксплуатации системы расчёт потребности делается на 3-4 человека (среднестатистическая семья). Согласно нормативам, одна персона потребляет около 70 л/сут. То есть для среднестатистической семьи вполне достаточно установить бойлер косвенного нагрева объёмом 200 л. При такой ёмкости потребность удовлетворяется полностью.
Подбору сосуда под переделку его в бойлер косвенного нагрева следует уделить особое внимание.
Это должна быть ёмкость крепкая, прочная, не поддающаяся влиянию коррозии
Бак для нагрева холодной воды обычно выбирают под вертикальную установку, но не исключается также вариант монтажа в горизонтальном положении.
В качестве бойлерного бака допустимо использовать тару, выполненную из прочных термостойких материалов. Конечно же, материал тары следует выбирать с учётом его высоких антикоррозийных свойств, допустимого температурного расширения, прочих эксплуатационных характеристик.
Подходящими материалами можно считать:
- алюминий;
- нержавеющую сталь;
- специальные полимеры.
Следует помнить: бойлеры любого типа относятся к сосудам, работающим под давлением. К тому же теплоноситель системы отопления может нагреваться до высокой температуры (90ºС и выше). Исходя из этих свойств бойлерных установок, следует проектировать и строить систему своими руками.
На практике нередко встречаются реально абсурдные конструкции, тоже сделанные своими руками, к примеру, на базе обычной молочной фляги или столовой кастрюли. Таких решений следует избегать.
Такой выглядит пародия на бойлер косвенного нагрева.
Сделано своими руками достойно, но для сопоставления с реально надёжным и эффективным устройством необходим совершенно иной подход
Проект бойлера косвенного нагрева, исполняемого своими руками, включает в себя ещё и расчёт трубчатого змеевика. Здесь необходимо рассчитать требуемую тепловую мощность этого устройства, чтобы по результатам расчёта определить длину трубы змеевика и её диаметр.
Расчет длины змеевика
Традиционным материалом для изготовления змеевиков бойлеров является медь или латунь. Рекомендуется выбирать именно один из этих материалов, так как оба материала обладают высоким коэффициентом теплопередачи.
Эффективность работы змеевика (время нагрева и набор требуемой температуры) во многом зависит от правильного расчёта. Также важно грамотно выполнить монтаж спирали внутри сосуда
Для расчёта необходимых значений на изготовление бойлерного змеевика подойдёт формула:
L = Q / D* (Tг – Тх) * 3,14
Буквенные обозначения здесь:
- L – длина трубки,
- Q – тепловая мощность змеевика,
- D – диаметр трубки,
- Tг – температура горячей воды,
- Tх – температура холодной воды.
Давайте разберем пример, как рассчитать длину медной трубы под спираль мощностью 20 кВт для бойлера косвенного нагрева.
Есть медная труба диаметром 10 мм, приобретённая на рынке в бухте. Под бойлер взят сосуд ёмкостью 200 л. Расчётные значения температур холодной и горячей воды: 15ºС и 80ºС, соответственно.
Требуется определить размер длины медной трубы, достаточный для производства теплообменной трубчатой спирали мощностью 20 кВт. По формуле проводится следующий расчёт: 20/0,01*(80-15)*3,14.
Результат расчёта: требуемая длина медной трубы составит 10 метров.
Изготовление и обработка змеевика
Для изготовления змеевика бойлера косвенного нагрева ёмкостью 150-200 литров, как правило, берётся медная или латунная трубка диаметром 10 – 20 мм. Трубка закручивается спиралью с учётом остаточного зазора в 5-7 мм между витками.
Зазор требуется делать обязательно (допускается после намотки раздвигать витки), так как необходима компенсация расширения металла. К тому же при таком исполнении спирали достигается полный контакт воды с поверхностью медной (латунной) трубки.
Пример самостоятельной намотки змеевика для бойлера косвенного нагрева. В качестве барабана применяется полиэтиленовая толстостенная труба.
После намотки витки раздвигаются на 1-2 мм
В принципе, медные или латунные змеевики можно отыскать уже готовые для эксплуатации. Например, взять змеевик от какого-нибудь технологического оборудования.
Но тогда придётся учесть размеры имеющейся ёмкости и соответствие спирали по мощности теплообмена.
Зачастую выполнить подбор в точном соответствии с параметрами не удаётся. Поэтому, дабы не терять драгоценного времени, в этом смысле выгоднее изготовить трубчатый спиральный нагреватель самостоятельно.
Изготовить змеевик своими руками без опыта сложно, но такая задача выполнима. Здесь главное — выполнить качественную намотку спирали.
Под намотку медной (латунной) трубки рекомендуется использовать барабан из подходящего материала. Диаметр барабана меньше внутреннего диаметра бойлерной ёмкости примерно на 10-15%.
В итоге, если внутренний диаметр бака 500 мм, значит, значение диаметра змеевика составит: (500 – 500/10) = 450 мм.
Один из возможных вариантов установки резьбового фитинга на концевой части трубы змеевика. Свободный конец фитинга с резьбой будет входить в отверстие на стенке сосуда
На концевых частях трубки, свитой в спираль, потребуется смонтировать контактные резьбовые фитинги. Для решения этой задачи необходимо:
Не обязательно применять исключительно резьбовые двухсторонние фитинги. Если есть навыки пайки медных труб и соответствующий инструмент, можно методом пайки установить односторонние резьбовые фитинги.
Также, в зависимости от материала корпуса сосуда, не исключается вариант пайки непосредственно к стенкам ёмкости. Однако при самостоятельном изготовлении бойлера косвенного нагрева этот шаг не рекомендуется по причине сложной технологической операции.
В собранном на фитингах или спаянном виде, теплообменный элемент (змеевик бойлерный) уже можно считать готовым к установке и последующей эксплуатации. Останется подготовить место для монтажа непосредственно на бойлерной ёмкости и внедрить водяной нагреватель в состав сосуда.
Подготовка бойлерной емкости
Как поместить готовую медную (латунную) спираль внутрь бойлерного бака, если ёмкость цельная? В этом случае придётся аккуратно срезать верхнюю часть и сделать крышку, которая будет крепиться на корпусе сосуда болтами.
Посадочные места крышки и бака выравниваются, шлифуются, оснащаются резиновой прокладкой. Между тем внутренний монтаж (и обслуживание) видится более удобным, если на ёмкости сделать две крышки – сверху и снизу.
Пример устройства крышки на сосуде, который используется под бойлер косвенного нагрева.
Уплотнение достигается прокладкой и болтовым крепежом по всей окружности
После установки крышки на бойлерной ёмкости проблема с монтажом змеевика внутри бака отпадает сама собой.
Теперь достаточно высверлить два отверстия на корпусе сосуда, ориентируясь под расположение концевых частей трубы спирали. Диаметр отверстий должен соответствовать диаметру резьбовой части фитингов с запасом на 1-2 мм.
Резьбовые части фитингов пропускают в отверстия, предварительно установив уплотнительные прокладки. Затем с наружной стороны стенки бака накручивают встречные фитинги и плотно стягивают соединение.
При таком креплении нагревательная спираль вполне устойчива, но дополнительные опоры сделать необходимо. Ход теплоносителя под давлением внутри трубы часто сопровождается появлением вибраций. Дополнительные опоры будут компенсировать дефект.
Вариант перехода от трубок змеевика бойлера к магистральным линиям с теплоносителем системы отопления.
Прямые фитинги одновременно исполняют роль крепежа
На корпусе бойлера косвенного нагрева также нужно сделать отверстия для набора и слива воды, запрессовать в них короткие патрубки, а на патрубках смонтировать запорные краны.
При желании можно дополнить аппарат стрелочным термометром. Завершив монтаж всех компонентов, корпус сосуда закрывают снаружи утепляющим материалом. Здесь удачно подойдёт минеральная вата с верхним фольгированным покрытием.
Инструкция по подключению и запуску системы
Первым делом самодельный домашний бойлер косвенного нагрева нужно подключить к магистрали отопления. Там, где применяется автономная отопительная система, аппарат включают в сеть домашнего котла.
Механическое подключение производится при открытой крышке на бойлерной ёмкости. После подключения нужно приоткрыть запорный кран, связывающий с обратной линией теплоносителя, и убедиться в отсутствии протечек как с внешней стороны устройства, так и внутри.
Перед тем, как включить самодельный бойлер косвенного нагрева полностью в работу, рекомендуется провести испытание на герметичность системы.
На фото — заводской экземпляр
Если протечек не обнаружено, открывают линию подачи теплоносителя. Необходимо выждать некоторое время, чтобы змеевик прогрелся до температуры системы отопления.
В режиме полного нагрева ещё раз внимательно проверить змеевик и все точки соединений на возможные утечки.
Если проверка показала целостность системы, закрывают крышку сосуда и подключают линии подачи-разбора нагреваемой воды. Тестируют систему в режиме реального теплообмена.
Выводы и полезное видео по теме
Бывший в употреблении газовый баллон часто используют для изготовления самодельных устройств. Представляем видеоролик о том, как из корпус баллона сделать БКН.
Здесь описан всего лишь один вариант из всех возможных, которые существуют и удачно применяются. Нужно отметить, что вариантов самостоятельных конструкций бойлеров косвенного нагрева имеется немало.
К примеру, вместо цилиндрической накопительной ёмкости используются прямоугольные сосуды. Намотку спирали змеевика делают не однослойной, а многослойной. Дополняют водяной нагреватель электрическим тэном. Конструкторские замыслы не имеют границ.
Как сделать своими руками бойлер косвенного нагрева и осуществить его монтаж?
Горячее водоснабжение — это привычно и удобно, но как быть, если подключиться к центральной системе затруднительно? Решить этот вопрос целым рядом способов, и самый простой и экономичный из них — установка бойлера косвенного нагрева.
Особенности
В отличие от водонагревателей, в бойлере косвенного нагрева используется энергия теплоносителя, применяемого для отопления. Для этого в бак-накопитель встраивается теплообменник, обычно имеющий форму змеевика. Проходя по нему, теплоноситель системы отопления нагревает воду, находящуюся в баке.
Нагрев воды в бойлере, как и в водонагревателе накопительного типа, происходит в течение нескольких часов, но ее температура потом долго остается стабильной, что повышает удобство использования горячей воды для душа и ванны.
Бойлер косвенного нагрева не только экономичен, он еще и более безопасен, чем водонагреватель.
В случае отказа автоматики в ТЭНовых нагревателях может произойти закипание воды и разрушение самого прибора или фитинговых соединений, что приведет к утечке.
В бойлере же вода не может нагреться сильнее, чем теплоноситель, обычно этот показатель находится в пределах 60-90 градусов, что безопасно и для труб, и для человека.
Плюсы использования бойлера косвенного нагрева:
- теплообменник можно подключить как к центральному отоплению, так и к котлу любого типа;
- для нагрева воды не нужна электроэнергия, газ или другое топливо, что снижает затраты на монтаж и эксплуатацию бойлера;
- температура воды стабильная, без резких скачков;
- безопасность использования даже без установки дорогостоящей автоматики — вода не закипает, при утечке или прекращении подачи холодной воды не происходит выхода прибора из строя;
- простая конструкция и монтаж позволяют дополнительно сэкономить, сделав и установив бойлер косвенного нагрева своими руками.
Минусы:
- довольно большие размеры и вес, сравнимые с водонагревателем накопительного типа;
- бойлер косвенного нагрева используется только в отопительный сезон, для летнего применения его оснащают ТЭНом;
- длительный нагрев воды, во время которого температура теплоносителя в радиаторах снижается;
- отложение солей на змеевике требует регулярной чистки и обслуживания.
На рынке представлено множество моделей бойлеров, использующих косвенный нагрев. Но при наличии минимальных навыков сварки и монтажа возможно изготовление бойлера для дома или дачи своими руками.
Конструкция
Устройство бойлера довольно простое. В баке из материала, не подверженного коррозии, расположен теплообменник в виде змеевика или бака меньшего размера.
Теплообменник для увеличения теплоотдачи выполняют из материала с высокой теплопроводностью, обычно из меди.
Бак оснащен штуцерами для подвода и отбора воды.
Ввод холодной воды расположен снизу бака и оснащен обратным клапаном, через него же, с помощью обводного вентиля, производят слив. Выводной патрубок для горячей воды располагают в верхней части бака.
Стенки бака для уменьшения тепловых потерь необходимо хорошо утеплить. Для этого можно использовать различные материалы, но наилучший вариант — полиуретан, он обладает высокими теплоизоляционными качествами, при этом не боится влаги, хорошо гасит шум воды, возникающий при нагреве, долговечен и экологически безопасен.
Чтобы сделать бойлер своими руками проще всего поместить бак-накопитель в бачок или корпус аналогичной формы чуть большего размера и заполнить пространство между ними полиуретановой пеной из баллона.
Для измерения и регулировки температуры бойлер оснащают термометром и термостатом. Этот элемент не обязателен, но существенно увеличивает удобство использования нагревателя. Чтобы уменьшить внутреннюю коррозию, можно также встроить в бак магниевый анод, предназначенный для водонагревателей ТЭНового типа. Их продают в сервисных центрах обслуживания или в магазинах бытовой техники.
Технология изготовления своими руками
Прежде чем начать самостоятельное изготовление бойлера, нужно определиться с его параметрами и характеристиками:
- расход воды и объем бака;
- вид змеевика и расчет его размеров;
- наличие дополнительных устройств — ТЭНа, термостата.
Исходя из полученных ответов можно выбрать емкость для накопительного бака, материал для изготовления змеевика, а также определиться с размерами и выполнить эскиз будущего бойлера.
Расчет объема
Чтобы обеспечить достаточное количество горячей воды, необходимо представлять себе ее ежедневный расход. Принято считать, что на каждого постоянно проживающего в доме человека необходимо 50-80 литров нагретой воды в день.
Это количество позволит принять душ или ванну, а также удовлетворит потребность в горячей воде для стирки, уборки и мытья посуды. Таким образом, для семьи из 3-4 человек понадобится бойлер с баком на 200 литров.
Если вода нужна только для хозяйственных нужд, например, мытья рук и посуды, достаточно бака меньшего размера — на 50-70 литров. Не стоит без необходимости выбирать бак слишком большого размера — это увеличит время нагрева воды и приведет к уменьшению эффективности отопительной системы.
Выбор и расчет змеевика
Змеевик в бойлере может быть выполнен из металлической трубы в виде спирали или змейки, либо представлять собой внутренний бак меньшего размера. Делать его лучше из материала, обладающего высокой теплопередачей и устойчивостью к коррозии, например, из меди.
Также можно использовать трубу из нержавейки, но ее сложнее согнуть и придать ей необходимую форму. Обычные стальные трубы использовать не рекомендуется — проточная вода при нагреве будет выделять пузырьки кислорода, которые вызовут быструю коррозию металла. Наиболее удобна трубка из меди диаметром 10 мм — она гнется без применения горелки по шаблону.
Некоторые мастера используют также металлопластиковые трубы. Они устойчивы к внешней и внутренней коррозии, но использовать их нужно строго при температуре ниже 90 градусов. Любой перегрев приведет к деформации труб, протечкам и смешиванию воды в контурах. При определенных условиях это может привести к воздушным пробкам и ухудшению циркуляции.
Змеевик из трубы наматывают в виде спирали из расчетного числа витков и располагают в нижней части бака круглого сечения. Для нормальной теплоотдачи он не должен касаться стенок. При изготовлении бака прямоугольной формы теплообменник делают в виде змейки и размещают у одной из стенок.
Размеры и число витков змеевика определят с помощью расчета по формуле:
В этой формуле:
- Р — тепловая мощность змеевика, которая должна составлять 1,5 кВт на каждые 10 литров объема бака;
- d — диаметр используемой трубы, выраженный в метрах, принимаем 0,01 м;
- l — общая длина трубы, в метрах;
- ∆Т — разность температур до и после нагрева, обычно для предварительного расчета принимают 65 градусов.
Для бака на 200 литров с мощностью в 30 кВт расчет будет таким:
Отмерив необходимую длину трубы, нужно рассчитать также диаметр витка. Чтобы спираль не касалась стенок, его принимают на 10-12 см меньше диаметра бака-накопителя. Расчетные значения для некоторых размеров бака приведены в таблице.
Объем бака бойлера, л Мощность тепловая, кВт Длина змеевика, м Диаметр бака бойлера, м Диаметр витка, м Количество витков 200 30 15 0,5 0,4 12 150 22,5 11 0,5 0,4 9 100 15 7,5 0,4 0,3 8 50 7,5 4 0,4 0,3 5
Расстояние между витками целесообразно делать 5-8 см, чтобы улучшить условие теплообмена. При этом важно рассчитать общую высоту змеевика так, чтобы он не перекрывал входной и выходной патрубок для нагреваемой воды.
Теплообменник в виде бака выполняют обычно из того же материала, что и сам бак, а его размеры составляют 1/5-1/8 общего объема бойлера.
ТЭН, термостат и другие вспомогательные устройства
Один из недостатков бойлера косвенного нагрева — возможность его использования только в отопительный период. Решить эту проблему можно двумя способами:
- выполнить монтаж короткого замкнутого контура от котла, рассчитанного только на нагрев воды в бойлере;
- установить в самом баке ТЭН.
Первый способ связан с лишним расходом времени и топлива — при загрузке на неполную мощность котел будет работать с пониженным КПД, а в случае использования твердого топлива — еще и с образованием повышенного количества копоти и сажи. Кроме того, потребуется время на его обслуживание, загрузку и чистку.
Установка ТЭНа в сам бак бойлера позволит использовать его летом в режиме обычного водонагревателя. Для снижения затрат на электроэнергию нагрев можно производить в ночное время по более низким тарифам или подключить в систему солнечный коллектор.
Мощность ТЭНа должна соответствовать объему бака. В среднем, для объема 50 литров необходим ТЭН электрической мощностью 1,5-1,8 кВт, а для 200 литрового бойлера — 5-6 кВт. Эти значения могут быть незначительно изменены, при этом стоит помнить: чем больше мощность, тем короче время нагрева, и наоборот.
Осуществляя монтаж ТЭНа в бак бойлера, обязательно установите термостат, отключающий нагрев при температуре не более 90 градусов!
Также рекомендуется установить в бак магниевый анод, который отвлекает на себя процессы электрохимической коррозии внутри бака. Он постепенно растворяется при этом, и через несколько лет может потребоваться его замена.
Порядок изготовления и монтажа
После проведения всех необходимых расчетов и подготовки эскиза можно собирать бойлер косвенного нагрева своими руками.
Сделать бойлер косвенного нагрева своими руками довольно просто и бюджетно, а его эффективность и экономичность быстро окупит все затраты. Горячая вода со стабильной температурой сделает жизнь в загородном доме обеспечит привычный горожанам комфорт.
Как сделать бойлер косвенного нагрева своими руками
Если на даче или в загородном доме не подведена горячая вода или вы не хотите зависеть от сезонных отключений, прочитайте эту статью. Мы расскажем, как сделать бойлер самостоятельно. Прибор косвенного нагрева можно собрать с минимальными финансовыми затратами.
Как устроен водонагреватель
Косвенный бойлер зависит от дополнительного источника энергии: твердого или дизельного топлива. Поэтому он является наиболее экономичным среди остальных водонагревателей.
Как работает прибор? Внутри корпуса установлена спираль с теплоносителем. При запуске он циркулирует, нагревая содержимое бака. Схема устройства бойлера такова:
Накопительный бак соединяется с котлом. Благодаря постоянной циркуляции теплоносителя температура поддерживается на оптимальной отметке. Техника способна обеспечить несколько точек забора, моментально подавая горячую воду.
Преимущества и недостатки сборки своими руками
Косвенный водонагреватель позволяет использовать воду не только в хозяйственных целях, но и для отопления. А также:
- В летнее время в качестве нагревателя может использоваться ТЭН.
- Установка проводится возле котла отопления.
- Недорогой монтаж конструкции.
- Экономия электроэнергии.
- Постоянное наличие воды нужной температуры.
Недостатки:
- Для установки контура потребуется много места, а лучше — отдельное помещение.
- Во время нагрева большого количества воды батареи прогреваются менее интенсивно.
- Примеси в воде быстро налипают на спиралевидную трубу. Требуется периодическая чистка.
Как правильно изготовить нагреватель
Есть несколько вариантов — самодельная конструкция так проста, что можно выбрать любой:
- Емкость, внутри которой расположен змеевик с теплоносителем.
- Бак, в котором теплообменник размещен вдоль стен.
- Один большой и один маленький бак. В маленький заливается вода, а в большом циркулирует теплоноситель.
Дополнительно вам понадобятся: обратный клапан, кран, ТЭН, магниевый анод.
Какие этапы предстоит пройти:
- Подбор бака.
- Изготовление теплоносителя.
- Утепление корпуса.
- Общая сборка.
- Обвязка котла.
- Установка крана.
Важно правильно рассчитать мощность и размеры конструкции. Сколько воды будет нагревать бойлер? До какой температуры?
Мощность нагрева основывается на:
- Температуре содержимого спирали.
- Мощности циркуляции.
- Температуре воды на входе.
Например, для емкости на 120 литров подойдет насос на 1 Атм. Он сможет прогонять 200 литров в час. Максимальная температура теплообменника — 85 градусов. От этого стоит отталкиваться при изготовлении прибора.
Чертежи конструкции:
Подготовка бака
В качестве бака можно выбирать любую емкость из нержавейки, пластика. Его можно сделать из пластиковой бочки, старого водонагревателя, газового баллона.
При этом учитываются такие особенности:
- Газовый баллон предварительно нужно зачистить, разрезать вдоль и обработать специальным средством. Затем загрунтовать и сварить две части.
- Если за основу берется стальной лист, согните его, сварите в цилиндр и приварите днище. В качестве формы можно взять бревно.
- Старый бойлер также нужно разрезать, очистить от накипи и отложений, обработать. Готовые бочки из пластика осматриваются на целостность и подготавливаются для установки труб.
В корпусе нужно проделать 5 отверстий: два сбоку для установки змеевика, одно сверху для отбора воды, два снизу для забора и слива воды.
Спираль для нагрева воды
Лучше всего делать змеевик из того же материала, что и бак. Но это не всегда возможно, поэтому чаще всего изготавливают латунный или медный змеевик. Прежде чем приняться за работу, нужно сделать расчет длины изделия по формуле:
L=V/S=V/πR²=0,0044/3,14х0,0185²=4 м
Возьмите пустотелую трубку с внешним диаметром 42х2,5 см.
Для расчета размера витка нужно вычислить радиус. К примеру, возьмем радиус 15 см. Исходите из того, чтобы между стенками и спиралью оставалось пространство.
L=2πR=2х3,14х15=94,2 см
Выходит четыре витка. Не забудьте оставить запас трубки для установки.
Возьмите подходящую основу и накручивайте на нее трубу. При этом соблюдайте такие правила:
- Витки не должны соприкасаться для лучшего контакта.
- Не накручивайте вплотную к основе — сложно будет снять.
Теплоизоляция корпуса
Качественная теплоизоляция позволяет повысить КПД прибора и снизить теплопотери. Можно использовать любой материал: монтажную пену, минеральную вату. Сверху покройте корпус листом металла или установите бак в емкость побольше.
Сборка конструкции
Все элементы подготовлены, приступайте к сборке:
- Установите спираль в емкость так, чтобы она не касалась стенок бойлера. Если емкость металлическая, предварительно приварите основы для змеевика.
- Вывод и ввод в теплообменник выводите наружу. Загерметизируйте их сваркой.
- Приварите патрубки для забора и выдачи воды.
- Установите обратный клапан.
- Снизу на корпус приварите опоры или ушки для подвешивания.
- Если бойлер планируется использовать в летнее время года, дополнительно монтируйте ТЭН и термостат в нижней части.
- В удобном месте установите магниевый анод.
- Сверху накройте конструкцию крышкой.
- Подключите змеевик к контуру отопительной системы.
- Подключите входную и выходную трубу для воды.
- Проверьте конструкцию на герметичность.
Чтобы определить, насколько герметично спаяны элементы, выполняется пробный запуск. Видео по теме поможет вам вникнуть в работу:
Бойлер косвенного нагрева можно разместить в подвале частного дома. Вы будете самостоятельно контролировать силу нагрева и количество расходуемого топлива.
Вам помогла статья?
Да Нет
Бойлер косвенного нагрева своими руками: как сделать, схема, видео
Что такое косвенный нагрев, и как его реализовать своими руками? Концепция работы такая-же, как у теплоэлектростанций (ТЭС). В процессе решения основной задачи (работа генераторов на пару) появляется «лишняя» тепловая энергия. Ее можно безответственно выпускать в атмосферу, или направить на организацию отопления микрорайона.
Так же точно работает агрегат косвенного нагрева. Берем источник тепла (который существует вне зависимости от вашей потребности извлечь из него дополнительную выгоду), и «отбираем» у него часть тепловой энергии.
Таким образом жители коммунальных квартир без горячего водоснабжения добывали горячую воду (в основном для мытья посуды, иногда для принятия душа).
Для этого в содружестве с соседями изготавливался бойлер косвенного нагрева своими руками. Решение простое, но требующее как минимум газовой горелки для сварки труб.
Либо агрегат изготавливался «левым» способом по основному месту работы (как правило, завод, или ремонтный цех).
Простейший теплообменник
Самодельный нагреватель выглядит следующим образом:
На трубу центрального отопления наваривается оболочка большего диаметра. Получается герметичный сосуд, внутри которого протекает горячий теплоноситель.
С противоположных сторон внешней трубы (фактически, это бойлер), устраиваются фланцы для подачи (стока) холодной воды. При достаточно горячем теплоносителе, вода в бойлере быстро нагревается.
После чего верхний кран можно открывать, и пользоваться горячим водоснабжением, пока горячая вода не будет замещена холодной.
Если оставить за скобками законность переоборудования коллективной сети отопления (едва ли за это предусмотрена серьезная ответственность), система работает эффективно. Горячая вода условно бесплатная, за вычетом разовых вложений на материалы, и бутылку горячительного напитка для сварщика.
Если вы устраиваете такой проточный водонагреватель своими руками в частном домовладении — никаких условных проблем не будет.
Единственное ограничение — объем наружной емкости. В реальном времени вода нагреваться не будет, слишком малый запас тепловой энергии в трубе отопления. Поэтому система работает циклично: нагрев — использование — нагрев. Чем выше коэффициент соотношения диаметров (или чем длиннее труба), тем больше запас горячей воды. Соответственно, тем дольше она будет прогреваться.
Еще один серьезный недостаток: летом (при выключенном отоплении) такие нагреватели не работают.
Усовершенствованная конструкция
Как улучшить теплообмен? Правильно, необходимо увеличить площадь контакта. Разумеется, материал внутренней трубы также важен, медная труба передает тепло гораздо эффективнее. Но в данной конструкции, ставка делается на экономию, поэтому делаем бойлер косвенного нагрева своими руками из стали.
Для улучшения коэффициента теплообмена, можно применить несколько схем:
Важно по п.п. 2 и 3:
Накопительные системы с большим объемом
Мы выяснили, в чем основной недостаток водонагревательного элемента «труба в трубе». Косвенный нагрев происходит слишком долго. Поскольку увеличение теплоотдачи затруднительно, для нагрева воды можно использовать емкость покрупнее. Тогда и над теплообменником можно «поколдовать». Оптимальный вариант на иллюстрации: змеевик внутри широкого корпуса.
Конструкция представляет собой бак требуемой емкости (50, 100, 200 литров), внутри которого, расположен змеевик (чем длиннее, тем эффективнее прогрев). Источник тепла не имеет значения: обычно, это контур отопления помещения.
Вода в санитарном (внутреннем) баке достаточно быстро прогревается. Единственная проблема — неравномерность распределения тепла. В нижней части емкости остается «холодная» область.
Несмотря на правильную схему отбора нагретой воды (приемный патрубок сверху), холодная область не дает прогреться всему объему.
При самостоятельном изготовлении рекомендуется использовать нержавеющий бак и медный змеевик. Дополнительные затраты окупятся высокой эффективностью системы.
Тем более, что материалы дефицитом не являются. Бак подойдет от старой стиральной машинки активаторного типа. А медная трубка продается в любом сантехническом магазине.
Еще один вариант: «бак в баке». Если перед вами встает вопрос, как сделать бойлер своими руками, присмотритесь к такой схеме.
Внутренняя емкость (в которой будет происходить косвенный нагрев) подбирается с гофрированными стенками (желательно). Так больше площадь теплообмена. А вода первичного нагрева протекает через точку внешнюю. Если вы охлаждали кастрюлю с горячим компотом в тазу с холодной водой, принцип работы нагревателя понятен.
Разумеется, выполнить такою систему сложнее, но эффективность будет выше.
Общие правила изготовления бойлеров косвенного нагрева
- Обязательно наличие теплоизолирующей оболочки. Иначе нагретая вода будет стремительно охлаждаться через внешние стенки. Оптимальный вариант — установка рабочей емкости в более крупную бочку, и задувание промежутка между стен строительной пеной.
- Можно укутать емкость строительными теплоизоляционными материалами, правда это выглядит не так эстетично (зато недорого). Если бойлер расположен в помещении котельной, можно сэкономить.
- Внутренняя труба (если применяется схема со змеевиком) должна быть коррозийно устойчивой. После сборки конструкции доступ для обслуживания будет затруднен.
- При использовании электрохимических пар (например, алюминиевый бак + медная трубка) фланцы подключения должны быть изолированы нейтральными прокладками.
- Желательно устраивать в стенке наружного бака ревизионное окошко, через которое проводится чистка или обслуживание.
Подручные материалы
Мы уже говорили о баках из нержавейки от старых стиральных машин. Однако найти такую заготовку непросто. Отличным донором может стать списанный пропановый баллон на 100 л. Давление он не держит (потому и списали), а в качестве бака для воды еще послужит. Разумеется, бойлер из газового баллона должен быть тщательно очищен (особенно изнутри) и покрашен качественной водостойкой эмалью.
Для изготовления не требуется промышленное оборудование. Достаточно «болгарки» и сварочного аппарата. Срезается верхняя часть, затем в ней формируется нагревательная арматура.
При свободном доступе к иным материалам, можно выполнить нагреватель хоть из листовой нержавейки. Посмотреть, как изготовить бойлер косвенного нагрева своими руками, можно на видео (смотреть ниже).
Возможно, страдает эстетика, но качество и долговечность сделанного нагревателя, не хуже заводского.
- Мы уже знаем, что в теплое время года, когда котел отопления не работает, косвенные нагреватели остаются не при делах. В этом случае поможет электрический ТЭН, встроенный в бак в качестве резервного элемента.
- Еще один вариант получения горячей воды летом — установка второго контура теплообмена, подключенного к солнечным системам нагрева.
- В результате можно собрать систему нагрева 3 в 1. От котла отопления (вне зависимости от вида топлива), от электрического ТЭНа и от энергии солнца. При пропадании двух их трех источников энергии, вы все равно сможете обеспечить жилище горячей водой.
Электрический косвенный нагреватель
Использование ТЭНа не относится к косвенным способам нагрева, поскольку присутствует прямой контакт воды с первичным источником тепла. Исключение составляет индукционный водонагреватель. Жидкость получает энергию как бы виртуально, не касаясь внутреннего термоэлемента. Собственно, его вообще нет в конструкции.
Главное преимущество системы в том, что нагрев происходит не за счет прямого теплового контакта с источником электрической энергии, а с помощью вихревых токов. Потери на коэффициент теплопередачи минимальны, КПД стремится к 100%.
При этом, нагревается как металлическая труба, так и непосредственно жидкость (если она достаточно теплопроводна).
Кроме того, проточные индукционные нагреватели существенно безопаснее бойлеров с традиционным электрическим нагревателем: нет контакта воды с подключенным к электросети элементом.
Недостаток очевиден: для нагрева требуется подключение к электропитанию. То есть, вариант косвенного нагрева с помощью дровяного (газового) котла не работает. Помещение должно быть электрифицировано.
Схема устройства и принцип работы
С помощью генератора высокой частоты (десятки кГц), в индукционной катушке генерируется переменный ток. По законам физики, в этот момент возникает магнитное поле с постоянно меняющимся вектором. В проводнике, попавшем под действие магнитного поля, возникают беспорядочные вихревые токи. Молекулы начинают хаотичное движение и материал быстро нагревается.
С помощью такого индуктора можно даже раскалить докрасна металлическую заготовку. Поскольку в трубе протекает вода, избыточного нагрева не происходит.
Генератор можно позаимствовать из варочной поверхности (разумеется, индукционной), либо изготовить самостоятельно.
Еще один вариант донорства — инверторный сварочный аппарат.
Хотя, учитывая простоту электрической схемы, многие домашние мастера изготавливают подобные генераторы из доступных радиоэлементов.
Вывод
В зависимости от энерговооруженности вашего жилища и способа его отопления, можно подобрать, разработать, и сделать своими руками любой из перечисленных бойлеров косвенного нагрева. Затраты на «производство» зависят от доступности материала и элементной базы.
Видео по теме
Изготавливаем своими руками бойлер косвенного нагрева
Проблема отсутствия подключения к горячему водоснабжению является актуальной для многих из нас.
Выходом из сложившейся ситуации станет установка соответствующих бойлеров, которые позволяют нагревать воду, обеспечивая необходимый комфорт проживания в квартире или частном доме.
Сегодня в продаже можно найти сотни таких нагревательных котлов, которые различаются принципом своей работы и рядом других характеристик.
Конструкция бойлера косвенного нагрева
Принцип работа такого водонагревателя основывается на использовании теплоносителя из отопительной системы, позволяя с минимальными издержками получать необходимый объем горячей воды. Такой бойлер может использовать отдельный или же общий контур отопительной системы, что позволяет с легкостью встраивать его в инженерные коммуникации дома.
Конструкция бойлера косвенного нагрева состоит из герметичной накопительной ёмкости, с расположенным внутри змеевиком, по которому циркулирует нагретый теплоноситель из системы отопления.
Холодная вода подается в бак через расположенную внизу входную трубку, а забор теплой жидкости осуществляется через соответствующий патрубок вверху накопительной емкости.
Несмотря на свою относительную простоту конструкции, такой самодельный водонагреватель косвенного нагрева отличается эффективностью, что позволяет ему нагревать воду в необходимых объемах.
Преимущества и недостатки бойлеров косвенного нагрева
Поговорим поподробнее о преимуществах и недостатках таких нагревательных бойлеров, которые достаточно часто устанавливаются на дачах и в частных домах, где отсутствует подключение к газовой магистрали и централизованному отоплению.
Преимуществами такой технологии является:
- Простота водонагревателя и легкость его установки.
- Нагревательный котел подключается к системе центрального или автономного отопления.
- Изготовить водонагреватель косвенного нагрева своими руками не составит труда.
- Отличная эффективность и возможность получения горячей воды с постоянной температурой.
Минусы у бойлеров косвенного нагрева всё же имеются:
- Необходимость очистки змеевика от отложений.
- Требуется дополнительное помещение для установки такого оборудования.
- В том случае, если не функционирует система отопления, подогрев воды в бойлере существенно усложняется.
Сегодня большой популярностью пользуются комбинированные водонагреватели косвенного нагрева, в которых используется, как теплоноситель из системы отопления, так и дополнительный электрический теплонагревательный элемент, который обеспечивает максимально возможную энергонезависимость подобного водонагревательного котла.
Как изготовить бойлер косвенного нагрева своими руками
Простота данной конструкции и ее эффективность неизменно сказалась на популярности бойлеров у отечественных домовладельцев.
Имеется возможность самостоятельного изготовления таких котлов косвенного нагрева, что позволяет существенно сэкономить на покупке дорогого отопительного водонагревательного оборудования.
Расскажем вам поподробнее, как своими руками изготовить такой бойлер.
Выбираем бак для бойлера
Объем накопительной емкости водонагревателя следует рассчитывать исходя из суточного потребления горячей воды в доме. В том случае, если в квартире или в доме проживает несколько человек, то будет достаточно бака в 100 литров. А для семьи в 4-5 человек следует выбирать уже емкость объемом в 200-300 литров.
Используемый бак должен изготавливаться из сплава алюминия, нержавеющей стали или другого металла, который отличается устойчивостью к коррозии. Можно использовать крупноразмерный газовый баллон, стенки которого дополнительно очищаются и грунтуются. Если же не прогрунтовать стенки баллона, то горячая вода может иметь неприятный запах газа.
В выбранном баке необходимо просверлить пять отверстий. Два снизу для входной трубы и аварийного слива, два сбоку для установки змеевика и одно отверстие для отбора воды сверху.
В том случае, если планируется использовать такой бойлер вне отопительного сезона необходимо также выполнить отверстия для установки электрического теплонагревательного элемента. Для ТЭНа высверливают одно или же два отверстия снизу.
В выполненные отверстия устанавливают шаровые краны или запорные элементы, после чего проверяется герметичность накопительной емкости.
Выбираем змеевик
Используемый змеевик является одним из важнейших элементов конструкция бойлера косвенного нагрева. Выполнен этот элемент может быть из латунной или медной трубки.
Длину змеевика и его диаметр рассчитывают исходя из объема бака и температуры теплоносителя в системе отопления. Сам нагревательный элемент может быть выполнен из трубки диаметром 8-20 миллиметров, которая свернута в спираль.
Выполненные витки не должны соприкасаться друг с другом, что позволяет обеспечить максимальную эффективность нагрева.
Длина змеевика рассчитывается по соответствующей формуле, когда необходимую тепловую мощность, делят на число Пи, которое умножают на диаметр трубы и разность температуры теплоносителя и воды в баке.
Так, например, для нагрева 200 литрового бака потребуется змеевик, имеющий тепловую мощность в 30 кВт.
Если используется трубка змеевика в 10 миллиметров, а разность температуры составляет 65 градусов, то потребуется выполнить змеевик с диаметром 40 сантиметров длиной трубки 15 метров. Соответственно, такой змеевик будет иметь приблизительно 12-13 витков.
Необходимую тепловую мощность змеевика можно рассчитать из соотношения 1,5 кВт тепловой мощности на 10 литров накопительной емкости. Соответственно, проведя такой простой расчет, вы сможете получить необходимую мощность змеевика, а впоследствии рассчитаете его размеры.
Выгибать змеевик проще всего по имеющемуся шаблону. Можно подобрать подходящую по размерам стальную трубу и выгнуть по ней змеевик, который выполняется из мягкой латуни или меди.
Теплоизоляция бака
Для повышения эффективности нагрева рекомендуется покрыть снаружи бак слоем изоляции. Для такого утепления рекомендуем использовать минеральную вату, монтажную пену или любой другой теплоизолятор, который снаружи бака крепится на проволоку или же фиксируется стяжками.
Также утеплить бак можно вставив такой выполненный самостоятельно бойлер в ёмкость большего диаметра. Полости между емкостями заполняют пенопластом или другим утепляющим материалом. По сути, у нас получится импровизированный термос, который отлично держит тепло и позволяет быстро осуществлять нагрев воды.
Сборка бойлера
Изготовив все составные компоненты и подготовив необходимые детали, можно приступать к сборке бойлера косвенного нагрева:
- Змеевик устанавливаются внутри бака, после чего его приваривают к входной и выходной трубе.
- Ко дну газового бойлера приваривают опоры, а если планируется навесное исполнение, то выполняют петли-уши.
- Устанавливают теплонагревающий элемент.
- Котел герметично закрывается крышкой.
- Подключают змеевик к системе отопления.
- Подсоединяют входные и выходные трубы для холодной и тёплой воды.
- Проводят разводку труб в ванную, на кухню или в точку водоразбора.
На этом изготовление и подключение водонагревателя косвенного нагрева полностью завершено. Необходимо проверить герметичность и работоспособность выполненного нагревательного оборудования, и при необходимости выполнить его дополнительную настройку.
Несмотря на кажущуюся простоту такой конструкции она обеспечивает эффективный нагрев, при этом расходы на получение тёплой воды будут минимальными. Изготовить такой бойлер косвенного нагрева можно своими руками, а в последующем такое оборудование не потребует какого-либо сложного обслуживания и ремонта.
Помните лишь о том, что раз в год следует проводить очистку змеевика от появившегося налета и известковых отложений. Проводится такая очистка, как механическим способом, так и при помощи специальных химикатов, которые растворяют кальциевые и известковые отложения.
Заключение
Котел косвенного нагрева позволит полностью решить проблему с тёплой водой при отсутствии подключения к горячему водоснабжению.
Изготовить бойлер косвенного нагрева своими руками не составит труда, что позволит существенно сэкономить, не потеряв при этом в функциональности и эффективности подобного оборудования.
Делается такой котел из подручных материалов, а расчеты по змеевику сможет выполнить каждый из нас.
