Бойлер косвенного нагрева своими руками — просто и экономно

Бойлер косвенного нагрева своими руками — просто и экономно

бойлер водонагреватель водоснабжение

Источник: glav-dacha.ru

Принцип работы накопительного водонагревателя косвенного нагрева

Классический накопительный электроводонагреватель нагревает воду за счет встроенного ТЭНа, обеспечивая хранение воды в баке с теплоизоляцией. Так как нагреватель работает в круглосуточном режиме, то включаясь, то отключаясь, расходы на электроэнергию получаются достаточно высокими. Что касается бойлеров косвенного нагрева, то внутри них располагаются большие змеевики, подключающиеся к отопительной системе. Нагретый теплоноситель, протекая через змеевик, обеспечивает быструю подготовку горячей воды.

В холодное время в домах и квартирах всегда работает отопление, поэтому выделяемое им тепло можно расходовать на подогрев воды – расходы на газ всегда меньше, чем на электроэнергию. Получается, что использование бойлера косвенного нагрева приведет к экономии при оплате счетов за электричество. В теплой время нагрев ведется с помощью электричества – тут уже ничего не поделаешь. Но в целом годовая экономия получается ощутимой.

Для того чтобы экономия была еще более ощутимой, следует собрать водонагреватель косвенного нагрева своими руками. Нам понадобятся:

Стальная емкость подходящего объема;
Медная трубка для изготовления змеевика;
Электрический ТЭН;
Сварочный аппарат;
Штуцеры с резьбовыми креплениями;
Фитинги с резьбой;
Клапан обратного хода;
Кран на трубу подачи воды;
Кран на трубу подачи теплоносителя;
Трубы для подключения к водопроводу и отопительной системе;
Теплоизоляция.

Найти все это не составит особого труда. Емкость у нас будет осуществлять хранение воды, а змеевик – нагревать эту воду. В теплое время года, когда отопление будет выключенным, в работу включится ТЭН.

Собирая водонагреватель косвенного нагрева своими руками, выбирайте надежные и долговечные материалы. В частности, это касается бака – от его стойкости зависит срок службы всей системы.

Установка предохранительного клапана для водонагревателя

Это небольшое устройство играет в схеме подключения бойлера важную роль. Когда вода в баке начинает нагреваться, она расширяется в объеме и в результате возрастает давление.

Когда оно достигает критического значения, срабатывает предохранительный клапан и сбрасывает часть воды, чтобы снизить давление. Поэтому патрубок клапана необходимо соединять гибкой трубкой с выходом канализации.

В резервуарах большой емкости принято дополнительно ставить мембранный расширительный бак (экспанзомат). Он способен скомпенсировать больший объем расширяющейся жидкости. При этом важно при покупке бака выбрать тот, что предназначен для систем водоснабжения, а не отопления. Распознать его можно по величине максимального рабочего давления 7—8 Бар (у бачков для отопления 3 Бар).

Помимо этих элементов в обвязке бойлера со стороны водоснабжения должны присутствовать и другие необходимые детали: краны, клапаны, фильтры и прочая арматура. Как правильно обвязать косвенный водонагреватель с водопроводом частного дома, отражено на схеме с обратным циркуляционным контуром:

2

Плюсы и минусы оборудования – бойлер хорош, но далеко не идеален

Экономичность использования косвенного водонагревателя является важным, но не единственным его достоинством. Бойлер имеет и ряд других эксплуатационных преимуществ:

Достаточно высокая производительность. Ее конкретный показатель зависит от сечения труб, установленных в агрегат, а также от мощностных характеристики самого отопительного котла.Нет нагрузки на бытовую электросеть (если дополнительно не монтируется нагревающий элемент).Возможность эксплуатации оборудования круглогодично (требуется установка ТЭНа – специального нагревателя) и использования разных источников тепловой энергии. В ряде случаев это имеет огромное значение.Отсутствие участков соприкосновения между содержащим немалое количество вредных солей теплоносителем и подогреваемой водой.

Теперь разберемся с недостатками рассматриваемых водонагревателей и с возможными способами их решения. Главный минус бойлера – большие размеры бака. Агрегат занимает немало места, что может вызвать затруднения при его установке в скромных по площади помещениях. Второй недостаток заключается в том, что в крупной по объему емкости вода нагревается достаточно долго. Причем при подогреве жидкости в баке отмечается некоторое уменьшение интенсивности отопления жилища.

Из описания принципа функционирования косвенного водонагревателя видно, что без дополнительных приспособлений его можно эксплуатировать только тогда, когда работает отопительная система. То есть, используется бойлер исключительно в холодное время года. А если нам хочется постоянно получать горячую воду, вне зависимости от температуры на улице? Это вполне реально. Нужно всего лишь оснастить водонагреватель ТЭНом. Его встраивают в бак и подключают к электросети. Понятно, что при этом приходится оплачивать счета за электричество. Но зато в вашем доме всегда будет горячая вода в требуемом количестве.

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.

Особенности и схема изготовления бойлера косвенного нагрева своими руками

По внешнему виду бойлер косвенного нагрева – это крупная накопительная емкость, независящая от источников энергии (газа, электричества и др.). Внутри бака, изготовленного из устойчивого к коррозии материала, установлена спиралеобразная трубка, по которой циркулирует теплоноситель. Холодная вода в бак подается через входную трубку, как правило, расположенную внизу. Нагрев воды в бойлере происходит равномерно за счет перемещающегося теплоносителя отопительной системы. Выходная трубка для горячей воды устанавливается вверху. Для удобства пользования трубы оснащаются шаровыми кранами. Снаружи бак покрывается слоем теплоизоляции.

Чертеж изготовления бойлера косвенного нагрева объемом 100 литров показан ниже:

Принципиальная схема работы бойлера:

Отопительная вода из котла поступает в емкость водонагревателя, где, проходя по спиральной трубке, на выходе преобразуется в холодную. Возвратная охлажденная вода поступает обратно в котел.

Делаем бойлер косвенного нагрева своими руками

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:

Классический вариант мы уже рассмотрели.
«U» образная форма при той же габаритной длине улучшает характеристики почти вдвое.
Двойное «U» гарантирует двукратное увеличение КПД

Важно по п.п. 2 и 3:

Термодинамика — не линейная наука. При увеличении площади обмена в таких несовершенных конструкциях, как бойлер «труба в трубе», коэффициент полезного действия меняется дифференцировано.

Создание дополнительного объема за счет образования своеобразной «складки» во внешней трубе. Позволяет накопить больше воды вторичного нагрева.
Змеевик существенно увеличивает длину устройства, при неизменных габаритах.
Так называемая «турбо» схема. Сложная конструкция первичной трубы (с теплоносителем) увеличивает время прохождения тепла через внешнюю оболочку.

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.

Проточный водонагреватель своими руками делается по принципу индукционных варочных поверхностей. Только вместо кастрюли с водой, нагревается металлическая труба.

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%! (MISSING)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

Источник: ProFazu.ru

Монтаж змеевика и ТЭНа

Далее приступаем к изготовлению змеевика – мы рекомендуем выбрать медную трубку, так как медь легко гнется и неплохо противостоит коррозии. Рекомендуемый диаметр трубки – 10-20 мм. Для расчета длины будем использовать специальную формулу l=P/π*d*Δt, где l – это длина трубки, P – тепловая мощность змеевика, d – диаметр трубки в метрах, Δt – разность температур. Тепловая мощность должна составлять 1,5 кВт на 10 литров воды. Разница температур высчитывается путем вычитания температуры подающейся воды из температуры теплоносителя.

Попробуем посчитать на примере, в котором у нас будет медная трубка диаметром 0,01 м и бак на 100 литров. Требуемая тепловая мощность змеевика составляет 15 кВт, температура воды на входе +10 градусов, температура теплоносителя +90 градусов. Воспользовавшись вышеуказанной формулой мы узнаем, что длина змеевика должна составляет примерно 6 метров.

Для изготовления змеевика наматываем медную трубку на какое-либо основание, например, на пластиковую канализационную трубу. Намотка с усилием не нужна, иначе снять змеевик с основания будет проблематично. В заключение припаиваем к змеевику фитинги – с их помощью подключаемся в штуцерам внутри бака. На этом работа со змеевиком завершена, а нам остается лишь установить в нижней части нашего самодельного бойлера ТЭН, врезав его удобным способом.

Комбинированные водонагреватели косвенного нагрева устроены так, что ТЭНы располагаются в нижней части, откуда нагретая вода сможет подниматься вверх, понемногу перемешиваясь. Что касается змеевика, то его желательно немного развернуть и установить так, чтобы вода грелась по всему объему – так будет обеспечен более быстрый нагрев.

Рекомендации по изготовлению

Чтобы сделать бойлер косвенного нагрева в домашних условиях, потребуется 2 основных элемента – это сам резервуар и теплообменник из медной трубки. Идеальная форма для бака – цилиндрическая, поэтому лучше использовать в таком качестве какой-нибудь баллон, металлическую бочку или тонкостенную трубу большого диаметра. Медная трубка не должна быть слишком тонкой, такой теплообменник не будет эффективным. Подходящий диаметр – 15—20 мм.

Совет. Для изготовления теплообменника хорошо подойдет и гофрированная нержавеющая труба, используемая для систем отопления и водоснабжения. Ее и согнуть проще, нежели медь.

Подобрав подходящий бак и определившись с его размерами, можно приступать к навивке змеевика. Рекомендуется для этого использовать шаблон в виде трубы или бревна, чей диаметр наполовину меньше размера емкости. Зафиксировав один конец трубки, выполните навивку на шаблон как можно плотнее, виток к витку. При этом надо следить за высотой изделия, чтобы оно впоследствии поместилось внутрь бойлера, сделанного своими руками.

Готовый теплообменник устанавливается по центру бака, чтобы трубка нигде не касалась его стенок. Теперь нужно устроить герметичный проход трубок сквозь бак, что делается с помощью пайки и резьбовых соединений, как это показано на фото:

Теперь остается выполнить теплоизоляцию резервуара с помощью рулонных утеплителей и бандажей из проволоки или тонкой стальной полосы. Предварительно надо закончить все сварочные работы – приделать дно и крышку, врезать все патрубки и приварить опоры. Поверх утеплителя следует надеть декоративный кожух из тонколистового металла или другого удобного материала.

Совет. С целью продлить срок службы самодельного стального резервуара рекомендуется приобрести и установить внутрь водонагревателя магниевый анод.

4

Емкость для нагревателя – из чего сделать и как подготовить?

Бак водонагревателя разрешается изготавливать практически из любых материалов, которые обладают некоторой стойкостью к коррозионным явлениям. Можно использовать эмалированный металл, стеклокерамику, нержавейку, пластик. При выборе материала нужно учитывать следующее: пластиковые, стеклокерамические и эмалированные емкости не отличаются особой механической прочностью, кроме того, эмаль и керамика склонны к коррозии. Из-за этого уже через пару лет эксплуатации может потребоваться замена бака, сделанного из этих материалов.

А вот емкости из нержавеющей стали являются в разы долговечнее и надежнее. Проще всего сделать водонагреватель косвенного действия из обычного газового баллона. Желательно купить новую емкость. Но допускается и применение со старым баллоном. Его необходимо разрезать на две половинки, очистить внутренние стенки от загрязнений и обработать их грунтовкой (обычно наносится 2–3 слоя). Нюанс. Грунт допускается и не использовать. Но тогда в первые пару недель эксплуатации самодельного бойлера вы будете явственно ощущать запах газа, идущего от горячей воды.

В подготовленном описанным способом баллоне мы сделаем четыре отверстия. Через один будет выходить нагретая вода, второй нужен для подачи холодной жидкости. Еще два отверстия позволят соединить теплоноситель и змеевик. Затем следует позаботиться о качественной теплоизоляции бака. Самодельный бойлер необходимо утеплять максимально тщательно. Если данное условие не выполнить, показатель полезного действия устройства значительно снизится. Вода в теплом состоянии в нем будет поддерживаться совсем недолго.

Теплозащиту емкости рекомендуется производить до сборки агрегата. Это удобнее, проще и надежнее. Функцию утеплителя может выполнять практически любой теплоизолятор. Некоторые мастера используют стекловату. На корпус баллона ее крепят проволокой или клеящим составом. При желании сначала можно приклеить вату, а потом дополнительно зафиксировать ее проволочной стяжкой. Еще лучше использовать для утепления монтажную пену. Работа с ней требует минимальных трудовых затрат. А результат получается отличный.

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.