Котел косвенного нагрева своими руками

Котел косвенного нагрева своими руками

Бойлер косвенного нагрева объемом 100 литров в магазине вряд ли удастся найти дешевле 15000 руб. А собрать его самостоятельно можно и не дороже 3000 руб., если постараться и потрудиться… Главную проблему – вварку труб в корпус можно и обойти другими техническими средствами….

Обычная конструкция бойлера косвенного нагрева

В простейшем варианте конструкция бойлера включает в себя следующее.

  • Бак объемом обычно 100 – 200 литров, в котором греется вода и хранится ее запас.
  • Змеевик — теплообменник внутри бака, по которому движется теплоноситель из системы отопления.
  • Теплоизоляционная оболочка бака, позволяет долго хранить объем нагретой воды.
  • Манометр, термометр, предохранительный клапан – группа безопасности для системы горячего водоснабжения, устанавливается на баке.
  • Электрический тен, как опция для летнего подогрева воды, когда котел отопления возможно включать нет возможности

Получение горячей воды – принципы

Горячая вода стоит денег, и может не малых, если ее готовить электричеством. Самая дешевая вода получится, если нагревать отоплением, которое чаще всего работает на природном газе, угле, или дровах – не дороже 1 руб/кВт. К тому же мощь отопления позволяет получить много воды и греть ее достаточно быстро.

Бойлер косвенного нагрева 150 – 200 литров при мощности теплопередачи от змеевика-теплообменника от 20 кВт (и соответствующей мощности котла) дает возможность наполнить не малую джакузи горячей водой за вменяемое время и затем еще подливать…. В принципе, для обычного домашнего пользования, достаточно и 100 литров объема, но опять же, — при теплообменнике внутри не слабее 15 кВт.

Как котел нагревает бойлер

Автоматизированные котлы получают информацию с датчика температуры ГВС и самостоятельно переключают свою работу на патрубок подключения бойлера, при ее остывании.

Например, одноконтурные газовые котлы зачастую снабжаются дополнительным патрубком выхода горячей воды на бойлер ГВС. А схема переключения (на основе трехходового клапана) находится уже у них внутри. Тоже и с электрическими, и с бункерными-твердотопливными. Но при необходимости собрать такую схему можно и рядом с котлом, ничего сложного нет, информация на соседних страницах.

Если такую опцию сделать не получается, или котел не автоматизированный, то придется вручную регулировать отведение теплоносителя на бойлер, по типу «включил-выключил» или «чуть приоткрыл», что не сложно создать на основе регулировочного клапана.

Что понадобится для изготовления бойлера для горячей воды

  • Бочка, желательно из малоржавеющей стали объемом от 100 литров.
  • Гофрированная трубка из нержавейки, диаметром 20 мм и длиной не менее 10 метров. По приблизительным расчетам, при температуре теплоносителя выше 65 град и его расходе по змеевику согласно характеристикам насоса 25-40, мощность теплопередачи составит не менее 15 кВт, что приемлемо для домашнего пользования.
  • Трубы 2 шт. стальные малоржавеющие ¾ дюйма длиной 20 см с резьбой на краях для подключения теплообменика к системе отопления.
  • Трубы такие же с длиной 10 см 2 шт. для подключения подвода ГВС. Еще одна труба 10 – 15 см – для подключения группы безопасности.
  • Труба-ввод 32 – 40 мм для установки электротена на резьбе (по желанию)
  • Группа безопасности на отводе ¾ дюйма, как минимум — термометр и предохранительный клапан.
  • Пластиковые подвески для труб 20 мм, собранные в стойки, чтобы закрепить змеевик внутри во вменяемом состоянии.
  • Минеральная вата рулонная толщиной от 10 см для теплоизоляции. Возможно – пенополистирол экструдированный толщиной от 5 см, для подложки под плоское днище, тогда бак будет стоять на утеплителе. Но желательно сверху на полистирол уложить еще доски, чтобы не перегревать синтетику… Пищевая пленка и скотч, для герметизации минваты.

Сложности создания бойлера своими руками

Собственно сборка бойлера в домашних условиях зиждется на квалификации сварщика и слесаря по металлу. Нужно прорезать в бочке отверстия диаметром 21 мм:

  • Пара под патрубки змеевика.
  • Еще два отверстия под вваривание патрубков подачи и забора горячей воды.
  • Отверстие для подключения приборов безопасности
  • Под электротен большим диаметром.

Нужно приварить электросваркой на корпусе бочки следующее.

  • Вварить ровненько все эти трубки в их отверстия, обварить, чтобы не было течи.
  • Приварить ножки, возможно плоское днище, для установки на полистирол, возможно кронштейны для подвески на анкерах на прочной стене.
  • Приварить крышку, возможно уши, под установку крышки с уплотнением на болтах.

Как еще можно уплотнить выхода труб из бойлера

Есть еще парочка методов уплотнить трубки в корпусе бойлера, не прибегая к сварочным работам.

  • Использовать заливку эпоксидкой с уплотнением ветошью. Стыкуемые детали обезжириваются тщательно, смазываются клеем, без касания руками. После чего делается неспешно сальник из бинта на клею. Обычно суточное застывание ознаменует герметичное вклеивание. Но, это не надежно.
  • Применить герметичные кабельные вводы. В специальном электротехническом магазине не сложно подобрать кабельный ввод-сальник по диаметру, рассчитанный для работы под водой до определенного давления – от 4 атм. Затяжка на резьбе дает гарантию уплотнения и отсутствия протечек, но способ подороже.

В таком случае, оставшийся вопрос приварки крышки, решить уже не так сложно…

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.

Читайте также:  Парогенератор для пропарочной камеры

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.

Читайте также:  От чего разрушается монтажная пена

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.

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:

  1. Классический вариант мы уже рассмотрели.
  2. «U» образная форма при той же габаритной длине улучшает характеристики почти вдвое.
  3. 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.

  1. Создание дополнительного объема за счет образования своеобразной «складки» во внешней трубе. Позволяет накопить больше воды вторичного нагрева.
  2. Змеевик существенно увеличивает длину устройства, при неизменных габаритах.
  3. 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.

Читайте также:  Как отварить маслята перед маринованием

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%. 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

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector