Главная / Отопление / Отопительные приборы / Бойлер косвенного нагрева: изготовление своими руками
Самодельный бойлер косвенного нагрева

Бойлер косвенного нагрева: изготовление своими руками

Для лиц, не имеющих возможности испытать прелести централизованного снабжения горячей водой либо считающих их неоправданно дорогими, придумано несколько разновидностей водонагревателей. Среди них весьма востребованным оказался бойлер косвенного нагрева. Предлагаем читателю поближе познакомиться с этим устройством и научиться изготавливать его своими руками.

В чём состоит принцип косвенного нагрева?

Бойлер косвенного нагрева своими руками

Бойлер косвенного нагрева: общий вид

В отличие от прямого нагрева, когда вода получает тепло непосредственно от горелки или электронагревателя, косвенный предусматривает нагрев с помощью рабочей среды системы отопления. Будучи нагретой котлом, она подаётся в имеющийся в бойлере теплообменник, где и отдаёт приобретённую энергию. Далее всё происходит так же, как и в обычном отопительном контуре: остывший теплоноситель поступает в трубопровод «обратки» и по нему — сновав котёл.

Такие водонагреватели часто так и называют — бойлеры от отопления. Вот какие у них имеются достоинства

  1. Конструкцию такого прибора можно считать примитивной. Центральный элемент — теплообменник, представляющий собой трубку или ёмкость, устроен гораздо проще горелки или электронагревателя.
  2. Поскольку температура теплоносителя не превышает 90 градусов, риск закипания воды в бойлере с последующим разрывом резервуара полностью исключён.
  3. Нагрев воды осуществляется быстрее, чем в бойлере электрическом.

В бытовых условиях бойлером пользоваться удобнее, чем проточным водонагревателем, так как он:

  • требует для работы сравнительно небольшой мощности (за счёт растягивания процесса нагрева во времени);
  • может обслуживать одновременно несколько точек водоразбора;
  • способен, хотя и в течение ограниченного времени, обеспечивать сколь угодно большой расход горячей воды.

Есть у такого прибора, конечно же, и недостатки. Их также несколько:

  1. Температура воды в бойлере не может быть выше температуры теплоносителя, поэтому в межсезонье, когда система отопления эксплуатируется в низкотемпературном режиме, нагретая вода расходуется очень быстро (её приходится использовать без разбавления холодной водой).
  2. Летом, когда система отопления отключена, косвенный нагрев вообще не работает.
  3. Как и любой другой бойлер, этот аппарат занимает довольно много места.

Хранение большого запаса горячей воды в режиме ожидания сопровождается теплопотерями, хотя в случае попутного использования бойлера как отопительного прибора в котельной данный недостаток принимать во внимание не следует.

Разновидности бойлеров косвенного нагрева

Современные водонагреватели этого типа могут отличаться по нескольким признакам:

Исполнение теплообменника

Имеется две разновидности:

  1. Бойлеры с теплообменником в виде змеевика (спирально скрученная длинная трубка). Имеют небольшой вес, но из-за малой площади контакта воды с нагревателем осуществляют её нагрев сравнительно долго.
  2. Аппараты, изготовленные по принципу «бак в баке». В этом варианте теплоноситель подаётся в пространство между стенками баков, тогда как нагреваемая вода — во внутренний бак. Таким образом, горячая среда охватывает рабочий резервуар прибора в виде водяной рубашки, что обеспечивает значительно большую площадь контакта, чем в случае со змеевиком. Соответственно, нагрев осуществляется быстрее, но изделие имеет больший вес.
    Бойлер косвенного нагрева своими руками

    Конструкция «бак в баке»

Материал рабочей ёмкости

Доступны два варианта:

  • бак выполнен из нержавеющей стали: самый долговечный, но и наиболее дорогой;
  • бак выполнен из обычной стали (без легирующих добавок) и покрыт внутри эмалью либо стеклофарфором (стеклокерамикой): дёшево, но защитное покрытие со временем может растрескаться, что приведёт к коррозии резервуара.

Какая бывает теплоизоляция

Бойлеры сегодня изолируют преимущественно пенополиуретаном. Этот материал может быть мягким — это всем известный поролон, и жёстким. Первая разновидность применяется в дешёвых моделях, вторая — в дорогих.

Бойлер косвенного нагрева своими руками

Так выглядит бойлер после монтажа теплоизоляции

Иногда применяют и минеральную вату — она имеет примерно такую же теплопроводность.

Материал для изготовления змеевика

Если водонагреватель оснащён змеевиком, то скорость нагрева будет зависеть от теплопроводности материала, из которого изготовлен данный элемент. Лучше всего проводят тепло медь и латунь — такие теплообменники устанавливают в бойлерах подороже.

Бойлер косвенного нагрева своими руками

Змеевик

В приборах более низкой ценовой категории применяют стальные змеевики.

Способ установки водонагревателя

Бойлер косвенного нагрева своими руками

Настенный способ установки бойлера

Кроме привычных всем настенных бойлеров выпускаются и напольные, которые предназначены для установки непосредственно под котлом. Также к напольному исполнению прибегают в том случае, если водонагреватель имеет большой объём (вместимость некоторых моделей превышает 1000 литров).

Бойлер косвенного нагрева своими руками

Установка модели напольного типа

Компоновка

Бойлеры делятся на две разновидности:

  • вертикальные;
  • горизонтальные.
    Бойлер косвенного нагрева своими рукми

    Горизонтально ориентированная модель

С точки зрения функциональности первые являются более предпочтительными, потому что горячие и холодные слои в них почти не перемешиваются. Горизонтальные приобретают только в том случае, если из-за недостатка свободного пространства отсутствует возможность установить вертикальную модель.

Наличие альтернативных нагревателей

Выше мы уже говорили, что летом бойлер косвенного нагрева, как и вся система отопления, пребывает в бездействии. Но горячая вода нужна круглый год, поэтому покупатели охотнее всего берут модели, дополнительно оснащённые электронагревателем или газовой горелкой. Такие водонагреватели называют комбинированными.

Бойлер косвенного нагрева своими руками

Комбинированная модель, оснащенная ТЭНом

Для самостоятельного изготовления наиболее доступным является комбинированный бойлер косвенного нагрева со стальным змеевиком и ТЭНом.

Из чего сделать бойлер

Прежде чем приступить к изготовлению водонагревателя, необходимо продумать ряд вопросов:

Объём резервуара

Делать бойлер с чрезмерным запасом по объёму не следует — вода в нём будет застаиваться. Тем более что нагрев осуществляется достаточно быстро и даже если кто-то из пользователей израсходует весь запас, ждать приготовления новой порции придётся недолго. Для таких приборов оптимальным считается объём из расчёта 50 л на одного человека.

Форма бака

При выборе формы важно учитывать давление в водопроводе. Если оно низкое, как в запитанных от водонапорных башен деревенских сетях, то бак можно сделать прямоугольным. Если же давление высокое, более предпочтительной будет круглая форма: в стенках такого бака, в отличие от прямоугольного, не будут возникать изгибающие усилия, способные вызвать деформацию. Сделать своими силами круглый бак могут только те, у кого имеется доступ к вальцам, но можно применить какое-нибудь готовое изделие — трубу или газовый баллон.

Бойлер косвенного нагрева своими руками

Газовый баллон — отличный исходный материал для изготовления бака бойлера

Если в вашем водопроводе поддерживается высокое давление, а раздобыть или изготовить круглый бак у вас нет возможности, можно сделать безнапорный прямоугольный бойлер. Вода из него будет поступать самотёком, а заполняться он будет так же, как бачок унитаза — при помощи поплавкового крана. К последнему нужно будет подсоединить трубку, по которой холодный поток будет подаваться на самое дно ёмкости — это исключит перемешивание его с горячей водой.

Какая теплоизоляция будет использоваться?

Наиболее доступными и в то же время самыми эффективными теплоизоляторами являются вспененные полимеры — пенополистирол, который в обиходе называют пенопластом, пенополиуретан, появившийся относительно недавно полиизоцианурит и др.

Но у этих материалов есть одно нежелательное свойство: даже при относительно небольшом нагреве (в случае с пенополистиролом — при температуре всего +80 градусов) в их полимерных цепочках начинается процесс термического распада, сопровождающийся выделением вредных для здоровья летучих веществ.

Бойлер фабричного изготовления имеет герметичный кожух, который исключит попадание ядовитых испарений в воздух жилища, но изготовить такую же непроницаемую защиту для самоделки в домашних условиях практически невозможно. Поэтому не рекомендуется применять полимеры для утепления бойлеров или других приборов с горячими поверхностями, изготовленных кустарным способом. Лучше для этих целей использовать базальтовую вату (разновидность каменной ваты) плотностью 35–50 кг/куб. м.

Обратите внимание! Минеральная вата, изготовленная сомнительным производителем, тоже может таить угрозу. Для склеивания волокон в данном теплоизоляторе используется фенолформальдегидная смола и если технология производства была нарушена, это вещество будет выделять вредные пары.

Конструкция змеевика

Изготовить круглый змеевик из стали можно только с помощью специального оборудования — трубогиба. В домашних условиях проще изготовить змеевик квадратный, соединив при помощи электросварки несколько отрезков трубы и 90-градусных отводов. Наиболее подходящий материал — разумеется, нержавеющая сталь.

Бойлер косвенного нагрева своими руками

Навивка змеевика на оправку

Предлагается взять трубу диаметром 38 мм и такие же отводы. Толщина стенки — 2 мм. При размерах бака 50х50 см и высоте в 1 м в нём легко поместится змеевик длиной около 10 м.

Мощность нагрева рассчитывается по формуле: Q = к * А * dT,

Где:

К — коэффициент теплопередачи (не путать с коэффициентом теплопроводности);

А — площадь поверхности змеевика (в нашем случае А = 3,14 * 0,038 * 10 = 1,19 кв. м);

dT — разность температур теплоносителя и нагреваемой воды.

Расчёт коэффициента теплопередачи к достаточно сложен. Он учитывает толщину стенки змеевика, коэффициент теплопроводности нержавеющей стали, теплоотдачу от теплоносителя стенке и от стенки нагреваемой среде. Желающим глубже изучить этот вопрос рекомендуем ознакомиться с учебником «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии» К. Ф. Павлова, П. Г. Романкова и А. А. Носкова, который можно скачать в Сети. Остальные могут воспользоваться онлайн-калькулятором теплообменника, например, http://www.teplotex.ru/kalkulator-rascheta-teploobmennika-online.

Либо принять параметры змеевика конструктивно, исходя из того соображения, что чем большей будет поверхность теплообмена, тем лучше — лишь бы циркуляционный насос мог преодолеть гидравлическое сопротивление змеевика.

Примечание. Круглый змеевик можно своими силами изготовить из медной или металлопластиковой трубки, намотав её на трубу большого диаметра. Но в этом случае будет сложно герметично провести выпуск теплообменника через стенку бака.

Что применить в качестве термостата и обвязки?

Для регулировки температуры в бак нужно врезать так называемый термобаллон, который при помощи капиллярной трубки связывается с клапаном на ветке трубопровода, ведущей к водонагревателю. Достоинство данной системы состоит в её энергонезависимости.

Бойлер косвенного нагрева своими руками

Термобаллон

Термобаллон заполнен жидкостью, которая, меняясь в объёме при нагреве или остывании, воздействует на шток клапана через капиллярную трубку.

Заметим, что такая схема подключения не предусматривает приоритета ГВС перед системой отопления. Ниже мы расскажем о других схемах обвязки, которые позволят нагреть воду гораздо быстрее.

Если самодельный бойлер будет напорным, то есть его резервуар окажется полностью заполненным, да ещё и под давлением, то помимо материалов и термобаллона необходимо будет приобрести сбросной клапан. Его ещё называют предохранительным, но на самом деле он именно сбросной, так как работает постоянно, а не только в случае нештатных ситуаций. Необходимость его применения обусловлена тепловым расширением нагреваемой воды.

Технология изготовления пошагово

Действуем так:

  1. Если водонагреватель предполагается сделать прямоугольным, то из листов нержавейки соответствующего размера необходимо сварить коробку без крышки и одной боковой стенки. Если же бак бойлера вы собираетесь изготовить из круглой заготовки, то её нужно разрезать вдоль на две половины.
    Бойлер косвенного нагрева своими руками

    Так выглядит шаблон-«выкройка» прямоугольного бака

  2. В боковой стенке прямоугольного бака либо в одной из половин круглого высверливаем отверстие диаметром 38 мм, в которое будет продет выпуск змеевика. Такое же отверстие нужно будет просверлить во второй, ещё не приваренной стенке (в случае с круглым баком — во второй половине).
  3. Теперь нужно изготовить квадратный змеевик, последовательно приваривая друг к другу отрезки труб и отводы. Крайние отрезки труб необходимо повернуть так, чтобы они располагались параллельно оси змеевика — это будут выпуски.
    Бойлер косвенного нагрева своими руками

    Змеевик квадратного профиля

  4. Далее устанавливаем змеевик в коробку или одну из полукруглых половинок, поместив его выпуск в просверлённое в стенке отверстие. С наружной стороны выпуск нужно приварить к стенке бака герметичным швом.
  5. Чтобы исключить вибрацию теплообменника, его желательно зафиксировать, вварив между ним и днищем отрезок трубы.
  6. Теперь устанавливаем недостающую боковую стенку или вторую полукруглую половинку на место, одевая её на второй выпуск змеевика, и привариваем. Этот выпуск тоже герметично обвариваем.
  7. Если бойлер будет напорным, крышку также следует приварить, безнапорным — можно просто положить её сверху.

Далее в баке нужно высверлить несколько отверстий, к которым привариваются патрубки:

  • для подачи холодной воды (для напорного бойлера — внизу, для безнапорного — вверху);
  • для отбора горячей воды (вверху);
  • для установки термобаллона (в нижней части);
  • для врезки сбросного клапана, если бойлер будет напорным;
  • для подключения системы рециркуляции, если таковая предусмотрена (внизу);
  • для ТЭНа (понадобится модель с фланцевым креплением).

Длину патрубков следует выбирать с учётом толщины теплоизоляции. К патрубку для установки ТЭНа нужно приварить фланец.

Также на этом этапе к баку нужно приварить кронштейны для крепления кожуха и для навешивания его на стену (если модель напольная — приваривать следует ножки).

Далее:

  1. Обкладываем бак матами из базальтового волокна, фиксируя их при помощи шнура.
  2. Прикручиваем к кронштейнам защитный кожух из тонких стальных панелей, окрашенных порошковой краской или покрытых цинком.

Теперь устанавливаем на место ТЭН, термобаллон и сбросной клапан либо поплавковый кран.

Схемы подключения бойлера косвенного нагрева к котлу

Чтобы вода грелась быстрее, нужно несколько усовершенствовать схему подключения водонагревателя. Вот несколько вариантов.

С применением 3-ходового клапана с сервоприводом

Клапан устанавливается в том месте, где от основного трубопровода ответвляется линия для подачи теплоносителя к бойлеру. Последний следует оснастить электронным термостатом, связанным с сервоприводом 3-ходового клапана.

Бойлер косвенного нагрева своими руками

Схема подключения с трехходовым клапаном

Эта схема обеспечивает приоритет водонагревателя: если воду в нём нужно подогреть, сервопривод по сигналу термостата переведёт клапан в такое положение, чтобы теплоноситель циркулировал только через змеевик бойлера. По достижении нужной температуры клапан вернётся в прежнее положение, перенаправив рабочую среду в отопительный контур.

Схема с 3-ходовым клапаном применяется чаще всего.

Разумеется, установленная на шкале термостата температура не должна превышать температуру теплоносителя (с учётом теплопотерь она должна быть хотя бы на несколько градусов ниже), иначе клапан всё время будет находиться в положении «на бойлер».

С применением двух циркуляционных насосов

В этом варианте контур бойлера оснащается собственным циркуляционным насосом, который также включается по сигналу от электронного термостата.

Бойлер косвенного нагрева своими руками

Схема подключения с двумя насосами

Чтобы каждый из насосов не создавал в соседнем контуре противоток, в трубопроводы врезают обратные клапаны.

С применением гидрострелки

Гидрострелка, также именуемая гидроразделителем, применяется в тех случаях, когда система отопления состоит из нескольких контуров. Без гидрострелки изменение расхода теплоносителя через один из контуров либо его полное отключение всегда сказывается на работе других контуров. Если же данный элемент установлен, взаимное влияние сводится к нулю.

Бойлер косвенного нагрева своими руками

Использование гидрострелки в схеме обвязки бойлера

В частных домах через гидрострелку чаще всего подключают радиаторное отопление, подогрев пола и бойлер косвенного нагрева.

Подключение с рециркуляцией

За период простоя вода в трубопроводе, соединяющем бойлер и точку водоразбора, успевает остыть, так что пользователю приходится каждый раз некоторое время ожидать появления горячей воды. Это, во-первых, не очень удобно, а во-вторых, ведёт к перерасходу средств: за воду сегодня приходится платить по счётчику.

Чтобы сделать систему более практичной, линию подачи горячей воды к водоразборному крану закольцовывают, прокладывая вдоль неё, можно сказать, «обратку» к бойлеру. Теперь достаточно установить в этом кольце циркуляционный насос — и с застоем воды, а значит и с её остыванием, будет покончено.

Если выходящая из бойлера труба будет начинаться вертикальным участком и только потом будет опускаться к кранам, а возвратная будет проложена ниже неё, то система рециркуляции сможет функционировать без насоса — за счёт конвекции, то есть в режиме естественной циркуляции (при условии, что трубы будут иметь достаточно большой диаметр).

Варианты самодельных водонагревателей для твердотопливных теплогенераторов

В случае с дровяными или угольными печами/котлами в качестве источника тепла для косвенного нагрева можно использовать дымовые газы. Для этого в бойлере вместо змеевика устанавливают трубу, которая одной стороной подключается к дымоотводящему патрубку теплогенерирующей установки, а другой — к дымоходу. Желательно, чтобы эта труба (её называют жаротрубным теплообменником) располагалась вертикально.

Бойлер косвенного нагрева своими руками

Использование тепла дымовых газов: чертеж бойлера

Ещё лучше приобрести печь-конвектор, топка которой окружена вертикальными трубами. Из них во время работы отопителя постоянно дует горячий воздух. Жаротрубный теплообменник бойлера можно при помощи металлической гофры подсоединить к одной из этих труб. Такой способ подключения, в отличие от варианта с дымоходом, не вызывает остывания дымовых газов, сопровождающегося ухудшением тяги и образованием большого количества конденсата.

Бойлер косвенного нагрева своими руками

Принципиальная схема титана (дровяного бойлера)

Особенности установки и эксплуатации в соответствии с характеристиками

Если бойлер выполнен в настенном исполнении, то для него нужно выбрать достаточно прочную капитальную стену. Параметры крепёжных элементов зависят от объёма водонагревателя и материала стены:

  • при объёме 30–50 л (усилие вырывания — 15–25 кг): для бетона — диаметр 6–8 мм, длина 60–80 мм; для кирпича или шлакоблока — диаметр 8–10 мм, длина 80–100 мм;
  • 80–100 л (усилие вырывания — 25–35 кг): бетон — (8–10 мм)/(80–100 мм); кирпич/шлакоблок — (10–12 мм)/(100–120 мм);
  • 150–200 л (усилие вырывания — 45–60 кг): бетон — (10–12 мм)/(80–120 мм); кирпич/шлакоблок — (12–14 мм)/(120–150 мм).

На вводе холодной воды перед бойлером необходимо установить обратный клапан, который предотвратит утечку горячей воды в холодный водопровод. Между обратным клапаном и бойлером устанавливать отсечную арматуру запрещено. А вот врезать на этом участке тройник с краном нужно — через этот кран ёмкость можно будет опорожнить для обслуживания (слить воду из бойлера через точку водоразбора не получится, поскольку забор горячей воды осуществляется сверху).

Главнейшим поражающим фактором для водонагревателя любого типа является накипь — рыхлая «шуба», образующаяся в результате кристаллизации солей магния и кальция. Процесс отложения накипи начинается при температуре около +800С и происходит он тем интенсивнее, чем сильнее нагревается вода. Поэтому при умеренном потреблении горячей воды, например, для мытья пары тарелок или умывания, на термостате бойлера целесообразно устанавливать минимально возможную температуру, то есть такую, чтобы горячую воду не приходилось разбавлять холодной.

И только в том случае, если воды требуется много, например, пользователь собирается принять душ, необходимо установить регулятор на максимальный нагрев.

Для удаления накипи в резервуар нужно закачать раствор уксусной или лимонной кислоты, который затем нагревается до максимально возможной температуры.

При использовании в качестве теплоносителя обычной воды, не прошедшей подготовку в виде процедуры обессоливания, накипь может образоваться и внутри змеевика. Об этом легко можно будет догадаться по заметно уменьшившейся мощности нагрева. «Лечится» аналогично: при помощи насоса через теплообменник прокачивается раствор лимонной или уксусной кислоты. При этом он должен подаваться со скоростью 1 м/с.

В процессе эксплуатации может появиться течь в местах присоединения бойлера к коммуникациям. В этом случае резьбовые соединения нужно перепаковать, добавив чуть больше уплотнителя. Если вы из-за недостатка опыта испытываете затруднения при организации герметичных резьбовых соединений на трубопроводах, попробуйте применить в качестве уплотнителя льняную нить марки «Тангет Унилок».

Она стоит несколько дороже обычного сантехнического льна, но зато более удобна в применении и в случае укладки с избытком не вызывает разрушения навинчиваемой детали.

При обнаружении течи в баке нужно более тщательно проварить шов в том месте, где она появилась. В качестве временной меры место протечки можно заделать клеем «холодная сварка».

Видео: самодельный бойлер косвенного нагрева

Возможность получить горячую воду, просто открыв кран — неоценимое удобство, без которого современная жизнь считаться комфортной не может. В зимнее время нам так или иначе приходится греть теплоноситель контура отопления. И этим, как говорится, грех не воспользоваться — использование ресурсов этой системы позволяет быстро и просто приготовить горячую воду для хозяйственно-бытовых нужд. Для этого понадобится простейшее устройство — бойлер косвенного нагрева, который, следуя нашим советам, очень легко можно изготовить самостоятельно.

Поделиться:





2012-2017 © UltraTerm. Все права защищены. Любое копирование материалов сайта разрешено только при условии публикации активной ссылки на первоисточник.