Бойлер косвенного нагрева своими руками - схема и пошаговая инструкция

Делаем бойлер своими руками

Водонагреватели с косвенным нагревом могут иметь самую различную конструкцию и конфигурацию. Главное они должны быть выполнены точно по расчетам, с использованием высококачественных материалов и в соответствии с установленной технологией обработки, для того чтобы получить изделие, способное работать в условиях высоких температур и под давлением. Процесс производства разбит на несколько важных этапов.

Подготовка бойлерной емкости

Выбирая конструкцию бака, нужно обратить внимание, как будет заводиться в корпус змеевик. Если в корпусе имеется монтажная крышка, то проблем для мастера с обвязкой теплообменника не будет

Самым удобным вариантом для монтажа считается конструкция, которая имеет две крышки — верхнюю и нижнюю

В том случае когда емкость целостная, то потребуется выполнить крышку самостоятельно, отрезав верхнюю часть и закрепить ее на болтовом соединении по всей длине окружности с предварительной установкой резиновой прокладки. Самым удобным вариантом для монтажа считается конструкция, которая имеет две крышки — верхнюю и нижнюю.

Далее на корпусе высверливают два отверстия для концевых участков змеевика. Диаметр отверстий обязан согласоваться с диаметром резьбы фитингов плюс 1-2 мм. Фитинги пропускают в технологические отверстия, с предварительной установкой уплотнительных колец.

Дальше с наружной стороны корпуса поворачивают встречные фитинги и сильно затягивают их. Такое соединение дает устойчивость конструкции змеевика, которую дополнительно усиливают опорами внутри корпуса, чтобы предотвратить вибрацию и шум во время циркуляции теплообменника.

В корпусе емкости запрессовывают патрубки для входа/выхода нагреваемой среды и линии дренажа, на которых устанавливается запорно-предохранительная арматура. На корпусе определяют место врезки для стрелочного термометра.

Изготовление и обработка змеевика

Сделать теплообменную спираль собственными силами опытному мастеру не сложно. В данном способе главное условие — произвести высококачественную намотку.

Выполнять ее желательно из труб, обладающих хорошей теплопередачей и антикоррозионными свойствами: медь и нержавеющая сталь. Хотя последний вариант трудно согнуть и придать нужную форму.

Готовый змеевик

Преимущественной для этих целей является медная трубка, которая гнется без предварительного нагрева горелкой. Под намотку применяют барабан из нужного материала с меньшим диаметром рабочей емкости водонагревателя на 8-12%. После выполнения намотки, витки труб раздвигают между собой до 5 мм.

Изготовление и обвязка БКН

Прежде всего самостоятельно изготовленный бойлер косвенного нагрева подсоединяют к внешнему источнику нагрева: трубы центральное отопление или в самостоятельный контур котлоагрегата автономного отопления.

Изготовленную спираль помещают внутрь корпуса и обвязывают с подающим теплоносителем. До того как закрыть корпус крышкой опрессовывают греющий контур. Для этого запускают циркуляцию теплоносителя путем открытия вентиля на подаче и обратке и внимательно осматривают змеевик на предмет утечек.

Схема обвязки БКН

Далее по схеме обвязывают конструкцию с линией ГВС через запорно-регулирующую арматуру. По схеме бак связывают с подачей холодной воды, выход ГВС с внутридомовым трубопроводом горячей воды идущем на смесители и дренажной линий, для слива воды при ремонте и обслуживании. На выходе из БНС монтируется термометр и манометр, чтобы можно было контролировать параметры нагретой воды.

Если бак имеет систему автоматического регулирования и защиты, устанавливают первичные датчики по температуре и давлению для защиты БКН от высоких параметров нагрева.

Теплоизоляция

Для того чтобы уменьшить тепловые потери от БКН и обеспечить его аккумулирующими тепловыми свойствами, выполняют наружную теплоизоляцию конструкции.

Теплоизолятор фиксируют с применением монтажного клея, стяжки проволокой либо иным образом. Имеет большое значение, чтобы корпус был защищен полностью, так как от качества термоизоляции будет зависеть КПД работы системы, и как долго бак сможет сохранять горячую воду.

Очень часто на практике термоизоляцию выполняют с применением второго бака большего диаметра, в который вставляется рабочая емкость, а пространство между ними заполняют утеплителем.

Принцип работы бойлера косвенного нагрева

Конструкция представляет собой бак со змеевиком внутри, по которому проходит теплоноситель. Размеры змеевика зависят от объема бака, который может быть любого объема, в зависимости от потребности в горячей воде.

Предназначенная для использования вода в емкость поступает через расположенную внизу входную трубу.
Внутри бака бойлера вода равномерно нагревается от змеевика.
Чтобы не было при использовании резких перепадов температуры, выходную трубу следует располагать вверху.
Снаружи бойлер должен быть обязательно хорошо теплоизолирован. Это поможет избежать потерь тепла.
Чтобы к крышке и ко всем кранам был обеспечен удобный доступ, устанавливать бойлер лучше всего на ровное твердое основание.
Располагать водонагреватель следует в одном помещении с котлом. Это уменьшит потери тепла и затраты на монтаж контура.

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.

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.

Принципиальная схема титана (дровяного бойлера)

Расчет объема бойлера косвенного нагрева и проектирование змеевика

Объем бака напрямую зависит от потребности в горячей воде. Принято считать, что на каждого члена семьи достаточно от 50 до 70 литров горячей воды ежедневно. Поэтому для семьи из 3-4 человек достаточно 200-литрового бойлера. В качестве бака используют любую подходящую термостойкую емкость из антикоррозионного материала: нержавеющей стали, алюминия, пластика. В баке устанавливают входной и выходной шаровые краны.

Диаметр и длина трубы для змеевика рассчитываются исходя из объема бака, материала трубы, скорости потока теплоносителя и его температуры. На каждые 10 литров бака необходимо около 1,5 кВт тепловой мощности змеевика. Змеевик обычно изготовляют из латунной трубки диаметром от 8 до 20 мм, свернутой в спираль так, чтобы витки не соприкасались – так обеспечивается максимальный контакт его греющей поверхности с нагреваемой водой. Чтобы определить общую длину трубки, необходимо вычислить необходимую мощность змеевика, после чего определить длину трубы по формуле:

Формула для вычисления обей длины трубы для бойлера

где P – тепловая мощность змеевика в кВт;

d – диаметр трубы в метрах;

ΔТ –разность температур теплоносителя и нагреваемой воды, °C.

Например, для бака 200 литров необходим змеевик с тепловой мощностью 30 кВт. Диаметр трубки для змеевика – 10 мм, или 0,01 м. Температура теплоносителя 80°С, температура поступающей воды — 15°С. По приведенной формуле вычисляем длину змеевика:

По приведенной ниже формуле вычисляем длину змеевика

Змеевик в этом случае выполняют в виде спирали диаметром 40 см. При диаметре бака в 0,5 м и высоте 1 метр такой змеевик будет иметь 12 витков с межвитковым расстоянием в 6-8 см. Для удобства намотку производят с помощью шаблона – трубы соответствующего диаметра. Ввод и вывод змеевика удобнее выполнять с одной стороны бака.

Принцип работы системы

Технология монтажа бойлера косвенного нагрева

В металлическом или пластиковом баке необходимого объема выполняют отверстия под входные и выходные трубы для горячего водоснабжения. К отверстиям крепят шаровые краны или другие запорные элементы. Удобнее располагать отверстие для поступления воды снизу, а для отбора – сверху, при таком расположении вероятность резких перепадов температуры на выходе сведена к минимуму. В нижней части бака необходимо также установить сливной кран – он нужен для полного слива воды при очистке бака от накипи или его ремонте. Змеевик выполняют из трубки выбранного диаметра, согнутой в спираль сзаранее определенным количеством витков. Сгибать трубку удобнее по шаблону, например, по стальной трубе подходящего диаметра. При этом нельзя производить намотку слишком туго, иначе спираль сложно будет снять без перегибов. Спираль снимают с шаблона, к концам трубы с помощью пайки крепят резьбовые фитинги. Образец змеевика для бойлера

Выполняют отверстия для змеевика. К стенкам бака приваривают металлические штуцера с резьбовым соединением, к нимкрепят на резьбовые соединения латунный змеевик. Проверяют герметичность трубки с помощью сжатого воздуха от компрессора, перекрыв одно из отверстий и подавая воздух в другое. Сам змеевик при этом смачивают мыльной водой. При необходимости трубку пропаивают еще раз

Особенно важно проверить герметичность трубки при использовании в качестве теплоносителя антифриза. Образец бойлера изнутри. Выполняют плотно закрывающуюся крышку бака

Через крышку не должно уходить тепло, поэтому ее можно оснастить защелками

Выполняют плотно закрывающуюся крышку бака. Через крышку не должно уходить тепло, поэтому ее можно оснастить защелками

Также утепляют сам бак с помощью напыляемых современных утеплителей или пенопласта. Для более эстетичного вида можно установить бак в емкость большего размера, заполнив промежутки утеплителем по принципу термоса.

Образец бойлера выполненного своими руками

Изготовление змеевика

Для самостоятельного изготовления круглого стального змеевика используется трубогиб, но при необходимости обустраивается квадратный нагревательный элемент, все части которого представлены соединяемыми электрической сваркой, отрезками нержавеющей стальной трубы.

Уровень мощности нагрева рассчитывается в соответствии с формулой: Q = К х А х dT, где показатели представлены:

К — коэффициентом тепловой передачи;
А — площадью общей поверхности нагревательного элемента;
dT — температурной разностью теплового носителя и греющейся воды.

Размещение змеевика может осуществляться, как в центральной части резервуара, так и вдоль его стенок.

Конфигурация и размеры резервуара влияют на общее количество витков, а также диаметр нагревательного элемента.

В процессе эксплуатации водогрейного оборудования, отмечается накопление накипи и разных отложений на нагревательном элементе, поэтому периодическая чистка змеевика является обязательным мероприятием по обслуживанию бойлера.

Принцип работы и виды

Характерной чертой функционирования бойлера косвенного нагрева, является то, что это устройство работает только вместе с внешними источниками отопления.

От источника по змеевику двигается теплоноситель. Благодаря насосу происходит циркуляция теплоносителя и непосредственно нагрев воды, которая находится в бойлере. Холодная вода попадает в бойлер по трубам водоснабжения.

Специальные патрубки предназначены для того, чтобы можно было подключать его к источнику подачи теплоносителя. После того как теплоноситель проходит весь цикл по змеевику, он снова попадает в отопительную систему через выходной патрубок.

Теплообменный процесс происходит наиболее эффективно в змеевиках с большим диаметром. Но в таком случае, чтобы теплоноситель нагревался, мощность теплогенератора должна быть более сильной.

Принцип работы бойлера косвенного нагрева

Осуществляя выбор бойлера, важно учитывать характеристики помещения, в котором он будет находиться

Схема подключения бойлера косвенного нагрева

Есть следующие виды бойлеров косвенного нагрева:

Бойлер косвенного нагрева настенный. Крепится к стене на небольшом расстояние от пола, он небольшого размера и маловместителен.
Бойлер косвенного нагрева напольный. Выпускается разных размеров и может применяться в промышленных целях, однако чтобы его разместить нужно отдельное помещение.
Вертикальный бойлер. Самый распространенный тип, т.к. достаточно компактный и позволяет экономить пространство.
Горизонтальный бойлер. Очень вместительный и может применяться на предприятиях, с такой установкой поддерживать нужный уровень воды значительно проще, поэтому дополнительный насосы устанавливать не придется.
Бойлер со змеевиком. Бывает одноконтурным и двухконтурным, большим спросом пользуется первый вариант.
Бойлер с рециркуляцией. Благодаря ему вода в кран подается мгновенно, однако, для того чтобы установить циркуляцию, в резервуаре нагревателя должен быть третий вход.
Накопительный бойлер. Наиболее оптимальный вариант, благодаря которому можно не только нагревать воду, но и сохранять ее в горячем состоянии.
Бойлер косвенного нагрева с ТЭНом называется комбинированным бойлером: в этом устройстве сочетаются два принципа нагрева: прямой и косвенный.

Про бойлеры прямого и комбинированного нагрева можно прочитать здесь.

Схемы и правила подключения БКН

Схема подключения и особенности монтажа бойлера косвенного нагрева зависят от класса прибора и системы отопления в доме. Необходимо правильно выбрать место установки, ориентируясь на расположение котла, врезку насосов и уже имеющуюся разводку. Попробуем разобраться, что необходимо учесть при монтаже нагревательного оборудования.

#1: Способ обвязки с трехходовым клапаном

Это одна из наиболее популярных схем, так как при ее применении происходит параллельное подключение отопительной системы и БКН, оснащенное запорной арматурой. Бойлер необходимо установить около котла, на подачу врезать циркуляционный насос, затем трехходовой клапан. Данная схема успешно применяется, если используется несколько обогревательных приборов, например, два разных котла.

Трехходовой клапан – это своеобразный переключатель, который управляется термореле. При понижении температуры срабатывает автоматика, и поток теплоносителя с обогревательного контура перенаправляется в БКН (+)

По сути, это система с приоритетом, которая обеспечивает быстрый нагрев воды в бойлере при полном отключении радиаторов на некоторое время. Как только температура повышается до заданного значения, вновь срабатывает трехходовой клапан и возвращает теплоноситель в прежнее русло – в отопительную систему. Этот способ обвязки пригодится тем, кто использует бойлер в постоянном режиме

#2: Вариант с двумя циркуляционными насосами

Если бойлер применяют редко (например, сезонно или по выходным) или появилась необходимость в воде, температура которой ниже, чем в системе обогрева, применяют схему с двумя циркуляционными насосами. Первый устанавливают на трубе подачи, непосредственно перед БКН, второй – на контуре отопления.

Циркуляционный насос запитан через термореле, поэтому начинает действовать только при снижении температуры ниже требуемой. Ускорение нагрева происходит вместе с включением принудительной циркуляции (+)

Трехходовой клапан в данной схеме отсутствует, обвязка оборудована с применением простых соединительных тройников.

#3: Обвязка с гидравлической стрелкой

Это подключение используют для объемных бойлеров (200 л и более) и разветвленных отопительных систем с множеством дополнительных контуров. Примером может служить система отопления в двухэтажном доме, где кроме многоконтурной радиаторной сети используются теплые полы.

Гидравлический распределитель (гидрострелка) необходим, чтобы упростить схему отопительной системы и избежать монтажа рециркуляционных насосов на каждую отопительную ветку (+)

Оборудование гидрострелки позволяет избежать теплового удара, так как давление воды в каждом контуре будет одинаковым. Самостоятельно сделать обвязку по данной схеме довольно сложно, поэтому лучше обратиться к профессиональным монтажникам.

#4: Использование рециркуляции теплоносителя

Рециркуляция полезна, когда присутствует контур, нуждающийся в постоянной подаче горячей воды – например, полотенцесушитель. Если его подключить к системе отопления, теплоноситель будет постоянно циркулировать, а сушилка функционировать и одновременно служить отопительным прибором.

Применение рециркуляции обладает одним большим преимуществом – не нужно ждать, когда вода нагреется до нужной температуры, она всегда будет горячей (+)

Но у этой схемы есть и недостатки. Главный – это увеличение расходов на топливо, потому что требуется постоянный прогрев охлаждаемой в контуре воды. Второй минус – смешивание воды в бойлере. Обычно горячая вода находится в верхней части, и оттуда поступает к точкам водоразбора, здесь же она перемешивается с холодной, вследствие чего на выходе температура немного ниже.

Существуют модели бойлеров со встроенной рециркуляцией, то есть с готовыми патрубками для подключения полотенцесушителя. Но дешевле приобрести обычный бак, применив для подключения тройники.

#5: Система для работы с энергонезависимым котлом

Отличительная особенность данной схемы – установка бойлера на более высоком уровне, чем котел и отопительные приборы. Предпочтение отдается настенным моделям, которые можно подвесить на высоте 1 м над полом.

Напольные модели конкретно в рамках данной схемы уступают настенным скоростью и качеством нагрева. Температура воды значительно ниже (примерно как в обратном трубопроводе), следовательно, и запас горячей воды меньше (+)

Энергонезависимый тип отопления строится на применении законов гравитации, следовательно, теплоноситель будет циркулировать и при отключении электричества. В обычном режиме можно подключит циркуляционные насосы.

Подключение котла к радиаторам и ГВС

Этот процесс выполняют в такой последовательности:

Проводят своими руками монтаж шаровых кранов на патрубки котла. Для обеспечения герметизации на резьбу на патрубках наматывают паклю, фум-ленту или нить. Стоить добавить, что перед фиксацией запорной арматуры или фильтров всегда нужно наматывать один из этих элементов на резьбу металлических труб. Если планируется использовать полипропиленовые или металлопластиковые трубы, то придется проводить пайку и применять специальные фитинги. Особенности этих процессов можно узнать в различных видео.
Подключают к одному крану трубу для подачи теплоносителя в установленную в доме систему отопления.
При необходимости монтируют группу безопасности.
На обратной трубе системы отопления ставят расширительный бачок (конечно, если в нем есть необходимость).
Проводят монтаж шарового крана и фильтра очистки воды. Последний нужно монтировать на горизонтальный отрезок трубопровода. Можно и на вертикальную трубу, однако, в этом случае придется использовать специальный вариант фильтра. Его устанавливают в таком положении, чтобы направление изображенной на нем стрелочки совпадало с направлением движения теплоносителя.
После фильтра ставят второй шаровой кран. Эти краны необходимы для облегчения чистки фильтра. Их перекрывают своими руками и чистят фильтр.
Подключают обратную трубу от системы отопления к котлу.
Подключают «горячую» трубу ГВС до крана, расположенного на нужном патрубке.
В обратную линию от ГВС врезают водопроводную трубу. Конечно, в начале этой трубы ставят шаровой кран. Он остановит приток холодной воды после заполнения ею всей установленной в частном доме отопительной системы и ГВС.
На обратную трубу от ГВС перед входом в котел ставят шаровой кран, фильтр очистки воды, магнитный фильтр и шаровой кран.

Здесь не упоминалось о циркуляционном насосе. Настенные двухконтурные котлы всегда имеют его. Для напольных котлов, предназначенных для естественной циркуляции теплоносителя, он не нужен. Если ранее был установлен аппарат для естественной циркуляции. и потом захотелось сделать движение теплоносителя принудительным, придется ставить два циркуляционных насоса: один на обратную линию системы отопления, другой на обратную линию ГВС .

Заключение

Стремительное подорожание энергоресурсов заставляет многих создавать дешевые альтернативные приспособления. Многие сооружают водонагреватель своими руками и создают комфорт при минимальных затратах.

Водонагреватель — это устройство, предназначенное для трансформирования различного рода энергии в тепло, передаваемое затем теплоносителю, в качестве которого используется вода. Промышленность предлагает различные варианты таких устройств. Источником тепла в них может быть электричество, газ, твёрдое или дизельное топливо. Наряду с этим становятся популярными и альтернативные источники энергии — солнце, ветер.

Все представленные на рынках системы для подогрева разделяются на два типа:

Конструкция первых предполагает использование бака, в котором поддерживается определённая температура. При открытии крана в герметичную ёмкость поступает холодная вода, а горячая выдавливается в трубопровод. Таким образом, в середине бака постоянно находится какое-то количество нагретого теплоносителя. Накопительные агрегаты отличаются своими размерами и длительным нагревом воды. Их использование оправдывается в системах с большим количеством водозаборных точек. Устройства выпускаются с объёмом бака от 10 до 200 литров.

Проточные же приспособления имеют совершенно иной принцип работы. В них вода нагревается только в случае её циркуляции, то есть когда открывается кран. Их преимущество — в небольших габаритах и простой установке. Из существенных недостатков выделяют большую мощность, необходимую для быстрого нагрева воды.

При этом, если одновременно используется несколько водозаборных точек, бак не сможет обеспечивать равномерный нагрев и температура теплоносителя начнёт скачкообразно изменяться. Практически, чтобы из крана потекла вода с нормальной температурой, понадобится от 30 секунд до 2 минут.

Нагрев теплоносителя происходит с помощью газовой горелки, расположенной снизу бака, или электронагревательного элемента (ТЭН). Но существуют также изделия, использующие для поддержания температуры теплоносителя водяной или паровой обменник.

Кроме бака и источника тепла, в конструкцию накопительного устройства входят:

1. Устройство контроля температуры. Это совокупность приборов, предназначенная для поддержания установленного значения нагрева. Чаще всего используются термодатчики, подключённые к блоку электроники, которая управляет включением и отключением системы нагрева.
2. Защита. Для избежания повышения давления внутри бака, возникающего из-за расширения нагретой воды, используются различные приспособления. Это может быть как дополнительный расширительный бачок, так и предохранительный клапан. Кроме этого, в зависимости от источника нагрева используется комплекс защитных устройств, предотвращающий утечку газа, возникновения пробоя тока на корпус.
3. Раструб. В водонагревателях используются две трубы: одна служит для подвода холодного носителя, а вторая — для выдачи горячего.
4. Обратный клапан. Это небольшое устройство позволяет сохранять воду в баке, даже если в подводящей системе она будет отсутствовать. Он пропускает среду в одном направлении и не даёт ей протекать в обратном.

Бойлеры могут быть закрытого и открытого типа. Первые используются совместно с системой централизованного водоснабжения, а вторые предназначены для обслуживания одной водозаборной точки посредством перекрытия трубопроводной воды не на выходе, а на входе в бойлер. Именно такой водонагреватель сделать своими руками проще всего.