Как сделать накопительный бойлер своими руками

Устройство водонагревателя с косвенным нагревом

Нагрев ГВС в бойлере косвенного нагрева (БКН) выполняется за счет использования тепловой энергии от независимого источника. Наиболее часто он подключается к котлоагрегату. Нагретый теплоноситель от котла с температурой от 60 до 95 С поступает во внутренний теплообменный аппарат, выполненный в форме змеевика.

Устройство водонагревателя

Нагреваемая вода в баке соприкасается с его поверхностью, через которую осуществляется процесс теплопередачи от горячей среды к нагреваемой. Максимальная температура нагрева в таких устройствах 70 С. До 150 л баки выполняются настенного типа, а с большим объемом — напольного.

В современных схемах теплоснабжения сегодня стали применять еще более прогрессивную систему подготовки ГВС с использованием принципа послойного нагрева.

Послойный нагрев воды осуществляется вначале проточным способом во встроенном пластинчатом теплообменном аппарате двухконтурного котла, а затем сохраняется в выносном баке-аккумуляторе, поэтому процесса переключения теплоносителями между контурами нагрева не происходит, что положительно влияет на работу системы отопления.

Перед тем как сделать бойлер косвенного нагрева своими руками нужно знать принцип работы и назначение БКН. Мастеру также потребуется определиться, какие базовые элементы конструкции он сможет использовать:

1. Корпус БКН: из нержавейки, стальной, эмалированный или со стеклофарфоровым покрытием,, как у бойлеров Термекс на 80 литров. В самом бюджетном варианте он даже может быть в виде пластиковой бочки.
2. Теплоизолирующая оболочка, для создания аккумуляционных качеств, чтобы максимально долго сохранить нагретую воду в горячем состоянии.
3. Внутренний теплообменник, как правило, в форме змеевика.
4. Запорно-регулирующая арматура, для обслуживания и ремонта бойлера своими руками.
5. Блок управления и защиты, можно подключить самостоятельно из готовых систем, свободно реализуемых через розничную торговую сеть.

Бойлер БКН обвязывается по схеме противоточного движения сред: греющей и нагреваемой, они направляются друг другу навстречу.

Схема устройства самодельного бойлера косвенного нагрева

Стандартная схема устройства водогрейного прибора в виде бойлера, может иметь существенные отличия в зависимости от вида и конструктивных особенностей. Приборы косвенного нагрева не способны самостоятельно производить тепловую энергию, но могут быть снабжены встроенными ТЭНами, посредством которых эффективно поддерживается температурный режим воды в заранее заданных пределах.

Схема устройства предполагает наличие в конструкции основных составляющих, представленных:

• накопительным резервуаром;
• наружным корпусом;
• теплоизоляцией;
• тепловым обменником;
• местом для подсоединения дополнительного нагревательного элемента;
• ревизионным отверстием;
• входным отверстием для холодной воды;
• входом и выходом для теплового носителя;
• местом подключения термометра;
• рециркуляционной линией;
• выходом для горячей воды;
• магниевым анодом.

Внутри утепленного резервуара встроен нагревательный элемент с подведенным тепловым носителем. Холодная вода поступает через нижнюю часть резервуара, а отбор горячего водоснабжения осуществляется из верхней части.

Водогрейное оборудование такого типа оснащается защитным магниевым анодом. Самые современные и дорогостоящие модели снабжаются парой дублирующих змеевиков. Поддержание температурного режима обеспечивается ТЭНом с термостатом, встраиваемым в верхней части резервуара.

Схема нагрева двух типов бойлеров

Также выпускаются бойлеры с косвенным типом нагрева, полностью лишенные змеевика. Такая особая конструкция носит название «резервуар в баке», что обуславливается наличием внутри одного бака второго резервуара. Нагрев воды в таких водогрейных приборах происходит внутри резервуара, а перемещение теплового носителя осуществляется между стенками.

Заводские модели бойлеров с нагревом косвенного типа и циркуляционным патрубком оснащаются обязательными элементами, представленными магниевым анодом и группой безопасности, а также температурным датчиком.

Необходимые материалы

Перед тем как сделать бойлер своими руками необходимо не только подготовить все материалы, но и главным образом определится с рабочим объемом емкости, который будет способен обеспечить нагрузку на горячее водоснабжение для хозяйственно-бытовых нужд.

При этом нужно учитывать, что скорость нагрева в этих типах бойлеров меньше чем у электрических моделей, поэтому время нагрева больше.

Для того чтобы обеспечить комфортное водоснабжение для всей семьи, выбирают конструкцию БКН с большим объемом. После определения рабочего объема подготавливают исполнительные чертежи, выбирают исходные материалы и рассчитывают их количество.

Основные материалы и инструменты для выполнения бойлера косвенного нагрева своими руками:

1. Рабочая аккумулирующая емкость. Выбирают листовой металл или готовую конструкцию бака. Металл должен максимально противостоять коррозии в водяной среде: нержавейка, термостойкий пластмассовый корпус или бак с эмалевым покрытием.
2. Теплообменник змеевикового типа, используют трубу нержавеющую или медную.
3. Трубы для обвязки котла и БКН.
4. ТЭН для комбинированного БКН.
5. Запорно-регулирующая арматура.
6. Слесарный инструмент
7. Сварка с электродами.

Разработка проекта

Бойлер БКН выполняется по проекту, который базируется на исполнительных чертежах. Их изготавливают самостоятельно, берут в интернете по нужному объему бака и температуре теплоносителя или заимствуют у пользователей, которые успешно установили и эксплуатируют нужного объема БКН. В проекте выполняют тепловые и гидравлические расчеты и определяют спецификацию необходимого оборудования.

Основные расчетные параметры БКН:

• часовой объем водопотребления ГВС, м3;
• расположение змеевика;
• конфигурация змеевика;
• площадь нагрева змеевика.

Кроме того подготавливается раздел «автоматизация», который предусматривает аварийное отключение БКН и автоматическое поддержание рабочей температуры ГВС в бойлере.

Выбирая параметры бака и змеевика, не стоит увлекаться большими габаритами конструкции, поскольку это приведет к снижению общей эффективности установки из-за повышения тепловых потерь.

Расчет объема изготавливаемого бойлера

В том случае, когда котел уже установлен в частном доме и рассчитан для отопления, расчет объема бака нужно производить исходя из максимальной работы котла на отопление и остающегося резерва мощности на услугу ГВС. Если этот баланс будет нарушен, то система станет работать с недогревом как в системе отопления, так и ГВС.

Если котел еще не установлен, то вначале определяется нагрузка на отопление, затем на ГВС, а потом выбирается мощность котла с учетом 10-15 процентов запаса.

Например, бойлер косвенного нагрева Термекс 80, с объемом 80 литров, потребует резерва мощности котла равного 14,6 кВт при температуре котловой воды не ниже 80 С.

Нагрузка на ГВС определяется по объему водопользования, практическое соотношение между объемом бака БНК и тепловой нагрузкой на ГВС:

• 100 л — 16 кВт;
• 140 л — 23 кВт;
• 200 л — 33 кВт.

С целью проведения более точных расчетов применяют формулу, которая базируется на тепловом балансе:

Vбкн= = Р х.в (tк — tх.в): (tбкн — tх.в).

Где:

• Vбкн — расчетная емкость бака косвенного нагрева;
• Р х.в — часовой расход ГВС;
• tк — температура котловой греющей воды от первичного внешнего источника нагрева, обычно 90 С;
• tх.в. — температура ХВС в трубопроводе, летом принимается 10 С, зимой 5 С ;
• t бкн — температура воды, нагретой БКН, задается пользователем от 55 до 65 С.

Из какого материала сделать емкость

Емкость для БКН обычно выбирают из доступных материалов, обычно ее изготавливают самостоятельно из листовой стали, крупногабаритных труб либо используют отработанные баллоны сжиженного газа.

Листовая сталь

В этом случае особого выбора у мастеров нет. Выбирая материал для бака нужно исходить из его долговечности и прочности, поскольку он функционирует в высокой коррозионной среде и под давлением.

В мире лучшими бойлерами косвенного нагрева, представленные европейскими изготовителями, считаются устройства со стеклокерамическим покрытием. Емкости из нержавеющей стали хотя и являются более долговечными менее популярны из-за своей высокой стоимости. Кроме того имеются бюджетные БКН с защитным слоем из эмали, но они обладают самым малым периодом эксплуатации.

Расчет размера змеевика

Расчет площади нагрева является базовым для создания БНК нужной тепловой мощности. Его определяют по длине трубки в соответствии с формулой:

l = Р/n*d*DT

В этой формуле:

• Р — мощность теплообменника, принимают из расчета 1,5 кВт на каждые 10 л объема бака;
• d — диаметр змеевика, обычно 0,01 м;
• n- число пи;
• l — расчетная длина трубки змеевика, м;
• DТ — разность температур на входе 10 С и выходе 65 С. Как правило, ее принимают 55 С.

Из какого материала сделать теплообменник

Для выполнения водонагревателя БКН в форме змеевика, берут медную/латунную трубку Д от 10 до 20 мм. Ее закручивают спиралью и оставляют межвитковый зазор в 2-5 мм. Зазор выполняют с целью обеспечения компенсации температурного расширения трубы.

При этом варианте спирали образуется хороший контакт теплоносителя с трубной поверхностью нагрева. В торговой сети можно найти уже готовые медные спирали, которые изначально могут быть выпущены для технологического оборудования. Это не столь важно, если размеры змеевика соответствуют необходимым расчетам.

Технология изготовления своими руками

Прежде чем начать самостоятельное изготовление бойлера, нужно определиться с его параметрами и характеристиками:

• расход воды и объем бака;
• вид змеевика и расчет его размеров;
• наличие дополнительных устройств — ТЭНа, термостата.

Исходя из полученных ответов можно выбрать емкость для накопительного бака, материал для изготовления змеевика, а также определиться с размерами и выполнить эскиз будущего бойлера.

Расчет объема

Чтобы обеспечить достаточное количество горячей воды, необходимо представлять себе ее ежедневный расход. Принято считать, что на каждого постоянно проживающего в доме человека необходимо 50-80 литров нагретой воды в день.

Это количество позволит принять душ или ванну, а также удовлетворит потребность в горячей воде для стирки, уборки и мытья посуды. Таким образом, для семьи из 3-4 человек понадобится бойлер с баком на 200 литров.

Если вода нужна только для хозяйственных нужд, например, мытья рук и посуды, достаточно бака меньшего размера — на 50-70 литров. Не стоит без необходимости выбирать бак слишком большого размера — это увеличит время нагрева воды и приведет к уменьшению эффективности отопительной системы.

Выбор и расчет змеевика

Змеевик в бойлере может быть выполнен из металлической трубы в виде спирали или змейки, либо представлять собой внутренний бак меньшего размера. Делать его лучше из материала, обладающего высокой теплопередачей и устойчивостью к коррозии, например, из меди.
Также можно использовать трубу из нержавейки, но ее сложнее согнуть и придать ей необходимую форму. Обычные стальные трубы использовать не рекомендуется — проточная вода при нагреве будет выделять пузырьки кислорода, которые вызовут быструю коррозию металла. Наиболее удобна трубка из меди диаметром 10 мм — она гнется без применения горелки по шаблону.

Некоторые мастера используют также металлопластиковые трубы. Они устойчивы к внешней и внутренней коррозии, но использовать их нужно строго при температуре ниже 90 градусов. Любой перегрев приведет к деформации труб, протечкам и смешиванию воды в контурах. При определенных условиях это может привести к воздушным пробкам и ухудшению циркуляции.

Змеевик из трубы наматывают в виде спирали из расчетного числа витков и располагают в нижней части бака круглого сечения. Для нормальной теплоотдачи он не должен касаться стенок. При изготовлении бака прямоугольной формы теплообменник делают в виде змейки и размещают у одной из стенок.

Размеры и число витков змеевика определят с помощью расчета по формуле:

В этой формуле:

• Р — тепловая мощность змеевика, которая должна составлять 1,5 кВт на каждые 10 литров объема бака;
• d — диаметр используемой трубы, выраженный в метрах, принимаем 0,01 м;
• l — общая длина трубы, в метрах;
• ∆Т — разность температур до и после нагрева, обычно для предварительного расчета принимают 65 градусов.

Для бака на 200 литров с мощностью в 30 кВт расчет будет таким:

Отмерив необходимую длину трубы, нужно рассчитать также диаметр витка. Чтобы спираль не касалась стенок, его принимают на 10-12 см меньше диаметра бака-накопителя. Расчетные значения для некоторых размеров бака приведены в таблице.

Расстояние между витками целесообразно делать 5-8 см, чтобы улучшить условие теплообмена. При этом важно рассчитать общую высоту змеевика так, чтобы он не перекрывал входной и выходной патрубок для нагреваемой воды.

Теплообменник в виде бака выполняют обычно из того же материала, что и сам бак, а его размеры составляют 1/5-1/8 общего объема бойлера.

ТЭН, термостат и другие вспомогательные устройства

Один из недостатков бойлера косвенного нагрева — возможность его использования только в отопительный период. Решить эту проблему можно двумя способами:

• выполнить монтаж короткого замкнутого контура от котла, рассчитанного только на нагрев воды в бойлере;
• установить в самом баке ТЭН.

Первый способ связан с лишним расходом времени и топлива — при загрузке на неполную мощность котел будет работать с пониженным КПД, а в случае использования твердого топлива — еще и с образованием повышенного количества копоти и сажи. Кроме того, потребуется время на его обслуживание, загрузку и чистку.

Установка ТЭНа в сам бак бойлера позволит использовать его летом в режиме обычного водонагревателя. Для снижения затрат на электроэнергию нагрев можно производить в ночное время по более низким тарифам или подключить в систему солнечный коллектор.

Мощность ТЭНа должна соответствовать объему бака. В среднем, для объема 50 литров необходим ТЭН электрической мощностью 1,5-1,8 кВт, а для 200 литрового бойлера — 5-6 кВт. Эти значения могут быть незначительно изменены, при этом стоит помнить: чем больше мощность, тем короче время нагрева, и наоборот.

Осуществляя монтаж ТЭНа в бак бойлера, обязательно установите термостат, отключающий нагрев при температуре не более 90 градусов!

Также рекомендуется установить в бак магниевый анод, который отвлекает на себя процессы электрохимической коррозии внутри бака. Он постепенно растворяется при этом, и через несколько лет может потребоваться его замена.

В данной статье вы узнаете, что лучше: купить электрокотёл для частного дома или сделать своими руками. Как правильно выбрать электрокотёл для обогрева дома площадью 100 квадратных метров, читайте здесь

Порядок изготовления и монтажа

После проведения всех необходимых расчетов и подготовки эскиза можно собирать бойлер косвенного нагрева своими руками.

1. Сборку начинают с подготовки самой важной части — бака-накопителя. Можно использовать любую готовую емкость из нержавейки, алюминия или термостойкого пластика или сварить бак из листового металла и обрезков труб подходящего диаметра. Главное требование — достаточная толщина стенок и прочность бака и устойчивость к коррозии.
2. Достаточно просто сделать бак из отработанного газового баллона. Для этого верхнюю часть баллона срезают, внутренние стенки тщательно зачищают, промывают несколько раз и проветривают на свежем воздухе в течение 3-5 дней. В противном случае вода приобретет запах газа. После просушки поверхность грунтуют водостойкой краской.
3. В баке в соответствии с эскизом нужно сделать несколько отверстий: для подключения змеевика, для входного и выходного патрубка, а также для ТЭНа и термостата при их установке.

1. Приваривают обрезки трубы — патрубки, и нарезают на внешней части резьбу для подключения контура ГВС и отвода от контура отопления.
2. Далее нужно сделать змеевик по расчетным размерам. Навивать спираль удобно по шаблону, в качестве которого используют трубу нужного диаметра, бревно или любой прочный цилиндрический предмет. Навивка должна быть достаточно свободной, чтобы готовый змеевик снялся с оправки.

1. К патрубкам змеевик крепят с помощью пайки, проверяя герметичность соединений. Это можно сделать с помощью воздуха из компрессора и мыльной воды. Давление при опрессовке должно превышать рабочее давление в системе отопления как минимум в 1,5 раза.
2. При необходимости устанавливают в бак ТЭН, термостат и магниевый анод. Подключают к электрической части медный кабель необходимого сечения — для ТЭНа 2 кВт — 1,5 мм², для 4 кВт — 2,5 мм², для 5 и более — 4 мм².
3. Помещают бак в корпус, если он предусмотрен проектом. Устанавливают между стенками бака и корпуса временные или постоянные распорки, чтобы выдержать одинаковое расстояние со всех сторон. Заполняют пространство утеплителем, например, монтажной полиуретановой пеной.
4. После высыхания пены срезают излишки, обрабатывают патрубки и крепят крышку корпуса. Можно окрасить его краской по металлу в светлые тона, для меньшего излучения тепла и продления срока службы.
5. Подключают бойлер к системе отопления и ГВС соответственно приведенной схеме.

Сделать бойлер косвенного нагрева своими руками довольно просто и бюджетно, а его эффективность и экономичность быстро окупит все затраты. Горячая вода со стабильной температурой сделает жизнь в загородном доме обеспечит привычный горожанам комфорт.

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.

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.

Теплозащитные мероприятия, чаще всего, выполняют до того, как емкость будет собрана. В роли теплоизолятора, возможно, применять какой угодно теплозащитный материал, в том числе и обычную монтажную пену.

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.

Как сделать бойлер косвенного нагрева своими руками – порядок изготовления

Для самостоятельного изготовления крупной накопительной емкости (бака), независящей от энергетических источников, используются бак из коррозионно-устойчивых материалов, а также спиралеобразная трубка с циркулирующим теплоносителем.

Бойлер в котельной

Равномерный прогрев воды внутри резервуара бойлера обеспечивается перемещением теплового носителя из системы отопления, а сохранению температурного режима способствует качественный теплоизолирующий слой. Удобство эксплуатации обусловлено установкой специальной арматуры в виде шаровых кранов.

Знаете ли вы, почему капает вода из предохранительного клапана водонагревателя? Рассмотрим причины поломок и методы их устранения.

Что такое инсталляция для унитаза и для чего она используется, расскажем далее.

Схема подключения проточного водонагревателя к электросети описана в этой публикации.

Инструкция первого пуска системы БКН

После того как БКН будет полностью обвязан с теплоносителем и линией подачи ГВС и опрессован на предмет утечек, приступают к его первому пуску:

1. Открывают краны на подаче и обратке теплоносителя от внешнего источника нагрева.
2. Открывают кран с горячей водой на смесителе и выпускают воздух до тех пор, пока из крана не пойдет ровный напор воды, после чего воду на смесителе перекрывают.
3. Устанавливают температуру нагрева по терморегулятору и ожидают нагрев воды до нужной температуры или контролируют ее по показаниям стрелочного термометра.

В процессе нагрева еще раз проводят тщательный внешний осмотр конструкции на предмет плотности и проверяют теплоизоляционные качества бака.

Во время первого пуска контролируют время нагрева бойлера при максимальных параметрах теплоносителя, а также работу системы автоматики регулирования и безопасности.