- найпростіший теплообмінник
- Удосконалена конструкція
- Накопичувальні системи з великим об'ємом
- Загальні правила виготовлення бойлерів непрямого нагріву
- Електричний непрямий нагрівач
- Схема пристрою і принцип роботи
- висновок
Що таке непрямий нагрів, і як його реалізувати своїми руками? Концепція роботи така-ж, як у теплоелектростанцій (ТЕС). У процесі вирішення основного завдання (робота генераторів на пару) з'являється «зайва» теплова енергія. Її можна безвідповідально випускати в атмосферу, або направити на організацію опалення мікрорайону.
Так само точно працює агрегат непрямого нагріву. Беремо джерело тепла (який існує незалежно від вашої потреби витягти з нього додаткову вигоду), і «відбираємо» у нього частину теплової енергії.
Таким чином жителі комунальних квартир без гарячого водопостачання добували гарячу воду (в основному для миття посуду, іноді для прийняття душу). Для цього в співдружності з сусідами виготовлявся бойлер непрямого нагріву своїми руками. Рішення просте, але вимагає як мінімум газового пальника для зварювання труб. Або агрегат виготовлявся «лівим» способом за основним місцем роботи (як правило, завод, або ремонтний цех).
найпростіший теплообмінник
Саморобний нагрівач виглядає наступним чином:
На трубу центрального опалення наварюєш оболонка більшого діаметра. Виходить герметичний посудину, усередині якого протікає гарячий теплоносій. З протилежних сторін зовнішньої труби (фактично, це бойлер), влаштовуються фланці для подачі (стоку) холодної води. При досить гарячому теплоносії, вода в бойлері швидко нагрівається. Після чого верхній кран можна відкривати, і користуватися гарячим водопостачанням, поки гаряча вода не буде заміщена холодної.
Якщо залишити за дужками законність переобладнання колективної мережі опалення (чи за це передбачена серйозна відповідальність), система працює ефективно. Гаряча вода умовно безкоштовна, за вирахуванням разових вкладень на матеріали, і пляшку міцного напою для зварника.
Якщо ви влаштовуєте такий проточний водонагрівач своїми руками в приватному домоволодінні - ніяких умовних проблем не буде.
Єдине обмеження - обсяг зовнішньої ємності. У реальному часі вода нагріватися не буде, занадто малий запас теплової енергії в трубі опалення. Тому система працює циклічно: нагрівання - використання - нагрівання. Чим вище коефіцієнт співвідношення діаметрів (або чим довше труба), тим більше запас гарячої води. Відповідно, тим довше вона буде прогріватися.
Ще один серйозний недолік: влітку (при вимкненому опаленні) такі нагрівачі не працюють.
Удосконалена конструкція
Як поліпшити теплообмін? Правильно, необхідно збільшити площу контакту. Зрозуміло, матеріал внутрішньої труби також важливий, мідна труба передає тепло набагато ефективніше. Але в даній конструкції, ставка робиться на економію, тому робимо бойлер непрямого нагріву своїми руками зі сталі.
Для поліпшення коефіцієнта теплообміну, можна застосувати кілька схем:
- Класичний варіант ми вже розглянули.
- «U» образна форма при тій же габаритної довжині покращує характеристики майже вдвічі.
- Подвійне «U» гарантує дворазове збільшення ККД
Важливо по п.п. 2 і 3:
Термодинаміка - НЕ лінійна наука. При збільшенні площі обміну в таких недосконалих конструкціях, як бойлер «труба в трубі», коефіцієнт корисної дії змінюється диференційовано.
- Створення додаткового обсягу за рахунок утворення своєрідної «складки» у зовнішній трубі. Дозволяє накопичити більше води вторинного нагріву.
- Змійовик істотно збільшує довжину пристрою, при незмінних габаритах.
- Так звана «турбо» схема. Складна конструкція первинної труби (з теплоносієм) збільшує час проходження тепла через зовнішню оболонку.
Накопичувальні системи з великим об'ємом
Ми з'ясували, в чому основний недолік водогрійного елемента «труба в трубі». Непрямий нагрів відбувається занадто довго. Оскільки збільшення тепловіддачі важко, для нагріву води можна використовувати ємність побільше. Тоді і над теплообмінником можна «поворожити». Оптимальний варіант на ілюстрації: змійовик всередині широкого корпусу.
Конструкція являє собою бак необхідної ємності (50, 100, 200 літрів), всередині якого, розташований змійовик (чим довше, тим ефективніше прогрів). Джерело тепла не має значення: зазвичай, це контур опалення приміщення. Вода в санітарному (внутрішньому) баку досить швидко прогрівається. Єдина проблема - нерівномірність розподілу тепла. У нижній частині ємності залишається «холодна» область. Незважаючи на правильну схему відбору нагрітої води (приймальний патрубок зверху), холодна область не дає прогрітися всьому об'єму.
При самостійному виготовленні рекомендується використовувати нержавіючий бак і мідний змійовик. Додаткові витрати окупляться високою ефективністю системи.
Тим більше, що матеріали дефіцитом не є. Бак підійде від старої пральної машинки активаторного типу. А мідна трубка продається в будь-якому сантехнічному магазині.
Ще один варіант: «бак в баку». Якщо перед вами постає питання, як зробити бойлер своїми руками, придивіться до такої схеми.
Внутрішня поверхня (в якій буде відбуватися непрямий нагрів) підбирається з гофрованими стінками (бажано). Так більше площа теплообміну. А вода первинного нагріву протікає через точку зовнішню. Якщо ви охолоджували каструлю з гарячим компотом в тазі з холодною водою, принцип роботи нагрівача зрозумілий.
Зрозуміло, виконати такою систему складніше, але ефективність буде вище.
Загальні правила виготовлення бойлерів непрямого нагріву
- Обов'язкова наявність теплоізолюючих оболонки. Інакше нагріта вода буде стрімко охолоджуватися через зовнішні стінки. Оптимальний варіант - установка робочої ємності в більшу бочку, і задування проміжку між стін будівельною піною.
- Можна укутати ємність будівельними теплоізоляційними матеріалами, правда це виглядає не так естетично (зате недорого). Якщо бойлер розташований в приміщенні котельні, можна заощадити.
- Внутрішня труба (якщо застосовується схема з змійовиком) повинна бути корозійно стійкою. Після збірки конструкції доступ для обслуговування буде утруднений.
- При використанні електрохімічних пар (наприклад, алюмінієвий бак + мідна трубка) фланці підключення повинні бути ізольовані нейтральними прокладками.
- Бажано влаштовувати в стінці зовнішнього бака ревізійне віконце, через яке проводиться чистка або обслуговування.
підручні матеріали
Ми вже говорили про баках з нержавіючої сталі від старих пральних машин. Однак знайти таку заготовку непросто. Відмінним донором може стати списаний пропановий балон на 100 л. Тиск він не тримає (тому й списали), а в якості бака для води ще послужить. Зрозуміло, бойлер з газового балона повинен бути ретельно очищений (особливо зсередини) і пофарбований якісної водостійкої емаллю.
Для виготовлення не потрібно промислове обладнання. Досить «болгарки» і зварювального апарату. Зрізається верхня частина, потім в ній формується нагрівальна арматура.
При вільному доступі до інших матеріалів, можна виконати нагрівач хоч з листової нержавіючої сталі. Подивитися, як виготовити бойлер непрямого нагріву своїми руками, можна на відео (дивитися нижче).
Можливо, страждає естетика, але якість і довговічність зробленого нагрівача, не гірше заводського.
Електричний непрямий нагрівач
Використання Тена не відноситься до непрямих методів нагрівання, оскільки присутній прямий контакт води з первинним джерелом тепла. Виняток становить індукційний водонагрівач. Рідина отримує енергію як би віртуально, не торкаючись внутрішньої термоелемента. Власне, його взагалі немає в конструкції.
Проточний водонагрівач своїми руками робиться за принципом індукційних варильних поверхонь. Тільки замість каструлі з водою, нагрівається металева труба.
Головна перевага системи в тому, що нагрівання відбувається не за рахунок прямого теплового контакту з джерелом електричної енергії, а за допомогою вихрових струмів. Втрати на коефіцієнт теплопередачі мінімальні, ККД прагне до 100%. При цьому, нагрівається як металева труба, так і безпосередньо рідина (якщо вона досить теплопроводна). Крім того, проточні індукційні нагрівачі істотно безпечніше бойлерів з традиційним електричним нагрівачем: немає контакту води з підключеним до електромережі елементом.
Недолік очевидний: для нагріву потрібне підключення до електроживлення. Тобто, варіант непрямого нагріву з допомогою дров'яного (газового) котла не працює. Приміщення повинно бути електрифіковано.
Схема пристрою і принцип роботи
За допомогою генератора високої частоти (десятки кГц), в індукційній котушці генерується змінний струм. За законами фізики, в цей момент виникає магнітне поле з мінливим вектором. У провіднику, який потрапив під дію магнітного поля, виникають безладні вихрові струми. Молекули починають хаотичний рух і матеріал швидко нагрівається.
За допомогою такого індуктора можна навіть розжарити до червоного металеву заготовку. Оскільки в трубі протікає вода, надмірного нагріву не відбувається.
Генератор можна запозичити з вручений поверхні (зрозуміло, індукційної), або виготовити самостійно.
Ще один варіант донорства - інверторний зварювальний апарат.
Хоча, з огляду на простоту електричної схеми, багато домашні майстри виготовляють подібні генератори з доступних радіоелементів.
висновок
Залежно від енергоозброєності вашого житла і способу його опалення, можна підібрати, розробити, і зробити своїми руками будь-який з перерахованих бойлерів непрямого нагріву. Витрати на «виробництво» залежать від доступності матеріалу і елементної бази.