Необходимая мощность для нагрева объема жидкости
РАСЧЕТ МОЩНОСТИ, НЕОБХОДИМОЙ ДЛЯ НАГРЕВА ОБЪЕМА ЖИДКОСТИ
РАСЧЕТ ОНЛАЙН
—
Мощность, которая должна быть установлена для повышения температуры объема жидкости, содержащейся в резервуаре, в течение заданного времени, является результатом двух расчетов: расчет мощности для повышения температуры жидкости (Pch) и расчет теплопотерь (Pth)
—
Установленная мощность (кВт) = Мощности для повышения температуры жидкости (Pch) + Теплопотери (Pth)
—
—
1 / Расчет мощности, необходимой для повышения температуры объема жидкости :
—
— Тепловая мощность : Pch (кВт)
— Вес жидкости : M (кг)
— Удельная теплоемкость жидкости : Cp (ккал/кг×°C)
— Начальная температура : t1 (°C)
— Необходимая конечная температура : t2 (°C)
— Время нагрева :
— 1,2 : Коэффициент запаса, связанный с нашими производственными допусками и изменениями в напряжении сети питания
—
Pch = (M × Cp × (t2 − t1) × 1,2) ÷ (860 × T)
—
—
—
a/ Расчет массы нагреваемой жидкости :
— Вес жидкости : M (кг)
— Объем жидкости, который необходимо нагреть : V (дм3 или литры)
— Плотность жидкости : ρ (кг/дм3)
—
M = V × ρ
—
ρ / Cp для некоторых жидкостей :
Вода : 1 / 1
Минеральное масло : 0,9 / 0,5
Битум : 1,1 / 0,58
Уксусная кислота : 1,1 / 0,51
Соляная кислота : 1,2 / 0,6
Азотная кислота : 1,5 / 0,66
—
b/ Расчет объема жидкости :
В цилиндрическом резервуаре :
— Объем резервуара : V (дм3)
— Диаметр резервуара : ∅ (дм)
— Высота столба жидкости : h2 (дм)
—
V = π × (∅² ÷ 4) × h2
В прямоугольном резервуаре :
— Объем резервуара : V (дм3)
— Длина резервуара : L (дм)
— Ширина резервуара : W (дм)
— Высота столба жидкости : h2 (дм)
—
V = L × W × h2
2/ Расчет мощности, необходимой для компенсации потерь тепла :
— Теплопотеря : Pth (кВт)
— Площадь поверхности теплообмена резервуара :
— Требуемая конечная температура : t2 (°C)
— Температура окружающей среды : ta (°C)
— Коэффициент теплообмена : K (ккал/час × м2 × °C)
— 1,2 : Коэффициент запаса, связанный с нашими производственными допусками и изменениями в напряжении сети питания
Pth = (S × (t2 — ta) × K × 1,2) ÷ 860
Коэффициент обмена K как функция скорости ветра и толщины изоляции :
—
—
a/ Расчет площади поверхности теплообмена резервуара : S (м2)
Площадь поверхности цилиндрического резервуара :
— Площадь поверхности резервуара : S (м2)
— Диаметр резервуара : ∅ (м)
— Высота резервуара : h3 (м)
—
S = (π × (∅² ÷ 4)) + (π × ∅ × h3)
Площадь поверхности прямоугольного резервуара :
— Площадь поверхности резервуара : S (м2)
— Длина резервуара : L (м)
— Ширина резервуара : W (м)
— Высота столба жидкости : h3 (м)
—
S = ((L + W ) × h3 × 2) + (L × W)
—
www.vulcanic.com
Расчет нагрева воды ТЭНом и электричеством
Определение технических параметров приборов и расчёт нагрева воды – мощности нагревателя, змеевика, количества тепла и расхода энергии для нагрева воды – зависит от типа устройства электроводонагревателей, которые бывают накопительными и проточными.
Общие данные, необходимые для вычислений
Чем мощнее электрообогреватель, тем быстрее он подогревает заданное количество воды. Поэтому приборы по этому параметру подбирается в соответствии с задачами, необходимым объёмом и допустимым временем ожидания. Так, например, нагрев до 60°С 15 литров с нагревателем в 1,5 кВт займёт около полутора часов. Однако для больших объёмов (например, для наполнения 100-литровой ванны) при разумном времени ожидания (до 3 часов) для доведения жидкости до комфортной температуры понадобится устройство на 3 кВт мощнее.
Для полноценного вычисления расчётной мощности необходимо учесть ряд параметров:
- Рабочий ресурс бытовой электросети.
Проблема «выбивания пробок» особенно актуально стоит в домах вторичного жилфонда. Некоторые жильцы, столкнувшись с ней (например, при установке электрических радиаторов), решали вопрос добавлением отдельного кабеля, усилением проводки. Однако более универсальный рецепт – покупка водонагревателя со средним или низким энергопотреблением (чаще это приборы накопительного типа). Разница между количеством киловатт бытовой электросети и совокупной мощностью всех домашних электроприборов даст значение оптимальной мощности водонагревателя, к которому нужно стремиться. - Соотношение мощности ТЭНа (нагревательного элемента) и объёма бака.
Параметр, более важный для устройств накопительного типа, в которых вода расходуется постепенно, и критичной становится скорость её остывания. Чтобы 1-киловаттный водонагреватель не покупали со 100-литровыми баками, производители приводят ориентировочную таблицу, где 1-киловаттный прибор предназначен на 15 литров, 1,5 кВт – на 50, 2 кВт – на 50-100, а 5 кВт – на 200-литровый бак. - Скорость водорасхода в минуту.
Параметр имеет большее значение для проточных водонагревателей. В обиходе мощностные показатели такого нагревательного устройства (с учётом максимальной ресурсозатратности) рассчитываютсяпутём умножения на два количества литров ворорасхода в минуту. То есть, если на проточное мытьё посуды в среднем тратится 4 л/мин., то ТЭН должен быть 8 кВт. Если при приёме душа расходуется 8 л/мин., то необходим 16-киловаттныйТЭН. Вычисления усложняет то, что в квартире используются сразу 2 (а иногда и 3) точки водозабора. В этом случае, рекомендуется в вычислениях получившуюся величину умножать в полтора раза.
Накопительные водонагреватели (бойлеры)
Без физико-математических формул бытовой расчёт описывается следующим образом: за 1 час 1 кВт нагревает 860 литров на 1 К. Для более точного определения времени нагревания, мощностных характеристик, объёма используется универсальная формула, из которой потом выводятся остальные результаты:
Эта формула состоит из нескольких и отражает целый ряд параметров, учитывая при этом фактор теплопотерь. (При малых мощностных характеристиках и большом объёме этот фактор становится более существенным, однако в бытовых нагревателях этим учётным значением чаще пренебрегают):
Nfull – мощностные характеристики нагревательного элемента,
Qc – теплопотери водонагревательной ёмкости.
- c= Q/m*(tк-tн)
- С – удельная теплоёмкость,
- Q – количество теплоты,
- m – масса в килограммах (либо объём в литрах),
- tк и tн (в °С) – конечная и начальная температуры.
- N=Q/t
- N – мощностные характеристики нагрева.
- t – время нагревания в секундах.
- N = Nfull – (1000/24)*Qc
Упрощенные формулы с постоянным коэффициентом:
- Расчёт мощности ТЭНа для нагрева воды нужной температуры:
- Определение времени, необходимого для нагревания воды в водонагревателе:
T= 0,00117*V*(tк-tн)/W
Составляющие формул:
- W (в кВТ) – мощностная характеристика ТЭНов (нагревательного элемента),
- Т (в часах) – время нагрева воды,
- V (в литрах) – объем бака,
- tк и tн (в °С) – конечная и начальная температуры (конечная – обычно 60°C).
Часто объём приравнивают к массе (m). Тогда определение мощности ТЭНа будет производиться по формуле: W= 0,00117*m*(tк-tн)/T. Формулы считаются упрощёнными, ещё и потому что в них не учитывается:
- фактическая мощность электросети,
- температура окружающей среды,
- конструктивные особенности и потенциальные теплопотери бака,
- рекомендации некоторых производителей, относительно tн (порядка 5-8 °С летом и 15-18 °С – зимой).
При покупке устройства надо принимать во вниание, что относительно низкие мощностные характеристики накопительных водонагревателей по сравнению с проточными ещё не гарантируют финансовую экономию. Накопительные меньше «забирают», но из-за того, что работают дольше, больше и расходуют. Для финансовой экономии более надёжной стратегией будет общее снижение водопотребления за счёт установки различного вида экономителей (http://water-save.com/) и строгий учёт водорасхода.
Проточные водонагреватели
В расчете количества тепла для нагрева проточной воды надо учитывать разницу в стандартах напряжения России (220 В) и Европы (230 В), так как значительная часть электроводонагревателей изготовляется западноевропейскими компаниями. Благодаря этой разнице номинальный показатель в 10 кВт в таком приборе при подключении к российской сети в 220В будет на 8,5% меньше – 9,15.
Максимальный гидропоток V (в литрах за минуту) с заданными мощностными характеристиками W (в киловаттах) рассчитывается по формуле: V= 14,3*(W/t
Ориентировочные мощностные характеристики электроводонагревателей применительно к бытовым потребностям (в киловаттах):
- 4−6 – только для мытья рук и посуды,
- 6−8 – для принятия душа,
- 10−15 – для мойки и душа,
- 15−20 – для полного водоснабжения квартиры или частного дома.
Выбор затрудняет то, что нагреватели выпускаются в двух вариантах подключения: к однофазной (220 В) и трёхфазной (380 В) сети. Однако нагреватели для однофазной сети, как правило, не выпускаются выше 10 киловатт.
Вычисления для бассейнов
Расчет нагрева воды в бассейне складывается из вычисления параметров электронагревателя и объёма, который необходимо подогреть. В таблице указано приблизительное время в часах, за которое температура поднимается с 10 °С до 28 °С. При этом существенную роль в конечных вычислениях играет площадь водяного «зеркала», температура окружающей среды, степень открытости/ закрытости места расположения бассейна.
Читайте далее
Оставьте комментарий и вступите в дискуссию
hitropop.com
Расчет оборудования для нагрева воды в бассейне. Виды нагревателей.
1. Общие понятия
Температура окружающего воздуха основательно влияет на температуру воды в открытом бассейне. При температуре воздуха 18-20 градусов человек чувствует себя еще мало-мальски комфортно, однако, плавать при такой температуре мало кому захочется. Зачастую, такие условия в теплом периоде в средней полосе и севернее, составляют львиную долю. В связи с этим, вопрос подогрева воды в бассейне актуален.
| Тип бассейна | Температура воды по нормативу (градус по Цельсию) |
|---|---|
|
Плавательные и спортивные бассейны |
24-26 |
|
Детские бассейны |
28-30 |
|
Гидромассажные и спа-бассейны |
32-38 |
Для исключения проблем с поддержанием необходимой температуры воды уже на этапе проектирования подбирают необходимое нагревательное оборудование. В статье мы поможем Вам освоиться с этой проблемой и выбрать подходящую модель по типу и мощности.
Устройства обогрева воды работают по принципу передачи тепла «от горячего к холодному». Установки различаются принципом получения тепла для нагрева.
|
Тип установки обогрева воды |
Принцип получения тепла |
|---|---|
|
Рекурперативные теплообменники (теплообменник, в котором горячий и холодный теплоносители движутся в разных каналах, теплообмен происходит через стенку) |
Циркулирующая вода нагретая любым способом передает через стенки тепло, нагревая воду. |
|
Электронагреватели |
Нагреваются за счет электроэнергии. Тепло передается воде напрямую от трубчатых электронагревателей (ТЭН) |
2.Теплообменники
Водно-водяной теплообменник состоит из корпуса, внутри которого смонтированы два контура.
Первичный контур (контур нагрева) предназначен для циркуляции воды из бойлера. Вторичный контур – для циркуляции воды из бассейна. Между контурами происходит теплообмен следующим образом. Вода из бассейна забирает тепло от воды из теплообменника. Остывшая вода снова проходит через бойлер, подогревается и снова возвращается в теплообменник для отдачи тепла воде из бассейна. И так по замкнутому кругу пока вода в бассейне не достигнет заданной температуры. Затем нагреватель в зависимости от настроек либо отключается, либо продолжает работать в режиме поддержания требуемой температуры.
Время, требуемое для нагрева воды до заданной температуры, зависит от объема бассейна и мощности нагревателя.
| Тип теплообменника | Особенности конструкции |
|---|---|
|
вертикально расположенные |
Нагревательный контур в виде пучка тонких трубок, по каждой из которых протекает вода. Большое количество трубок в пучке повышает площадь теплопередачи. Есть конструкции с демонтируемым пучком трубок (повышение ремонтопригодности). |
|
горизонтально расположенные |
Нагревательный контур в форме спирали |
Корпус теплообменника изготавливают из
- композитного пластика,
- нержавеющей стали,
- титана.
Контур нагрева изготавливают из
- нержавеющей стали (подходит по соотношению цена/качество для бассейнов с пресной водой),
- титана (для бассейнов с морской водой),
- никеля,
- купроникеля.
| Достоинства | Недостатки |
|---|---|
| сравнительно дешевые | для работы в доме должен быть газовый котел (можно электрический котел, но это уже дорого) |
| не требуют больших затрат в процессе эксплуатации | на заявленной мощности теплообменник будет работать только при указанных в тех. паспорте разнице температур первичного и вторичного контура и соотношения скоростей жидкости в них |
Падение производительности нагревателя в случае отклонения от паспортных данных можно проанализировать по графикам (диаграмма А,Б)
3. Солнечные коллекторы (солнечные батареи)
Нагреваются под действием солнечных лучей и это тепло используется для подогрева воды в бассейне. Коллектор имеет систему тонких трубок.
| Достоинства | Недостатки |
|---|---|
| не требуется газовый котел | малая мощность (квадратный метр батареи выдает тепловую энергию 0.6 – 0.9 кВт/час. Для покрытия мощности слабого водно-водяного теплообменника потребуется площадь батарей равная площади поверхности бассейна.) |
| не тратится электричество | применяется в южных широтах нашей Родины с большим количеством солнечных дней |
4. Электронагреватели
Электронагреватели являются устройствами альтернативными теплообменникам. Принцип действия: в корпусе размещается трубчатый электронагревательный элемент (ТЭН). Он передает тепло протекающей воде. Особых различий между моделями нет.
При выборе электронагревателя ориентиром является:
- выходная мощность,
- материал, из которого изготовлен корпус,
- материал, из которого изготовлен ТЭН.
При использовании морской воды ТЭН подбирают из титана, никеля или купроникеля.
| Достоинства | Недостатки |
|---|---|
| для удобства оснащены термостатом с дисплеем, что позволяет легко регулировать температуру воды | огромный расход электроэнергии (повышенные затраты на обслуживание бассейна) |
| оснащены комплектом автоматического управления (датчиком потока или датчиком давления) , который не позволяет работать при слабом потоке воды | модели большей мощности требуют трехфазного подключения к сети |
| изначально укомплектованы всем необходимым для запуска и работы |
Особенности монтажа
Электронагреватель включают в цепь так, чтобы входящая труба была направлена вертикально вниз. В таком случае прибор всегда будет наполнен водой и даже при выходе из строя автоматики ТЭН не перегорит.
Практика показывает, что электронагреватели используют для бассейнов до 12 – ти кубометров открытого типа и до 20 – ти кубометров закрытого типа.
Задача по поддержанию в бассейне необходимой температуры решается не так уж и просто. Формула для расчета времени нагрева воды не учитывает важную ее особенность – теплопотери при испарении. Из-за этого подогрев воды происходит длительнее, при всем при том, что, подогрев и без того занимает массу времени.
В связи с этим в проект включают вспомогательные средства для подогрева:
- термическое покрывало,
- покрытие стенок бассейна теплоизоляционным напылением,
- использование системы солнечных батарей.
5. Тепловые насосы для подогрева воды
Тепловой насос предназначен охлаждать или обогревать воду в плавательном бассейне с помощью преобразования энергии атмосферного воздуха в тепло.
Устанавливается вне помещения.
Достоинства
– очень простое подключение – достаточно подключить воду и электропитание теплового насоса.
– встроенная система автоматически выставляет оптимальные режимы работы компрессора и вентилятора для получения максимального КПД, путём замера соотношения температуры воздуха и теплоносителя. Управление осуществяется цифровым пультом, есть несколько автоматических настроек работы поддержания температуры.
– установлены датчики и системы защиты: защита от малого и большого давления теплоносителя, датчик высокой температуры теплоносителя, датчик потока воды, система отключения при низкой температуре воздуха, система автоматического оттаивания.
Выводы:
1. Для нагрева воды в бассейне в основном используются водно-водяные теплообменники, электронагреватели и солнечные батареи. Последний вариант используется в основном в качестве дополнительного источника нагрева.
2. Выбор модели основывается на мощности нагревателя.
3. В бассейне с морской водой требуется нагреватель из антикоррозийных материалов.
4. Нагрев воды в бассейне занимает продолжительное время
6. Порядок расчета времени работы теплообменника
Оценим время работы теплообменника по нагреву бассейна. Для этого воспользуемся эмпирической формулой (без учета отклонений от имеющейся мощности и потерь тепла):
t = 1.16 * V * T / P, где,
t – искомое время в часах,
V – объем воды в бассейне в кубометрах,
T – требуемая разница температур в градусах,
P – заявленная мощность.
Пример расчета.
По этой формуле заранее посчитаем необходимое время нагрева вашего бассейна теплообменником заявленной мощности. Например, вода в бассейне 20 градусов, а требуется нагреть до 26 градусов, т.е. на 6 градусов, при объеме бассейна 30 кубометров и мощности теплообменника 6 кВт.
t = 1.16 * 30 * 6 / 6, t = 34,8 час.
7. Определение необходимой мощности нагревателя
Приведем несколько обобщенных формул для правильного подбора водонагревателя.
| Тип и место использования водонагревателя | Значение требуемой мощности водонагревателя |
|---|---|
|
Теплообменник для открытого бассейна (мощность в кВт) |
Равен объему бассейна (куб. метр) |
|
Теплообменник для закрытого бассейна (мощность в кВт) |
Равен ¾ объема бассейна (куб. метр) |
|
Электронагреватель для открытого бассейна (мощность в кВт) |
Равен ½ объема бассейна (куб. метр) |
|
Электронагреватель для закрытого бассейна (мощность в кВт) |
Равен 1/3 объема бассейна (куб. метр) |
|
Солнечные батареи |
Суммарная площадь коллекторов должна быть равна площади самого бассейна |
Расчет мощности нагревателя воды описан в разной литературе. Мы же будем использовать формулы из книги «Planung von Schwimmbadern» C. Saunus
Мощность теплообменника определяется из условий первичного нагрева воды в бассейне. Обычно принимается время первичного нагрева 2-4 дня при непрерывной работе нагревателя.
Qs = V*C*(tB – tK)/Za + Zu*S
Qs – мощность нагревателя (Вт)
V – объем бассейна (л)
C – удельная теплоемкость воды, C = 1,163 (Вт/кгК)
tB – требуемая температура воды (град. по Цельсию)
tK – температура заполняемой воды (град. по Цельсию)
S – площадь зеркала воды (кв. метр)
Za – требуемое время нагрева
Zu – потери тепла (в час.)
| Тип и местонахождение бассейна | Значение параметра потери тепла Zu |
|---|---|
| Бассейн в помещении | 180 (Вт/м2) |
| Бассейн на открытом воздухе (полностью открытое место) | 1000 (Вт/метр кв.) |
| Бассейн на открытом воздухе (частично закрытое место) | 620 (Вт/метр кв.) |
| Бассейн на открытом воздухе (полностью закрытое место) | 520 (Вт/метр кв.) |
При расчете по этой формуле условно – 1 кг = 1 л.
Таким образом, мы рассмотрели современные устройства подогрева воды в бассейне. Они имеют разные принципы действия, форму, технические характеристики и цену. Выбор подходящего именно для своего бассейна за Вами, а также можете обратиться к специалистам в нашу компанию и получить крайне граммотную консультацию.
www.bassein-servis.ru
Бойлер косвенного нагрева своими руками
Проблема нагрева воды в частном доме может быть решена различными путями: установкой газовой колонки, двухконтурного котла, водонагревателя, а также бойлера косвенного нагрева, который вполне можно сделать своими руками.
Самостоятельно делаем бойлер косвенного нагрева
Принцип работы бойлера косвенного нагрева основан на использовании теплоносителя отопительной системы, общего или отдельного ее контура. Бойлер представляет собой накопительный бак с установленным внутри него змеевиком, по которому проходит теплоноситель. Геометрические размеры змеевика определяются в соответствии с объемом бака, который, в свою очередь, может быть любым и зависит от потребности семьи в горячей воде. Вода, предназначенная для использования, поступает по трубе в бойлер через входную трубу, обычно расположенную снизу. Нагревается вода от змеевика равномерно по всей толще воды. Выходную трубу обычно располагают вверху, чтобы при использовании не было резких перепадов температуры. Снаружи бойлер нужно обязательно хорошо теплоизолировать, чтобы избежать потерь тепла от стенок бака.
Устанавливают бойлер косвенного нагрева обычно в одном помещении с котлом, чтобы уменьшить затраты на монтаж контура и потери тепла. Устанавливают бойлер на твердое ровное основание, обеспечивая удобный доступ ко всем кранам и крышке.
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. 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
stroyvopros.net
как правильно рассчитать и самостоятельно сконструировать — Справочная информация по банным печам, водогрейным котлам и печам калориферам.
Если в бане есть хорошая печь, то никакого бойлера для нагрева воды в моечную не нужно – для этого используется теплообменник. Его главная задача в том, чтобы нагреть поступающую воду и отдать ее в навесной бак. А потому пока пылает «сердце» бани – и вода в соседнем помещении будет горячей, а когда баня не топится и не используется – она сливается. Вот так все рационально и продумано.
Что такое теплообменник и зачем он нужен?
Банные печи с теплообменником – это печи, в которых есть особое пространство, куда поступает холодная вода, нагревается и выходит по трубам к радиаторам или навесному баку. Причем функция теплообменника банных печей не только в нагревании воды для душевой – те выносные баки, которые находятся в комнате отдыха или предбаннике, еще и прогревают их.
Существует 2 варианта исполнения теплообменников:
- Внутренний теплообменник – это вставленный в бок печной камеры либо пущенный по дну змеевик, или же так называемая «рубашка», которая полностью покрывает топку.
- Внешний теплообменник – модуль дымохода, труба, которая как бы опоясана герметичной емкостью.
Абсолютно все теплообменники, не зависимо от их вида, в обязательном порядке заполняются жидкостью – антифризом или водой. Подает жидкость в них сообщающая емкость – батарея водяного отопления или навесной бак. Для присоединения традиционно используются 2 штуцера: один снизу, другой – сверху. И все схема работы теплообменника предельно проста – все происходит благодаря естественной циркуляции нагреваемых жидкостей, либо путем подключения насоса, работающего от электричества.
Опытные печники советуют отдавать предпочтение открытым системам нагрева воды в бане – то есть без давления. Немаловажен и такой момент – наиболее эффективной системой нагрева воды в бане считается та, общая протяженность труб какой не превышает трех метров. Причем на практике этого оказывается достаточно, чтобы поместить прямо за стеной парилки сам бак.
Также важна и толщина трубы – лучше, если она не будет меньше дюйма, в противном случае току жидкости будет оказано ощутимое сопротивление, и печь банная с теплообменником без насоса не сможет гонять воду.
Как рассчитать площадь теплообменника?
Все расчеты габаритов теплообменника всегда приблизительны. К примеру, на обогрев обычного банного помещения необходимо около 5кВт – то есть именно столько энергии должна дать системе печь с теплообменником. А 1 квадратный метр площади теплообменника – это около 8-9 кВт во время топки.
Конечно, многое зависит от расположения котла в печи и интенсивности горения топлива, но в любом случае мощность котла по окончанию топки быстро падает в 5-10 раз. А потому площадь поверхности печного теплообменника рассчитывать нужно с многократным запасом – только так можно создать систему, которая сможет поддержать комфортную температуру во всех помещениях бани при одноразовой или двухразовой топке.
Форма самого котла печи для бани с теплообменником может быть самой разной. Наиболее распространенный вариант – из нержавеющих труб, но сегодня все более популярными становятся коллекторы из двух швеллеров и образцы пластинчатого типа.
Делаем теплообменник для печи своими руками
Для того, чтобы собственноручно изготовить теплообменник для кирпичной печи, понадобится металл 2,5 мм толщиной. Его конструкция будет такова: цилиндрическая верхняя емкость и прямоугольная нижняя соединены трубами. Самое главное – это сделать все сопрягаемые швы с минимальными зазорами, а уже размер самой печи и диаметр труб нужно рассчитывать исходя из размера самого помещения бани.
Итак, все готовые раскроенные детали нужно прихватить сваркой и проверить, насколько точно были выполнены все расчеты. После этого можно собирать теплообменник. И наконец, он проверяется на прочность таким образом: нижнюю трубу нужно заварить, в теплообменник – залить воду и выходное отверстие соединить с емкостью. Теперь, используя монометр для контроля давления, систему нужно заполнить сжатым воздухом. Если швы были выполнены качественно – они не станут течь. А вот если такие прорехи окажутся, из системы нужно слить воду и проблемные места снова заварить. Конечно, чем меньшей будет общая длина всех труб, тем лучше.
Теплоизолировать бак для воды или нет – зависит от того, будет ли он использоваться только по прямому назначению, или же им планируются прогреваться и смежные комнаты.
Правила безопасной эксплуатации теплообменника
Опытные печники советуют выбирать и эксплуатировать печь для бани с теплообменником ответственно, а потому не лишним будет ознакомиться с такими правилами:
- Трубы от теплообменника нельзя крепить на неподвижные соединения к стенам – от нагрева первые расширяются и изменяют свои линейные размеры.
- Мощность теплообменника не должна негативно влиять на мощность печи – всего отбираемое тепло не может превышать 10%. А потому слишком габаритные теплообменники – не лучший вариант, если сама печь не достаточно сильна.
- Выносной бак для воды подбирать нужно так, чтобы после 2 часов топки бани в вода в системе была уже горячей. Но не раньше – иначе она будет закипать, и парилка будет перенасыщена паром. А вот слишком большой бак греть воду будет долго.
- Если кирпичная печь с теплообменником уже разогрелась до высокой температуры, в нее крайне нежелательно наливать воду.
- Чтобы уплотнить резьбу в месте соединения труб и теплообменника, нужно использовать только тот уплотнитель, который сможет выдержать высокую температуру.
Если система предполагает естественный теплообмен – без насосов – то трубы для подачи в бак воды должны быть расположены так: холодная вода из бака самотоком стекает по трубе к печи, а горячая таким же образом поднимается снова к баку. Но все это будет работать, если трубы и прямой, и обратной подачи воды будут размещены под углом 2-5 градусов.
Современный строительный рынок предлагает достаточно видов банных агрегатов такого вида: это и мощная чугунная печь с теплообменником, и недорогие дровяные печи с теплообменником – цена последнего особо не влияет на стоимость самой печи. Важно только обратить внимание при выборе, чтобы сам теплообменник был изготовлен из качественной жаропрочной и жаростойкой стали.
season-teplo.ru
Инструкция по сборке бойлера косвенного нагрева
25.01.2015Жители частных домов часто не имеют оборудования для нагрева воды, а жильцы квартир хотят экономить на стоимости горячей воды. Выход есть – сделать бойлер косвенного нагрева своими руками.
Чтобы сделать бойлер самостоятельно, нужно понимать принцип его работы. Так, бойлер – это установка, которая нагревает воду. Если делается система косвенного нагрева, значит, оборудование будет представлять собой бак с нагревателем воды, который не требует подключения новых источников питания, чтобы снова нагреть воду. В базовую конструкцию такой установки входит:
При подключении обогревателя к электросети ТЭН нагревается сам и повышает температуру воды в баке до необходимого значения. Обычно владельцы водонагревателей подключают их к системе отопления всего дома.
Содержание статьи:
Инструкция по изготовлению бойлера косвенного нагрева
- бак – некая емкость для нагрева;
- ТЭН – нагреватель трубчатого типа, установленный в баке.
Существуют различные вариации изготовления таких бойлеров:
- Змеевик, изготовленный из металлической трубы, устанавливается в центре емкости, заполненной холодной водой. По трубе змеевика движется теплоноситель, который в процессе нагрева металла нагревает и саму воду.
- Еще один вариант – размещение труб не в центре, а по окружности стенок бака. Нередко такой вариант кажется владельцам баков даже более удобным.
Так как принцип работы такого водонагревателя прост до невозможности, характеристики и конструктивные особенности бойлера могут меняться в зависимости от фантазии и пожеланий владельца.
Вводное видео
Приступаем к созданию бойлера
В первую очередь нужно подготовить емкость, которая будет выступать в роли бака для воды. В принципе, подойдет любой, даже не герметичный металлический бак, изготовленный из нержавеющего материала – стальной или эмалированный. Можно даже взять пластиковый бак, но с одним условием – он должен быть изготовлен из пищевого пластика, не выделяющего вредных веществ в окружающую среду при нагреве. Если бак металлический, для работы с ним понадобится аппарат для сварки.
Эмалированные или стеклокерамические баки не слишком прочны, и довольно скоро их придется заменить, поэтому емкость из нержавеющей стали окажется предпочтительнее.
Экономичный и простой способ – взять в качестве бака газовый баллон: при помощи болгарки его нужно разрезать на две половины, очистить и покрыть грунтовкой, после чего сварить обратно в единое целое. В крайнем случае можно обойтись и без всей этой процедуры, но стоит приготовиться к тому, что вода еще долгое время будет иметь сильный запах газа.
Следующий этап создания бойлера – теплоизоляция стенок его бака. Чтобы снизить уровень обыкновенной теплоотдачи, понадобится хорошая теплоизоляция. К слову, удобнее будет сделать все это до монтажа бака. Чтобы изолировать бак, подойдет любой материал, даже монтажная пена. Стекловату или другой утеплитель можно укрепить на баке при помощи веревки, проволоки, клея. Чтобы изоляция работала, должно быть соблюдено условие – изолирующий материал должен покрывать всю поверхность емкости с водой. Есть еще один вариант улучшения теплоизоляции – бак меньшего размера установить в баке размера большего, а между ними уложить слой изолирующего материала.
Сделать змеевик можно из любой небольшой трубы, будь она пластиковая или металлическая. Затем задача усложняется – трубу нужно намотать на какой-нибудь цилиндрический объект, например, бревно или другую трубу. На концы намотанной спирали устанавливаются резьбовые фитинги. Спираль из трубы не должна быть слишком плотной, так как в процессе работы змеевик будет покрываться накипью, да и снять его будет сложно. С самого же бойлера снимать и очищать змеевик нужно, как минимум, раз в год.
После того, как все элементы водонагревателя будут готовы, наступает время собирать бойлер. В выбранном баке делается два отверстия – для входной трубы с холодной водой и для выходной, которая будет подавать нагретую воду. Возле отверстий крепятся краны. В принципе, отверстия можно делать в любом месте бака, но в практическом применении гораздо удобнее, если труба с холодной водой будет подключена снизу, а труба для подачи нагретой – с верху. В самом низу бака монтируется патрубок слива, через который можно будет полностью удалить воду из бака при необходимости, например, для чистки или ремонта.
Затем нужно вырезать отверстия для змеевика, а к стенке бака приварить штуцера из металла, имеющие резьбовое соединение, к которым и будет крепиться сам змеевик.
Обязательно проверяется герметичность этой трубки, а особенно тщательно эта процедура должна осуществляться, если в роли теплоносителя будет использоваться антифриз или другое потенциально опасное для здоровья человека вещество. Проверить герметичность можно, перекрывая одно отверстие и подавая компрессором в другое сжатый воздух. Змеевик при проверке нужно слегка намочить мыльной водой. Если герметичности нет, трубку змеевика нужно пропаять еще раз.
Для того, чтобы тепло из бака никуда не уходило, его нужно закрыть крышкой на защелках. Крышку также нужно утеплить изолирующим материалом. Вот и все!
Бойлер косвенного нагрева своими руками остается только установить и использовать!
Подпитка системы отопления от бойлера
Расчет объема бойлера
Чтобы рассчитать объем емкости для нагретой воды, нужно хотя бы приблизительно понимать суточную потребность в ней. В среднем, один человек в день тратит около 60 литров воды, а значит, обычной семье, состоящей из 3 человек, потребуется бойлерный бак объемом около 200 литров.
А вот следующая задача будет сложнее – рассчитать диаметр и длину змеевика. Эти, казалось бы, простые данные основываются на температуре теплоносителя в змеевике, скорости его движения, материале, из которого выполнен змеевик. Не меньшее значение имеет и объем бака – чем он больше, тем больше должен быть и змеевик. В среднем, чтобы обогреть 10 литров воды, необходимо, чтобы змеевик выдавал полтора киловатта тепла. Обычно его делают из меди или латуни, взяв трубу около 2 см диаметром. Длина трубы будет рассчитываться на основании необходимой мощности по специальной формуле.
В данной формуле буквой «Р» обозначается мощность змеевика в киловаттах, «d» — диаметр трубы змеевика, ?Т – разница температур воды и теплоносителя в змеевике в градусах Цельсия. Чтобы было понятнее, можно привести простой пример: имеется бак объемом 200 литров, мощность змеевика для которого должна быть не меньше 30 кВт, труба диметром 0,01 м (1 см). Теплоноситель в змеевике имеет температуру в 80 градусов, а поступающая вода, в среднем, около 15 градусов. Рассчитывая данные по формуле, получается, что длина труб должна быть не менее 15 м. Чтобы вместить такой змеевик в бак, его нужно накрутить на шаблон с диаметром около 40 см спиралью. Готово! Все данные есть, чтобы самостоятельно сделать бойлер косвенного нагрева
Монтаж бойлера косвенного нагрева
Бойлер с косвенным нагревом имеет два контура: нагревающий контур, в котором движется теплоноситель от котла, и контур с холодной водой, которую необходимо нагреть. Существует три основных схемы монтажа и подключения такого бойлера.
Дополнительные материалы по подключению бойлера к водопроводу читайте тут
Клапан на три хода и севропривод
Использовать эту систему можно для подключения самодельного водонагревателя к котлу. Когда в бойлере снижается температура воды, термостат переключается, а вместе с ним – и клапан на три хода, который запускает нагревающую жидкость в движение. После подогрева воды клапан снова принимает прежнее положение, а тепловой поток котла возвращается в отопительную систему. Такая схема выгодна, если котел снабжен автоматикой и насосом, – управлять клапаном можно и через котел. Кроме того, она пригодится, если нужно большое количество нагреваемой воды, или вода имеет высокую жесткость, из-за которой контур подогрева может быстро приходить в негодность.
Двухнасосная система
Как и в первом случае, здесь также работает принцип приоритета бойлера. Когда температура воды в нем снижается, насос отключает отопление и поток нагревающей жидкости подается на самодельный нагреватель. Чтобы избежать встречных потоков, нужно установить клапаны обратного движения. К счастью, в ряде отопительных котлов имеется возможность подключения термостата бойлера, который и будет регулировать время и продолжительность включения насоса.
В этих двух системах отопление отключается на определенное время при нагреве воды, но значительного снижения общей температуры воздуха в помещении не будет – бойлеру нужно совсем немного времени для работы.
Схема с подключением через гидравлическую стрелку
Если контуров отопления насчитывается 3 или даже больше, есть смысл применять гидравлические стрелки и коллекторы распределения. К примеру, система может состоять из контуров бойлера, теплого пола и отопления. Вместо гидроколлектора, изображенного на схеме, можно установить стрелку и коллекторы распределения или же совмещенный с коллекторами модуль гидравлики.
В принципе, многоконтурная система может работать только с коллекторами без стрелки, но для этого нужно будет смонтировать вентили балансировки давления, иначе эффективность работы одного из контуров может снизиться. Без отключения других контуров бойлер будет нагревать воду уж очень долго.
Так, сделать бойлер косвенного нагрева своими руками совсем не сложно, важно лишь соблюдать технологию и правила безопасности!
Вам может понравиться
v-teplo.ru