Как сделать проточный электрический водонагреватель своими руками

Монтаж змеевика и ТЭНа

Далее приступаем к изготовлению змеевика – мы рекомендуем выбрать медную трубку, так как медь легко гнется и неплохо противостоит коррозии. Рекомендуемый диаметр трубки – 10-20 мм. Для расчета длины будем использовать специальную формулу l=P/π*d*Δt, где l – это длина трубки, P – тепловая мощность змеевика, d – диаметр трубки в метрах, Δt – разность температур. Тепловая мощность должна составлять 1,5 кВт на 10 литров воды. Разница температур высчитывается путем вычитания температуры подающейся воды из температуры теплоносителя.

Попробуем посчитать на примере, в котором у нас будет медная трубка диаметром 0,01 м и бак на 100 литров. Требуемая тепловая мощность змеевика составляет 15 кВт, температура воды на входе +10 градусов, температура теплоносителя +90 градусов. Воспользовавшись вышеуказанной формулой мы узнаем, что длина змеевика должна составляет примерно 6 метров.

Обмотайте медную трубку вокруг пластиковой трубы. От количества витков получившейся спирали будет зависеть скорость нагрева воды в баке.

Для изготовления змеевика наматываем медную трубку на какое-либо основание, например, на пластиковую канализационную трубу. Намотка с усилием не нужна, иначе снять змеевик с основания будет проблематично. В заключение припаиваем к змеевику фитинги – с их помощью подключаемся в штуцерам внутри бака. На этом работа со змеевиком завершена, а нам остается лишь установить в нижней части нашего самодельного бойлера ТЭН, врезав его удобным способом.

Комбинированные водонагреватели косвенного нагрева устроены так, что ТЭНы располагаются в нижней части, откуда нагретая вода сможет подниматься вверх, понемногу перемешиваясь. Что касается змеевика, то его желательно немного развернуть и установить так, чтобы вода грелась по всему объему – так будет обеспечен более быстрый нагрев.

Другие способы изготовления водонагревателя

Можно соорудить водонагреватель, функционирующий от солнца. Это достаточно распространенная конструкция, которую отличает экономичность. Приспособление часто встречается в загородных домах. Изготовление устройства не представляет особой сложности, поэтому многие могут соорудить его своими руками.

бак большой емкости (100 л и больше);
трубы из ПВХ для наполнения емкости и подвода к ней воды;
уголки из стали размером 20 мм или квадратные бруски из дерева размером 50 мм для каркаса под емкость.

В качестве емкости целесообразнее употребить полиэтиленовые бочки. Их отличает прочность. Они должны стоять на солнечном месте, в котором нет ветра. Как правило, для монтажа выбирают крышу летнего душа.

Чтобы бочка лучше нагревалась, ее нужно окрасить в черный цвет. С подветренной стороны монтируются экраны для защиты. Они сооружаются из досок, покрытых светоотражающим материалом по типу фольги. В этом случае солнечные лучи направляются на бак и увеличивают температуру воды. В жаркую погоду в емкости в 200 литров можно получить воду, температура которой будет 45 ºС.

Индукционные нагреватели воды для отопления

Схема отопления, где в роли нагревателя теплоносителя служит индукционный котел.

Подобное устройство хорошо зарекомендовало себя не только в качестве проточного водонагревателя, но и котла для отопления. Правда, в таком случае сварочный аппарат в роли генератора уже не подойдет, придется использовать трансформатор, имеющий две обмотки. Последний трансформирует вихревые токи, возникающие на первичной обмотке в электромагнитное поле, которое создается на вторичном контуре.

В системе отопления теплоносителем может быть не только вода, но и масло или антифриз. То есть любая жидкость, способная проводить электрический ток.

Котел из индукционного водонагревателя нужно оснастить двумя патрубками для горячей и холодной воды. С нижнего будет поступать холодная вода, его нужно монтировать на вводном участке линии, а сверху необходимо расположить патрубок, который будет подавать горячую воду в систему отопления. В итоге циркуляция воды осуществляется естественным путем под действием конвекции без насоса.

Схема устройства самодельного бойлера

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.

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.

Типы проточных водонагревателей

Проточные водонагреватели разделяют по виду энергии, которая используется для нагрева. Поэтому их можно поделить на следующие виды:

Электрические, в которых проходящую воду нагревают ТЭН (трубчатый электронагреватель) или металлическая трубка, на которую воздействуют переменным магнитным полем (индуктор). Поэтому их делят на два типа: индукционные и ТЭНовые. Этот тип водонагревателей потребляет электрическую энергию, поэтому не подходит для тех мест, где невозможно присоединиться к электросети;
Водяные, работающие от системы отопления. Эти устройства не требуют подключения к электросети, поэтому их можно использовать даже в неэлектрофицированных домах. Однако зависимость от системы отопления не позволяет использовать их в летний период;
Солнечные, получающие тепло от светила. Они не зависят от системы отопления или электричества, поэтому их можно применять на летних дачах. Однако эти устройства греют воду лишь в тёплые солнечные дни;
Газовые, работающие от сжиженного или магистрального газа. Такие устройства используют лишь в домах и квартирах, подключённых к центральному газопроводу.

Это устройство нагревает проходящий через него поток воды

Основа электрического водонагревателя — нихромовая проволока, которая обладает высоким сопротивлением, намотанная на керамический каркас. Индукционный нагреватель работает по другому принципу. На металлическую трубу наматывают толстую медную шину, затем подают высокочастотное (до 100 килогерц) напряжение. Переменное магнитное поле нагревает металлическую трубу, а труба, в свою очередь, нагревает воду. Существуют проточные нагреватели, которые встраивают в бойлеры или теплоаккумуляторы, заполненные водой. Поэтому их и называют водяными. Лучший вариант для летней дачи — солнечный проточный водонагреватель. Он работает от солнечной энергии и нагревает воду до 38–45 градусов, чего вполне достаточно, для того чтобы принять душ. Газовые проточные водонагреватели появились в студенческой среде от безысходности, вызванной сломавшейся колонкой или другими аналогичными факторами. Они представляют собой свитую в спираль медную трубку, расположенную над огнём кухонной газовой печи.

Что можно сделать самостоятельно

Прежде чем выбирать конкретный тип водонагревателя, необходимо определить, какие инструменты, материалы и навыки вам доступны. Если вы умеете хорошо работать сварочным аппаратом, то сможете сделать электрический водонагреватель. Если у вас уже есть работающая система отопления с теплоаккумулятором и вы умеете пользоваться сварочным инвертором, то сможете сделать водяной нагреватель. Если вы не обладаете такими талантами или у вас нет ни электричества, ни водяного отопления, то вам вполне по силам солнечный водонагреватель.

Для создания большинства водонагревателей вам придется научиться пользоваться сваркой

Обвязка «косвенника» с котлом

Первым делом агрегат нужно установить на полу либо надежно прикрепить к капитальной стене из кирпича или бетона. Если перегородка построена из пористых материалов (пеноблок, газобетон), от настенного монтажа лучше воздержаться. При напольной установке соблюдайте расстояние 50 см до ближайшей конструкции – просвет необходим для обслуживания бойлера.

Рекомендуемые технологические отступы от напольного бойлера до ближайших стен

Подключение бойлера к твердотопливному либо газовому котлу, не оснащенному электронным блоком управления, выполняется согласно приведенной ниже схеме.

Перечислим основные элементы бойлерного контура и укажем их функции:

автоматический воздухоотводчик ставится в верхней точке подающей магистрали и занимается сбросом воздушных пузырьков, скапливающихся в трубопроводе;
циркуляционный насос обеспечивает проток теплоносителя через загрузочный контур и змеевик;
термостат с погружным датчиком останавливает насос по достижении заданной температуры внутри резервуара;
обратный клапан исключает возникновение паразитного потока из основной магистрали в теплообменник бойлера;
на схеме условно не показаны отсекающие краны с американками, предназначенные для отключения и обслуживания аппарата.

При запуске котла «на холодную» циркуляционный насос бойлера лучше остановить, пока теплогенератор не разогреется

Аналогичным образом нагреватель присоединяется к более сложным системам с несколькими котлами и контурами отопления. Единственное условие: бойлер должен получать самый горячий теплоноситель, поэтому врезается в магистраль первым, а к распределительной гребенке гидрострелки подключается напрямую, без трехходового вентиля. Пример показан на схеме обвязки методом первичных / вторичных колец.

На общей схеме условно не показан обратный клапан и термостат бойлера

Когда требуется подключить бойлер «емкость в емкости», производитель рекомендует задействовать расширительный бачок и группу безопасности, присоединенную к выходу теплоносителя. Обоснование: при расширении внутреннего резервуара ГВС объем водяной рубашки уменьшается, жидкости деваться некуда. Применяемое оборудование и арматура показана на рисунке.

При подключении водонагревателей типа «бак в баке» производитель рекомендует ставить расширительный бачок на стороне системы отопления

Проще всего бойлер косвенного подогрева соединяется с настенными котлами, в которых предусмотрен специальный штуцер. Остальные теплогенераторы, оборудованные электроникой, стыкуются с водонагревателем через трехходовой переключающий клапан с электроприводом, управляемый котловым контроллером. Алгоритм такой:

Когда температура в баке снижается, термостат сигнализирует блоку управления котлом.
Контроллер отдает команду трехходовому клапану, тот переводит весь теплоноситель на загрузку емкости ГВС. Циркуляцию через змеевик обеспечивает встроенный котловой насос.
По достижении установленной температуры электроника получает сигнал от бойлерного термодатчика и переводит трехходовой кран в исходное положение. Теплоноситель снова идет в отопительную сеть.

Подсоединение солнечного коллектора ко второму змеевику бойлера показано на следующей схеме. Гелиосистема представляет собой полноценный замкнутый контур со своим расширительным баком, насосом и группой безопасности. Здесь не обойтись без отдельного блока, управляющего работой коллектора по сигналам двух температурных датчиков.

Нагревом воды от солнечного коллектора должен управлять отдельный электронный блок

Как самому сделать терморегулятор для водонагревателя

Если при изготовлении водонагревателя бюджет очень сильно ограничен, то можно сделать терморегулятор для водонагревателя своими руками. Осуществляется монтаж термопрерывателя следующим образом:

Снять с неисправного автомобиля любой марки термореле, которое управляет включением принудительного охлаждения двигателя.
Установить тип резьбы этой детали.
Подобрать подходящую по диаметру металлическую трубку и метчиком осуществить нарезку внутренней резьбы.
Сделать отверстие в проточном водонагревателе и приварить трубку с резьбой.
Вкрутить термореле, предварительно нанеся на резьбу высокотемпературный герметик.

Для правильного функционирования системы включения ТЭНа не обойтись без использования дополнительного источника 12 В и промежуточного реле. Реле устанавливаемое в систему должно быть обратного действия, то есть размыкать цепь при подаче на катушку низковольтного напряжения. Эта особенность связана с тем, что в автомобиле включение обдува радиатора осуществляется при превышении определённого значения температуры, в то время как проточный радиатор должен быть отключён в момент, когда значение температуры превысит критическое значение.

Сборка абсорбера для коллектора

Изготовленный теплообменник обязан нагреваться от солнечного света. Но для того чтобы значительные объемы воды в емкости нагревались под солнцем равномерно и быстро, недостаточно площади только лишь теплообменника. Необходимо сделать еще одно устройство, большее по площади, аккумулирующее тепло и передающее его водонагревателю. Это устройство называется «абсорбер».

Его можно изготовить из тонких листов металла, которые продолжительное время сохраняют тепло, а также довольно быстро нагреваются. Между листами укладываются трубки, а сверху – стеклянные листы. Снизу конструкции располагается толстый слой утеплителя, как правило, для этой роли используют стекловату.

Как подсоединить проточный водонагреватель к электросети

ГОСТ МЭК 60335-1-2008 (IEC 60335-1:2006), IEC 60335-2-35-2014, общие ПУЭ, СНиП правила установки на электросеть закрепляют нормативно. Подсоединение проточника к электропитанию – при подготовке к монтажу нужно учесть:

обязательные заземление и автоматика защиты, отключающая питание при замыканиях, попадании тока на корпус, скачках напряжения. Идеально, если обеспечены две меры одновременно. В новых домах (с 1998 года) проводка 3-жильная, имеет «землю». В старой застройке придется тянуть отдельную линию;
проводка (электричество при подключении ведут от распредщитка):
- для старого жилья с 16-амперными пробками подойдут бойлеры до 3,5 кВт, но «с натяжкой»;
- в новой застройке, домах с электроплитами счетчики обычно 40-, 32-амперные – там допустимы изделия до 6 – 8 кВт;
учитывают:
- суммарную нагрузку на линию – если ее достаточно только для ЭВН, нельзя подсоединять к ней другие электроприборы;
- сечение жил – для подключения проточного электроводонагревателя нужен провод сечением минимум 2,5 мм². Допустимы алюминиевые, но для надежности всегда рекомендуют медные, выдерживающие большую нагрузку.

Ограничения и рекомендации по мощности потребителей при подключении проточного водонагревателя к электросети:

сечение медных жил 2,5 мм² (это минимум) достаточно для 5,9 кВт, для 3,5 кВт этого хватит. Если водонагреватель используется для душа, то комфортная мощность 6 – 8 кВт, потребуется 4 мм²;
в квартирах на одной розеточной линии редко бывает по одной розетке, это надо учесть, чтобы не подключать приборы, которые создадут перегрузку, так как мощность потребителей суммируется;
есть проточники:
- однофазные с диапазоном мощности 3 – 12 кВт – проводка трехжильная (220 Вольт);
- трехфазные, 12 – 30 кВт – четыре жилы (380 Вольт);
рекомендовано, особенно если нет заземления, ставить автоматику защитного отключения:
- УЗО и автовыключатель;
- дифференциальный автомат, другое название АВДТ – автоматический выключатель диф. тока;
по надписи на розетке и ее форме можно определить, на какую мощность рассчитана линия.

Таблицы для определения сечения жил:

Для медного трехжильного кабеля, одна фаза, напряжение 220 Вольт
Мощность водонагревателя, кВт	1	2	3	3,5	4	6	8	12
Сила тока, А	4,5	9,1	13,6	15,9	18,2	27,3	36,4	54,5
Рекомендуемое сечение токопроводящей жилы кабеля, мм²	1	1	1,5	2,5	2,5	4	6	10
Максимальная длина кабеля, м	35	17	17	25	22	23	27	30
Для медного четырехжильного кабеля, три фазы, напряжение 380 Вольт
Мощность водонагревателя, кВт	6	13	15	18	21	24	27	35
Сила тока, А	9,1	19,5	22,8	27,3	31,9	36,5	41,0	53,2
Рекомендуемое сечение токопроводящей жилы кабеля, мм²	1,5	4	4	4	6	6	8	8
Максимальная длина кабеля, м	50	52	48	40	51	45	53	41

Мощность водонагревателя, кВт	2 – 3	4 – 5	6 – 8	9 – 10
Сечение медных жил, мм²	1,5 – 2,5	2,5 – 4	4 – 6	6 – 10
Номинальный ток автовыключателя, А	16	25	40	50

Разновидность	Внешний вид
Советский вариант на 6 Ампер. Ставили на проводку, которая не подходит для водонагревателей.
Тип F с заземлением на 10 и 16 А (корпус может быть усиленный).
Тип F на 32 А.

При подборе дифавтомата руководствуются таблицей:

Схема подсоединения розетки (проводки) для проточника:

«землю» к соответствующей клемме в распредщитке;
фазу и рабочий ноль тоже подключают к щитку, но через дифференциальный автомат, где он обычно и находится.

Типовые электрические схемы подключения проточного водонагревателя:

Дифференциальный автомат и автоотключение – не одно и то же, хотя функции схожие:

вместо дифференциального автомата можно ставить устройство защитного отключения плюс автомат защиты;
АВДТ применяется чаще, он привычнее, это простое, эффективное и более универсальное решение, совмещает два вышеуказанных устройства.

Для безопасной установки необходимо и строго рекомендовано заземление, если его нет, хотя бы должно быть защитное отключение или АВДТ. Варианты работы устройств:

полную защиту от удара током, скачков напряжения обеспечат только заземление и указанная автоматика одновременно: отключение произойдет мгновенно после пробития фазы, полностью исключено поражение током пользователя, даже на доли секунды;
требования для установки в крайнем случае допускают отсутствие заземления: использование проточника возможно, но только с защитным отключением, которое сработает при касании человека к корпусу с напряжением. Удар током будет, но доли секунды – период равняется времени срабатывания АВДТ. Это лучше, чем ничего.

Устройство проточного нагревателя

Перечислим основные узлы и рассмотрим принцип работы. Корпус прибора оснащен проточным ТЭНом, который помещен в защитную колбу, поэтому практически не подвержен накипи. Вода проходит сквозь нагреватель, достигая оптимальной температуры. Преимущества такой работы в том, что вы в любое время можете получить горячую воду.

Чтобы создать электроводонагреватель, самое главное — приобрести ТЭН. У вас есть два варианта:

Простой — купить новый элемент в магазине

Важно правильно подобрать мощность: обычная сеть не выдержит более 5 кВт, а для дачи лучше брать 3-4 кВт.
Изготовить самодельный ТЭН.

Что понадобится для изготовления нагревателя:

Спираль (ТЭН).
Медная трубка для изготовления защитного корпуса.
Две трубки из стали с резьбой диаметром ½.
Лист стали толщиной 3 мм.
Нихромовая проволока.
Жаростойкий клей.
Антикоррозийная краска.
Газовая горелка.
Аппарат для сварки.
Болгарка.
Дрель.
Щетка по металлу.
Острый керн.
Электроды.
Молоток.

Как сделать ТЭН самостоятельно:

Закрутите спираль из медной трубки. Делайте не менее трех витков на расстоянии друг от друга.

Вокруг трубки плотно наматывайте проволоку, чтобы между витками не оставалось зазоров. На концах закрепите жаростойким клеем.
Для получения большей мощности спирали запитываются параллельно. При последовательном питании нагрев будет выполняться хуже.
Затем элемент размещается в медной трубке и запаивается.

Чтобы точно изготовить электрический прибор, нужно произвести расчет материалов.

Расчет для изготовления прямоточного ТЭНа

Нужно вычислить размеры будущего нагревателя, сколько потребуется проволоки и трубы из меди.

Сколько проволоки может понадобиться? Для принятия душа с нормальным напором и нагревом воды мощность должна составлять не менее 5 кВт. Из расчетов ниже видно силу тока:

Р=IхU; I=P/U=5000 Вт/220В=23 А

Поэтому заранее позаботьтесь о нормальной проводке в помещении. Лучше используйте кабель толстого сечения. Теперь вычислите показатели по такой формуле:

R (максимальное сопротивление составляет 1,1 Ом х мм²/м) = р (сопротивление проволоки) х L/S (площадь сечения).

Как узнать площадь поперечного сечения? Только методом вычисления:

S= πr² = 3,14х0,5²=0,8 мм²

Длина проволоки:

L= 8,8/1,4=6,2 м

Поделите это число на количество витков ТЭНа.

Допустим, размеры трубки равны 10 мм, а толщина 1 мм. При параллельном наматывании проволоки расстояние между витками должно быть 2 мм.

Инструкция по подключению и запуску системы

Первым делом самодельный домашний бойлер косвенного нагрева нужно подключить к магистрали отопления. Там, где применяется автономная отопительная система, бойлер включают в сеть домашнего котла.

Механическое подключение производится при открытой крышке на бойлерной ёмкости. После подключения нужно приоткрыть запорный кран, связывающий с обратной линией теплоносителя, и убедиться в отсутствии протечек как с внешней стороны устройства, так и внутри.

Перед тем, как включить самодельный бойлер косвенного нагрева полностью в работу, рекомендуется провести испытание на герметичность системы. На фото – заводской экземпляр

Если протечек не обнаружено, открывают линию подачи теплоносителя. Необходимо выждать некоторое время, чтобы змеевик прогрелся до температуры системы отопления. В режиме полного нагрева ещё раз внимательно проверить змеевик и все точки соединений на возможные утечки.

Если проверка показала целостность системы, закрывают крышку сосуда и подключают линии подачи-разбора нагреваемой воды. Тестируют систему в режиме реального теплообмена.

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.

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.

Пошаговая инструкция для изготовления водонагревателя своими руками

Для наглядности лучше посмотреть видео одного из проводящихся мастер-классов, чтобы понять специфику предстоящей работы, которая протекает в такой последовательности:

Используем б/у баллон в качестве бака, обрабатываем нитрогрунтовкой его внутреннюю поверхность. Для этого сначала разрезаем сваркой его пополам, после проведенных процедур вновь тщательно спаиваем. Если этого не сделать, то вода будет пахнуть газом.

С помощью дрели просверливаем 2 отверстия: для подачи холодной (нижняя часть баллона) и оттока горячей воды (сверху). Нарезаем метчиком резьбу, устанавливаем шаровые краны.

Включаем в схему обратный клапан на вводе холодной, воды, чтобы она не вытекала обратно. В месте крепления вентиля баллона привариваем гайку. Устанавливаем (вкручиваем по резьбе) ТЭН.

На холодном водоотводе (на одном из его концов) делаем рассекатель. Для ограничения теплопотерь, изолируем всю конструкцию (используем подложку с фольгою под ламинат). Крепим полученное устройство для нагрева воды к стене.

Дальше остается лишь правильно подключить водонагреватель к электросети. То, как это будет сделано – непринципиально. Можно смонтировать рядом розетку и использовать штепсельную вилку, когда его нужно включить. Или предварительно сделать нужную разводку с использованием автоматического выключателя и реле напряжения. Схемы подключения – различны, Но – ничего сложного в них нет.

Что касается проточных водонагревателей, то они в силу высокой мощности потребления тока малоприменимы в частном доме. Наиболее популярен выше рассмотренный тип устройства, который намного легче сделать своими руками без каких-либо сложностей.

Если уж сильно хочется иметь проточный водонагреватель в своем частном доме, то его конструкцию можно включить в цепь автономного отопления и использовать нагревательные элементы такой нагрузки, которую выдерживает бытовая сеть без горения изоляции и выбивания предохранителей.

Проточный водонагреватель своими руками видео