Недавно на глаза попалось видео, где мастер мотал спираль из медной трубки для домашнего холодильника с мудреным названием. Проточный водонагреватель тоже можно сделать самостоятельно. Гнется трубка превосходно. Длину нихромовой спирали возможно уменьшить вдвое. Ток возрастет, следовательно, и мощность выделится больше в два раза.
Делаем из нихрома проточный водонагреватель
Кажется, парадокс – сокращаем длину спирали, и выделяется больше мощности. Присутствует логика – маленькое сильным не бывает. Давайте смотреть. Тепловой эффект по закону Джоуля-Ленца равен произведению напряжения на ток. Первая величина постоянная (это идеальный случай, но для квартир приближенно верен), регулируется второй параметр. Повышаем в два раза ток, получаем удвоенную мощность. Попытайтесь вспомнить, когда перегорают пробки. Когда включаем длинную спираль? Да, мощность 2 кВт. Здесь уже интуитивно понятно, что мало.
Разработчики высчитывают тепловой режим эксплуатации нихромовой проволоки и берут количество, способное работать долго. Нужно удовлетворить условиям рассеяния энергии через поверхность, ограничивающую спираль.
Сокращаем число витков в 2 раза, получаем 4 кВт, щиток разрывается, «жучки» вылетают, свет гаснет. Эврика. Почему «глупые» конструкторы иногда делают две спирали по 2 кВт вместо уменьшения числа витков? Давайте смотреть! Теплопотери зависят от перепадов температур между поверхностью и средой. Повышение мощности в два раза эквивалентно двойному возрастанию температуры. Но и поверхность рассеяния стала меньше вдвое, получается уже 4. Если было 200 градусов Цельсия, то станет 800. При этой температуре алюминий уже становится жидкостью.
Из-за температурного режима не рекомендуется делать слишком мощные спирали. Нихром температуру держит хорошо, но выгорает на воздухе. Возьмем нихромовую проволоку и сделаем проточный водонагреватель на 6 кВт, но с тремя спиралями, чтобы пожара не вышло, а прибор работал исправно. Попутно посчитаем ориентировочно размер прибора. Почему взята медная трубка в качестве сердечника? Из-за высокой теплопроводности материала. Львиная часть энергии уходит в воду, а не в воздух.
Расчет проточного водонагревателя
Пропустим теоретические выкладки с расчетом мощности проточного водонагревателя, известно, что 4 кВт хватает на скорость подачи воды 5 литров в минуту, причем нельзя назвать струю горячей. А значит, 6 кВт хватит для нормального принятия душа. Предупреждаем людей, живущих в старых домах, что 6 кВт не каждый электрический щиток потянет. Подробнее проконсультируйтесь с местными электриками. Для зданий ниже 9 этажей действует ограничение в 5 кВт. В хрущевках, учитывая старую проводку, дело окажется еще хуже.
Решайте, какой мощности нужен проточный обогреватель, но 4 кВт для прибора показатель скромный. Для сравнения 2 кВт используется под рукомойник, где сравнительно бедной струйкой течет вода. Для мытья ориентируйтесь на те 5 кВт, служащие ограничением щитка типичной квартиры. Какую брать медную трубку? Ответим в последнюю очередь, разобравшись, сколько витков наматывать и суммарной длине проволоки из нихрома. Предлагаем сделать так:
- Свить кольцо из четырех витков медной трубки. Причем в сечении расположатся квадратом. Неважно, где делать отводы, монтируйте по месту. Вертикально или горизонтально крепить – разницы нет.
- На трубки наматываем спирали, их три. Виток к витку, пошагово и плотно. Не пользуйтесь клеем, по краям прихватите жаростойким составом. Это обеспечит фиксацию. Просто найдите в сети клей (для печей подойдет), годный для металла.
- Поверх спирали лучше проложить жаростойкую ткань. Сложно найти ее, в случае невозможности просто ведите монтаж, чтобы на спираль не попали горючие материалы. Это достаточно просто сделать.
- Питание спиралей ведется параллельно. В противном случае мощность прибора будет низкой. Каждой спирали поставьте индивидуальный выключатель, чтобы регулировать мощность.
Переходим к выбору материала. Начнем с медной трубки, длину выберем в последнюю очередь. Удельное сопротивление нихрома составляет 1,1 Ом мм2 / м. Не ошибитесь при расчетах. Приведем пример. В хозяйственном магазине завалялся отрез проволоки нихрома диаметром 1 мм. Подсчитаем площадь по известной формуле. Возводим в квадрат радиус, получаем 0,25. Умножаем на число Пи, выходит приближенно 0,8 мм2. Делим исходное сопротивление на это число, получается 1,4 Ом/м. На каждую спираль отыщите 25 / 1,4 = 17,84 метра.
Устройство проточного водонагревателя состоит из трех спиралей, каждая по 17,84 метра. Трубку выберем диаметром 10 мм с толщиной стенки 1 мм. Квадрат из трубок будет иметь периметр приближенно 8 см. Делим метры на 1 виток, чтобы выяснить длину намотки. Получилось 223 витка, что составит по внутренней длине окружности 22,5 см. А значит, нужно свернуть трубки с длиной внутренней окружности 80 см. Находим внутренний диаметр изгиба 26 см. Значит, на конструкцию уйдет метр двадцать трубки. В худшем случае выйдет 200 рублей.
Считаем, в сварке нет необходимости, у трубки нулевые шансы нагреться до 150 градусов Цельсия. Если имеется горелка (как у холодильного мастера), воспользуйтесь. Идеально найти мастера по кондиционерам, который развальцует концы и наденет по гайке (в климатической технике используется подобие американки). Такое соединение легко собирается и стыкуется с прочей сантехникой (при помощи ниппеля).
Принцип действия проточного водонагревателя основан на законе Джоуля-Ленца. Добавим, что предохранительных элементов в конструкции не имеется. Пользуйтесь изделием осторожно.
Необходимо открыть воду, затем включать подогрев. Температура регулируется силой струи и количеством включенных спиралей. Обратите внимание, чем сильнее поток воды, тем меньше температура. Не пугайтесь горячей воды, пытаясь закрыть кран, это усугубит дело. Наоборот, откройте вентиль, дайте кипятку стечь в канализацию и мойтесь. Устройство будет работать резво, понадобятся приборы контроля. Подойдет биметаллическая пластина от масляного обогревателя.
Ручкой регулятора меняет температуру выключения спиралей. Подсоедините фазы спиралей через биметаллическую пластину, либо две из них, для отличного результата. Необходимо подобрать настройки. Если не получается выставить правильные параметры, прикрепив биметаллическую пластину к трубке, сделайте это жаропрочной керамикой, она понизит температуру на поверхности. Таким методом подберете требуемые параметры. Следить за самодельным проточным водонагревателем не придется.
Параметры самодельной конструкции варьируются в широких пределах. Следует опробовать две спирали, может, хватит. А теперь об энергоносителях. Газовый проточный водонагреватель по структуре даст больше тепла. Мы рассказывали про дровяной водонагреватель для бассейна, развивающий мощность 20 кВт, он показал, что каменный уголь выгоднее газа. Разумеется, древесина является бесспорным лидером. Газ бесплатный, если лимит выплачивается по тарифу без счетчика. В этом смысле электрический проточный водонагреватель уступает газовому.
Электрический безопаснее и проще настроить. Просто заземлите медную трубку понадежнее, и самодельный проточный водонагреватель послужит долго и верно, давая теплую струю, когда необходимо. Регулятор температуры замените. Соберите проточный водонагреватель из биметаллической пластины утюга. Разница в том, что укрепить ее скорее придется вплотную к нихрому (либо через огнеупорную ткань). Мы показали, как сделать проточный водонагреватель, но не забывайте, что официально ни одна служба не даст добро ставить такое в жилых помещениях. И, кстати, наш самодельный прибор должен находиться за пределами досягаемости воды.
