Кавитационный теплогенератор: как сделать своими руками

За последние несколько десятилетий в Америке и Канаде обычное водяное отопление практически полностью было заменено более современным отоплением — системами воздушного отопления. Почему это произошло, ведь поменять систему отопления в каждом доме по всей стране это достаточно дорого? Ответ — в этой статье.

Конструкция газовых теплогенераторов

Воздушное отопление наиболее эффективно в выставочных залах, производственных помещениях, киностудиях, автомойках, птицефермах, мастерских, частных домах большой площади и пр.

Стандартный теплогенератор на газу для работы воздушного отопления состоит из нескольких частей, которые взаимодействуют друг с другом:

  1. Корпус. В нем спрятаны все составляющие генератора. В нижней его части находится приточное отверстие, а вверху сопло для уже нагретого воздуха.
  2. Камера сгорания. Здесь происходит сжигание топлива, за счет чего теплоноситель нагревается. Она находится над приточным вентилятором.
  3. Горелка. Устройство обеспечивает подачу сжатого кислорода к камере сгорания. Благодаря этому поддерживается процесс горения.
  4. Вентилятор. Он распространяет нагретый воздух по помещению. Располагается за решеткой приточного отверстия в нижней части корпуса.
  5. Металлический теплообменник. Отсек, из которого нагретый воздух подается наружу. Он находится над камерой сгорания.
  6. Вытяжки и фильтры. Ограничивают попадание горючих газов в помещение.

Воздух подается в корпус посредством вентилятора. Разрежение генерируется в районе приточной решетки.

Устройство воздушного отопления обходится в 3-4 раза дешевле «водяной» схемы. К тому же воздушным вариантам не грозят потери тепловой энергии в ходе транспортировки из-за гидравлического сопротивления

Напор сосредоточен напротив камеры сгорания. За счет окисления сжиженного или природного газа горелка генерирует тепло.

Конструкция газовых теплогенераторов

Энергию от сгорающего газа поглощает металлический теплообменник. В результате циркуляция воздуха в корпусе затрудняется, его скорость теряется, зато температура повышается.

Зная мощность нагревательного элемента, можно просчитать размер отверстия, которое обеспечит необходимый поток воздуха

Без теплообменника большая часть энергии от сгорающего газа расходовалась бы напрасно, и КПД горелки было бы меньше.

Подобный теплообмен нагревает воздух до 40-60°C, после чего он подается в помещение посредством сопла или раструба, которые предусмотрены в верхней части корпуса.

В камеру сгорания подается топливо, где в процессе горения нагревается теплообменник, передающий тепловую энергию теплоносителю

Экологичность оборудования, а также его безопасность, делают возможным использование теплогенераторов в быту. Еще одно преимущество — отсутствие жидкости, перемещающейся по трубам к конвекторам (батареям). Вырабатываемое тепло нагревает воздух, а не воду. Благодаря этому КПД устройства достигает 95%.

Преимущества и недостатки

Прежде чем отдавать предпочтение той или иной отопительной системе, нужно внимательно ознакомиться с ее особенностями, преимуществами и недостатками.

К основным достоинствам воздушной системы следует отнести:

Преимущества и недостатки
  • Благодаря тому, что воздух – это самый контролируемый теплоноситель, удается регулировать температурный режим в помещениях с высокой точностью.
  • Система кондиционирования универсальна в своем использовании, поскольку зимой работает на обогрев помещения, а летом на его охлаждение. Также такой подход позволяет существенно экономить пространство в комнате, поскольку достаточно одной установки.
  • Нет необходимости устанавливать воздушное отопление около окон.
  • Отсутствие классических отопительных приборов (батареи, радиаторы). Пространство выглядит более эстетично, появляется возможность реализовать большое количество различных дизайнерских решений.

Несмотря на большое количество преимущественных особенностей, забывать о недостатках нельзя. Их, к сожалению, немало.

  • Если для работы системы требуется непрерывное функционирование энергоресурса в виде газа, ежемесячно расходы на оплату коммунальных платежей будут высокими.
  • Плохая инерция. Система отопления воздухом, в сравнении с альтернативными методами обогрева, наиболее неинерционная. Это указывает на то, что при включении системы, человек ощущает выделяемое им тепло, но стоит его отключить, помещение быстро начнет охлаждаться. Это один из основных недостатков системы.
  • Для обогрева помещения требуется большое количество воздуха, следовательно, нужно позаботиться об установке широких воздуховодов с большим сечением. Преимущественно их скрывают в потолочном пространстве, что часто мешает спроектировать интересный дизайн.
Преимущества и недостатки

При обогреве помещения воздухом не удается соблюсти комфортных параметров микроклимата. Все радиаторы прогревают воздух, и он поднимается вверх, а системы кондиционирования устанавливают на высоте. Таким образом, верхняя часть комнат прогрета, а полы и нижняя часть холодные.

Виды теплогенераторов

Роторный генератор тепла

Такое устройство представляет собой видоизмененный насос центробежного действия. В таком устройстве роль статора исполняет корпус насоса, в него установлена входящая и выходящая труба. Основным рабочим органом является камера, внутрь которой помещен подвижный ротор, работающий по типу колеса.

За время создания кавитационных насосов конструкция ротора претерпела много изменений, но самой продуктивной считается модель Григгса, который одним из первых достиг положительных результатов в создании теплогенератора кавитационного действия. В таком устройстве ротор выполнен в форме диска, на поверхности которого предусмотрены многочисленные отверстия. Они глухие, с определенным диаметром и глубиной. Количество ячеек зависит от частоты электрического тока и, следственно, вращения ротора.

Статор в теплогенераторе представляет собой цилиндр, запаянный с обоих концов, в котором вращается ротор. Зазор между диском ротора и стенками статора составляет около 1,5 мм.

Ячейки ротора нужны чтобы в толще струи жидкости, которая постоянно трется о поверхности подвижного и статического цилиндра, возникали завихрения для образования кавитационных полостей. В этом же зазоре и происходит нагрев жидкости. Для эффективной работы теплогенератора поперечный размер ротора должен быть не менее 30 см, при этом определяется скорость вращения 3000 оборотов за минуту. Если сделать ротор меньшего диаметра, тогда следует увеличить число оборотов.

Читайте также:  Водяной обогреватель электрический своими руками

При всей кажущейся простоте отработка четкого действия всех частей роторного теплогенератора требуется довольно точная, включая балансировку подвижного цилиндра. Нужно уплотнение роторного вала с постоянной заменой вышедших из строя изоляционных материалов.

Коэффициент полезного действия подобных генераторов не является впечатляющим, работа сопровождается шумовым эффектом. Срок их службы непродолжителен, хотя они работают на 25% производительнее статических моделей теплогенераторов.

Статический генераторный насос

Наименование статического теплогенератора оборудование получило условно, что связано с отсутствием деталей вращательного действия. Чтобы создать кавитационные процессы в жидкости применяют конструкцию из сопел.

Воссоздание явления кавитации требует обеспечения высокой скорости перемещения воды, для чего применяют мощный насос центробежного принципа. Насос придает повышенное давление потоку воды, которая устремляется во входное отверстие сопла. Выходной диаметр сопла гораздо уже предыдущего и жидкость получает дополнительную энергию движения, скорость ее увеличивается. На выходе из сопла из-за быстрого расширения воды получаются кавитационные эффекты с образованием полостей газа внутри тела жидкости. Прогревание воды происходит по тому же принципу, что и в роторной модели, только эффективность несколько снижена.

Теплогенераторы статического действия имеют ряд преимуществ перед роторными моделями:

  • конструкция статорного прибора не требует принципиально точной балансировки и подгонки деталей ;
  • механическая подготовительная операция не требует четкой шлифовки;
  • из-за отсутствия подвижных деталей гораздо меньше изнашиваются уплотнительные материалы;
  • эксплуатация оборудования более длительная, до 5 лет;
  • в условиях прихода в негодность сопла, его замена потребует меньше затрат, чем в роторном варианте теплогенератора, который нужно воссоздать заново.

Применение

В промышленности и в быту кавитационные теплогенераторы нашли реализацию в самых различных сферах деятельности. В зависимости от поставленных задач они применяются для:

  • Отопления – внутри установок происходит преобразование механической энергии в тепловую, благодаря чему нагретая жидкость двигается по системе отопления. Следует отметить, что кавитационные теплогенераторы могут отапливать не только промышленные объекты, но и целые поселки.
  • Нагревание проточной воды – кавитационная установка способна быстро нагревать жидкость, за счет чего может легко заменять газовую или электрическую колонку.
  • Смешение жидких веществ – за счет разрежения в слоях с получением мелких полостей такие агрегаты позволяют добиться надлежащего качества перемешивания жидкостей, которые естественным образом не совмещаются из-за разной плотности.

Индукционный нагреватель: схема и порядок действий при изготовлении своими руками

Уникальность человека заключается в том, что он все время изобретает приборы и механизмы, которые в значительной степени облегчают труд в той или иной сфере трудовой или жизненной деятельности.

Для этого, как правило, применяются новейшие разработки в области науки.

Исключением не стал и индукционный нагрев. В последнее время принцип индукции получил широкое применение во многих сферах, к которым можно смело отнести:

  • в металлургии индукционный нагрев используется для плавки металлов;
  • в некоторых отраслях промышленности используются специальные печи быстрого разогрева, функционирование которых основано на принципе индукции;
  • в бытовой сфере индукционные нагреватели можно использовать, например, для приготовления пищи, нагрева воды или отопления частного дома. (Об особенностях индукционного отопления Вы можете прочитать в этой статье ).

На сегодняшний день существует великое множество индукционных установок промышленного типа. Но это отнюдь не означает, что конструкция таких приборов очень сильно замысловатая.

Простейший индукционный нагреватель вполне возможно изготовить для бытовых нужд своими руками. В этой статье подробно поговорим об индукционном нагревателе, а также о различных способах его изготовления своими руками.

Индукционные агрегаты для нагрева, которые конструируются своими руками, как правило, принято разделять на два основных вида:

  • вихревые индукторные нагреватели (сокращенно – ВИН), которые в основном используются для нагрева воды и обогрева жилища;
  • обогреватели, в конструкции которых предусмотрено использование различных типов электронных деталей и узлов.

Вихревой индукционный нагреватель (ВИН) состоит из следующих конструктивных компонентов:

  • устройство, которое преобразует обычную электроэнергию в высокочастотный ток;
  • индуктор, являющийся своего рода трансформатором, который образовывает магнитное поле;
  • теплообменник или нагревательный элемент, который расположен внутри индуктора.

Принцип функционирования ВИН заключается в следующих этапах:

  • преобразователь передает высокочастотный ток на индуктор, который представлен в виде цилиндра из медной проволоки;
  • индуктор образовывает электромагнитное поле, которое провоцирует появление вихревых потоков;
  • теплообменник, находящийся внутри индуктора, под воздействием этих вихревых потоков разогревается, и как следствие, нагревается и теплоноситель, который потом в таком виде поступает в отопительную систему.

Замечание специалиста: так как индукционная катушка считается самым важным элементом нагревателя этого вида, то к ее изготовлению нужно подойти достаточно щепетильно: медная проволока должна аккуратными витками наматываться на пластиковую трубу. Количество витков должно быть не менее 100.

Как видно из описания, конструкция ВИН достаточно не сложная, поэтому вихревой нагреватель смело можно сделать своими руками.

Оборудования для современных систем воздушного отопления

Современный рынок спешит удовлетворить все требования потребителя. Поэтому доступно воздушное отопление частных домов, которое имеет различную мощность, стоимость.

Системы отличаются комплектацией и принципом монтажа, техническими требованиями и количеством используемых материалов.

Сегодня доступны системы, которые отличаются типом нагревательного элемента. В этой роли можно использовать:

  • теплогенераторы – в таком устройстве нагрев теплоносителя происходит при помощи тепла, полученного при сжигании определенного типа топлива.
  • канальный нагреватель или калорифер – это специальное устройство, которое нагревает воздух непосредственно в момент его перемещения по каналам воздуховода.
Читайте также:  Газовое отопление частного дома: схемы и способы организации

Монтаж воздушного отопления, равно, как и эксплуатация системы, оснащенной подобным оборудованием, является более простым, удобным. Она не требует большого количества дополнительных элементов или вспомогательного оборудования.

«ИНТЕХ» — инжиниринговая компания. На нашем ресурсе Вы можете узнать необходимую информацию и получить коммерческое предложение.

Системы воздушного отопление дома по России реализует компания «ИНТЕХ» (Москва). Чтобы получить КП на воздушное отопление дома, позвоните по телефону: +7(495) 146-67-66. Отправить письменную заявку Вы можете на email [email protected] или через форму заказа.

Получите коммерческое предложение на email:

    Добавить файлы …

    Нужна консультация? Звоните:+7(495) 146-67-66

    Отзывы о компании ООО "ИНТЕХ":

    Информация, размещенная на сайте, носит ознакомительный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой.

    Критерии выбора

    Современные котлы различаются по многим признакам, и при выборе следует отталкиваться от нескольких основных критериев. Несмотря на большой вес и крупные габариты, такие установки продолжают пользоваться спросом. В первую очередь это обусловлено их доступностью.

    Тип топлива

    Приобретая установку, нужно выбрать, от какого вида топлива она будет функционировать. Современные приборы работают на обычных дровах, торфе, различных видах угля и так далее.

    Топливо следует хранить в проветриваемом помещении. Для этого отводится отдельное закрытое место, куда не попадают осадки. Некоторые сорта древесины плохо горят, а другие и вовсе могут закладываться не высушенными. У каждой породы свой показатель теплотворной способности.

    В последнее время большим спросом пользуются установки, работающие на брикетах — прессованных отходах древесины или торфа. Это экологичные ресурсы, не дающие искру во время возгорания. Брикеты также следует хранить в защищенном от осадков месте.

    Преимущества пеллетных котлов:

    • экологичность;
    • не остается отходов;
    • доступность;
    • высокий показатель теплопроводности.
    Критерии выбора

    Пеллетами называют прессованный материал растительного происхождения. Их характеристики аналогичны каменному углю, который сейчас не так сильно распространен, так как в ходе сгорания выделяет осадок и серу. Для его хранения также следует обеспечить определенные условия: защиту от дождя и снега, влажность не более 75 %.

    Стальные изделия уступают по весу чугунным примерно на 17 %. Значит, стоимость их будет ниже. К тому же, их проще установить. Чугунные модели долговечнее и надежнее, но для их установки нередко требуется специальный фундамент. Стальные аналоги лучше противостоят температуре, но если начнут ржаветь, отремонтировать их уже не получится.

    При выборе материала следует исходить из того, в какой климатической зоне будет эксплуатироваться оборудование. Если температура не «прыгает», то предпочтение лучше отдать чугунному изделию.

    Мощность

    Мощность — ключевой параметр, по которому выбирается агрегат.

    Существует 2 простые формулы:

    1. 1 кВт мощности необходим для обогрева 10 м2 площади помещения, с условием, что потолок будет не выше 3 метров. Таким образом, чтобы обогреть жилье размером 200 м2, мощность установки должна быть не менее 20 кВт.
    2. Учитывается не только объем помещения, но и качество теплоизоляции. Для выражения ее степени рекомендуется пользоваться простыми коэффициентами. При плохом утеплении дома или больших оконных проемах коэффициент будет равен 60. При монтаже качественной теплоизоляции он составит 40. Формула не представляет собой ничего сложного. В качестве примера возьмем помещение без утепления площадью 200 м2 с высотой потолков 2,5 м. Расчет выглядит так: 200 × 2,5 × 60 = 30000 Вт (36 кВт).

    Более точной является вторая формула, так как она учитывает энергосбережение.

    Объем загрузочной камеры

    После того, как будет известна необходимая мощность оборудования, следует определиться с габаритами котла, а именно — объемом топки. От этого зависит, насколько быстро агрегат обогреет помещение.

    Для определения полезного объема следует сделать 1 загрузку топлива и понять, какая мощность обогрева получилась при его сгорании. Учитывается также интервал дозагрузки. Определенную роль играет и материал, из которого изготовлена топка. В стальных моделях соотношение будет следующее — от 1,6 до 2,6 л/кВт, в чугунных — от 1,1 до 1,4 л/кВт.

    Критерии выбора

    Это показатель эффективности.

    Здесь все зависит от вида котла:

    • стандартные — до 76 %;
    • универсальные — до 82 %;
    • пиролизные — до 85 %;
    • пеллетные — до 95 %.

    Как видно из списка, самый лучший коэффициент полезного действия будет у пеллетного оборудования. Однако, учитывая эту особенность, нужно понимать, что топливо горит по-разному. Древесина может сжигаться дольше, нежели пеллеты, соответственно тепла будет больше, хоть и с меньшей интенсивностью.

    Модели, чей КПД выше, в конечном счете оставляют меньшее количество золы, а значит, и чистить их проще.

    КТГ своими руками

    Наиболее простым вариантом для реализации в домашних условиях является кавитационный генератор трубчатого типа с одним или несколькими соплами для нагревания воды. Поэтому разберем пример изготовления именно такого устройства, для этого вам понадобится:

    • Насос – для нагревания обязательно выбирайте тепловой насос, который не боится постоянного воздействия высоких температур. Он должен обеспечивать рабочее давление на выходе в 4 – 12атм.
    • 2 манометра и гильзы для их установки – размещаются с двух сторон от сопла для измерения давления на входе и выходе из кавитационного элемента.
    • Термометр для измерения величины нагрева теплоносителя в системе.
    • Клапан для удаления лишнего воздуха из кавитационного теплогенератора. Устанавливается в самой верхней точке системы.
    • Сопло – должно иметь диаметр проходного отверстия от 9 до 16мм, делать меньше не рекомендуется, так как кавитация может возникнуть уже в насосе, что значительно снизит срок его эксплуатации. По форме сопло может быть цилиндрическим, коническим или овальным, с практической точки зрения вам подойдет любое.
    • Трубы и соединительные элементы (радиаторы отопления при их отсутствии ) – выбираются в соответствии с поставленной задачей, но наиболее простым вариантом являются пластиковые трубы под пайку.
    • Автоматика включения/отключения кавитационного теплогенератора – как правило, подвязывается под температурный режим, устанавливается на отключение примерно при 80ºС и на включение при снижении менее 60ºС. Но режим работы кавитационного теплогенератора вы можете выбрать самостоятельно.
    Читайте также:  Автоматика газовых котлов. Безопасность и удобство.

    Рис. 6: схема кавитационного теплогенератора

    Перед соединением всех элементов желательно нарисовать схему их расположения на бумаге, стенах или на полу. Места расположения необходимо размещать вдали от легковоспламеняемых элементов или последние нужно убрать на безопасное расстояние от системы отопления.

    Соберите все элементы, как вы изобразили на схеме, и проверьте герметичность без включения генератора. Затем опробуйте в рабочем режиме кавитационного теплогенератора, нормальным нарастанием температуры жидкости считается 3- 5ºС за одну минуту.

    Как выбрать теплогенератор?

    Выбирая отопительное оборудование нужно учесть массу деталей. В первую очередь важно оценить площадь отапливаемого помещения. Чем больше здание, тем мощнее должен быть теплогенератор.

    Теплоемкость здания рассчитывается по формуле:

    р=V·ΔT·k/860

    p — искомая теплоемкость;

    V — отапливаемая территория (перемножаются высота, длинна и ширина комнаты);

    ΔT — разница температурных показателей в здании и за его пределами;

    Как выбрать теплогенератор?

    K — теплоизоляция (показатели материала, которым утеплено здание).

    Показатели самых часто используемых материалов:

    • двойной слой кирпича — 1-1,9 Вт/м°С;
    • одинарный слой кирпича — 2-2,9 Вт/м°С;
    • деревянные панели или профнастил — 3-4 Вт/м°С;
    • современная тепло и гидроизоляция — 0,6-0,9 Вт/м°С.

    Показатель количества килокалорий в киловаттах — 860. Общепринятые стандарты — на 1 кВт мощности теплогенератора необходимо от 30 кубометров нагнетаемого воздуха.

    Мощность воздухонагревателя должна превышать мощность горелки минимум на 15%. Такое оборудование надежно и эффективно в любой ситуации. Его использование сокращает затраты на электроэнергию

    Зная величину теплоемкости можно подобрать оборудование, которое сможет обогреть всю площадь помещения.

    Нюансы при выборе теплогенератора

    Перед приобретением отопительного оборудования обязательно нужно:

    • обустроить дымоход для выхода токсичных газов;
    • продумать систему вентиляционных каналов для циркуляции нагретого воздуха;
    • с помощью формулы рассчитать мощность устройства.

    Выполнив все эти действия можно смело отправляться за приобретением.

    Если в помещении есть проблемы с обустройством вентиляции, рекомендуется устанавливать мощный напольный генератор и синхронизировать его работу с вентиляцией, осуществляющей забор воздуха сразу с улицы

    Для выбора качественной модели газового теплогенератора нужно обратить внимание на следующие нюансы:

    Как выбрать теплогенератор?
    • тип и конструкция горелки — актуально, если может потребоваться смена топлива;
    • гарантийный талон и техпаспорт — гарантия приобретения оригинального (не бракованного) оборудования;
    • качественные комплектующие — такое оборудование стоит дороже, но его срок службы гораздо дольше.

    Учитывая эти факторы выбранный теплогенератор прослужит долгие годы.

    Советы для выбора надежного оборудования

    Следуя простым рекомендациям можно избежать приобретения некачественного товара:

    1. Покупку лучше совершать в сертифицированных точках продаж. Часто на оптовых базах и в интернете под видом качественного оборудования продают бракованные изделия. Ловушкой является сниженная вдвое стоимость.
    2. Если нет возможности или вы не успели рассчитать требуемую мощность устройства, то консультанты в магазине выполнять это за вас. Для этого нужно только знать площадь дома, высоту потолков и толщину стен. Произведя расчеты, специалисты предложат оптимальную модель для вашего дома.
    3. Рекомендуется приобретать марки, имеющие положительные отзывы в сети интернет. Также вы можете заранее узнать, как ведет себя оборудование во время эксплуатации и прочие особенности.

    Для домашнего пользования идеальным вариантом станут такие модели как Airmax D 28, Titan 25 (30, 35), Fuela, ТГ-7,5, Дракон 12.

    Роторный теплогенератор

    Этот агрегат представляет собой модернизированный центробежный насос, точнее его корпус, который будет служить в качестве статора. Не обойтись и без рабочей камеры и патрубков.

    Внутри корпуса нашей гидродинамической конструкции стоит маховик в качестве рабочего колеса. Существует огромное количество разнообразных роторных конструкций генераторов тепла. Самой простой среди них является конструкция с диском.

    На цилиндрическую поверхность диска ротора наноситься необходимое количество отверстий, которые должны иметь определенный диаметр и глубину. Их принято называть «ячейки Григгса». Стоит отметить, что размеры и количество просверленных отверстий будут изменяться в зависимости от калибра роторного диска и частоты вращения вала электромотора.

    Корпус такого источника тепла чаще всего изготавливают в виде пустотелого цилиндра. По сути – это обычная труба с заваренными фланцами на концах. Зазор между внутренней частью корпуса и маховиком будет очень мал (примерно 1,5-2 мм).

    Непосредственный подогрев воды будет происходить именно в данном зазоре. Нагревание жидкости получается за счет ее трения о поверхность ротора и корпуса одновременно, при этом диск маховика движется практически на предельных скоростях.

    Роторный теплогенератор

    Кавитационные (образование пузырей) процессы, которые происходят в роторных ячейках, оказывают большое влияние на нагрев жидкости.

    Роторный теплогенератор — это модернизированный центробежный насос, точнее его корпус, который будет служить в качестве статора

    Как правило, диаметр диска в данном типе генераторов тепла составляет 300 мм, а скорость вращения гидроустройства 3200 оборотов в минуту. В зависимости от размеров ротора частота вращения будет различаться.

    Анализируя конструкцию данной установки можно сделать вывод, что ее ресурс функционирования достаточно мал. Из-за постоянного нагрева и абразивного действия воды зазор постепенно расширяется.