Comment fabriquer un ballon d'eau chaude à chauffage indirect soi-même : instructions et conseils de fabrication

La présence d'une conduite d'eau chaude fait partie du confort habituel d'un logement moderne. Cependant, il n'est pas toujours possible de résoudre le problème de l'acheminement des réseaux centralisés vers une propriété de campagne.

C'est pourquoi les propriétaires de maisons individuelles mettent en place une alimentation autonome en eau chaude, en utilisant le circuit de chauffage comme source de chaleur. Pour résoudre ce problème, il vous suffit de construire un chauffe-eau à chauffage indirect de vos propres mains.

Nous vous expliquerons comment fabriquer un appareil utile dans la vie quotidienne. L'article décrit en détail les règles d'installation et de raccordement de l'équipement fournissant de l'eau sanitaire aux points de puisage. Vous apprendrez comment préparer le chauffe-eau à la mise en service et comment le mettre en service.

Conception du chauffe-eau à chauffage indirect

Essentiellement, l'appareil est un échangeur de chaleur ordinaire.

Certes, les échangeurs de chaleur sont traditionnellement construits selon le principe « tube dans tube », mais dans ce cas, les éléments d'échange thermique sont le récipient et le serpentin tubulaire. Le récipient de stockage sert de « tube » extérieur, à l'intérieur duquel se trouve le « tube » intérieur, ou serpentin.

À travers le serpentin tubulaire, le caloporteur du système de chauffage est acheminé, tandis que l'intérieur de la cuve est rempli d'eau froide. Le caloporteur chauffe les parois du serpentin tubulaire, et celles-ci chauffent à leur tour l'eau froide dans la cuve.

Voici à quoi ressemble un schéma de raccordement traditionnel d'un chauffe-eau à chauffage indirect. Dans ce cas, l'appareil fonctionne en tandem avec une chaudière de chauffage.

Le schéma du chauffe-eau à chauffage indirect est généralement réalisé selon la technologie du contre-courant de deux fluides de niveaux de température différents. En d'autres termes, si la sortie de l'eau chauffée est prévue dans la partie inférieure de la cuve et que le raccord d'alimentation en eau froide se trouve au-dessus, alors dans ce cas, l'alimentation en caloporteur dans le serpentin s'effectue au niveau supérieur.

La configuration inverse est réalisée si l'entrée et la sortie de l'eau froide sont inversées. Dans la pratique, les schémas avec une sortie d'eau chaude en haut sont plus courants.

Afin de réduire les pertes de chaleur, un chauffe-eau à chauffage indirect fabriqué soi-même doit impérativement être isolé. Un bon isolant thermique est la laine minérale.

Étant donné que le chauffe-eau à chauffage indirect fait partie des équipements sanitaires thermiques, l'appareil et son raccordement de tuyauterie environnant doivent être soumis à une isolation thermique.

Il est raisonnable d'installer le système à proximité immédiate de la chaudière du système de chauffage. Cette approche permettra de réduire les coûts d'installation de l'équipement et les pertes de chaleur sur le trajet du système de chauffage au chauffe-eau à chauffage indirect seront considérablement réduites.

Un exemple de fabrication d'un chauffe-eau à chauffage indirect simple est présenté dans la sélection de photos suivante :

Projet et installation de vos propres mains

La tâche principale lors de la phase de conception par vous-même est le choix d'un réservoir de stockage dont le volume couvre les besoins en eau chaude.

Choix de la capacité de stockage

Pour la plupart des cas d'exploitation du système, le calcul des besoins est effectué pour 3 à 4 personnes (une famille moyenne). Selon les normes, une personne consomme environ 70 L/jour. Ainsi, pour une famille moyenne, il est tout à fait suffisant d'installer un chauffe-eau à accumulation indirecte d'un volume de 200 L. Avec une telle capacité, le besoin est entièrement satisfait.

Une attention particulière doit être accordée au choix du récipient à transformer en chauffe-eau à accumulation indirecte. Il doit s'agir d'une cuve robuste, solide, résistante à la corrosion.

Le réservoir pour chauffer l'eau froide est généralement choisi pour une installation verticale, mais l'option d'un montage horizontal n'est pas exclue. Comme réservoir de chauffe-eau, il est possible d'utiliser un contenant fabriqué à partir de matériaux solides et résistants à la chaleur.

Bien entendu, le matériau du contenant doit être choisi en tenant compte de ses propriétés anticorrosion élevées, de sa dilatation thermique admissible et d'autres caractéristiques opérationnelles.

Les matériaux appropriés peuvent être considérés comme :

• l'aluminium ;
• l'acier inoxydable ;
• les polymères spéciaux.

Il faut se rappeler : les chauffe-eau de tout type sont des récipients sous pression. De plus, le fluide caloporteur du système de chauffage peut chauffer à haute température (90 °C et plus). En fonction de ces propriétés des installations de chauffe-eau, il convient de concevoir et de construire le système par vous-même.

En pratique, on rencontre souvent des constructions vraiment absurdes, également faites par soi-même, par exemple à partir d'une simple bidon de lait ou d'une casserole de cuisine. De telles solutions doivent être évitées.

Voilà à quoi ressemble une parodie de chauffe-eau à accumulation indirecte. C'est fait par vos propres moyens de manière honorable, mais pour le comparer à un dispositif réellement fiable et efficace, une approche complètement différente est nécessaire.

Le projet d'un chauffe-eau à accumulation indirecte réalisé par soi-même comprend également le calcul du serpentin tubulaire. Il est nécessaire de calculer la puissance thermique requise de cet appareil afin de déterminer, à partir des résultats du calcul, la longueur du tube du serpentin et son diamètre.

Calcul de la longueur du serpentin

Le matériau traditionnel pour la fabrication des serpentins de chauffe-eau est le cuivre ou le laiton. Il est recommandé de choisir l'un de ces matériaux, car ils possèdent tous deux un coefficient de transfert thermique élevé.

L'efficacité du serpentin (temps de chauffe et atteinte de la température requise) dépend en grande partie d'un calcul correct. Il est également important de réaliser correctement l'installation de la spirale à l'intérieur du réservoir.

Pour calculer les valeurs nécessaires à la fabrication du serpentin de chauffe-eau, la formule suivante convient :

L = Q / D* (Tg – Tx) * 3,14

Voici la signification des lettres :

• L – la longueur du tube,
• Q – la puissance thermique du serpentin,
• D – le diamètre du tube,
• Tg – la température de l'eau chaude,
• Tx – la température de l'eau froide.

Prenons un exemple pour calculer la longueur d'un tube en cuivre pour une spirale d'une puissance de 20 kW pour un chauffe-eau indirect.

Il existe un tube en cuivre de diamètre 10 mm acheté en couronne sur le marché. Pour le chauffe-eau, un réservoir de 200 L a été utilisé. Les valeurs de température calculées pour l'eau froide et l'eau chaude sont respectivement de 15 °C et 80 °C.

Il faut déterminer la longueur de tube en cuivre suffisante pour réaliser une spirale tubulaire d'échange thermique d'une puissance de 20 kW. Le calcul suivant est effectué à l'aide de la formule : 20/0,01*(80-15)*3,14. Résultat : la longueur de tube en cuivre requise est de 10 mètres.

Fabrication et traitement du serpentin

Pour fabriquer le serpentin d'un chauffe-eau indirect d'une capacité de 150 à 200 litres, on utilise généralement un tube en cuivre ou en laiton d'un diamètre de 10 à 20 mm. Le tube est enroulé en spirale en laissant un jeu résiduel de 5 à 7 mm entre les spires.

Le jeu est obligatoire (il est permis d'écarter les spires après l'enroulement) car une compensation de la dilatation du métal est nécessaire. De plus, avec cette conception de la spirale, un contact complet de l'eau avec la surface du tube en cuivre (ou laiton) est obtenu.

Exemple d'enroulement artisanal d'un serpentin pour chauffe-eau indirect. Un tube en polyéthylène à paroi épaisse est utilisé comme tambour. Après l'enroulement, les spires sont écartées de 1 à 2 mm.

En principe, il est possible de trouver des serpentins en cuivre ou en laiton déjà prêts à l'emploi. Par exemple, en prenant le serpentin d'un équipement technologique. Mais il faudra alors tenir compte des dimensions du réservoir disponible et de l'adéquation de la spirale en termes de puissance d'échange thermique.

Souvent, il n'est pas possible de réaliser une sélection exactement conforme aux paramètres. Par conséquent, pour ne pas perdre un temps précieux, il est plus avantageux de fabriquer soi-même un réchauffeur tubulaire en spirale.

Fabriquer un serpentin soi-même sans expérience est difficile, mais la tâche est réalisable. L'essentiel ici est de réaliser un enroulement de qualité de la spirale. Pour l'enroulement du tube en cuivre (ou laiton), il est recommandé d'utiliser un tambour en matériau approprié.

Le diamètre du tambour est inférieur d'environ 10 à 15 % au diamètre intérieur de la cuve de la chaudière. Ainsi, si le diamètre intérieur du réservoir est de 500 mm, la valeur du diamètre du serpentin sera : (500 – 500/10) = 450 mm.

L'une des options possibles pour installer un raccord fileté sur l'extrémité du tube du serpentin. L'extrémité libre du raccord fileté s'insérera dans l'orifice sur la paroi de la cuve.

Sur les extrémités du tube enroulé en spirale, il faudra monter des raccords filetés de contact. Pour résoudre cette tâche, il est nécessaire :

1. Obtenir une coupe nette aux extrémités du tube en les traitant avec un coupe-tube.
2. Enfiler des écrous de serrage sur les extrémités du tube.
3. Aléser les bords du tube avec un alésoir.
4. Installer les raccords et les serrer fermement contre le tube à l'aide des écrous.

Il n'est pas obligatoire d'utiliser exclusivement des raccords filetés double face. Si vous avez des compétences en soudure de tubes en cuivre et l'outillage approprié, vous pouvez installer des raccords filetés simple face par soudure.

De même, selon le matériau du corps de la cuve, l'option de souder directement sur les parois du réservoir n'est pas exclue. Cependant, lors de la fabrication artisanale d'un chauffe-eau à chauffage indirect, cette étape n'est pas recommandée en raison de sa complexité technique.

Une fois assemblé avec les raccords ou soudé, l'élément d'échange thermique (serpentin de chaudière) peut être considéré comme prêt à être installé et utilisé. Il ne restera plus qu'à préparer l'emplacement pour le montage directement sur la cuve de la chaudière et à intégrer le chauffe-eau à la cuve.

Préparation du réservoir du chauffe-eau

Comment placer une spirale en cuivre (laiton) prête à l'emploi à l'intérieur du réservoir de la chaudière si la cuve est d'une seule pièce ? Dans ce cas, il faudra découper soigneusement la partie supérieure et fabriquer un couvercle qui sera fixé au corps de la cuve avec des boulons.

Les surfaces de contact du couvercle et du réservoir sont nivelées, poncées et équipées d'un joint en caoutchouc. Cependant, le montage (et l'entretien) intérieur semble plus pratique si l'on réalise deux couvercles sur la cuve – l'un en haut et l'autre en bas.

Exemple de dispositif de couvercle sur une cuve utilisée pour un chauffe-eau à chauffage indirect. L'étanchéité est assurée par un joint et une fixation par boulons sur toute la circonférence.

Une fois le couvercle installé sur la cuve de la chaudière, le problème du montage du serpentin à l'intérieur du réservoir se résout de lui-même. Il suffit maintenant de percer deux trous sur le corps de la cuve, en vous orientant en fonction de l'emplacement des extrémités du tube de la spirale. Le diamètre des trous doit correspondre au diamètre de la partie filetée des raccords avec une marge de 1 à 2 mm.

Les parties filetées des raccords sont passées dans les trous, après avoir préalablement installé des joints d'étanchéité. Ensuite, du côté extérieur de la paroi du réservoir, on visse les raccords opposés et on serre fermement la connexion.

Avec une telle fixation, la spirale chauffante est tout à fait stable, mais il est nécessaire d'ajouter des supports supplémentaires. Le passage du caloporteur sous pression à l'intérieur du tuyau s'accompagne souvent de vibrations. Les supports supplémentaires compenseront ce défaut.

Variante de raccordement des tubes du serpentin du chauffe-eau aux canalisations principales contenant le caloporteur du système de chauffage. Les raccords droits servent également de fixation.

Sur le corps du chauffe-eau à chauffage indirect, il faut également percer des trous pour l'arrivée et la vidange de l'eau, y insérer des tubulures courtes, et monter des robinets d'arrêt sur ces tubulures. Si vous le souhaitez, vous pouvez ajouter un thermomètre à cadran.

Après avoir terminé le montage de tous les composants, le corps du réservoir est recouvert extérieurement d'un matériau isolant. La laine minérale avec un revêtement en aluminium supérieur convient bien ici.

Instructions de raccordement et de mise en service du système

Tout d'abord, le chauffe-eau à chauffage indirect fait maison doit être raccordé au circuit de chauffage. Là où un système de chauffage autonome est utilisé, le chauffe-eau est raccordé au réseau de la chaudière domestique.

Le raccordement mécanique s'effectue avec le couvercle du réservoir du chauffe-eau ouvert. Après le raccordement, ouvrez légèrement le robinet d'arrêt reliant la ligne de retour du caloporteur et vérifiez l'absence de fuites, tant à l'extérieur qu'à l'intérieur de l'appareil.

Avant de mettre complètement en service le chauffe-eau à chauffage indirect fait maison, il est recommandé d'effectuer un test d'étanchéité du système. Sur la photo – un modèle d'usine.

Si aucune fuite n'est détectée, ouvrez la ligne d'alimentation en caloporteur. Il faut attendre un certain temps pour que le serpentin chauffe jusqu'à la température du système de chauffage. En mode de chauffage complet, vérifiez à nouveau soigneusement le serpentin et tous les points de raccordement pour détecter d'éventuelles fuites.

Si la vérification a montré l'intégrité du système, le couvercle de la cuve est fermé et les lignes d'alimentation et de soutirage de l'eau chauffée sont raccordées. Le système est testé en mode de transfert de chaleur réel.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Une bouteille de gaz usagée est souvent utilisée pour fabriquer des dispositifs faits maison. Nous présentons une vidéo sur la façon de fabriquer un chauffe-eau à chauffage indirect (BKN) à partir du corps d'une bouteille.

Ici, un seul des nombreux variants possibles qui existent et sont utilisés avec succès est décrit. Il convient de noter qu'il existe de nombreuses variantes de constructions artisanales de chauffe-eau à chauffage indirect.

Par exemple, des récipients rectangulaires sont utilisés à la place d'un réservoir de stockage cylindrique. L'enroulement de la spirale du serpentin est réalisé non pas en une seule couche, mais en plusieurs couches. Le chauffe-eau est complété par une résistance électrique. Les idées de conception sont sans limites.

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