Французов Денис (frantsouzov) wrote,
Французов Денис
frantsouzov

Category:

Кемпер — Греем воду теплом двигателя: установка теплообменника



В нашем доме на колёсах установлен 140-литровый бак для технической воды. Так как возможность принимать горячий душ внутри машины была одним из обязательных пунктов технического задания на проект (при длительном проживании на природе очень хочется проводить время с комфортом), то я решил сделать подогрев воды при помощи "халявного" тепла двигателя, которое иначе всё равно "улетает в воздух" с помощью радиатора.

Машина была заказана с отдельной заводской опцией "подготовка под установку дополнительного теплообменника", что подразумевало собой вывод трубок для размещения дополнительной печки, которая должна греть воздух в задней части салона. Собственно говоря, настал момент установки дополнительного теплообменника, только вот греть он у нас будет не воздух, а воду в баке.

Поехали!

1. Герой нашего сегодняшнего рассказа — теплообменник с Алиэкспресс. Заказал его в середине декабря прошлого года, шёл долго, около двух месяцев. Состоит из 30 пластин, внутри которых находятся два независимых контура — для горячего антифриза и для холодной воды из бака. Проходя внутри корпуса, они, соответственно, будут обмениваться теплом друг с другом.


2. Также я купил 7 метров армированного автомобильного шланга внутренним диаметром 18мм, внешним — около 25. И тут сразу же встал вопрос, как его проводить сквозь пол кузова?


Если просто сделать отверстие в полу и вывести шланг, то металл кузова очень быстро этот шланг перережет от тряски. Следовательно, вариантов два.

Либо упаковать шланг в защитную пластиковую гильзу, на роль которой подошла канализационная труба. Но в таком случае в полу надо сверлить два отверстия диаметром около 35мм.

Либо разрезать шланг и соединить его при помощи штуцера, который и будет проходить сквозь кузов. В таком случае можно ограничиться отверстиями 20мм. Что в итоге я и решил сделать.

3. Первоначальный вариант крепления теплообменника в техническом отсеке. Расположен он будет за стенкой душевой кабины под небольшим наклоном. Я хотел дополнительно теплоизолировать его PIR-плитой, но потом всё-таки решил, что в этом нет особой необходимости.


4. Размечаю и делаю два отверстия в полу. Фанеру и утеплитель сверлю коронкой диаметром 30мм.


5. А сам металл кузова прохожу 20-миллиметровой коронкой.


6. Далее реноватором объединяю два отверстия в фанере в одно для удобного монтажа шлангов. К сожалению, компоновка довольно плотная и в это место просто так уже не подлезть (бак стоит близко к стенке), так что края получились не особо ровными. Насадкой на шуруповёрт убираю все заусенцы с металла и с фанеры, чтобы всё было гладко.


7. Вот как это выглядит снизу.


8. Как я уже упоминал, заводская подготовка под салонную печку представляет собой две металлические трубки, выведенные позади кабины и соединённые временной перемычкой из шланга. Казалось бы, проще всего будет разместить теплообменник именно здесь, благо что и места вокруг полно, и закрепить легко, и трубки тянуть совсем рядом. Но есть, как говорится, один момент.


Приезжаешь ты куда-то в горы. Днём +15, ночью ближе к утру -10 градусов. Теплообменник ниже уровня бака для воды, следовательно, внутри него всегда будет находиться вода. Которая при такой температуре замёрзнет и запросто разорвёт его корпус.

Значит, перед каждой ночёвкой надо выходить из машины и каким-то образом сливать эту воду на улицу. Потому что если забыть это сделать, то из разорванного корпуса так же легко вытечет наружу и антифриз. А проснуться вдалеке от цивилизации с лужей охлаждающей жидкости под машиной — удовольствие сомнительное. Значит, надо сделать так, чтобы вода сливалась автоматически. Либо чтобы водяная магистраль принудительно продувалась воздухом при остановке двигателя.

9. Решить эту задачу "изящно", без установки дополнительного насоса и нескольких электромагнитных клапанов, у меня не получилось. К тому же чем сложнее система, тем больше вероятность выхода её из строя. Раз так, придётся всё-таки заводить шланги с горячим антифризом внутрь салона.


10. Творческий беспорядок в гараже. Когда вывалил на столы всё, что так или иначе касается системы водоснабжения, и пробуешь, подойдёт ли что-то одно к другому или нет...


11. Перенёс теплообменник чуть вперёд, ближе к душевой кабине для экономии места в техническом отсеке. Подсоединил шланги. Под днищем машины пройдет два шланга по 2,5 метра, и в салоне ещё по одному метру. Итого 7.


12. Делал всё как обычно один. Чтобы подсоединить шланги к торчащим штуцерам, пришлось хорошенько нагреть их строительным феном. Шланги дополнительно утеплены. Там, где они проходят сквозь отверстие в балке, пустил по контуру тонкий резиновый шланг, разрезанный вдоль. Ну и в том месте, где находится крепление рессоры, также закрепил кусок шланга. Просверленные в полу отверстия, разумеется, покрасил эмалью в два слоя.


13. В поперечных силовых балках с завода имеется множество отверстий, которые оказались весьма кстати. Утеплённые шланги заклепил металлическими хомутами, которые продел внутрь обрезков тонкого садового шланга. Опять же, чтобы нигде ничего не перетиралось. От шлангов до нижнего края кузова — 17 сантиметров. На фото виднеются торчащие болты, крепящие задний ряд сидений. Надо будет надеть термоусадку на резьбу, чтобы грязь и вода поменьше туда летели.


14. Временно снял теплообменник для прокачивания магистрали.


15. Сделал тест системы на герметичность. Вначале хотел подключить её к домашнему водопроводу, давление в котором 2,4 атмосферы, но в последний момент понял, что воду до конца слить не удастся. Так что взял автомобильный компрессор, нашёл подходящий переходник и "дунул" туда 3 атмосферы. Подождал 10 минут — вроде всё нормально, держит. Учитывая, что давление в системе охлаждения двигателя обычно не более 1,1 атмосферы (при его превышении пробка расширительного бачка стравливает "излишек" пара на улицу, то, думаю, этого вполне достаточно. Для соединения шлангов использовал пружинные хомуты. Возможно, червячные были бы надёжнее, но с другой стороны, заводская "перемычка" тоже закреплена на пружинных. В общем, перекрываю струбциной одну часть заводского шланга, глушу второй свой шланг — и поехали!


16. Как мог прокачал систему, слегка наглотался этой гадости — без этого никуда. Долил полтора литра антифриза в расширительный бачок, так как часть его заполнила собой трубки и теплообменник, а немножко вылилось на улицу. Запускаю штатную "вебасту", чтобы проверить систему...


И ничего. Те трубки, которые идут к мотору, горячие. А те, которые идут назад — одна чуть тёплая, вторая ледяная. Теплообменник, соответственно, тоже холодный.

Прокатился километр по посёлку. Мотор прогрелся полностью. Низ теплообменника горячий, верх — едва тёплый. И трубки такие же. Нижняя кипяток, верхняя еле-еле.

17. Снял теплообменник, положил его на пол. Проехал ещё 500 метров.


18. И тут на него наконец-то снизошла благодать! Корпус — кипяток! Голыми руками поставить обратно уже не получилось, пришлось искать перчатки и тряпки, чтобы можно было взять в руки. Всё работает! Судя по тому, что на следующее утро в расширительном бачке слегка ушёл уровень, в корпусе всё-таки оставалась воздушная пробка.


19. Подключил магистрали бака для воды. Левая трубка, которая выходит из красной крышки — это сапун. По средней тонкой трубке циркуляционный насос закачивает холодную воду в теплообменник. А по толстому армированному шлангу подогретая вода сливается обратно в бак. В этот шланг я врезал тройник: также через него бак будет наполняться водой при подключении насоса или крана к жёлтому шлангу, который выходит к задним дверям салона. В принципе, всё просто.


Ну и ещё пару слов о таком расположении теплообменника. Точнее, плюс и минус такого решения:

Плюс — теплообменник находится выше бака для воды: при отключении циркуляционного насоса вся вода из него за несколько секунд сливается обратно в бак, а корпус теплообменника заполняет воздух из верхней части бака, который попадает туда через толстый прозрачный армированный шланг. То есть в -30 градусов в выстуженной машине замерзать внутри будет нечему, вода сливается автоматически при каждом выключении насоса.

Минус — теплообменник находится выше двигателя и выше расширительного бачка примерно на 15 сантиметров. Это значит, что каждый раз при замене антифриза его по идее придётся снимать и класть на пол, чтобы выгнать воздушную пробку.

20. Теперь к самому интересному — испытаниям! На улице около нуля градусов, двигатель запущен и работает на холостом ходу, "вебаста" тоже включена. Температура ОЖ 70,4 градуса. Бак, судя по стрелке показометра, заполнен наполовину, то есть в нём 70 литров воды, температура которой составляет 8,2 градуса.


21. За 30 минут стоянки 70 литров воды нагрелись на 21 градус, до 29,1 градуса. При этом температура ОЖ опустилась до 55 градусов, и ниже не падала — "вебаста" старалась как могла.


Про устройство бака для воды и его компоненты упоминал здесь: https://frantsouzov.livejournal.com/189344.html. Вода будет подогреваться до 45 градусов — комфортная температура, чтобы принять душ, помыть посуду или руки.

Расскажу про логику работы управляющей электроники (термостатов).

Условия для включения подогрева:

В баке есть датчик минимального уровня воды. Если бак пустой, то управляющая электроника выключается. Чтобы она включилась, нужно, чтобы на дне было больше 20 литров воды.

Далее включается термостат №1, который определяет температуру воды в баке. Если она меньше 45 градусов, то воду нужно подогреть, термостат №1 включает питание термостата №2.

Термостат №2 отслеживает температуру охлаждающей жидкости двигателя. Если мотор холодный (температура менее 80 градусов), то он ничего не делает. Это служит дополнительной защитой теплообменника, так как при холодном запуске в -30 градусов антифриз по-прежнему жидкий, но если попробовать "подогреть" им воду, то последняя вполне может замёрзнуть и разорвать корпус.

Как только мотор прогревается до рабочей температуры и "готов" греть воду, термостат №2 включает циркуляционный насос, который прокачивает воду из бака через горячий теплообменник.

Условия для отключения подогрева:

Вода нагрелась до 45 градусов — термостат №1 выключит питание второго, насос также выключится, вода перестанет подогреваться. Теплообменник при этом по-прежнему будет горячим.

Заглушили двигатель — теплообменник остыл — термостат №2 тоже выключит питание насоса, так как подогревать воду становится нечем.

При опустошении бака датчик низкого уровня воды также выключит насос.

Таким образом, нет необходимости включать и выключать подогрев вручную. За этим будет следить электроника, и в баке всегда будет горячая вода во время движения машины.

22. Что касается штатной жидкостной "вебасты", которая подогревает мотор. Она включается либо с брелка, либо отдельной кнопкой на панели климат-контроля (на которой светится красный светодиод) без включённого зажигания. Это и хорошо, и плохо, так как включить её могут дети. Я так понимаю, что основной её задачей является всё же не прогрев мотора, а подогрев воздуха в салоне в зимнее время.


Сейчас на экранчике стоит 22 градуса. Система умная. Если в салоне холодно, то включается вебаста и пытается нагреть воздух путем подогрева охлаждающей жидкости двигателя и включения вентилятора печки. Если в салоне жарко, например, летом, то включится вентиляция салона уличным воздухом при помощи той же печки (не кондиционирование, а именно вентиляция, то есть ниже уличной температуры салон она не охладит). При этом с пульта нельзя задать режим работы (обогрев или вентиляцию), можно только включить или выключить "климат".

23. То, что у блока климат-контроля есть свои мозги, это, конечно, хорошо. Но, к счастью, регулятором температуры можно задать "крайние" режимы вручную: на фото включён режим принудительной вентиляции салона уличным воздухом (синий светодиод на кнопке). На самом деле, для лета это очень крутая штука: когда спишь в машине утром, то в 7-8 утра на улице ещё прохладно, но кузов при этом начинает прогреваться и внутри становится жарко. Так что при помощи брелка, не вставая с кровати, можно запустить вентиляцию салона. В "Калифорнии" я делал подобное в сервисе, и мы постоянно этим пользовались в поездках.


24. При включении режим максимального подогрева "HI", вебасто будет подогревать охлаждающую жидкость двигателя до 60 градусов (а заодно и теплообменник) вне зависимости от уличной температуры.


Таким образом, даже летом во время стоянки лагеря можно будет греть воду в баке при заглушенном моторе. Но, к сожалению, при этом придётся открывать двери или окна, так как выключить вентилятор печки во время работы отопителя невозможно.

25. Что касается утепления бака для воды. По сторонам и сверху он утеплён PIR-плитой толщиной 50мм. Внизу "пирог" из 8мм Изолона, 30мм PIR-плиты и 12мм фанеры пола, к которой крепится сам бак. Все стыки проклеены алюминиевым скотчем для минимизации теплопотерь. Так вот, когда зимой по ночам было -5...-7 градусов и салон машины также выстужался, вода в баке остывала примерно на 10 градусов в сутки. То есть за первый день стоянки вода остыла с 45 до 35 градусов. Но это в холодной машине. Так как при проживании в автодоме у нас в салоне всегда около 20-22 градусов, то вода должна остывать существенно медленнее, но это уже будет ясно во время пробных поездок.


Подводя итоги:

Теплообменник установлен и подключён к системе охлаждения двигателя и к баку для воды.

Испытания зимой показали, что работает он очень эффективно: для того, чтобы при движении машины нагреть 140 литров воды в баке с 10 до 45 градусов ему требуется ровно час, при этом температура воздуха на улице была около нуля градусов.

Думаю, что во время летних поездок, когда на улице будет жарко, скорость нагрева также возрастёт. Ну а у нас, соответственно, на борту всегда будет горячая техническая вода для приёма душа и мытья посуды, причем для ее подогрева может использоваться как "лишнее" тепло двигателя при движении, так и установленный дизельный догреватель "вебасто" во время стоянок!

Видео установки теплообменника:


Бюджет данного этапа и ссылки на оборудование:

Теплообменник на 30 пластин — 4300р с доставкой (это было в декабре 2019 года, сейчас уже стоит 5350р с доставкой).
https://www.aliexpress.com/item/32917994359.html

Шланг 7 метров, хомуты 8шт, антифриз 2 литра — 3300р.
Утеплитель для шлангов — 200р.
Мелочёвка (штуцеры, хомуты, крепёж) — 500р.

Итого: 8300р.

На очереди врезка кемпингового окна, начало эпопеи с электрикой и ещё много всего интересного! Медленно, но верно фургон превращается в автодом!

Tags: 2020, Видео, Делюсь опытом, Кемперостроительство, Московская область, Спринтер, Тюнинг
Subscribe

Posts from This Journal “Кемперостроительство” Tag

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 42 comments

Posts from This Journal “Кемперостроительство” Tag