1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Тепловой насос самостоятельно

Тепловой насос своими руками — от расчета оборудования до самостоятельного монтирования

Планируя организацию отопления и горячего водоснабжения частного дома иногда можно столкнуться с целым рядом проблем. Все начинается с выбора энергоносителя. Когда рядом с домом проходит газопровод, как правило, сомневаться не приходится. Достаточно оформить все необходимые документы на газификацию дома, и тепло вам обеспечено. Но, к сожалению, в нашей стране еще немало таких районов, где газ можно купить только в баллонах. Что же делать в этой ситуации? Топить печь дровами и углем – хлопотно и не очень эффективно, а согреваться электричеством – дорого. На помощь приходят новейшие разработки в области альтернативных источников энергии. Эти технологии позволяют извлекать тепло из земли, воды и воздуха. Одним из таких изобретений является тепловой насос, своими руками установить его хоть и сложно, но вполне возможно.

Содержание

Разновидности тепловых насосов ↑

Существует три разновидности тепловых насосов, пригодных для отопления дома. Различаются они по типу используемых источников тепла:

Грунт-вода ↑

Это устройство извлекает тепло из грунта при помощи коллекторов или зондов. Незамерзающая жидкость транспортирует его к тепловому насосу, а оттуда энергия перенаправляется в систему отопления. Если вы являетесь обладателем земельного участка большой площади, целесообразнее устанавливать коллекторы, проложенные ниже уровня промерзания грунта. Для маленьких участков подойдут зонды.

Воздух-вода ↑

Как понятно из названия это устройство извлекает тепло из воздуха при помощи вентиляторов и испарителя.

Вода-вода ↑

Как правило, такое устройство работает с грунтовыми водами, но при наличии на участке водоема, тепло может быть извлечено и из него. В тепловом насосе энергия утилизируется, и охлажденная жидкость направляется обратно через поглощающую скважину.

Принцип работы теплового насоса ↑

Система включает в себя собственно тепловой насос, устройство забора и устройство распределения тепла. Внутренний контур теплового насоса состоит из компрессора, питающегося от электросети, испарителя, дроссельного клапана и конденсатора.

Принципиальная схема работы теплового насоса (нажмите для увеличения)

Принцип работы этого прибора был разработан еще в 19 веке и назван «цикл Карно». Происходит это следующим образом:

  • В коллектор подается незамерзающая смесь – это может быть вода со спиртом, соляной раствор или гликолевая смесь – которая поглощает тепловую энергию и транспортирует ее к насосу.
  • В испарителе энергия переходит к хладагенту (веществу с низкой температурой кипения) от чего последний вскипает и превращается в пар.
  • Компрессор увеличивает его давление, а, следовательно, повышается и температура.
  • Через конденсатор тепловая энергия передается теплоносителю внутридомовой системы отопления, а хладагент дополнительно охлаждается для «выжима» оставшегося тепла, переходит в жидкое состояние и отправляется обратно в коллектор.
  • Дальше процесс повторяется по той же схеме.

[include title=»РСЯ — в записи»]

Если говорить совсем просто, тепловой насос это некий «холодильник наоборот». В холодильнике тепло, отдаваемое продуктами питания, нагревает хладагент, циркулирующий по трубам, и, в конце концов, выводится на заднюю стенку. Вот это самое тепло и используется в системе с тепловым насосом для подогрева теплоносителя.

Во время работы система потребляет электрическую энергию, но в значительно меньших количествах, чем обычный электрокотел. Так, потребляя 1кВ электроэнергии, тепловой котел отдает в систему отопления 5 кВ тепловой энергии.

Расходы и окупаемость ↑

К сожалению, установка подобного оборудования неизбежно повлечет за собой достаточно серьезные расходы. На ее покупку и монтаж придется потратить значительно больше, чем на обычный электрический котел такой же мощности. Естественно возникает вопрос, а стоит ли оно того? Да, стоит. При установке такой системы отопления в новый дом, площадью 100м2, дополнительные затраты окупятся за 1,5-2 года, а дальше вы будете только экономить.

Кроме того, тепловой насос способен работать еще и как кондиционер, то есть в жару охлаждать помещение. В этом случае происходит обратный процесс, тепло из дома передается хладагенту и выводится через теплообменник наружу.

Как выполнить расчет оборудования? ↑

Расчет мощности теплового насоса необходимо производить исходя из уровня теплопотерь вашего дома. Безусловно, перед установкой подобного оборудования необходимо принять всевозможные меры по утеплению стен, крыши, пола и окон здания.

Как правило, для старых, плохо утепленных домов тепловая потребность составляет 75 Вт/м², для относительно новых построек с современной теплоизоляцией – около 50 Вт/м², а для низкоэнергетических зданий, построенных с применением специальных технологий — 30 Вт/м².

Необходимо отметить, что такую установку лучше всего закладывать в проект еще строящегося здания. Это позволит устроить наиболее пригодную для этого вида обогрева систему отопления.

Как показывает опыт, наилучшим вариантом внутридомовой отопительной системы с использованием теплового насоса является водяной теплый пол. НО при расчете его мощности необходимо обязательно учитывать тип напольного покрытия. Идеальным вариантом станет керамическая плитка, а вот ковровые покрытия, ламинат и паркет из-за своей низкой теплопроводности требуют увеличения температуры теплоносителя на 5-8 градусов.

Экологичность и безопасность ↑

Для тех, кто заботится об экологической безопасности своего жилища, идеальным вариантом комфортной отопительной системы может стать именно тепловой насос, принцип работы которого не предусматривает выброса в атмосферу таких вредных соединений, как CO, СO2, SO2, PbO2, NOх.

Что же касается возможности взрыва или возникновения пожара, то, при нормальной изоляции электрических проводов, ее нет. Чего, к сожалению, нельзя сказать о котлах на жидком топливе или природном газе. Система теплового насоса сконструирована таким образом, что перегрев ее деталей, достаточный для взрыва или воспламенения, невозможен.

Как сделать тепловой насос самоcтоятельно? ↑

Стоимость теплового насоса даже без вызова специалистов для его установки достаточно высока. К сожалению, далеко не у всех есть возможность единовременно потратить такую значительную сумму денег, пусть даже в надежде на экономию в ближайшем будущем. Можно ли сделать тепловой насос своими руками? Да, вполне. К тому же соорудить его можно из уже имеющихся деталей или купить по случаю запчасти б/у.

Итак, приступим. Если вы собираетесь устанавливать подобную отопительную систему в старом доме, обязательно проверьте состояние проводки и электросчетчика. Проследите за тем, чтобы измерительный прибор был мощностью не менее 40 ампер.

  • Прежде всего, необходимо позаботиться о покупке компрессора. В специализированных фирмах или в обычной мастерской по ремонту холодильного оборудования можно купить компрессор от кондиционера. Он вполне подойдет для наших целей. Его необходимо прикрепить к стене при помощи кронштейна L-300.
  • Теперь переходим к изготовлению конденсатора. Для этого нам понадобится бак из нержавеющей стали объемом 100-120 литров. Его необходимо разрезать пополам и установить внутрь змеевик, который достаточно легко изготовить из медной трубки от холодильника или обычной сантехнической медной трубы небольшого диаметра.

Важно! Не следует использовать очень тонкостенную трубку – ее хрупкость может доставить массу неудобств во время работы. Толщина стенок медной трубки должна составлять не менее 1 мм.

  • Для получения змеевика берем газовый или кислородный баллон и наматываем на него медную трубку, соблюдая расстояние между витками. Для того чтобы зафиксировать трубку в таком положении проще всего взять перфорированный алюминиевый уголок, который используется для защиты углов под шпаклевкой, и примотать его к змеевику так, чтобы каждый виток находился напротив отверстия в уголке. Это обеспечит одинаковый шаг витков и прочность всей конструкции.
  • После установки змеевика свариваем половинки бака, не забыв вварить резьбовые соединения.

Самодельный испаритель для теплового насоса

  • Испарителем может стать пластмассовая емкость, объемом 60-80 литров, в которую вмонтирован змеевик из трубы диаметром ¾ дюйма. Для доставки и слива воды можно использовать обычные водопроводные трубы. Испаритель тоже необходимо закрепить на стене при помощи L -кронштейна нужного размера.
  • Когда все готово, пришла пора приглашать специалиста по холодильному оборудованию. Он нужен для того, чтобы собрать систему, сварить медные трубки и закачать фреон.

Важно! Не имея специального образования или навыков работы с холодильным оборудованием, не пытайтесь выполнить последний этап работы самостоятельно. Это может привести не только к выходу вашей конструкции из строя, но и к травмам.

Правила установки и монтажа ↑

Итак, основная часть системы готова, теперь осталось подсоединить ее к устройству забора и устройству распределения тепла. Если со вторым все, то с первым придется повозиться. Понятно, что человек, который умеет собирать тепловые насосы своими руками не станет вызывать для подключения этого оборудования специалистов. Да и купив готовый насос, можно на тратиться на установку, а осуществить ее самостоятельно. Делаем все сами.

[include title=»РСЯ — в записи»]

Процесс установки устройства забора тепла зависит в первую очередь от типа насоса. Рассмотрим тонкости установки каждого из них.

Вертикальный насос типа «грунт-вода» ↑

Потратиться все же придется, ведь без буровой установки здесь не обойтись.

Расположение зондов теплового насоса типа «Грунт-вода»

Необходимо просверлить скважину, глубиной от 50 до 150 метров. Затем опустить в нее геотермальный зонд и подключить его к насосу.

Горизонтальный насос типа «грунт-вода» ↑

В этом случае используется коллектор, образованный системой труб. Его необходимо расположить ниже уровня промерзания почвы. Точная глубина зависит от климатической зоны и составляет, как правило, 1-1,5м. Достаточно просто снять слой почвы (при помощи техники или вручную), уложить трубы и осуществить обратную засыпку.

Расположение горизонтального подземного коллектора

Есть и еще один способ – прокладка отдельных труб в траншеях. Для его применения необходимо вырыть несколько траншей, глубина которых опять-таки будет превышать глубину промерзания, и уложить в них трубы петлей.

Насос типа «Вода-вода» ↑

Коллектор для такого насоса собирают на суше из ПНД-труб, заполняют теплоносителем и только потом переносят к водоему.

Расположение коллектора теплового насоса типа «вода-вода»

Все трубы необходимо погрузить в воду и аккуратно переместить к центру водоема (или на необходимую глубину).

Насос типа «Воздух-вода» ↑

Такой насос извлекает тепло из воздуха, а значит, его монтаж не требует масштабных земляных работ.

Расположение коллектора «воздух-вода»

Достаточно выбрать место для установки коллектора недалеко от дома или на его крыше и соединить с системой внутридомового отопления.

Бивалентная схема отопления ↑

Использование такой схемы поможет сэкономить на этапе изготовления и монтажа насоса. Дело в том, что расчет мощности теплового насоса производится исходя из минимальной возможной температуры. Но ведь пиково низкие температуры стоят на улице только очень короткое время, а значит, большую часть года тепловой насос будет использовать только часть своего потенциала мощности.

Для того чтобы иметь возможность установки мене мощного насоса параллельно с ним подключают дополнительный источник тепла – электрический котел. Тогда, в сильные морозы вы можете дополнительно «подтапливать» помещение. Учитывая, что таких дней в году бывает немного, такой подогрев не сильно ударит по кошельку, а на стоимости насоса можно значительно сэкономить.

Возможно так же использование в качестве дополнительного оборудования котла на твердом топливе. В этом случае в систему отопления необходимо включить байпас.

Как можно создать тепловой насос своими руками?

Могли бы вы подумать, что устройство, в основе которого лежит технология обычного холодильника сможет выполнять качественное отопление не только бассейна, но и всего дома? Всё это выполняет обычный тепловой насос, который, более того, можно самостоятельно изготовить в домашних условиях.

Самодельный тепловой насос Френетта

Если вы поймете принципы его работы и особенности конструкции, то сможете справиться с его созданием самостоятельно. Что очень полезно и удобно для обустройства своего жизненного пространства.

1 Принцип работы

Технология, лежащая в основе теплового насоса, по сути своей, мало чем отличается от технологии функционирования обычного холодильника. Как вы знаете, холодильник, для обеспечения низкой температуры выкачивает тепло из камер, и передает его наружу, через радиаторы.

На этом же принципе основывается и технология теплового насоса: для отопления помещений он «выкачивает» тепло из земли, или воды, перерабатывает его и отдает в систему отопления дома, теплицы либо бассейна.

Хладагент (фреон, либо аммиак), циркулирует по системе, состоящей из внутреннего и внешнего контура. Внешний контур расположен в среде забора тепла. В качестве такой среды может выступать воздух, земля, либо вода.

По сути, любая естественная среда обладает достаточным количеством рассеянной тепловой энергии, которая собирается хладагентом, и передается в систему для переработки. Для начала процессов необходимо, чтобы теплообменник повысил свою температуру на 4-5 градусов. Это очень важный момент, так как теплообменник напрямую влияет на все условия вокруг.

Далее, из внешнего контура нагретый хладагент попадает во внутренний контур. Первый блок – испаритель, трансформирует теплообменник из жидкого состояния в форму газа. Это возможно благодаря тому, что фреон, при невысоком давлении внешней среды, обладает очень низкой температурой кипения.

Далее, из испарителя фреон в газообразной форме попадает в компрессор, где газ сжимается, вследствие чего резко повышается его температура. После этого газ попадает в третий блок – конденсатор. В нём газ отдает свою температуру воде — теплоносителю системы отопления дома, после охлаждения он обратно принимает жидкую форму, и выполняется повторная циркуляция.

Главной характеристикой продуктивности теплового насоса для отопления выступает коэффициент преобразования, который зависит от соотношения тепловой мощности, выдаваемой насосом, к количеству потребляемой тепловой энергии.

Схема действия стандартного теплового насоса

1.1 Как устроен тепловой насос?

Конструкция классических тепловых насосов делится на два основных контура – внешний и внутренний. Очень важную роль в них играет теплообменник, как основной провоцирующий фактор. Внешний контур состоит из труб, по которым циркулирует теплообменник (хладагент).

Такой контур может иметь разные способы реализации и расположения, однако он всегда выполняет только одну функцию – выполнять циркуляцию хладагента в среде забора тепла, и перемещать теплообменник к компрессору. Трубы внешнего контура выполняются из пластика, или других материалов с высокой теплопроводностью.

Внешний контур – сам насос, состоит из конденсатора, компрессора, испарителя и редукционного клапана.

Кроме этого, выделяют гидродинамический ТН, конструкция которого отличается от обычного теплового насоса для отопления. Гидродинамический насос состоит из силового агрегата (двигателя), теплогенератора, и соединительной муфты, которая передает произведенную приводом энергию на генератор, где происходит нагрев рабочей жидкости для отопления.
к меню ↑

1.2 Виды агрегатов и их отличия

В зависимости от вида среды, в которой тепловой насос черпает энергию, выделяют такие виды ТН:

Воздушный тепловой насос является самым бюджетным вариантом альтернативного отопления, он может быть обустроен своими руками, так как для его функционирования нет необходимости обустраивать сложную систему внешнего контура.

Стандартная схема подключения теплового насоса бытового назначения

Однако воздушный насос обладает одним существенным недостатком, который делает его использование в нашем климате неоправданным – с понижением температуры воздуха резко снижается его эффективность.

Если для отопления бассейна вы хотите сделать тепловой насос своими руками, насос типа воздух-вода– лучший вариант. Причем для бассейна такой вариант будет предпочтительным, так как с ним достаточно просто работать и он чрезвычайно практичен.

Внешний контур для забора тепла расположен в незамерзающем водоеме – искусственном, либо естественном. По уровню теплоотдачи вода является наиболее эффективной средой. На практике, использование поверхностных водоемов неоправданно, так как они замерзают в холодное время года.

Максимальная стабильность и эффективность отопления тепловым насосом достигается при использовании грунтовых вод. Для этого создаются специальные скважины, в которых размещается внешний контур системы.

Несмотря на то, что данная технология отопления является наиболее трудоемкой, её использование имеет смысл, так как температура грунтовых вод не подвергается существенным изменениям в разное время года. Оптимальный вариант для отопления бассейна либо небольших жилых помещений.

Для забора тепла используется грунт, что обуславливает необходимость создания коллекторов (для горизонтального размещения труб внешнего контура), либо неглубоких скважин (для вертикального размещения — 1 погонный метр скважины дает 40-60 Ватт тепла).

Используется такой вариант повсеместно – от прогрева бассейна, до отопления всего дома. Название «рассол» технология получила от того, что в трубы заливается специальная незамерзающая жидкость.

Процесс сборки самодельного теплового насоса из медных туб и обмоток

Также существует тепловой насос Френетта – он работает по отличающейся технологии, и не с обычными тепловыми насосами не имеет ничего общего. Данный насос представляет собою две цилиндрические емкости – большую и меньшую, при этом, емкость с меньшими размерами размещается внутри большого сосуда.

Свободное пространство между ними заполнено маслом. Внешний цилиндр неподвижно зафиксирован, а внутренняя емкость подсоединена к валу привода, при работе которого, вследствие сил трения возникающих при вращательных движениях цилиндров, масло нагревается до очень высокой температуры и передается к радиаторам отопления.

Такой механизм обладает достаточно высокой эффективностью, и при этом, его можно без проблем изготовить своими руками.
к меню ↑

2 Как сделать и установить тепловой насос своими руками?

Тепловой насос своими руками изготовить вполне реально, однако для этого необходимо найти хороший компрессор.

Сделать это можно, заглянув к какому-то местному мастеру по ремонту бытовой техники, где распотрошив старый кондиционер, вы за небольшую сумму получите вполне качественный компрессор (их ресурс работы намного больше, чем среднестатистический срок жизни кондиционеров).

В качестве конденсатора можно использовать бак из нержавейки, ориентировочно на 100 литров. А для контура, по которому будет циркулировать теплообменник, отлично подойдут тонкие медные сантехнические трубки.

Тепловой насос своими руками – этапы изготовления:

  1. С помощью уголка, либо L-образных кронштейнов крепим компрессор к стене в том месте, где будет размещаться тепловой насос.
  2. Далее, из медных трубок делаем змеевик – обматываем их вокруг цилиндра подходящей формы. Следите за тем, чтобы шаг намотки по всем змеевику был идентичен.
  3. Бак разрезается на две части, внутрь вставляется змеевик, после чего бак сваривается обратно. При этом в нём создается несколько резьбовых входных отверстий – сверху и снизу, через которые наружу выводятся крайние трубки змеевика.
  4. В качестве испарителя используем обычную пластиковую бочку, в которую заводятся трубы внутреннего контура (либо любую другую емкость, объем которой идентичен конденсаторному баку).
  5. Для транспортировки прогретой воды используются обычные ПВХ трубы.

Обмотка для самодельного теплового насоса из стали

Для заправки системы фреоном рекомендуется обратиться к специалисту.

Чтобы сделать тепловой насос Френетта своими руками нам необходимо обзавестись такими материалами:

  • Стальной цилиндр (диаметр выбирайте исходя из мощности насоса, которая необходима вам для отопления: чем больше рабочая поверхность – тем более эффективным будет устройство);
  • Стальные диски, с диаметром на 5-10% меньше, чем диаметр цилиндра;
  • Электродвигатель (лучше всего изначально подбирать привод с удлиненным валом, так как на него будут устанавливаться диски);
  • Теплообменник – любое техническое масло.

От количества оборотов, которое может выдать двигатель, будет зависеть температура, до которой насос Френетта сможет прогреть воду для отопления дома, либо бассейна. Чтобы вода в радиаторах прогрелась до 100 градусов необходимо, чтобы привод обеспечивал 7500—8000 оборотов/мин.

Вал силового агрегата на подшипниках размещаем внутри стального цилиндра. Место, где вал входит в цилиндр должно быть надежно уплотнено, поскольку наличие даже малейших вибраций быстро выводит механизм из строя.

На вал двигателя монтируются рабочие диски. Необходимое расстояние между ними можно задать, накручивая после каждого диска гайки. Количество дисков определяется в зависимости от длины цилиндра – они должны равномерно заполнять весь его объем.

В верхней и нижней части цилиндра просверливаем два отверстия: к верхнему будет подведены отопительные трубы, в которые будет подаваться масло, а к нижнему отверстию подсоединяется обратная труба для возврата использованного масла с радиаторов.

Вся конструкция закрепляется на металлической раме. После того как агрегат собран, цилиндр заполняется маслом, к нему подключаются патрубки отопительной магистрали и выполняется герметизация соединений.

Тепловой насос, созданный на производстве

Тепловой насос Френетта обладает очень высоким КПД, что позволяет его эффективно использовать в любых отопительных системах. Он может использоваться для обогрева любых хозяйственных помещений, гаражей, и жилых зданий. Кроме этого, за счет компактных размеров такой самодельный насос отлично подходит для прогрева бассейна, либо «теплого пола».

Но помните, что при прогреве бассейна и других крупных емкостей с водой необходим насос достаточной мощности, иначе вы просто будете использовать его не по назначению, и желаемых результатов не получите.
к меню ↑

2.1 Монтаж тепловых агрегатов

Особенности монтажа тепловых насосов зависят, в первую очередь, от способа размещения внешнего контура.

  1. Геотермальные тепловые насосы. Для вертикального способа монтажа создаются скважины глубиной от 50 до 100 метров, в которые опускается специальный зонд. Для горизонтальной укладки создается траншея на ту же длину либо котлован, в котором трубы укладываются параллельно друг другу. Трубы закладываются в грунт на глубину полутора метров.
  2. Насосы вода-вода: внешний контур укладывается на дне водоема, и выводятся к тепловому насосу.
  3. Воздух-вода: блок с трубами внешнего контура устанавливается на крыше или на стене здания (по внешнему виду его трудно отличить от наружной коробки кондиционера), и подводится к тепловому насосу внутри помещения.

Самостоятельное изготовление теплового насоса для отопления дома

Сегодня многие интересуются, как создать тепловой насос для отопления дома своими руками. Преимущество обогрева подобной системы состоит в экономии энергоресурсов, экологичности и возможности полной автоматизации. Значительно сэкономить средства можно, если умелец примется за монтаж теплового насоса самостоятельно, используя подручные материалы и доступное оборудование.

Принцип действия

Как работает тепловой насос для отопления дома? Сложность системы с тепловым насосом складывается из простых для понимания элементов, основа которых строится на паре законов термодинамики. Принцип работы теплового насоса для отопления дома в физическом понимании:

  • При преобразовании газообразного вещества в жидкое состояние выделяется тепло.
  • При переходе жидкого вещества в газообразное состояние тепло поглощается.

Переносчиком тепла является фреон, который обладает свойством низкотемпературного кипения. В жидком состоянии фреон попадает в испаритель, здесь он взаимодействует с теплоносителем внешней части (коллектора или зонда). Получив энергию, испаряется и продолжает путь по трубкам циркуляции уже в газообразном состоянии.

Компрессор создает в системе, по которой движется фреон, высокое давление. Фреон, пройдя конденсатор, отдает энергию воде из системы отопления, переходя при этом в жидкое состояние. В расширительном клапане происходит понижение давления, минуя клапан вновь попадает в испаритель.

Работа системы отопления на базе теплового насоса строится на перекачки тепла из внешнего пространства в закрытое помещение. В качестве среды забора тепла может быть любая среда, имеющая плюсовую температуру:

  • вода водоема или скважины;
  • масса грунта, расположенная ниже точки замерзания;
  • воздушная среда.

Виды конструкций

Виды конструкций различают по среде забора тепла, сохраняя общий принцип работы тепловых насосов:

  1. Почва – вода. Забор тепла происходит от массы почвы. Забор тепла может осуществляться двумя способами: вертикальным зондом или горизонтальным коллектором.
  2. Вода – вода. Забор тепла происходит от массы грунтовой воды или открытого водоема.
  3. Воздух – вода. Забор тепла происходит от массы внешней воздушной среды. Такой вид конструкций не является эффективным в местах с суровыми зимами. Зато воздушные тепловые насосы для отопления дома имеют неоспоримое преимущество: для их осуществления нет нужды в земляных работах.

Тепловые насосы, изготовленные на заводах, с гарантией выдают в систему нагрев воды до 60 градусов. Но не секрет, что народные самоделки не всегда отстают от заводских параметров, а иногда и превосходят их.

Конструкция «почва – вода»

Этот вид конструкций является оптимальным в том случае, когда доступ к водным массам осложнен или невозможен.

В случае использования вертикального зонда началом стабильной работы теплового насоса будет глубина в 20 метров, но обычно применяют скважины, глубина которых варьируется от 50 до 100 метров. При сложности бурения такой глубины возможно использования нескольких зондов с глубиной от 5 до 20 метров либо переход на забор тепла посредством горизонтального коллектора.

В скважину пропускают трубу, по которой будет циркулировать незамерзающая жидкость (например, рассол). Для сохранности конструкции зонда, скважину заливают раствором бетона, который кроме того, что предохранит от разрушительных воздействий, обладает свойством хорошей теплоотдачи.

Использование коллекторного способа забора тепла особенно удобно при начале строительства жилого объекта, так как предполагает обширную площадь для монтажа системы коллектора. Так, например, для того чтобы обеспечить здание в 150 кв. метров надёжным теплом, потребуется площадь участка в 250 квадратов.

Коллекторную систему располагают на глубине ниже точки замерзания грунта. Нормой считается глубина от 1.5 до 5 метров. В качестве материала коллектора используют пластиковые трубы.

Существуют два способа для монтажа коллекторной системы:

  • Либо вскрывается полностью необходимая площадь участка, затем укладываются трубы, а после укладки их закапывают грунтом.
  • Во втором способе под трубы роются траншеи, в которые и укладывают кольцами трубы коллектора.

Оба способа укладки могут быть оптимальными при разных условиях работы и средств.

Конструкция «вода – вода»

Тепловой насос «вода – вода» признается специалистами самой эффективной системой, так как у воды идеальный коэффициент теплоотдачи. При скважинном способе заборе тепла принцип зондового забора вида «почва – вода», отличие в том, что скважина бетоном не заливается, и глубина забора тепла может быть значительно меньше.

Так же эффективным способом является бурение для системы двух скважин – с одной происходит постоянный забор воды, а в другую скважину сливают воду, которая успела отдать часть своей тепловой энергии.

Забор тепла с открытого водоема является самым удобным и эффективным из всех видов систем теплового насоса. Однако положение дел таково, что не у каждого есть домик на берегу озера, пруда или реки. Тепловой насос «вода – вода» чаще используется для промышленных объектов, которые изначально строились недалеко от водоемов.

Неплохим способом является забор тепла со сточных вод канализации, так как температура стоков всегда выше температуры окружающей среды. Такое сооружение может дать, пусть небольшой, но стабильный обогрев.

Как выглядит и работает подобная система можно из видео:

Конструкция «воздух – вода»

Система обойдется умельцу минимальными вложениями. Подойдет как дополнительный способ обогрева, если нет возможности провести земляные работы. Главный недостаток – самодельное устройство не будет эффективно работать, если уличная температура опустится ниже 7°С мороза.

Кроме монтажных работ в компрессорной, предстоит дополнительный монтаж внешней части сплит-системы, которую можно недорого приобрести в сервисных службах оборудования кондиционеров.

  • Какая самая лучшая система отопления частного дома? Ответ найдёте в статье.
  • В следующей статье расскажем об особенностях отопления частного дома своими руками.
  • Все виды отопительных котлов.
  • Какие типы отопительных приборов лучшие? Давайте разберёмся![/list

Система теплового насоса собственными силами

Прежде, чем задуматься о плане, как сделать тепловой насос, нужно соразмерить собственные силы:

  • если не уверены в собственной компетенции, но на бригаду специалистов нет средств, всегда можно найти умельцев среди знакомых;
  • монтаж внешней части теплового насоса не терпит долгого сооружения – обладаете ли вы достаточными средствами, чтобы сооружение не превратилось в долгострой;
  • перед созданием системы позаботьтесь о полном комплекте материала и оборудования для монтажа. Покупка нового дорогого материала не всегда оправдывает себя, иногда достаточно приобрести оборудование бывшее в употреблении.

Тепловой насос своими руками

После того, как мы разобрались, каким образом работает тепловой насос для отопления дома, соразмерили силы и подготовили все необходимое, можно приступать непосредственно к осуществлению проекта.

  • Монтаж внешней части системы: бурение скважин или другие работы, связанные с установкой зондов или коллекторов. Перед началом земляных работ проводится расчет, проектирование и разметка.
  • Монтаж компрессора – основной составляющей насоса. В качестве компрессора может подойти устройство, применяемое в кондиционерах, так как принцип работы тепловых насосов особых требований к характеристикам оборудования не предъявляет, а самодельные тепловые насосы прежде всего нуждаются в доступности для семейного бюджета.

Для компрессорной нужно выделить собственное помещение, не слишком тесное для обслуживания и ремонта, обладающее хорошей звукоизоляцией и характеристиками, пригодными для эксплуатации контроллеров в случае автоматизации системы. Монтажная работа заключается в закреплении компрессора на стене при помощи кронштейнов.

Сборка конденсатора. В качестве корпуса используется бак из нержавеющего материала емкостью более 100 литров. Бак разрезается на части так, чтобы свободно помещался змеевик из медной трубки. Для качественной намотки змеевика применяют корпус газового баллона. Размер витков будет составлять около 35-40 см в диаметре.

После чего витки трубки фиксируют перфорированным уголком. Параметры трубки: длина около 35 метров, толщина стенки – 1мм. Необходимо обеспечить герметичность выхода трубок змеевика и резьбовые соединения в корпусе для ввода систему отопления. После установки змеевика части корпуса сваривают в целое.

Оптимально делать тепловой насос для отопления дома своими руками, когда жилой объект только начинает сходить со страниц проекта в реальность. В европейских странах такое сооружение почти всегда входит обязательным включением при современном проектировании и строительстве малоэтажек.

В России же многие домовладельцы только мечтают о таком надежном, безопасном и бесхлопотном отоплении. Специалисты считают, что за геотермальными насосами будущее и они постепенно вытеснят традиционные способы отопления.

Как сделать тепловой насос своими руками

Экология познания. Усадьба: В последние десятилетия у владельцев домов появился довольно большой выбор систем отопления. Уже необязательно подключаться к централизованным сетям и использовать традиционные источники. Можно выбрать оборудование, работающее на альтернативной энергии, но его главный недостаток – дороговизна. Впрочем, если сделать тепловой насос своими руками из старого холодильника, систему можно существенно удешевить.

Сегодня мало кто сомневается в том, что тепловой насос для отопления дома – самое эффективное средство из всех существующих. Оно же — самое дорогое и сложное в исполнении. По этой причине многие домашние умельцы взялись за самостоятельное решение данной проблемы.

Но ввиду ее высокой сложности достижение положительных результатов дается весьма непросто, нужно иметь энтузиазм, терпение и вдобавок хорошо изучить теорию. Наша статья для тех, кто делает первый шаг на пути внедрения у себя дома такого альтернативного источника энергии, как тепловой насос, сделанный своими руками.

Устройство и принцип работы теплового насоса

Для сборки действующей модели теплового насоса не обойтись без знания теории, а точнее, принципа действия этого устройства. Хотелось бы изначально отметить, что утверждения о КПД в 300, 500 и 1000% — это миф или просто маркетинговый ход, рассчитанный на незнание рядовым пользователем законов физики. Так вот, тепловой насос – это устройство, берущее тепловую энергию в одном месте и перемещающее ее в другое с определенным КПД, не превышающим 100%. В отличие от котельных установок, он самостоятельно тепло не производит.

Примером могут служить домашние холодильники и кондиционеры, чья конструкция основана на так называемом цикле Карно, его же использует принцип работы теплового насоса для отопления или ГВС. Суть этого цикла заключается в движении вещества (рабочего тела) по замкнутой системе и меняющего свое агрегатное состояние с жидкого на газообразное и наоборот. В момент перехода выделяется или поглощается огромное количество энергии.

Чтобы пояснить на более доступном языке, перечислим основные элементы, которые включает в себя устройство теплового насоса:

  • компрессор;
  • теплообменник, где рабочее тело переходит в газообразное состояние (испаритель);
  • теплообменник, в котором рабочее тело конденсируется (конденсатор);
  • расширительный (редукционный) клапан;
  • средства управления и автоматики;
  • магистрали из медных трубок.

В качестве рабочего тела выступает вещество, закипающее при низких температурах – фреон. Циркулируя по трубке в виде жидкости, первым делом он попадает в испаритель. После взаимодействия с теплоносителем от внешнего источника (воздух, вода, грунт) рабочее тело испаряется и продолжает свое движение в виде газа. На этом участке давление в системе — низкое. Всю цепочку цикла отражает принципиальная схема теплового насоса:

Пройдя компрессор, фреон под давлением движется ко второму теплообменнику, где ему предстоит сконденсироваться и передать полученное тепло воде, снова приняв жидкое состояние. Далее, рабочее тело попадает в расширительный клапан, давление снова падает и оно продолжает свой путь к испарению. Цикл завершен.

Заводские теплонасосы для жилого дома способны выдавать теплоноситель с температурой 55—60 ºС, этого достаточно для обогрева помещений радиаторами либо теплыми полами. При этом вся система отопления затрачивает электроэнергию на такие цели:

  • питание компрессора;
  • вращение роторов циркуляционных насосов наружного и внутреннего контура;
  • питание средств автоматики и контроля.

Получается, что при потреблении 1 кВт электричества действие теплового насоса может переместить в дом до 5 кВт тепловой энергии извне, отсюда и небылицы о КПД 500%.

Тепловой насос воздух-воздух

Теоретически любая среда, имеющая температуру выше абсолютного нуля (минус 273 ºС), обладает запасом тепловой энергии. А значит, ее можно извлечь, уж тем более это нетрудно сделать при температуре окружающего воздуха минус 10—30 ºС.

Для этой цели служит тепловой насос воздух-воздух, отнимающий тепло у наружной окружающей среды и перемещающий его внутрь частного дома. Это самый доступный способ по цене оборудования и стоимости монтажа, он же – наименее эффективный. Чем крепче мороз на улице, тем меньше тепла удается получить. Принцип действия системы показан на рисунке:

Наружный блок воздушного теплового насоса внешне похож на такой же агрегат сплит-системы, только внутри у него нет компрессора. Остается лишь пластинчатый теплообменник и вентилятор, чьей задачей является повысить интенсивность процесса путем нагнетания через пластины большого количества воздуха.

Тепловой насос вода-вода

Более эффективным вариантом считается тепловой насос вода-вода. Он извлекает тепловую энергию из ближайшего водоема, если таковой есть на расстоянии до 100 м от дома. Другой, более распространенный способ – отбор тепла у грунтовых вод через скважину. По сути, скважин нужно 2: одна для выкачивания воды, другая – для ее сброса. Ниже представлены схемы тепловых насосов, действующих по такому принципу:

Здесь есть свои нюансы. Вода из скважины должна проходить очистку перед попаданием теплообменник, а трубы надо прокладывать ниже глубины промерзания грунта. Другое дело – контур на дне водоема, он заполняется незамерзающей жидкостью (пропиленгликолем), что служит посредником между водой и хладагентом.

Способность обеспечить частный дом тепловой энергией в этом случае зависит от производительности скважины и объема воды в пруде. Также существуют варианты погружения внешнего контура в проточную воду реки или канализационный септик.

Также существуют геотермальные тепловые насосы, чей принцип работы не отличается от предыдущих типов аппаратов, только тепло извлекается из грунта на глубине, где температура всегда одинакова – плюс 7 ºС. Для этого в землю закапывается горизонтальный контур из труб, занимающий большую площадь, либо в скважины глубиной 25 м опускаются геотермальные зонды. В обоих случаях в качестве теплоносителя используется антифриз.

Считается, что работа теплового насоса, добывающего тепло из грунта, — самая стабильная и эффективная. Но покупка и монтаж подобного оборудования очень дороги, а домашние мастера-умельцы редко прибегают к реализации этого варианта.

Как собрать тепловой насос в домашних условиях?

Поскольку термодинамический расчет теплового насоса представляет для большинства домашних мастеров — самодельщиков немалую сложность, приводить его здесь мы не будем. Наша задача – представить несколько действующих моделей, чтобы любой энтузиаст мог взять какую-нибудь из них за основу для создания собственного детища.

Необходимо отметить, что тепловой насос, придуманный и собранный своими руками, для подавляющего большинства рядовых пользователей останется недостижимой мечтой, если не приложить к его изготовлению массу усилий и времени.

Простейший тепловой насос из старого холодильника был описан в статье журнала «Инженер» за 2006 г. Он позиционируется, как нагреватель воздух – воздух для небольшого помещения или теплицы. Кстати, какой бы ни был мощный бытовой холодильник, на обогрев даже небольшого дома его не хватит, а вот на 1 комнатку – вполне. Решение реализуется 2 способами, причем внутренняя автоматика отключения демонтируется и все агрегаты соединяются напрямую для непрерывной работы. В первом случае старый холодильник находится в помещении, конструкция насоса показана на схеме:

Снаружи к нему прокладывается 2 воздуховода и врезается в переднюю дверку. Воздух по верхнему каналу попадает в морозилку, охлаждается и опускается к нижнему воздуховоду из-за увеличения плотности. Затем он покидает корпус холодильника, вытесняемый верхним потоком. Помещение прогревается от теплообменника, расположенного на задней стенке агрегата. По второму способу сделать своими руками тепловой насос так же просто, надо лишь встроить холодильник в наружную стену, как изображено на схеме:

Самодельный обогреватель из холодильника может функционировать до наружной температуры минус 5 ºС, не ниже.

Тепловой насос из кондиционера

Современные сплит-системы, особенно инверторного типа, успешно выполняют функции того же теплового насоса воздух – воздух. Их проблема в том, что эффективность работы падает вместе с наружной температурой, не спасает даже так называемый зимний комплект.

Домашние умельцы подошли к вопросу иначе: собрали самодельный тепловой насос из кондиционера, отбирающий теплоту проточной воды из скважины. По сути, от кондиционера тут используется только компрессор, иногда – внутренний блок, играющий роль фанкойла.

По большому счету, компрессор можно приобрести отдельно. К нему потребуется сделать теплообменник для нагрева воды (конденсатор). Медная трубка с толщиной стенки 1—1.2 мм длиной 35 м наматывается для придания формы змеевика на трубу диаметром 350—400 мм или баллон. После чего витки фиксируются перфорированным уголком, а затем вся конструкция помещается в стальную емкость с патрубками для воды.

Компрессор из сплит-системы присоединяется к нижнему вводу в конденсатор, а к верхнему подключается регулирующий клапан. Таким же образом изготавливается испаритель, для него сгодится обычная пластиковая бочка. Кстати, вместо самодельных емкостных теплообменников можно использовать заводские пластинчатые, но это обойдется недешево.

Сама по себе сборка насоса не слишком сложна, но здесь важно уметь правильно и качественно пропаивать соединения медных трубок. Также для заправки системы фреоном потребуются услуги мастера, не станете же вы специально покупать дополнительное оборудование. Дальше – этап наладки и пуска теплового насоса, который далеко не всегда проходит удачно. Возможно, придется немало повозиться, чтобы добиться результата.

Заключение

Конечно, отопление дома тепловым насосом – мечта многих домовладельцев. К сожалению, стоимость установок слишком высокая, а справиться с собственноручным изготовлением могут единицы. И то зачастую мощности хватает лишь на ГВС, об отоплении речь не идет. Если бы все было так просто, то у нас в каждом доме стоял самодельный тепловой насос, а пока что он остается недоступным широкому кругу пользователей.

опубликовано econet.ru Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector