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.
P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! © econet
Отопление дома с помощью теплового насоса
В центре нашей планеты располагается мощный источник тепла — раскаленное ядро.
Благодаря этому, на протяжении всего существования цивилизации у человечества всегда будет возможность использовать это тепло в своих целях.
Помимо этого, окружающая среда (воздушные массы, вода в водоемах) аккумулирует энергию Солнца. Тепловые насосы для отопления дома — геотермальные, воздушные и водяные функционируют, используя тепловую энергию природы.
Тепловой насос для отопления дома
Базовый принцип функционирования
Тепловой насос извлекает низкотемпературную энергию тепла из окружающей среды и преобразует ее в высокотемпературную, которая идет на нагрев жидкости в контуре отопительной системы или напрямую греет воздух в помещении. Функционирование теплонасоса базируется на физических и химических законах, давно открытых наукой.
Чтобы разобраться, как работает тепловой насос для отопления дома, нужно вспомнить принцип работы обычного холодильника. Отличие заключается в том, что процессы идут в обратной последовательности. В случае с холодильником рабочее вещество испаряется, за счет чего продуцирует холод. А в тепловом насосе рабочее вещество конденсируется и отдает при этом тепло.
Конструкция холодильника включает испаритель (морозильную камеру) — это источник холода в системе. Излишки тепла попадают на конденсаторную решетку (она расположена с тыльной стороны корпуса) и выбрасываются в воздух.
Читайте также: Обустройство скважины без кессона: варианты и технологии
Теплонасос также нуждается в испарителе, который должен контактировать с природным источником низкотемпературной энергии. К ним относятся:
- воздушные массы снаружи дома;
- глубинная часть незамерзающих водоемов;
- земная кора ниже точки промерзания грунта.
В системе присутствует конденсатор — устройство, которое обеспечивает теплообмен. По сути, тепловой насос напоминает холодильник, в котором тепло целенаправленно уходит на прямой или косвенный обогрев помещения, а не выбрасывается в атмосферу за ненужностью.
Тепловой насос — система, которая работает циклически, ее рабочее вещество, как и в холодильнике — хладагент. В состав теплонасоса входит три контура:
- внешнего сбора — проложен во внешней среде, по нему перемещается теплоноситель с подходящими характеристиками, обычно это антифриз;
- коллектора — в его состав входит коллектор, теплообменники, клапаны и т.д.;
- внутреннего снабжения — для отопления помещений или поставки горячей воды в систему ГВС.
Принципиальная схема работы теплового насоса
Принцип работы тепловых насосов для отопления дома достаточно прост. Пока теплоноситель движется по рабочему контуру (он может находиться на воздухе, в воде, в грунте), он получает низкую энергию тепла. Далее теплоноситель поступает в первый теплообменник — это испарительная камера, где он отдает аккумулированное тепло хладагенту, который циркулирует по внутреннему контуру системы.
Хладагент в жидком виде перемещается в испарительную камеру, где под воздействием низкого давления и температуры +5°С переходит в газообразное состояние.
Газ поступает в компрессор, и в результате сжатия его температура скачкообразно возрастает. Газ движется дальше, в конденсатор, и отдает эту тепловую энергию системе отопления.
Избавившись от излишков тепла, газ переходит в жидкое состояние, и цикл начинается заново.
Первичные контуры и функциональность системы
Для работы теплонасоса требуется источник тепловой энергии, которым может служить любая среда при условии, что в зимнее время ее температура стабильно будет превышать +1°С. Таким образом, практикуется установка агрегатов, получающих тепловую энергию из воды, воздуха и земли (из грунта или пород глубокого залегания).
Вода
Для прокладки первичного контура подходит любой естественный или искусственный водоем, при условии, что он не промерзает до дна.
Длина трубопровода, погруженного на дно, определяется при расчете мощности теплового насоса — один метр смонтированного змейкой или кольцами трубопровода позволяет получить до 30 Вт тепловой энергии.
То есть, теплонасос с трубопроводом длиной 500 метров способен обогреть дом, у которого потребность в тепле составляет 15 кВт.
Горизонтальный трубопроводный контур, уложенный кольцами
Принцип работы теплового насоса вода-вода заключается в том, что полученное тепло используется на нагрев жидкого теплоносителя в радиаторной системе отопления или контуре теплого пола.
Функциональность теплового насоса вода-вода достаточна, чтобы обеспечивать стабильный напольный обогрев, так как позволяет поддерживать температуру теплоносителя на уровне 45-60 градусов.
Для полноценного радиаторного отопления с таким температурным режимом дом требуется серьезно утеплить.
Воздух
У теплового насоса вода-вода коэффициент преобразования в среднем составляет 1,5-2,2. В то время как тепловой насос воздух-воздух или воздух-вода превышают этот показатель приблизительно в два раза — коэффициент преобразования более 4.
Тепловые насосы, работающие по схеме «воздух-воздух» широко распространены, поскольку они не нуждаются в монтаже больших контуров. Любой инверторный кондиционер, сплит-системы, работающие на обогрев помещения, по сути, являются тепловыми насосами с небольшой эффективностью.
Принцип работы воздушного теплового насоса
Воздушный тепловой насос имеет существенный недостаток — в морозную погоду ему негде брать тепло. Некоторые модели агрегатов рассчитаны на работу при -20°С, в остальных случаях предел не опускается ниже -10°С.
Помимо агрегатов «воздух-воздух» существует тепловой насос системы воздух-вода. Его отличие в том, что полученная тепловая энергия греет не воздух в помещении, а теплоноситель в отопительном контуре.
Принцип действия теплового насоса воздух-вода стандартный. При этом испаритель, дополнительно оснащенный вентилятором, устанавливают снаружи дома, а компрессор и конденсатор внутри. Подсоединив к теплообменнику водяной контур, можно обустроить напольный обогрев помещения.
Земля
Самым стабильным природным источником тепла являются горные породы на глубине свыше 20 метров, так как они постоянно подогреваются теплом от земного ядра.
Но под установку контура из U-образной трубы приходится бурить глубокие скважины, что сказывается на цене установки.
Геотермальные установки эффективны, но окупаются только через 10-15 лет эксплуатации при условии качественного утепления дома.
Тепловой насос «Земля-Вода»
Более дешевый в монтаже вариант подразумевает укладку контура на полметра ниже уровня промерзания грунта. Схема укладки — змейкой или кругами. Монтаж такой системы требует большого объема земельных работ, кроме того, внешний контур может быть поврежден в процессе эксплуатации.
Самодельные установки
Агрегат, добывающий тепло из окружающей среды, можно создать самому, если взять за основу бытовой холодильник или кондиционер.
Рассмотрим подробнее, как смонтировать тепловой насос своими руками.
Подходящей альтернативой отоплению загородного дома послужит такая система, поскольку она не требует дорогостоящего подключения к газовой сети или постоянной заботы о покупке и доставке топлива.
Теплонасос из холодильника
Использование холодильника в качестве базиса для изготовления теплового насоса напрашивается по очевидной причине — конструкция агрегата включает такой ключевой элемент как компрессор.
На первом этапе работ следует изготовить конденсатор в виде емкости с теплообменным контуром в виде змеевика. Самодельный контур для циркуляции теплообменника лучше всего выполнить из тонкой медной трубки, предназначенной для монтажа инженерных сетей.
Толщина стенки должна составлять не менее 1 мм. Трубку наматывают ровными витками на цилиндрический предмет подходящего диаметра. Затем готовый змеевик снимают с цилиндра.
Для жесткости поверх витков змеевика можно установить перфорированные алюминиевые уголки, чтобы с равным шагом фиксировать витки к их отверстиям.
Тепловой насос из холодильника
Самодельный конденсатор представляет собой емкость из прочного материала, устойчивого к высоким температурам. Лучше всего выбрать бак из нержавеющей стали емкостью порядка 100 литров.
Чтобы в ходе монтажа змеевик не деформировался, рекомендуется разрезать резервуар, установить туда контур, и сварить разрезанную емкость обратно.
При этом в баке следует прорезать выходные отверстия для концов змеевика — сверху и снизу. В отверстия ввариваются резьбовые патрубки.
На следующем этапе необходимо установить компрессор от старого бытового холодильника. Предварительно проверьте его исправность. Компрессор монтируют на стену помещения при помощи кронштейнов, и рядом с ним устанавливают остальное оборудование.
Трубы внутреннего контура заводят в испаритель — пластиковую емкость, объем которой должен соответствовать объему конденсаторного бака.
Внутрь испарителя ставят змеевик из трубы, диаметр которой составляет ¾ дюйма. Для монтажа водяного контура применяются трубы ПВХ.
На заключительном этапе систему заправляют фреоном — это должен сделать специалист, располагающий соответствующим оборудованием.
Тепловой насос из холодильника способен обогревать небольшое помещение или постройку — гараж, мастерскую.
Теплонасос из кондиционера
Самодельный тепловой насос из кондиционера изготавливается несколькими способами. К особенностям кондиционера можно отнести схожесть принципов его работы с функционированием теплового насоса.
Но есть и ряд отличий, в том числе касающийся температурного режима работы — сплит-системы не приспособлены для функционирования при низких температурах.
Чтобы из кондиционера выполнить тепловой насос, требуется самостоятельно модифицировать имеющуюся конструкцию.
Работа теплонасоса из кондиционера
Способ 1. Наружный блок кондиционера меняют местами с внутренним, в котором расположен испаритель. Функция испарителя в тепловом насосе — передавать низкопотенциальное тепло.
Во внешнем блоке находится конденсатор, передающий тепловую энергию. Теплоносителем в системе служит вода или воздух.
Если выбрана вода, конденсатор требуется смонтировать внутри резервуара, где будет передаваться тепло.
Способ 2. Климатическая техника полностью разбирается, а ее детали идут на сборку классической схемы, в которой задействованы испаритель, компрессор и конденсатор.
Из этого следует
Теплонасосы зарекомендовали себя как удобный и экономичный дополнительный источник тепла, подходящий в первую очередь для низкотемпературного обогрева домов — теплого пола, потолочной или плинтусной системы.
Такая установка может взять на себя обеспечение дома теплом в течение всего отопительного периода за исключением экстремально холодных дней, если речь идет не о геотермальном теплонасосе, функциональность которого не зависит от капризов природы. Поэтому параллельно отопительная система должна быть подключена к обычному котлу.
Чтобы по максимуму использовать получаемую тепловую энергию, необходимо позаботиться о качественном утеплении дома, обогреваемого такой установкой. Недостатком является высокая стоимость монтажа по-настоящему эффективной установки.
Видео по теме:
Тепловой насос воздух вода своими руками (отзывы)
В настоящее время широкое распространение начинают получать альтернативные варианты агрегатов, которые могут обеспечить отопление частного дома.
Тепловой воздушный насос системы воздух-вода таких производителей, как Mitsubishi, Nibe или Gree можно установить своими руками. Несмотря на откровенно высокую стоимость таких агрегатов системы типа воздух-вода марок Mitsubishi, Nibe или Gree, имеют, в большинстве своем, положительные отзывы.
Внешний вид наружных блоков теплового насоса «воздух-вода» Gree Versati
Это обусловлено тем, что характеристики таких устройств как тепловой воздушный насос системы типа воздух-вода, от таких фирм как Mitsubishi, Nibe или Gree, позволяют значительно снизить затраты связанные с отоплением.
Какое устройство тепловых насосов типа воздух-вода?
Следует отметить, что степень эффективности тепловых насосов системы типа воздух-вода, сделанных своими руками и использующих воду из бассейна, несколько ниже, чем у устройств типа воздух-вода торговых марок Mitsubishi, Nibe или Gree.
Это связанно с тем, что принцип работы теплового насоса системы воздух-вода, который работает, используя воду из бассейна, и собран своими руками, зависит от времени года.
Такой насос работает с поправкой на низкотемпературный режим в холодное время года не очень эффективно. Исходя из этого, мощность теплового насоса типа воздух-вода, созданного своими руками и берущего воду из бассейна зимой при низкой температуре, значительно снижается.
- Однако, для проведения монтажа своими руками теплового насоса воздух-вода марок Mitsubishi, Nibe или Gree, не нужно рассчитывать точную глубину скважины и производить точнейшие расчетные работы.
- Также, при монтаже насоса Mitsubishi, Nibe и Gree нет необходимости в том, чтобы рассчитать объем работы, связанной с выемкой грунта, которая может производиться около бассейна.
- Для того чтобы установить своими руками насос Mitsubishi, Nibe или Gree системы воздух-вода и рассчитать его эффективность, достаточно произвести выбор нужного оборудования и выбрать подходящее место, например, на крыше или поблизости от бассейна.
Внешний блок теплового насоса MITSUBISHI ELECTRIC
Таким образом, воздушный тепловой насос Mitsubishi, Nibe или Gree вполне можно установить своими руками возле бассейна, не выполняя при этом большого количества всевозможных масштабных работ по подготовке.
А еще весомым преимуществом теплового насоса Mitsubishi, Nibe или Gree является принцип работы, при котором полученное тепло может быть повторно использовано для работы системы.
В этом случае низкотемпературный режим не будет выступать значительной помехой. Об этом свидетельствуют многочисленные отзывы пользователей.
Принцип работы теплового насоса позволяет применять тепло, которое покидает помещение, вместе с уже отработанным воздухом или водой из бассейна.
Читайте также: Монтаж теплого пола под плитку: инструкция по укладке и установке
Однако для того, чтобы в некоторой мере провести компенсацию недостатка мощности в тепловых насосах, расположенных возле бассейна, необходимо предусматривать различные варианты применения альтернативных систем отопления.
Принцип функционирования теплового насоса, находящегося поблизости от бассейна, основан на том, что некоторое количество тепловой энергии содержит в себе практически любая среда, в том случае, когда ее температура выше +1 градуса по Цельсию.
Воздушный тепловой насос основан на принципе передаче тепла от источника, обладающего низким потенциалом тепловой энергии, к получателю тепла, который обладает более высокой температурой.
Практически, воздушный тепловой насос, работает благодаря тому, что теплоноситель попадает в трубопроводную магистраль, которая зарыта в грунте. В результате этого производится нагревание теплоносителя.
Воздушный тепловой насос устроен таким образом, что циркулирующий в нем теплоноситель после попадания в испаритель или теплообменник осуществляет передачу всей накопленной энергии тепла на внутренний контур.
Наружный блок мультисплит-системы Sanyo
Воздушный тепловой насос снабжен хладагентом, который циркулирует по путям внешнего контура и при нагреве в испарителе трансформируется в газообразное или парообразное состояние.
В представленных насосах теплового типа происходит попадание газообразного хладагента в полость компрессора, где он подвергается сжатию из-за интенсивного воздействия высокого давления.
В результате этого наблюдается повышение температуры хладагента, циркулирующего внутри теплового насоса. После прохождения цикла хладагент теряет тепло и возвращается в систему в изначальном своем состоянии.
Применение мощного вентилятора позволяет забирать из внешней среды воздух, который при контакте с испарителем продолжает свою циркуляцию по змеевику.
Далее производится замыкание цикла, и хладагент при нагревании вновь попадает в компрессор. С техническими характеристиками представленного устройства можно ознакомиться на примере модели насоса воздух-вода Gree GRS-CQ:
- Потребляемая мощность: 200 Вт;
- Максимальное давление воды: 3 бар;
- Предел расхода воды: 7,5 л;
- Присоединительный диаметр (хладагент, вода): 12-17 мм;
- Температура входящей воды: от +7 до +25 °C.
Представленные агрегаты подразделяются на два подвида исходя из особенностей компоновочной схемы. Они представлены в виде сплит-системы и в виде моноблока.
Моноблок имеет вид единого устройства, все компоненты которого собраны в одном корпусе. Он может быть установлен как в середине дома, так и снаружи.
При проведении установки внутреннего типа необходимо позаботиться об устройстве проходного канала, служащего для забора воздуха.
Принципиальная схема теплового насоса воздух-вода
Наружная установка наиболее предпочтительна, благодаря ей, компрессор, как источник шума, можно расположить за пределами помещения.
Сплит система выполнена с разделением агрегата на два разных блока. С состав первого входит конденсатор и присоединенная к нему система, обеспечивающая автоматический контроль. Второй наружный блок оборудован компрессором.
какие фильтры под мойку лучше покупать и почему?
к меню ↑
Отзывы об устройствах
Превалирующее большинство существующих отзывов о работе агрегатов и их эффективности положительны.
Сергей, 37 лет, Иркутск:
Я живу с семьей в большом загородном доме. Газовой магистрали у нас нет, потому я решил сэкономить на оплате электричества, и установил себе сплит-систему в виде теплового насоса Mitsubishi. Теперь в холодное время года во всех комнатах тепло. Оборудование работает исправно. Советую всем.
Павел, 45 лет, Воронеж:
Разочаровался в обычных отопительных системах уже давно, и некоторое время подыскивал походящую альтернативу. Остановил свой выбор на моноблочной системе воздух-вода фирмы Nibe. Установку производил специалист. С первыми осенними холодами я запустил ее и удивился, как быстро прогрелись все комнаты в доме. Советую ее теперь всем знакомым.
Антон, 50 лет, Вологда:
Я занимаюсь продажей систем отопления. Недавно начал продавать системы воздух вода. Все покупатели остаются довольны, от них я слушал только положительные отзывы.
к меню ↑
Как изготовить систему своими руками и произвести ее последовательное подключение?
Тепловой насос воздух-вода ACWELL RDM-120
При желании практически все элементы, входящие в состав системы с тепловым насосом можно изготовить самому. Для этого потребуется наличие:
- Металлического бака из нержавеющей стали с объемом в 100 л;
- Пластиковой бочки с широкой горловиной;
- Трубы, изготовленной из меди;
- Набора муфт и переходников;
- Отвоздушивателя ДУ-15;
- Предохранительного клапана;
- Манометра;
- Устройства для реализации автоматического управления;
- Кронштейнов для обеспечения крепления элементов.
Следует помнить о том, что для полноценной работы компрессора понадобится достаточно большой ток. Исходя из этого, рекомендованный уровень нагрузки на электросчетчик должен составлять приблизительно 40 ампер.
Для того чтобы изготовить тепловой агрегат с мощностью равной 9 кВт, нужно обзавестись компрессором с мощностью в 7,2 кВт. Кроме того, необходимо сделать из медной трубки змеевик.
Для этого необходимо аккуратно обмотать трубу вокруг баллона с нужным диаметром. Для того чтобы изготовить конденсатор нужно провести разрезку стального бака на две равные части, а затем поместить внутрь него змеевик из меди.
Далее бак нужно заварить и произвести установку резьбовых соединений. Чтобы установить уже готовый конденсатор понадобятся специальные кронштейны.
Потом нужно разрезать на две части бочку, выполненную с применением пластика из которой будет сделан испаритель. Далее присоединение всех элементов производится в следующем порядке:
Тепловой насос воздух-вода GREEN ENERGY GE 30-H
Вообще применение тепловых насосов для обеспечения отопления дома весьма удобно и выгодно. Такой агрегат может производить отопление жилой площади в более чем 400 кв. метров.
Установка агрегата в большинстве случаев окупается в течение нескольких последующих лет ее эксплуатации. Если вы владеете домом с небольшой площадью жилых помещений, то установка конструкции может производиться своими руками, а все ее компоненты также могут быть изготовлены самостоятельно.
Стоит помнить о том, что компрессор нужно закреплять внутри помещения и желательно на стене при помощи надежных и крепких металлических кронштейнов.
При соединении нагнетательного бака рекомендуется использовать резьбовые соединения ввиду их высокой механической крепости. Стоит заметить, что все манипуляции, связанные с этапами окончательного монтажа оборудования (пайка медной трубы, закачка фреона в системную трубопроводную магистраль) должны производиться с участием квалифицированного специалиста.
Недостаточно умелые действия могут привести к необратимым механическим повреждениям деталей и элементов оборудования, и связанны с высокой вероятностью получения травм бытового характера.
Перед тем, как произвести тестовый запуск насосного оборудования нужно подвергнуть детальной диагностике общее состояние всей домашней проводки и электросчетчика.
Все устаревшие и ветхие элементы в обязательном порядке подвергаются замене на новые. В некоторых случаях установленная насосная система не соответствует ожиданиям владельцев дома.
Тепловой насос воздух-вода Mammoth
В большинстве своем это связанно с некорректно проведенными термодинамическими расчетами. Результат этого – система не обладающая достаточной мощностью и неоправданно высокие затраты на слишком мощное оборудование. к меню ↑
Как работает тепловой насос воздух-вода? (видео)
Главная страница » Тепловые насосы
Как сделать тепловой насос типа вода-вода: пошаговая схема сборки
Если отапливать частный дом газом невозможно или слишком дорого, а использовать твердое топливо не удобно, почему бы не извлечь энергию прямо из окружающей среды? Один из самых эффективных вариантов получить необходимые джоули — тепловой насос вода вода. На западе промышленное производство таких агрегатов давно налажено и пользуется высоким спросом. Однако стоимость их довольно высока. Поэтому вопрос о создании теплового насоса своими руками остается весьма актуальным.
Как устроен и работает такой тепловой насос?
Грубо говоря, тепловой насос работает как холодильник, только наоборот. Холодильник выводит часть тепла наружу, чтобы понизить температуру внутри камеры. Поэтому задняя стенка холодильника заметно нагревается. Тепловой же насос «охлаждает» окружающую среду, нагревая теплоноситель, который циркулирует в домовой системе отопления.
Обычно тепловые насосы вода вода состоят из следующего набора устройств:
- наружного контура;
- внутреннего контура;
- испарителя;
- конденсатора;
- компрессора.
Наружный контур представляет собой трубу, по которой циркулирует грунтовая вода.
Она поступает в систему из скважины, проходит через наружный контур, отдавая системе тепловую энергию с низким потенциалом, а затем сбрасывается в другую скважину.
Иногда внутри наружного контура, погруженного в воду, находится специальная жидкость, именуемая «рассолом». Это тоже вполне эффективный способ собрать находящееся в окружающей среде тепло.
Обратите внимание! Если возле дома имеется открытый водоем, его также можно использовать в качестве источника тепла. При этом нет необходимости бурить скважины для забора и сброса грунтовой воды.
Тепло грунтовой воды поступает в испаритель. Сюда же попадает через капиллярное отверстие находящийся под давлением хладагент. Снижение давления вызывает процесс испарения и тепло с внутренних стенок испарителя передается хладагенту. Газообразный хладагент поступает в компрессор, где происходит процесс его сжатия, после чего он направляется в конденсатор.
Здесь хладагент снова переходит в жидкое состояние, а полученная в результате энергия используется для подогрева теплоносителя, который циркулирует в трубах отопительной системы дома.
Таким образом, низкопотенциальная тепловая энергия воды преобразуется в энергию с высоким потенциалом и позволяет даже в сильные морозы обогревать дом вполне эффективно.
Наглядно этот процесс представлен на схеме теплового насоса вода вода.
На схеме теплового насоса «вода-вода» показан процесс получения из окружающей среды тепловой энергии с низким потенциалом в высокопотенциальную энергию для обогрева дома и подогрева воды
Качество работы теплового насоса во многом зависит от колебаний температуры воды. Чем стабильнее температура, тем лучше обогрев.
В скважине температура воды на протяжении всего года колеблется в пределах 7-12 градусов, что позволяет использовать оборудование очень эффективно.
Чтобы автоматизировать работу устройства, используют терморегулятор, который включает и отключает компрессор, поддерживая в температуру в помещениях на определенном уровне.
Как самостоятельно сделать такое устройство?
Самодельный тепловой насос типа «вода-вода» представляет собой набор готовых агрегатов, которые необходимо подключить в правильной последовательности.
Выглядит просто, но на практике все дело можно испортить из-за отсутствия грамотных расчетов. Они необходимы, чтобы выяснить оптимальную мощность компрессора, диаметр трубы теплообменника, а также прочие параметры системы.
У неспециалистов есть несколько вариантов решения этой проблемы:
- воспользоваться специальным программным обеспечением (например, программами CoolPack 1,46 и Copeland);
- использовать он-лайн калькуляторы, которые предлагаются на сайтах производителей такого оборудования;
- пригласить специалиста, который поможет все рассчитать за определенную плату или по доброте душевной.
Итак, теперь о каждой детали подробнее.
Деталь #1 — компрессор
Самый простой способ обзавестись подходящим компрессором — снять его с кондиционера, например, со сплит-системы марки LG. Семиваттный компрессор имеет мощность в 9,7кВт при производстве тепла и 7,5 кВт — при охлаждении. Дополнительное достоинство таких компрессоров — низкий уровень шума при работе.
Компрессор для теплового насоса вода-вода можно снять со старого кондиционера. Предпочтительнее выбирать модель, подходящую по мощности и работающую бесшумно
Читайте также: Герметик для канализационных труб: виды, какой лучше, обзор брендов
Во многих компрессорах используется фреон R22, температура кипения которого составляет -10, конденсирования — +55. В 2030 году этот хладагент будет запрещен к использованию. Достойной альтернативой может стать более «молодой» фреон R422. Впрочем, сменить хладагент можно не только при создании теплового насоса, но и в любое подходящее время.
Деталь #2 — конденсатор
Для изготовления конденсатора можно использовать бак из нержавеющей стали примерно на 120 литров. Его разрезают пополам, внутрь монтируют медный змеевик, приваривают соединения с двухдюймовой резьбой, затем половинки бака соединяют с помощью сварки. Площадь змеевика, по которому будет циркулировать хладагент, рассчитывается по формуле:
ПЗ = МТ/0,8РТ, где:
- ПЗ — площадь змеевика;
- МТ — Мощность тепла, выдаваемого системой, кВт;
- 0,8 — коэффициент теплопроводности при взаимодействии воды и меди;
- РТ — разница температуры воды на входе в систему и на выходе из нее, градусов Цельсия.
Для изготовления змеевика подойдет полудюймовая медная труба, специальная холодильная или чистая сантехническая. Рекомендованная толщина стенки трубы 1-1,2 мм.
Чтобы превратить отрезок трубы нужной длины в змеевик, достаточно намотать ее на любой подходящий цилиндр, например, на газовый баллон. Концы змеевика выводят наружу, используя сантехнические переходники.
Для обеспечения герметичности соединения следует воспользоваться льном и зажимной гайкой.
Чтобы сделать змеевик для конденсатора теплового насоса вода-вода, нужно аккуратно намотать медную трубу на баллон. Зафиксировать шаг витков поможет металлическая рейка
Обратите внимание, что вход фреоновода должен располагаться в в верхней части конденсатора, чтобы предотвратить образование пузырьков.
Деталь #3 — испаритель
На роль испарителя подойдет пластиковая бочка объемом 127 л. Удобнее, если у нее будет широкая горловина. Рассчитывают испаритель также, как и конденсатор. Медную трубу можно скрутить медной же проволокой, без всякой изоляции.
Самодельный испаритель для теплового насоса вода-вода можно сделать из пластиковой бочки с широкой горловиной. Змеевик можно уложить и в меньшую емкость, но удобнее работать с бочкой объемом более 120 л
Специалисты рекомендуют использовать для самодельных тепловых насосов испарители «затопленного» типа, в которых сжиженный хладагент поступает в воду снизу, а испаряется в верхней части.
Переходники можно изготовить из горловин обычных пластиковых бутылок, которые фиксируют с помощью льна и герметика. Для подачи и отвода воды подойдут стандартные канализационные трубы.
При монтаже терморегулирующего клапана, перед началом пайки трубы линии выравнивания, следует обмотать его влажной тканью, поскольку этот элемент нельзя нагревать более, чем до 100 градусов.
Сборка и заправка фреоном
Чтобы собрать подготовленные устройства в единую систему, понадобится сварочный аппарат. У входа в компрессор рекомендуется сделать заправочный клапан, который пригодится в дальнейшем. Затем с помощью специального вакуумного насоса следует проверить систему на вакуум.
Чтобы заправить систему фреоном, понадобится баллон, содержащий не менее 2 кг хладагента. После заправки рекомендуется выждать несколько дней, проверяя давление в системе.
Если оно остается постоянным, значит, протечки отсутствуют. Если же давление снижается, определить места протечек можно самым простым способом: с помощью мыльной пены.
Неопытным мастерам лучше обратиться к мастеру, который заправит оборудование профессионально и надежно.
Для автоматического регулирования работы системы рекомендуется использовать пусковое однофазное реле на 40А, предохранитель 16А, электрический щиток и DIN рейку.
Понадобится два каппилярных датчика температуры: у выхода из системы (рекомендуемое максимальное значение температуры — 40 градусов) и на выходе из испарителя (температура отключения — 0 градусов, чтобы не допустить замерзания системы).
Если для учета показаний обоих термодатчиков используется контроллер, следует помнить, что его настройки могут сбиться при отключении электроэнергии.
Примерно так выглядит один из вариантов самодельного теплового насоса вода-вода. Сверху устройство закрыто металлическим корпусом, на котором монтируется панель управления
После того, как система готова, а ее элементы размещены в удобных местах, следует соорудить две отдельные скважины для забора и сброса грунтовой воды и подвести наружный контур к системе.
В местностях, где бурение скважин связано с определенными проблемами, заняться этим вопросом следует в первую очередь.
Если скважины пробурить не удастся, возможно, придется выбрать другой вариант теплового насоса, например, «земля-вода».
В следующем видеоматериале продемонстрирована работа насоса самодельного теплового насоса:
Несколько полезных рекомендаций
Перед тем, как приступать к изготовлению теплового насоса, следует оценить уровень теплоизоляции здания и повысить ее до максимального уровня. Иначе эффективность этой системы будет стремиться к нулю.
Лучше всего применять тепловой насос в комплекте с низкотемпературными системами отопления. Чаще всего агрегат подключают к системе «теплый пол». Успешным может быть опыт с системами теплых стен, больших по площади радиаторов и т. п. Эффективность системы будет тем выше, чем меньше разница температур на наружном и внутреннем контурах.
Чтобы снизить затраты на сооружение теплового насоса, рекомендуется использовать дополнительный источник тепла: газовый, электрический или твердотопливный котел. Требуемая мощность и расходы на сооружение теплового насоса будут меньше, а стоимость отопления жилища сократится.
Схема отопления тепловым насосом
Тепловой отопительный насос реализует в работе классическую схему холодильной установки. Схема работы теплового насоса для отопления основана на двух базовых процессах, реализующих теплопередачу – испарении и конденсации. Альтернативное отопление этого вида актуально для регионов с ограниченным доступом к топливу и энергоносителям.
Принцип работы устройства теплового насоса
В своей работе комплекс реализует отбор и передачу тепла от следующих сторонних источников теплоты малого теплосодержания и потенциала:
Перечисленные источники приобретают теплоту от излучения Солнца и раскаленного внутреннего ядра планеты. Солнечное тепло частично отражается и рассеивается, но до 45 % лучистой энергии поглощается поверхностью Земли. При низких температурах воздуха в зимний период года поверхностный слой теряет свое тепло, но расположенные немного глубже пласты грунта и воды сохраняют приобретенное тепло.
Для климатических зон России глубина точки промерзания (потери теплоты) имеет следующие средние значения:
Наружная сеть теплового насоса собирает тепло от источников, передает его в устройство теплового насоса, где за счет использования физических процессов увеличивает его потенциал. Полученный с помощью процессов испарения, конденсации, сжатия хладагента объем теплоты передается на нужды отопления и горячего водоснабжения.
В летнее время тепловой насос, реализуя свой принцип работы, может забирать тепло из помещений и отдавать его в окружающую среду.
Конструкция теплового насоса
В состав комплекса теплового насоса отопления входят следующие основные устройства и элементы:
Наружная сеть погружена в источник теплоты и заполнена незамерзающим теплоносителем. В его качестве чаще всего используется раствор поваренной соли.
Теплоноситель циркулирует по обширной сети контура, приобретает тепло, перемещает его в испаритель. В испарителе он разогревает хладагент на 5 – 8 градусов Цельсия.
Хладагент в силу своих физических свойств (низкая величина температуры кипения) испаряется и покидает теплообменный аппарат.
Далее газообразный хладагент сжимается компрессорной установкой, температура его повышается пропорционально давлению. Затем газ поступает в конденсатор, где охлаждается и конденсируется теплоносителем внутренней системы отопления и ГВС. При этом выделяется большое количество теплоты конденсации, теплоноситель нагревается и поступает в радиаторы отопления, бойлер горячего водоснабжения.
Сконденсировавшийся хладагент стекает в нижнюю часть теплообменника конденсатора, проходит дроссельную заслонку. В процессе дросселирования хладагент сильно расширяется, снижается его температура и избыточное давление.
В итоге цикл замыкается в испарительном аппарате – хладагент вновь нагревается и транспортирует тепло в конденсатор.
Виды тепловых насосов
По источнику сбора тепла выделяют следующие виды тепловых насосных агрегатов;
Первый вариант устройства – наиболее распространенный. Это обусловлено отсутствием водоемов, глубоким залеганием грунтовых вод, грунт же присутствует везде. Внешний контур выполняется из полимерных труб, укладывается двумя способами.
При горизонтальном размещении сеть трубопроводов укладывают на площади до 50 квадратных метров на глубину, превышающую точку промерзания грунта. При вертикальном расположении труб они монтируются в шурфы до 100 метров глубиной.
Собранное тепло передается теплоносителю водяного отопления.
Второй вариан т реализуется расположением контура сбора тепла в водоемах или скважинах грунтовых вод. Эффективность его несколько ниже, применение обусловлено наличием водного источника теплоты сниженного потенциала.
Конфигурацией теплового насоса типа «вода источника – вода системы отопления» является модель «вода – воздух». В этом случае тепловой поток передается системе воздушного отопления объекта – воздух нагревается в калорифере приточной установки вентиляции, распределяется по отдельным помещениям через воздуховоды.
Последний вид насоса отопления – система «воздух – воздух». Эта конфигурация встречается реже других. Причиной этого является низкая температура окружающего воздуха, модель может реализовать свой принцип работы в южных регионах в весенний (осенний) период.
Анализ эффективности теплового насоса
Конструкция теплового насоса для обогрева помещений – перспективный вид альтернативного отопления. Способ отопления обладает следующими достоинствами:
Экологическая безопасность обусловлена полной нейтральностью для здоровья человека веществ, используемых в процессе – фреона, водного раствора поваренной соли, воды. Высокая пожарная безопасность гарантируется отсутствием огня, раскаленных поверхностей, взрывоопасных смесей веществ.
Строительство теплового насоса возможно в любых широтах, при этом будет варьироваться коэффициент полезного действия комплекса.
Экономическая эффективность вызвана минимальными затратами на получение тепла реализуемым принципом работы теплового насоса. Тепловой насосный агрегат зимой может выполнять функции комплекса отопления, летом – системы кондиционирования.
Наряду с преимуществами система отопления с теплым насосом в качестве источника теплоты имеет следующие недостатки:
Высокая стоимость оборудования и материалов обусловлена большим объемом трубопроводов, дороговизной компрессора, теплообменных аппаратов. При укладке и обустройстве внешних контуров сбора тепла потребуются значительные по объему монтажные и строительные работы.
Срок окупаемости финансовых затрат составляет период в 9 – 11 лет. За это время оборудование уже достигает высокой степени износа.
Самостоятельное изготовление отдельных высокотехнологических компонентов системы теплового насоса – компрессора, испарителя, конденсатора, заполнение системы фреоном – произвести практически невозможно.
Самодельные устройства не дают гарантии эффективности и функционирования комплекса в целом.
Для сооружения комплекса и реализации принципа теплового насоса отопления предварительно нужно произвести оценку эффективности и необходимости применения.
В пользу строительства насоса выступают условия недостатка источников энергии классического вида – природного газа, электрической энергии, твердого и жидкого топлива.
Сложность устройства, высокая стоимость, длительный срок окупаемости заставляют задуматься, провести качественный анализ перед внедрением этого вида альтернативного источника тепла.
(Просмотров 337 , 1 сегодня)
