Как сделать своими руками тепловой насос: Как сделать тепловой насос своими руками из холодильника

Тепловой насос своими руками — на что обратить внимание

Очень частый вопрос, который многие задают на форумах: “как сделать тепловой насос своими руками ” или “как сделать тепловой насос самостоятельно”.

Хотелось бы поделиться нашим видением данного вопроса. Здесь не будет подробной инструкции по сборке теплового насоса, которыми уже давным давно кишит интернет. Речь пойдет о некоторых сюрпризах, которые Вас скорее всего будут ждать, если Вы задумали сделать тепловой насос своими руками.

Сразу сказать, что сделать тепловой насос своими руками невозможно, будет неправильно. Все возможно!  Существуют же люди, которые собирают самостоятельно автомобили, компьютеры и прочую технику. В конце концов тепловой насос придумал человек, и уже очень давно. Почему же другой человек не может повторить успех и сделать свой тепловой насос?

Тем более, что принцип работы основывается на очень простом цикле Карно, который изучают в школе в программе за 8-й класс.

А вот и сам цикл Карно. Можете сами убедиться, насколько все просто 🙂

А если серьезно, то тепловой насос состоит из следующих основных элементов:

  1. Компрессор
  2. Конденсатор
  3. Испаритель
  4. ТРВ

 

В домашних условиях компрессор сделать не получиться. Вам придется его приобрести. Стоимость, конечно же, зависит от производителя, и главное от мощности, которая зависит от теплопотерь Вашего дома. Часто самоделкины используют компрессора от старых холодильников или кондиционеров. Комментировать такой подход нет смысла. Тепловой насос должен быть энергоэффективным, иначе зачем тогда заморачиваться?

 

Чтобы подобрать испаритель и конденсатор, необходимо выполнить термодинамический расчет. Для этого есть множество программ. У каждого производителя часто есть свое ПО. И конденсатор, и испаритель можно приобрести в качестве готового продукта — теплообменника, однако часты случаи, когда такие теплообменники делают самостоятельно из медной трубы, опущенной в какую-нибудь емкость. Здесь, разумеется, появляется сразу несколько возможных точек отказа системы: надежность соединений.

 

Одна из программ, которой можно воспользоваться для расчета теплового насоса.

Производство

Ведущие европейские производители в основном не производят такие элементы как компрессор испаритель или конденсатор. Даже если речь идет о лидерах рынка, производящих по 100 тыс. тепловых насосов в год. Тогда возникает вопрос, чем занимаются такие производители? Занимаются они тем, что производят термодинамические расчеты и максимально правильно комбинируют компрессора с конденсаторами и испарителями, так чтобы эксплуатация теплового насоса была максимально экономичной, а все элементы подходили друг к другу. Под конкретную мощность, производитель теплового насоса, заказывает у производителя компрессоров, компрессор такой конфигурации, с которой конкретный тепловой насос, заданных параметров, будет максимально эффективен. То же самое касается всех остальных элементов. Компоновка оборудования осуществляется не только на основании расчетов, прототип каждой модели тестируют на стенде. Ведь главное для производителя не просто сделать тепловой насос, а сделать его с максимально высоким COP.

 

Собранный тепловой насос в домашних условиях, возможно будет работать, но, разумеется, возникает вопрос о его эффективности, в связи с сомнительной точностью произведенных расчетов.

 

Крупные производителя борются не только за эффективность теплового насоса, но и за его надежность. Кому нужно оборудование со сроком службы 5 лет, в лучшем случае. Поэтому производители продумывают алгоритмы, призванные максимально сбалансировать систему таким образом, чтобы режимы работы теплового насоса были щадящими. Устанавливаются дополнительные датчики на всех элементах системы. Показания этих датчиков, считывает контроллер и “принимает решение” касательно последующих действий.

 

Некоторые параметры в компрессорном блоке теплового насоса. Скриншот с с сервиса NIBEUPLINK , который позволяет мониторить работу тепловых насосов.

Защита

Например, компрессор не может включиться и выключиться дважды за период менее пяти минут. Если компрессор выключился, через пять минут опять включился, и вскоре опять выключился, допустимый промежуток между пусками увеличивается. Если количество частых пусков будет продолжаться, со временем компрессор теплового насоса выключится, параллельно отправив e-mail пользователю и сервисной службе, о том что происходит неправильная работа теплового насоса и необходимо принять меры.

Такой подход позволяет увеличить срок службы компрессора теплового насоса.

 

Тепловой насос собранный своими руками, скорее всего, не имеет возможности “щадить” свой компрессор. Если выйдет из строя датчик температуры, по которому работает теплонасос, или самодельная автоматика начнет сбоить, распространены случаи частого включения/выключения компрессора. Учитывая, что каждый лишний пуск уменьшает срок службы компрессора, такой режим ни к чему хорошему не приведет, и через 5 лет Вам придется менять компрессор.

 

Процессы, происходящие в компрессорном блоке, весьма требовательны к температурам и давлении в каждой части компрессорного блока. Датчики анализирующие эти температуры и давления передают информацию на плату, где происходит аналитика работы системы. В случае недостаточного/избыточного давления или температуры, система либо выдает ошибку, оповещая пользователя и сервисный центр либо меняет режим на более щадящий/экономичный.

Логи

Помимо этого, у многих заводских тепловых насосов есть возможность записывать логи (записывать показания этих датчиков за определенный промежуток времени). Это дает возможность сервисанту анализировать режимы роботы теплового насоса, и на основании этой аналитики вносить изменения в настройки или балансировать систему.

Вот так выглядит скриншот лога теплового насоса NIBE.

Разумеется, 2 вышеперечисленные пункта не могут быть реализованы в тепловом насосе, сделанном своими руками. Поэтому режимы, протекающие в самодельных системах происходят “как есть”, а не “как надо”. Это, в свою очередь, приводит все к той же неэффективности и уменьшению надежности.

 

Напоследок

Самый важный момент — автоматика теплового насоса, а точнее — алгоритмы. Например, используя погодозависимую автоматику, можно уменьшить потребление электроэнергии на 25%. Погодозависимая автоматика предусматривает изменение температуры теплоносителя в зависимости от температуры на улице. Возможность планирования температуры, например автоматическое уменьшение температуры на ночь на пару градусов, уменьшает потребление электроэнергии до 10% в год. Такую автоматику можно самостоятельно приобрести и подключить к самодельному тепловому насосу, но есть 2 момента:

  1. На алгоритм работы автоматики не смогут влиять процессы происходящие в компрессорном блоке (например, автоматика может требовать включить тепловой насос, тогда когда он этого не может сделать из-за технологической паузы)
  2. Стоимость хорошей погодозависимой автоматики с возможностью планирования, довольно высокая, а это уменьшает разницу в цене между самодельным и заводским тепловым насосом.

Так выглядит встроенная погодозависимая автоматика теплового насоса NIBE

 

Выводы

Таким образом, тепловой насос своими руками, дело нехитрое. Но сколько Ваших средств он сэкономит, насколько комфортным будет режим эксплуатации и сколько времени он прослужит — весьма большой вопрос. Мы считаем, что сапожник должен делать сапоги, а тепловой насос должен производиться в заводских условиях. В противном случае экономия денежных средств при начальных капиталовложениях, в будущем может повлечь дополнительные затраты на ремонт и обеспечить головную боль заказчику.

 

Как сделать тепловой насос своими руками из старого холодильника

✅ Дата публикации: 14.02.2019 | 📒 Советы мастеру | 🕵 Комментариев нет

Как сделать тепловой насос своими руками?

Содержание статьи:

  • 1 В чем плюсы использования теплового насоса?
    • 1.1 Виды тепловых насосов
  • 2 Как сделать тепловой насос своими руками из старого холодильника
    • 2. 1 Сборка узлов и установка теплового насоса

Для собственников частных домов всегда очень важен вопрос отопления. Можно подключиться к центральному газовому или водяному отоплению, но есть и альтернативный вариант использовать для обогрева комнат тепловой насос.

Эта установка очень удобна, однако имеет достаточно высокую стоимость. Если смастерить тепловой насос из старого холодильника своими руками, о чем и будет рассказано в этой статье строительного журнала samastroyka.ru, то удастся значительно сэкономить.

В чем плюсы использования теплового насоса?

Система обогрева с тепловыми насосами имеет ряд преимуществ:

Для работы оборудования не понадобится большого количества электроэнергии. В среднем, потратив 1 кВт электричества, можно получить до 4 кВт тепловой энергии. В процессе работы воздух не загрязняется различными вредными веществами.

Использование тепловой установки не несёт никакой опасности для экологии. Такое оборудование многофункционально: зимой его используют для обогрева дома, а летом  в качестве кондиционера.

Тепловые насосы абсолютно безопасны. Для их работы не нужно топливо, во время эксплуатации не выделяется вредных веществ, а максимальная температура узлов установки составляет 90 градусов.

Виды тепловых насосов

Тепловые насосы делятся на два вида: компрессионные и абсорбционные. Большей популярностью пользуется оборудование первого вида, и как раз такую установку можно самостоятельно сделать при помощи компрессора от старого холодильника. Также для изготовления будут необходимы испаритель, конденсатор и расширитель.

В зависимости от вида теплового источника, установка может быть воздушной, геотермальной (геотермальное отопление) или использующей вторичное тепло. Во входном и выходном контурах применяют один или два разных теплоисточников.

По этому фактору различают следующие виды тепловых насосов:

  • «воздух-воздух»;
  • «вода-вода»;
  • «вода-воздух»;
  • «земля-вода»;
  • «лед-вода».

Важно учесть, что самодельный тепловой насос не будет таким же мощным как оборудование, выпущенное на промышленном предприятии. Но его будет вполне достаточно для обогрева отдельной комнаты.

Как сделать тепловой насос своими руками из старого холодильника

Прежде чем приступить к изготовлению теплового насоса, необходимо выбрать источник тепла и решить вопрос со схемой работы установки. Кроме компрессора понадобится и другое оборудование, а также инструменты.

Выполнение схем и чертежей. Чтобы установить тепловой насос, необходимо сделать скважину, потому что источник энергии должен находиться под землей. Глубина скважины должна быть такой, чтобы температура земли составляла не менее 5 градусов. Для этой цели также подойдут любые водоёмы.

Конструкции тепловых насосов похожи, поэтому вне зависимости от того, каким будет источник тепла, можно использовать практически любую схему, найденную в сети. Когда схема будет выбрана, необходимо выполнить чертежи и указать в них размеры и места соединения узлов.

Так как рассчитать мощность установки достаточно трудно, можно воспользоваться средними значениями. Например, для жилого помещения, имеющего низкие теплопотери, потребуется отопительная система с мощностью 25 Вт на кв. метр. Для здания, которое хорошо утеплено, это значение составит 45 Вт на кв. метр. Если у дома, достаточно высокие теплопотери, мощность установки должна быть не менее 70 Вт на кв. метр.

Выбор нужных деталей. Если компрессор, снятый с холодильника, поломан, то предпочтительнее приобрести новый. Не рекомендуется производить ремонт старого компрессора, ведь в будущем это может негативно повлиять на работу теплового насоса.

Для изготовления прибора также будут необходимы терморегулирующий клапан и 30-сантиметровые L-образные кронштейны.

Дополнительно потребуется приобрести следующие детали:

  • герметичная тара из нержавейки объёмом 120 литров;
  • емкость из пластика объёмом 90 литров;
  • три трубы из меди разного диаметра;
  • трубы из металлопластика.

Для работы с металлическими деталями понадобятся сварочный аппарат и болгарка.

Сборка узлов и установка теплового насоса

В первую очередь следует установить на стену компрессор, используя кронштейны. Следующий шаг – работа с конденсатором. Бак из нержавейки нужно разделить на две части при помощи болгарки. В одну из половин монтируется медный змеевик, затем емкость необходимо заварить и сделать в ней резьбовые отверстия.

Чтобы изготовить теплообменник, нужно намотать на емкость из нержавейки медную трубу и закрепить концы витков рейками. Присоединить к выводам сантехнические переходы.

К баку из пластика также необходимо прикрепить змеевик – он будет выполнять роль испарителя. Затем закрепить его на участке стены при помощи кронштейнов.

Как только работа с узлами будет окончена, нужно подобрать терморегулирующий клапан. Конструкцию следует собрать и заправить систему фреоном (для этой цели подойдет марка R-22 или R-422).

Подсоединение к заборному устройству. Вид устройства и нюансы подсоединения к нему будут зависеть от схемы:

  • «Вода-земля». Следует установить коллектор ниже линии промерзания земли. Необходимо, чтобы трубы находились на таком же уровне.
  • «Вода-воздух». Такую систему устанавливать легче, так как нет необходимости в бурении скважин. Коллектор монтируется в любом месте около дома.
  • «Вода-вода». Коллектор изготавливается из металлопластиковых труб, а после помещается в водоём.

Также можно установить для обогрева дома комбинированную отопительную систему. В такой системе тепловой насос работает одновременно с электрическим котлом и используется как дополнительный источник отопления.

Тепловой насос для обогрева дома вполне можно собрать самостоятельно. В отличие от покупки готовой установки, это не потребует больших финансовых затрат, а результат обязательно порадует.

Оценить статью и поделиться ссылкой:

Контроллер теплового насоса на базе Arduino помогает согреть пальцы ног

  • по:

    • Дэйв Раунтри

Технологии отопления тепловыми насосами начинают появляться все чаще и чаще в последнее время, поскольку технология становится дешевле, а общественная осведомленность и признание улучшаются. Рекламируемые как более экологичная система отопления жилых помещений, они быстро набирают популярность, по крайней мере, отчасти из-за различных государственных экологических политик и налоговых льгот.

[Гонжо] последние несколько лет был занят работой над своим собственным контроллером теплового насоса с открытым исходным кодом на базе Arduino, и журналы проекта показывают некоторые интересные детали того, что нужно, чтобы начать экспериментировать с тепловыми насосами в целом, если это ваша игра. Или вы можете использовать это, чтобы дать старой системе новую жизнь с помощью пересадки мозга Arduino.

По сути, это очень простые устройства; какой-то хладагент проходит через источник тепла, поглощая часть его, затем он течет в другом месте и сжимается, что повышает его температуру, прежде чем это повышенное тепло теряется там, где требуется повышение температуры.

Источником тепла может быть река, масса труб, зарытых в землю, или просто воздух вокруг вас. Источник и качество источника тепла, а также желаемая рабочая температура системы определяют общую эффективность, а в системах с наземными источниками можно даже сбрасывать избыточное тепло непосредственно в землю и сохранять его, когда это потребуется позже. Это может быть результатом системы охлаждения в жилых помещениях или даже прямого источника от установки с солнечным обогревом.

Этот процесс откачки тепла является обратимым, поэтому можно поменять местами горячий и холодный концы, просто перевернув несколько вентилей, и превратить обогреватель в охладитель. Весь этот процесс восходит к суперталантливому шотландскому профессору Уильяму Каллену, который в 1748 году первым в истории продемонстрировал искусственное охлаждение.

Энергия, необходимая для работы насоса компрессора и механизма управления, обычно вырабатывается электрически, по крайней мере, в неавтомобильных приложениях, но общая необходимая мощность значительно меньше, чем эффективная мощность нагрева (или охлаждения), которая получается.

Мы уже рассказывали о нескольких хаках с тепловыми насосами, например, об этом парне, который годами отапливал свой дом с помощью геотермальной энергии, но не так много платформ, предназначенных для экспериментов с нуля.

Соответствующий проект GitHub предоставляет файлы gerber, а также код Arduino, так что у вас есть отличная отправная точка для ваших собственных сборок с тепловым насосом.

Posted in green hacks, hardwareTagged arduino, Тепловой насос

Монтаж канальной системы теплового насоса своими руками

Здравствуйте,

У нас есть дом к северу от Сиэтла, который в настоящее время отапливается полностью электрическим плинтусным отоплением. 2400 кв. футов и 80 тыс. БТЕ славы плинтуса. Суммарная тепловая нагрузка первого этажа в ручном J составляет 18 тыс. БТЕ, а второго – 12 тыс. БТЕ. Мои расчеты и платный онлайн-сервис были в пределах 1k btu на обоих. У меня есть предложение на две канальные мини-сплит-системы, одну на первый этаж и одну на второй. Он стоил 14 тысяч долларов до вычета налогов, и меня не впечатлила ни компания, ни их предложение (т. е. я не чувствовал, что получу качественную установку). Поэтому, будучи инженером-механиком, я решил, что спроектирую и установлю воздуховоды для обеих систем самостоятельно, а установщик просто установит два воздухообрабатывающих агрегата, изготовит переходные воздуховоды от ВП к воздуховоду, который я установил, установим наружный блок и заправлю хладагент. Я знаю, что Fujitsu является фаворитом здесь, но я не могу найти кого-либо из местных и уважаемых людей, который устанавливает их оборудование, но недостатка в установщиках Mitsubishi нет. Поэтому я выбрал систему с Mitsubishi PEAD-A18AA7 для первого этажа и PEAD-A15AA7 для второго. Я читал статью Мартина Холладея «Как правильно выбрать мини-сплит», где отмечалось, что отдельные мини-сплиты более эффективны, чем мультисплит-системы. На этот раз я получил два предложения от уважаемой компании по установке этих AH либо с общим компрессором, либо с отдельными компрессорами. Предложение для общего компрессора составляло 15 тысяч долларов (без воздуховодов!) или 23 тысячи долларов для отдельных компрессоров, оба без учета налогов! Такие цены заставляют меня серьезно задуматься о том, чтобы сделать все самому. Я не получу гарантии, если сделаю это сам, но я мог бы заменить всю систему пару раз за эти цены. Это я не в теме?? Я собираюсь узнать о цитате из другой компании HVAC, но…

У кого-нибудь в Сиэтле есть программа установки, которая им нравится?

Я еще не закончил планировку второго этажа, но первый этаж пристроен.

Спасибо

Подробная библиотека GBA

Коллекция из тысячи строительных деталей, упорядоченных по климату и части дома.

Поиск и загрузка деталей конструкции

Присоединяйтесь к ведущему сообществу экспертов в области строительства

Станьте участником GBA Prime и получите мгновенный доступ к последним разработкам в области зеленого строительства, исследованиям и отчетам с мест.