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

Содержание

Тепловой насос своими руками: разновидности, цена, окупаемость

Неприятная динамика цен на энергопотребление стимулирует творческую фантазию и смекалку у владельцев частных домов и загородных коттеджей, которым надоело переплачивать за отопление. На многих участках сталкиваются с еще более насущной проблемой: недоступность прямого подключения к обычным источникам создают массу технических неудобств. Возможности решить эту проблему рационально упираются только в желание и умение – многообразие способов самодельного отопления, например собрать тепловой насос своими руками только подтверждает это.

Технологическая новинка, тепловой насос, востребована в мире уже пару десятилетий, но на российском рынке появляться стала сравнительно недавно. Принцип работы поразительно напоминает привычную бытовую технику, дополнительного знакомства с которой не требуется, – холодильник. Но, если последний использует радиаторы, чтобы передавать тепло из камер наружу, то насосная теплообменная станция действует в точности наоборот – вытягивая энергию из окружающей среды (существует несколько модификаций работающих с водой, воздухом и землей) преобразует ее в несколько этапов в внутренний отопительный контур дома, бассейна, теплицы.

Технологическая новинка, тепловой насос, востребована в мире уже пару десятилетий, но на российском рынке появляться стала сравнительно недавно

Содержание

  • Функциональные разновидности тепловых насосов по источнику энергии
    • Грунт-вода (известен в народе под названием “рассол-вода” – из-за частого использования в качестве охлаждающей жидкости солевого раствора).
    • Воздух-вода или воздух-воздух
    • Вода-вода
    • Тепловой насос системы Френнета (фрикционный теплоэлемент)
  • Цена вопроса и окупаемость
  • Инструкция по сборке теплового насоса своими руками
    • Основные детали и расходные материалы (для теплового насоса мощностью 10-15 кВт)
    • Порядок сборки
  • Самодельный тепловой насос вода-вода

Функциональные разновидности тепловых насосов по источнику энергии

Грунт-вода (известен в народе под названием “рассол-вода” – из-за частого использования в качестве охлаждающей жидкости солевого раствора).

Ограниченные небольшими размерами участки оснащаются грунтовыми зондами, крупные – полноценными габаритными коллекторами. Циркулирующий по внешнему контуру хладагент притягивает на себя тепловую энергию, что содержится в рассеянном состоянии в каждой среде. Нагреваясь, теплообменная жидкость (используется аммиак, фреон или гликолевый раствор) проходит через испаритель (переводящий агрегатное состояние в газообразное), далее в компрессор (сжимающий газ, для повышения рабочих характеристик и теплоемкости). Центральный узел – конденсатор, собирающий грунтовое тепло и передающий его внутреннему контуру (системе отопления, по трубам которой циркулирует вода – она и распределит полученную энергию по периметру доступной области для обогрева целевого объекта). Отдавая тепло, хладагент возвращается в рабочее жидкое состояние и снова течет по трубкам под землю (редукционный клапан не пропустит газ) – начинается следующий цикл, каждый из которых дает, в среднем, 50 Вт за один метр глубины скважины.

Воздух-вода или воздух-воздух

Аналогичный принцип действия, отличается только тем, что вместо зондов, забирающих тепло из грунта, его аккумулируют воздушные компрессоры. Теплообменник передает полученную энергию как в вышеописанном случае системе жидкостного отопления, или непосредственно, во внутреннюю вентиляцию – актуально для снижения расходов на содержание погребов, теплиц и прочих помещений с обязательной регулировкой температуры и влажности.

Аналогичный принцип действия, отличается только тем, что вместо зондов, забирающих тепло из грунта, его аккумулируют воздушные компрессоры

Вода-вода

Нуждается в прямом доступе к грунтовым или поверхностным водам. Первый вариант позволяет добиться большей стабильности (подземные водоемы зимой не замерзают). Крайне эффективный вариант, особенно для обогрева бассейнов – годовая разница температуры воды в скважине составляет 10 – 15 градусов, но в то же время и самый трудоемкий в исполнении – тепловой насос своими руками собрать в такой конфигурации сможет человек, только обладающий навыками и экипированный профессиональными инструментами.

Тепловой насос системы Френнета (фрикционный теплоэлемент)

Конструкция не связана с предыдущими и отличается высоким КПД (впрочем, энтузиасты и реклама чрезмерно завышают это значение). Запатентованная Евгением Френнетом в 1977 году схема проста, надежна и позволяет собрать эффективный тепловой насос своими руками. Есть несколько модификаций с различным размещением и видоизменением рабочих агрегатов (одна версия будет подробно описана ниже), но общий принцип одинаков: цилиндр помещен в другой побольше, промежутки заливаются маслом. С одной стороны малого элемента располагается электромотор, с другой – радиатор, распространяющий тепло по помещению. Нагрев теплоносителя происходит за счет быстрого вращения внутреннего цилиндра подключенного к электроприводу. Способ доказал свою эффективность на практике и успешно применяется не только для обогрева небольших жилых помещений, но и для промышленных нужд.

Цена вопроса и окупаемость

Разумеется, точные расходы на приобретение и монтаж теплового насоса можно подсчитать только в индивидуальном случае – каждый вид имеет свои особенности. Грунтовые установки ориентировочно стоят 4 – 7 тысяч евро – и это без учета цены монтажных работ (которое тоже недешевые – в частности, бурение скважины для зондов). Не каждый способен выложить, не моргнув глазом, подобную сумму за аппарат, который окупится не раньше чем через 2-3 года (как показывает практика, параметр упирается в размеры помещения и его теплоизоляцию).Те, кому охота сэкономить, но не выбрасывая подобные суммы, могут собрать отопительную установку самостоятельно – при наличии прямых рук и базовых навыков со сварочными инструментами, это выполнимая задача для новичка. Стоимость же материалов и расходников для агрегата, аналогичного по характеристикам заводскому, не более 500 – 1000 евро.

Стоимость же материалов и расходников для агрегата, аналогичного по характеристикам заводскому, не более 500 – 1000 евро

Инструкция по сборке теплового насоса своими руками

Это классическая схема теплообменного элемента, работающего по принципу обратной машины Карно (описан выше). Совместима с воздушными, водными и геотермальными установками. Процедура не слишком сложна, ведь большинство деталей можно найти в готовом виде, единственная проблема для неспециалиста – расчеты оптимальных характеристик: мощности компрессора, состава хладагента, диаметра трубок, количество витков змеевика – параметров множество и каждый по своему влияет на качество и срок службы.

На сайтах, занимающихся продажей подобных отопительных систем, традиционно размещены онлайн калькуляторы для расчета необходимой техники. Отдельно можно найти в Сети и специальные приложения для инженеров, занимающихся теплоэнергетикой – программы CoolPack, Copeland и подобные. Разумеется, настоящий специалист даст более точную оценку поэтому, если есть возможность воспользоваться его услугами, то следует прибегнуть к такому варианту незамедлительно.

На сайтах, занимающихся продажей подобных отопительных систем, традиционно размещены онлайн калькуляторы для расчета необходимой техники.

Основные детали и расходные материалы (для теплового насоса мощностью 10-15 кВт)

  • Бак (нержавейка) – 100 литров.
  • Медная трубка – для змеевика, с толщиной стенок более 1 мм.
  • Компрессор – полностью идентичен используемому в кондиционере. Учитывая, что традиционно, срок службы конденсатора больше чем у кондиционных установок в целом, стоит порыться среди поломанных и нерабочих моделей или поискать готовую деталь отдельно. Высокая мощность и возможность работать летом в обратную сторону, на охлаждение помещения, дополняет низкий уровень шума (если повезет найти запчасть от качественной сплит-системы).
  • Пластиковый бак – хотя бы 80 литров. Станет корпусом испарителя.
  • Крепежные устройства, отвоздушиватель, кран сливной, шланги и клапаны. Прокладки, муфты, уплотнители и сантехнические переходники ко всему перечисленному.
  • Электрооборудование: реле, электроды, прочее.
  • Фреон. Средний хладагент имеет температуру кипения -10 и переходит в конденсированное состояние примерно -50. Модель R422 пока соблюдает все экологические стандарты и полностью отвечает требованиям.
  • Манометры, амперметр (пусковой ток включения компрессора может давать кратковременную, но сильную нагрузку на сеть. Стоит заранее убедиться, что все распределители выдержат до 40 ампер).

Порядок сборки

  • Компрессор прочно и надежно устанавливается с помощью кронштейнов на стену. Над входом приваривается клапан для заправки системы охлаждения.
  • Собирается спиральный змеевик. Нужно разобраться с необходимой площадью трубок – формула расчета прилагается: Общая мощность установки делится на произведение разницы температур системы и коэффициента теплопроводности меди в воде (постоянное число, равное 0,8).
  • Любая прямая труба непринужденно превращается в змеевик после намотки вокруг плотного цилиндра – отлично подойдет как каркас газовый баллон (поможет сохранить одинаковую форму и шаг каждого витка). Важно соблюдать полную герметичность на каждом соединении, не брезгуя уплотнителями, кольцами и прокладками.
  • Готовая деталь монтируется внутрь металлического бака. Для этого он разрезается пополам, внутрь входит змеевик (вход в конденсатор происходит сверху, чтобы внутри не скапливались пузырьки), все плотно германизируется и разрез заваривается.
  • Основой испарителя станет пластиковый бак (желательно с широкой горловиной). Удобнее брать как можно больший объем. Здесь медный змеевик рассчитывается, скручивается и устанавливается полностью согласно вышеприведенной схемы. Вода подается и выводится обычными пластиковыми канализационными трубами, обязательна установка терморегулирующего клапана.

Компрессор прочно и надежно устанавливается с помощью кронштейнов на стену

  • Собрав, сваривая концы труб между собой, отдельные детали в единую систему. Важно проверить герметичность швов и стыков, например, вакуумным насосом.
  • Самостоятельная заправка фреоном не рекомендуется. Но если нет возможности обратиться к мастеру, то нужно закачать не менее 2 кг охлаждающей жидкости. Спешит незачем, после заправки несколько дней проводится постоянная проверка давления и натирание мыльным раствором всех подозрительных участков (поможет выявить утечку).
  • Электроначинка включает в себя однофазное реле, предохранитель, щиток и рейку – на нее вывести два термодатчика – у выхода (до 40 градусов), у испарителя (около нуля – не выключение теплового насоса своими руками или автоматически при замерзании выведет и сроя всю систему).

Важно помнить, что эффективность любого отопления полностью упирается в энергоэффективность изоляции здания.

Применение совместно с стандартным газовым или твердотопливным котлом даст синергетический эффект. Система, построенная собственноручно, нуждается в регулярной профилактике и обслуживании для долгой и экономной эксплуатации – больше чем заводские сборки.

Самодельный тепловой насос вода-вода

Как сделать тепловой насос для отопления дома своими руками

Став владельцем загородного дома, многие люди задумываются о том, как эффективно отопить свое жилище, а также как рационально выполнять нагрев воды для хозяйственных нужд.

Современный рынок отопительного оборудования представлен весьма в широком ассортименте. Поэтому порой бывает затруднительно остановить свой выбор на каком-то определенном варианте отопления.

В такой ситуации мы предлагаем обратить внимание на конструкцию отопления с тепловым насосом. Для того, чтобы понимать что представляет собой тепловой насос для отопления дома, раскроем подробно все его преимущества и условия монтажа.

Устройство и принцип действия

Принцип работы тепловой помпы уместно сравнить с работой бытового холодильника.

Разница лишь заключается в том, что насос берет тепло снаружи и передает его вовнутрь, а в холодильнике все происходит в обратном порядке.

Работу теплового насоса можно проиллюстрировать с помощью следующего рисунка.

Принцип действия заключается в следующем:

  • теплоноситель поступает в наружный блок, который находится в среде, обладающей тепловой энергией;
  • после нагрева теплоноситель движется в теплообменник и передает накопленную энергию;
  • хладагент, который находиться во внутреннем контуре доводится до газообразного состояния, и с помощью компрессора непосредственно передается к отопительным элементам;
  • затем весь цикл действий повторяется обратно.

Таким образом, из окружающей среды можно отобрать тепловую энергию и обогреть свое жилище.

Замечание специалистов: данный вид теплового оборудования абсолютно экологичен и безопасен в использовании.

Виды теплонасосов

Схема теплонасоса воздух-вода

Тепловые насосы принято разделять в зависимости от того, какие источники окружающей среды используются для извлечения тепловой энергии.

Соответственно существуют следующие схемы тепловых насосов:

  • «воздух – вода»;
  • «воздух – воздух»;
  • «вода — вода».

Эффективность каждого вида помп для отопления дома безупречна, ведь для обогрева используются альтернативные источники тепла.

У вас может возникнуть вполне резонный вопрос: если тепловые насосы являются таким прекрасным отопительным оборудованием, то почему они не используются повсеместно?

А вся причина заключается в том, что для массового использования главным препятствием является высокая стоимость монтажа отопления с тепловым насосом. Но существует альтернативный способ – установить такой вид системы обогрева можно собственными руками. О том, как это сделать, речь пойдет дальше.

Тепловой насос «воздух – вода». Монтаж системы этого вида не потребует сложных конструктивных работ, поэтому установку можно осуществить собственноручно.

Теплонасос вода-вода

Главное, что в первую очередь, нужно знать схему работы теплового насоса. Основным преимуществом помп этого вида является то, что тепло, которое покидает помещение, может быть использовано повторно.

Тепловой насос «воздух – воздух». Название этого вида помпы возникло из-за того, что окружающий воздух поступает в систему и подогревается, а затем воздушными каналами поступает в жилище.

Тепловой насос «вода – вода». Этот вид оборудования характерен тем, что источником тепла могут являться грунтовые воды и различного рода водоемы. При монтаже теплового насоса этого типа выполняется минимум работ. Например, чтобы трубы с теплоносителем опустить в водную среду, достаточно к ним привязать груз.

Самостоятельное изготовление

Принципиальная схема для сборки теплонасоса своими руками

Рассмотрев принцип работы различных видов теплонасосов, смело можно утверждать, что схемы их конструкции практически одинаковы.

Таким образом, этапы монтажных работ во многом будут схожими.

Итак, для изготовления теплового насоса своими руками нам нужна его схема и составляющие систему части:

  • компрессор;
  • испаритель;
  • конденсатор;
  • трубы для змеевиков.

Для того, чтобы успешно соорудить установку этого вида оборудования стоит придерживаться ряда следующих рекомендаций:

  1. Нужно правильно подобрать компрессор необходимой мощности. Его можно взять, как из старой бытовой техники (холодильника или кондиционера), так и приобрести новый. Всегда учитывайте тот факт, что компрессор надежно должен быть прикреплен к основанию.
  2. Довольно дорогостоящим элементом теплового насоса может оказаться испаритель, который представлен в виде нержавеющей емкости. Чтобы удешевить процесс изготовления, можно взять бак из старой стиральной машинки. Стоит помнить, что в этой емкости будет находиться соляной раствор, с помощью которого будет передаваться тепловая энергия во внутренний блок конструкции.
  3. Конденсатор может быть представлен в виде пластмассовой бочки. Объем такого бака определяется от потребностей системы.
  4. Правильно просчитайте и подберите трубы для змеевиков всех контуров насоса.
  5. Приготовив все вышеуказанные материалы можно непосредственно подходить к монтажу тепловой системы.

Совет бывалых изобретателей: при отсутствии практического опыта доверьте эти работы высококлассному специалисту потому, что пайку медных труб, накачку внутреннего контура фреоном, точную сварку соединений может выполнить только мастер.

Смотрите видео, в котором опытный пользователь подробно рассказывает о собственной конструкции теплового насоса, сделанного своими руками:

  • Автор: DmitriiG