Skip to content

Тепловой насос как сделать: Тепловой насос для отопления дома своими руками: устройство, принцип работы, схемы

Содержание

Тепловой насос своими руками рабочие варианты схемы на перелив

На просторах интернета в целом, и в YouTube в частности можно найти описание различных видов самодельных тепловых насосов. Не может не радовать, что несмотря на наличие промышленных высокоэффективных образцов, интерес людей к самостоятельной сборке тепловых насосов не угасает.

Возможно причина тому, наследие со времен Советского Союза воспитанное такими журналами как «Mоделист-конструктор», «Юный техник» и др. Возможно также высокие цены на тепловые насосы, отсутствие государственных субсидий и компенсаций затрат на внедрение экологичных энергосберегающих решений которые применяются для развития альтернативного отопления в Европе. Также, возможно причина к стремлению сделать тепловой насос своими руками,- это неточные подсчеты. Часто, когда человек увлеченно занимается сборкой теплового насоса, и несет небольшие расходы в больших количествах, он забывает отследить себестоимость сборки и подключения теплового насоса в целом под ключ. Реальность заключается в том, что при промышленной сборке в том виде, который задумывается воплотить в самоделке, себестоимость будет всегда дешевле, если не использовать бесплатные комплектующие, которые шли в мусорное ведро, но им дали вторую жизнь. Какова бы ни была мотивация человека (любознательность или материальная мотивация), собирающего тепловой насос своими руками в любом случае это хороший опыт, который влечет за собой развитие темы тепловых насосов в России в целом.

Одним из наиболее распространенных способов использование низкопотенциального тепла в самостоятельно изготовленных тепловых насосах. Это различные схемы на «перелив воды». Вода берется из скважины или водоемов или другого источника низкопотенциального тепла, и скачивается или переливается в другую емкость, при этом, с помощью установленного по пути ее движения теплообменника, в котором кипит фреон, отбирается тепло с низкой температурой, для его последующего преобразования в высокотемпературный нагрев (при помощи обратного холодильника т. е. теплового насоса). В этой схеме есть как свои плюсы так и минусы. Плюсом может служить то, что при наличии хорошего водоносного слоя и дебита скважины нет необходимости делать длинный геотермальный контур теплосборника, а можно обойтись лишь двумя скважинами, одну из которых в любом случае нужно делать для водоснабжения дома. Вторым плюсом схем на перелив является то, что при наличии хорошего дебита воды в скважинах мощность теплового насоса, установленного по этой схеме фактически не ограничена. Вода перемешивается в водоносном слое под землей и вступает в теплообмен с фактически неограниченным объемом грунта и воды. Там где нужно было бы перекопать многие кубометры грунта размещая горизонтальные теплосборники или пробурить также километровые вертикальные геотермальные зонды, там достаточно всего лишь 2-х труб для забора из слива воды соответственно. В целом на этом основные преимущества данной схемой заканчивается.

  • Главным недостатком является надежность, которая прежде всего зависит от качества и физических свойств воды как теплоносителя. Если в схеме используются пластинчатые теплообменники, то они будут нуждаться в обязательном техническом обслуживании. На пластинах могут осаждаться загрязнения: известковый налет что будет блокировать теплосъем, увеличивать температурное сопротивление, уменьшать эффективность всего теплового насоса в целом и привести к его поломке. Кожухотрубные испарители или самодельные теплообменники конструкции типа «труба в трубе» более неприхотливые к загрязнениям и могут выдержать даже небольшое обмораживание. При сравнимый эффективности и мощности обходятся существенно дороже пластинчатых теплообменников.
  • 2-й недостаток данной системы, это большие энергозатраты на перекачку воды. Безусловно вода является одной из самой теплоемкой жидкостью на Земле. Однако теплообмен с водой при низких температурах ограничен фазовым переходом воды в твердое состояние. А также аномалией воды (когда в твердом состоянии вода занимает больший объем, чем при жидком состоянии), что сопровождается разрывом труб и повреждением теплообменной аппаратуры. Для решения этих проблем нужно устанавливать дополнительные датчики протока, а также специальную защитную автоматику. Один куб/час прокаченной воды, остуженной на 1°С позволяет извлечь порядка 1,16кВт*час тепла.
  • 3-е,- это меньшая экологичность по сравнению с другими альтернативными источниками низкопотенциальной энергии, это прежде всего в сравнении с ДХ-геотермальным контуром или гликолевым контуром с промежуточным теплоносителем в различных вариантах. Это связано с возможным загрязнением воды при соприкосновении с воздухом в открытых системах, после чего вода сливается под землю не фильтруясь через многометровый слой песка и грунта. Конечно можно сделать надежное оборудование исключающие все возможные загрязнения водоносного слоя. Однако есть риски все же остаются.

Самодельный тепловой насос показанный на видео берёт низкопотенциальное тепло подземных вод при помощи самодельного теплообменника «труба в трубе» длиной порядка 20 м. Тепловая мощность является сильно завышенной для места установки. Поэтому проверить, как будет работать этот тепловой насос при стопроцентной загруженной мощности в течение 3 дней или недели не было никакой возможности. Проверка работы данного теплового насоса проходила при температуре на улице близкой -30°С, но в доме был дополнительный источник нагрева (газовый котел).

Температура воды в скважине при столь низких температурах на улице была +8..+9°С градусов тепла. Циркуляционные насосы (второй был поставлен на всякий запасной случай) по 50 Вт потребления каждый. Две скважины в данном случае являются сообщающимися сосудами. Но вся система при таком решении должна находиться под вакуумом. Иначе вода «упадет» в скважину под собственным весом, что является недостатком такого рода решения, так как при потере вакуума исчезает проток и возникает риск замораживания и поломки системы. Более того под своим собственным весом равным около 10 метров водного столба, вода закипает и разрывается, соответственно применимо такое решение только в индивидуальных случаях, где воду можно поднимать поверхностными водяными насосами.

Комната порядка 40 квадратных метров площади, в которой установлен внутренний блок разогревалась до 30 градусов тепла в течение 30 минут. При работе теплового насоса в режиме кондиционирования июльской жаре 2011 года (около 30 градусов) комната остывала до 20 градусов менее чем за 30 минут…

Система отопления с тепловым насосом своими руками

 Все чаще люди, интересующиеся альтернативными источниками отопления, задаются вопросом — можно ли сделать систему отопления на основе теплового насоса своими руками? Форумы заполнены различными вариантами такого исполнения для различных типов тепловых насосов. Мы предлагаем таким умельцам набор для сборки системы отопления на основе теплового насоса воздух-вода своими руками.

Состав этого комплекта, исходя из принципа работы теплового насоса, следующий:

  • — наружный блок теплового насоса Mitsubishi Electric;
  • — бак-акумулятор;
  • — паяный пластинчатый теплообменник с параметрами, подходящими под параметры внешнего блока;

  

  • — циркуляционный насос;
  • — реле протока для контроля циркуляции воды в системе ;

 

  • — блок автоматики и управления, состоящий из: контроллера управления внешним блоком, циркуляционным насосом и дополнительным оборудованием; щита автоматики для контроля и управления дополнительным оборудованием.    

Кроме этого, понадобятся медные трубы, различные фитинги, запорная и предохранительная арматура, термоизоляция.

Каждую из составляющих частей узлов системы для сборки теплового насоса своими руками вы можете приобрести у нас.

Подводные камни конструирования системы отопления на основе теплового насоса воздух-вода своими руками

  1.  Параметры теплообменника, насоса и других узлов должны быть обязательно согласованы. Для этого необходимы расчеты, самостоятельный экспериментальный их подбор проблематичен. Оперируя понятиями «не тянет» и «работает, но неэффективно», очень сложно попасть в область оптимальных параметров.
  2.  Отсутствие правильных термодинамических расчетов приводит к тому, что система имеет недостаточную мощность или неоправданно растут затраты на чрезмерно мощное оборудование. Чтобы подобрать систему с подходящей мощностью, следует учесть теплопотери здания, а также множество других характеристик. Поручать такие расчеты следует инженеру-проектировщику.
  3.  В отопительных системах с тепловым насосом, где исчезновение напряжения может быть не обнаружено своевременно, также необходимо предусмотреть защиту от замораживания.
  4.  Воздушно-водяным тепловым насосам необходимо обеспечить минимальный 10-минутный выбег в режиме оттаивания. Для этого нужно правильно подобрать буферный накопитель сетевой воды, а также предусмотреть возможность оттаивания в блоке управления

 Таким образом, реализация самого принципа работы системы отопления на основе теплового насоса и приобретение необходимого при этом оборудования не представляют трудностей. Однако согласование параметров отдельных частей, их увязка в единую систему может быть затруднительна даже для тех, кто уже имел дело с подобными устройствами. Ведь речь идет о проектировании и изготовлении технически сложного оборудования. Поэтому удачная (эффективная) работа самостоятельно изготовленного теплового насоса относится больше к области везения, чем точного инженерного расчета: никто не может дать гарантии, что такой аппарат будет хорошо функционировать с пятой, десятой или сотой попытки модернизации и радовать владельца длительным сроком эксплуатации, экономичностью работы и обеспечением требуемых параметров.

Тепловые насосы

Переключитесь на тепловой насос

Тепловой насос — это энергоэффективная альтернатива другим типам домашних систем отопления, например газовой печи или электрическим плинтусам. Тепловой насос обеспечивает как эффективное отопление, так и охлаждение, чтобы поддерживать комфорт в вашем доме круглый год.

На этой странице:

  • Преимущества тепловых насосов
  • Как работают тепловые насосы?
  • Типы тепловых насосов
  • Факторы, которые следует учитывать при выборе теплового насоса
  • Скидки для тепловых насосов
  • Использование и обслуживание теплового насоса

Преимущества тепловых насосов

  • Они одновременно обеспечивают обогрев и охлаждение.
  • Они работают на чистой гидроэлектроэнергии, поэтому они уменьшат выбросы парниковых газов в вашем доме, если вы перейдете с отопления на ископаемом топливе.
  • Они до 300% более эффективны, чем электрические плинтусные обогреватели.
  • Они до 50% более эффективны для охлаждения по сравнению с обычными оконными кондиционерами.
  • Они дешевле в эксплуатации, чем газовые печи.

Калькулятор стоимости теплового насоса

Узнайте, сколько можно сэкономить на отоплении дома, заменив газовую печь на электрический тепловой насос.

Попробуйте калькулятор

Как работают тепловые насосы?

Тепловой насос использует электричество для перемещения тепла из одного места в другое. Зимой он забирает теплый воздух снаружи и перемещает его в помещение, чтобы обогреть ваш дом. Летом он действует как кондиционер, перемещая теплый воздух из дома наружу, а холодный воздух циркулирует внутри.

Подпись: Посмотрите, как Дейв объясняет, как работает тепловой насос для обогрева и охлаждения вашего дома.

Типы тепловых насосов

В Британской Колумбии наилучшим вариантом является воздушный тепловой насос. Они берут тепло из наружного воздуха и перемещают его в помещение.

Существует два основных типа воздушных тепловых насосов: бесканальные и канальные системы.

Бесканальные тепловые насосы

Бесканальные тепловые насосы оснащены наружным блоком, который собирает тепло из воздуха и передает его по линиям хладагента к одной или нескольким головкам, установленным внутри, обеспечивая многозонный обогрев или охлаждение. Эти системы просты в установке, но могут становиться менее эффективными с каждой добавляемой головкой.

Бесканальная система не использует воздуховоды в доме для перемещения воздуха, что делает ее хорошей альтернативой электрическим плинтусам.

Температура регулируется с помощью пульта дистанционного управления для каждой головки. Или для некоторых систем можно установить традиционный термостат.

Это также может называться мини-сплит или мульти-сплит. «Мини-сплит» относится к тепловым насосам с одной головкой, а «мульти-сплит» относится к тепловым насосам с двумя или более головками.

Канальные тепловые насосы

Канальный тепловой насос (также известный как центральный тепловой насос) имеет наружный блок, соединенный с внутренним блоком, и использует воздуховоды для перемещения теплого или холодного воздуха по всему дому.

Поскольку для этой системы требуется воздуховод, это хороший вариант для замены существующей газовой печи. Просто обратите внимание, что ваш существующий воздуховод может потребовать некоторой модификации.

Температура регулируется одним центральным термостатом.

Канальный мини-сплит-тепловой насос также является опцией. Он работает так же, как бесканальная система, за исключением того, что у него есть скрытая головка (обычно на чердаке) с воздуховодом, идущим к вентиляционным отверстиям в двух или более комнатах.

Факторы, которые следует учитывать при выборе теплового насоса

1.

Ваша текущая тепловая нагрузка

Ваша отопительная нагрузка — это количество тепла, необходимое вашему дому для поддержания температуры в помещении на комфортном уровне, которое в значительной степени зависит от ваших размер дома. Если вы покупаете и устанавливаете тепловой насос в Британской Колумбии и хотите получить скидку, модель, которую вы покупаете, должна быть вашей основной системой отопления и иметь возможность нагревать не менее 50% вашего дома до 21ºC. на весь отопительный сезон.

Член сети подрядчиков по обеспечению качества жилья (HPCN) может установить ваш тепловой насос, но сначала они проведут анализ тепловой нагрузки вашего дома, чтобы помочь выбрать правильную систему.

2. Показатели эффективности и типы компрессоров

При рассмотрении различных моделей тепловых насосов следует помнить о двух ключевых вещах: Коэффициент эффективности отопительного сезона (HSPF), который относится к его тепловой эффективности, и Сезонный коэффициент энергоэффективности (SEER), который относится к эффективности охлаждения. Чем выше рейтинг, тем эффективнее тепловой насос при обогреве или охлаждении.

Коэффициент производительности (COP) измеряет, сколько тепла или холода тепловой насос может произвести с каждым ваттом энергии. Чем выше КПД, тем эффективнее тепловой насос.

Коэффициент поддержания мощности показывает, насколько хорошо тепловой насос будет работать в зимних условиях (-15°C). Соотношение (в процентах) показывает, какую часть тепловой нагрузки может удовлетворить тепловой насос. Если соотношение меньше 100%, поговорите со своим членом HPCN о тепловых насосах, которые лучше всего подходят для обработки тепловой нагрузки, необходимой для вашего проживания.

Вам также нужно выбрать тип компрессора. Тепловые насосы с компрессорами с переменной скоростью более эффективны, чем насосы с односкоростными или двухскоростными компрессорами, а это означает, что они потребляют меньше электроэнергии и обходятся дешевле в эксплуатации. И чтобы иметь право на наши скидки на тепловые насосы, ваш тепловой насос должен быть оснащен компрессором с регулируемой скоростью.

3. Изоляция вашего дома и воздуховоды

Как и в любой системе отопления, чем лучше изолирован ваш дом, тем эффективнее будет ваш тепловой насос. Если вы живете в старом доме, вы можете сначала подумать о модернизации изоляции вашего дома. Выполнение этого до проведения анализа тепловой нагрузки поможет вам более точно определить мощность необходимого вам теплового насоса. Надлежащая изоляция может даже позволить вам установить меньшую и менее дорогую систему.

Если у вас в настоящее время нет воздуховодов (например, ваш дом в настоящее время отапливается электрическими плинтусами), хорошей альтернативой является система без воздуховодов, которую легко установить.

Если у вас есть воздуховоды (например, обогреваемые природным газом, мазутом или электрической печью), центральная система тепловых насосов обычно может использовать эти воздуховоды. Ваш зарегистрированный подрядчик может посоветовать вам правильную систему для вашего дома.

4. Где вы живете в Британской Колумбии.

Важно работать с вашим членом Сети подрядчиков по обеспечению качества жилья (HPCN), чтобы определить, какой тепловой насос лучше всего подходит для вашего дома в регионе, в котором вы живете. Они могут порекомендовать тепловой насос для холодного климата, который предназначен для работы в температуры до -30ºC. Вам может потребоваться дополнительное отопление, чтобы удовлетворить тепловую нагрузку вашего дома, в зависимости от того, где вы живете в Британской Колумбии.

5. Ваш бюджет

Как и эффективность, стоимость покупки и установки теплового насоса может сильно варьироваться в зависимости от размера вашего дома и выбранной вами системы с регулируемой скоростью.

Стоимость теплового насоса может варьироваться в зависимости от типа, модели и установки, необходимой для поддержания характеристик и размера вашего дома. Он колеблется от 6000 до 14 000 долларов и может стоить больше, если вам нужно больше внутренних головок или другие модификации.

Скидки для тепловых насосов

  • Скидки на тепловые насосы для домов, которые в настоящее время отапливаются электричеством: до 7000 долларов США
  • Скидки на тепловые насосы для домов, которые в настоящее время отапливаются природным газом, мазутом или пропаном: до 11 000 долларов США

Подрядчики по установке тепловых насосов

Член Сети подрядчиков по обслуживанию дома (HPCN) может помочь вам определить наилучшие варианты установки теплового насоса. Начните заранее, так как из-за растущей популярности тепловых насосов может потребоваться некоторое время, чтобы связаться с подрядчиком.

Ознакомьтесь с нашими вопросами, которые вы можете задать своему подрядчику по тепловым насосам [PDF, 90 КБ].

Тепловые насосы могут эффективно обогревать и охлаждать ваш дом, а также снижать выбросы углекислого газа.

Использование и техническое обслуживание теплового насоса

Правильное использование теплового насоса и его регулярное техническое обслуживание обеспечит наилучшую производительность, энергосбережение и максимальный срок службы вашего устройства.

Вот несколько советов, которые помогут вам эффективно использовать тепловой насос круглый год.

1. Регулярно проводите техническое обслуживание и осмотры

Как и для всех других систем отопления, регулярное техническое обслуживание позволит вашему тепловому насосу оставаться в рабочем состоянии на пике производительности и обеспечит эффективное и экономичное отопление. Руководство пользователя вашего теплового насоса содержит рекомендации по оптимальной настройке вашей системы и рекомендуемому графику технического обслуживания. Подумайте о том, чтобы планировать регулярное техническое обслуживание каждые один-два года.

Запланируйте последующий осмотр с вашим установщиком или обслуживанием в сезон, противоположный тому, когда вы впервые установили свою систему. Например, если ваша система была установлена ​​зимой, проверьте ее летом. Установщик проверит систему, чтобы убедиться, что она настроена на оптимальную эффективность и комфорт в течение сезона, а также в хорошем рабочем состоянии.

2. Настроить и забыть

Тепловые насосы лучше всего работают при постоянной температуре. Найдите наиболее удобную настройку температуры и постарайтесь свести к минимуму изменения. Частые изменения настроек могут повлиять на его эффективность и затраты на электроэнергию.

3. Избегайте «автоматического» режима

Ваш тепловой насос может иметь «автоматическую» функцию, которая определяет, нужно ли помещение нагревать или охлаждать. Зимой убедитесь, что устройство настроено на «обогрев», а летом — на «охлаждение», а не на «авто». Автоматический режим позволяет тепловому насосу решать, нагревать или охлаждать помещение, но он не всегда знает лучше.

4. Замените фильтры

Пыль, грязь, пыльца и шерсть домашних животных со временем могут накапливаться в фильтрах теплового насоса и уменьшать поток воздуха. Регулярная замена фильтров обеспечивает лучшее качество воздуха в помещении для жильцов.

Чистка фильтров между заменами

Как правило, фильтры внутренних блоков следует чистить несколько раз в год и заменять один раз в год. Очистка фильтра может улучшить воздушный поток в вашем доме на целых 30%. Частота уборки будет зависеть от типа вашей системы (например, центральная система поглощает больше грязи с пола), есть ли у вас домашние животные, количество жильцов в вашем доме и многое другое.

Обратитесь к руководству, чтобы узнать рекомендуемые интервалы замены фильтра и очистки, а также инструкции.

5. Уберите хлам

Регулярно проверяйте внутренний и наружный блоки, чтобы убедиться, что они настроены на достаточную циркуляцию воздуха. Убедитесь, что пространство вокруг внутреннего блока не загромождено мебелью или занавесками, а наружный блок не заблокирован снегом, листвой или уличным оборудованием.

Ознакомьтесь с нашими советами по оконным покрытиям, вентиляторам и теплоизоляции, чтобы узнать, как свести к минимуму потребности в отоплении и охлаждении дома.

Бытовой тепловой насос производит воду температурой до 75 C – pv magazine International

Испанские ученые разработали новый тепловой насос, который может производить 6,49 кВтч тепла на каждый киловатт-час потребляемой энергии. Устройство может генерировать горячую воду с температурой до 75 C.

Эмилиано Беллини

Изображение: Политехнический университет Валенсии

Исследователи из Политехнического университета Валенсии в Испании и специалист по отоплению Сонье Duval, подразделение немецкой группы Vaillant, разработало новый тепловой насос для жилых помещений на основе природных хладагентов.

Устройство использует пропан в качестве хладагента, что обеспечивает высокую энергоэффективность при почти нулевом уровне выбросов углекислого газа.

«Наш тепловой насос может отапливать дома абсолютно безвредно для окружающей среды, не выбрасывая в атмосферу углекислый газ. Кроме того, его высокоэффективная энергия позволяет классифицировать его как возобновляемую энергию за счет выкачки энергии из окружающей среды», — сказал исследователь Хосе Гонсальвес.

По словам ученых, тепловой насос может производить воду для бытовых нужд с температурой до 75 C, что, по их словам, невозможно для обычных тепловых насосов.

«Кроме того, его можно устанавливать не только в новостройках, но и заменять газовые котлы в существующих домах. Это также позволяет применять лечение против легионеллы без необходимости внешней поддержки», — пояснил Гонсальвес.

Popular content

Тепловой насос предположительно имеет высокий КПД A+++ и может производить 6,49 кВтч тепла на каждый киловатт-час потребляемой мощности. Он также способен производить 4,43 кВтч горячей воды для бытовых нужд на каждый киловатт-час потребляемой мощности.

«Благодаря технологическим разработкам, которые были осуществлены на сегодняшний день, стало возможным достичь энергоэффективности, аналогичной той, которая достигается с помощью наших хладагентов, с высокой мощностью нагрева атмосферы», — сказал Гонзальвес. «Для этого мы провели анализ наилучшей конфигурации цикла сжатия пара, адаптированной к используемому хладагенту — пропану, — таким образом минимизировав используемое количество и оптимизировав контрольные параметры оборудования».

Никаких дополнительных технических подробностей об устройстве исследователи не предоставили.

По данным немецкого Института систем солнечной энергии Фраунгофера ISE, Политехнический университет Валенсии в настоящее время разрабатывает инструмент прогнозного моделирования с помощью своего программного обеспечения IMST-Art для моделирования и проектирования холодильного оборудования.