Как сделать тепловой насос своими руками


Каждый владелец собственного дома стремится к оптимизации расходов на отопление жилой площади. Отличным выбором в такой ситуации станет тепловой насос (ТН). Этот агрегат способен выдавать 2−4 кВт теплоэнергии с одного затраченного киловатта электроэнергии. К сожалению, заводские отопительные установки этого типа имеют высокую стоимость. Однако вполне реально сделать тепловой насос своими руками, сэкономив при этом приличную сумму.

Тепловой насос своими руками

Принцип действия

Создать теплонасос своими руками не так сложно, как может показаться. Прежде чем приступать к работе по созданию отопительной системы, следует разобраться с особенностями ТП:

  • агрегат этого типа не может самостоятельно производить тепловую энергию, в отличие от отопительного котла;
  • для работы установки необходимо электрическая энергия, которая потребляется блоком управления, компрессором, циркуляционными насосами, а также вентиляторами;
  • в основе работы ТН находится цикл Карно, также применяемый в сплит-системах и кондиционерах.

Самодельный теплонасос

Установка этого типа получила название «насос», так как способна «выкачивать» теплоэнергию из грунта, воды или воздуха. Каждое вещество, если его температура выше отметки в 273 градуса (абсолютный ноль), содержит тепло. Благодаря новейшим технологиям можно изымать теплоэнергию из воздуха при его температуре не ниже -30°С, а также воды и грунта — от 2 °C.

Рабочая жидкость цикла Карно — фреон. Этот газ закипает при отрицательной температуре. После испарения хладагент в теплообменнике конденсируется, забирая в этот момент теплоэнергию из окружающей среды, а затем доставляет ее в другое место. Принцип действия ТН напоминает схему кондиционера в режиме обогрева:

  • Жидкий фреон проходит по наружному испарителю. Забирая тепло из внешней среды, хладагент закипает и испаряется.
  • Перейдя в газообразное состояние, фреон достигает компрессора, предназначенного для нагнетания определенного показателя давления. В результате возрастает точка кипения жидкости, и она конденсируется при более высоких значениях температуры.
  • Во внутреннем теплообменнике рабочая жидкость теплового насоса вновь переходит в жидкую форму и передает теплоэнергию воде, выполняющей роль теплоносителя.
  • Затем хладагент последовательно попадает в ресивер и дроссель. Показатель давления фреона падает, и начинается новый цикл.

В бытовых ТН и кондиционерах используются различные виды терморегулирующей арматуры, необходимой для снижения давления рабочего вещества установки во время прохождения через испаритель. Если делать своими руками тепловой насос для отопления дома, то в качестве регулятора лучше использовать терморегулирующий вентиль.

Типы агрегатов

Зная устройство теплового насоса, своими руками создать этот агрегат будет не очень сложно. Однако предварительно стоит разобраться с классификацией этих агрегатов, чтобы выбрать среди них наиболее эффективный. Сегодня активно используются следующие виды ТН:

 Теплонасосы Воздух-воздух.

  • Воздух-воздух. Теплонасосы этого вида во многом похожи на классические сплит-системы. Основным различием между ними является площадь наружного испарителя. Отбирая тепло у окружающей среды, воздушный теплонасос передает ее непосредственно в отапливаемое здание.
  • Воздух-вода. Эти агрегаты по своей конструкции аналогичны устройствам «воздух-воздух», но теплоэнергия переходит на теплоноситель, находящийся в отопительной системе.
  • Вода-вода. Теплоэнергия забирается из водоема и передается жидкому теплоносителю. В состав конструкции ТН этого типа добавляется еще один внешний контур, который погружается в озеро, колодец или другой водоем.
  • Геотермальные. Тепловая энергия передается из грунта на теплоноситель, циркулирующий в отопительной системе. Внешний теплообменник представляет собой змеевик, заполненный антифризом и установленный на глубине 1,2−2 метра. Также нередко используется и второй вариант — вертикальные зонды, изготовленные из труб, погружаются в скважину глубиной 10−100 м.

Для определения эффективности тепловых насосов используется специальный коэффициент — СОР. Он показывает соотношение между приобретенной и затраченной энергией.

Воздушные ТН не отличаются большим КПД. При их использовании на один 1 кВт затраченной энергии удается получить от 2,5 до 3,5 киловатт теплоэнергии. В такой ситуации СОР составляет 2,5−3,5.

Выбор вида теплонасоса

Тепловой насос воздух-вода

Сделать своими руками тепловой насос воздух-вода значительно проще в сравнении с грунтовыми либо водяными. Вполне очевидно, что каждый домашний мастер хочет минимизировать затраты на производство. В самодельных теплонасосах используется минимальное количество дорогостоящих деталей. Часто домашние мастера применяют для этого комплектующие от старого холодильника или кондиционера. В такой ситуации добиться высокого показателя СОР просто невозможно, и созданный своими руками ТН будет уступать заводским агрегатам в производительности.

Таким образом, создавать воздушный насос не имеет смысла, а лучше воспользоваться сплит-системой, включив ее в режим обогрева. Для отопления жилых помещений с помощью водяных теплонасосов либо вида «воздух-вода», необходимо создать геотермальную систему. При использовании насоса первого типа показатель СОР составит 3−3,5. Применение ТН «воздух-вода» не позволит добиться СОР выше 2,2.

Если было принято решение изготовить водяной тепловий насос, то нужно следовать рекомендациям:

  • колодец располагается на расстоянии в 25−50 метров от дома;
  • водоем должны обладать достаточным запасом воды.

Рассчитать необходимое количество грунтовых вод для работы ТН несложно. Во время работы агрегата их температура падает примерно на 4−5 градуса. Таким образом, для производства 1 кВт теплоэнергии через теплонасос должно в протяжении 60 минут проходить порядка 170 л воды.

Простейшая конструкция ТН

Как создать насос вида «воздух-вода»,

Чтобы создать насос вида «воздух-вода», можно использовать обычный бытовой кондиционер. При выборе модели этого агрегата стоит ориентироваться на те, в которых установлен реверсивный клапан. Кроме этого, кондиционер должен иметь режим обогрева. В противном случае придется заменить конструкцию фреонового контура.

Чтобы сделать из оконного обогревателя ТН, необходимо выполнить следующие действия:

  • Демонтируется верхний кожух устройства, после чего внешний теплообменный узел снимается с основания. На этом этапе крайне важно не перегибать трубки с фреоном.
  • С общего валика снимается крыльчатка.
  • Из листа металла изготавливается бак в соответствии с длиной внешнего теплообменного узла. При этом ширину самодельной емкости следует увеличить на 10−15 см. В боковые стенки бака устанавливаются штуцера для подачи воды.
  • Чтобы защитить радиатор от обмерзания, рекомендуется увеличить полезную площадь теплообмена, установив на его торцах алюминиевые либо медные пластины.
  • Радиатор монтируется в баке. Затем следует изготовить крышку и уплотнить элементы ввода-вывода контуров.
  • К штуцерам подсоединяются шланги и циркуляционные насосы. Следующим шагом станет проверка бака на герметичность.

Когда все работы будут завершены, предстоит запустить теплонасос и настроить водяной поток для достижения максимальной производительности агрегата.

Геотермальная установка

При использовании теплонасосов вида «воздух-вода» на 1 кВт затраченной энергии можно получить около 2 кВт тепла. Более высокая экономия достигается с помощью простейшего геотермального агрегата.

Расчет теплообменников и земляного контура

В самодельных конструкциях чаще всего используются зонды в форме литеры «U», размещенные в шахтах. При расчете геотермальной системы необходимо выяснить показатель протяженности внешнего теплообменника, а также количество скважин и их глубину. В качестве примера можно использовать утепленное строение с площадью 80 м2, а высота его потолков составляет 2,8 м. Строение расположено в средней полосе, а вид грунта — глинистый. Также можно предположить, что для отопления строения требуется 7 кВт теплоэнергии. На практике этот показатель предстоит рассчитать дополнительно.

Геотермальная установка

Процесс теплообмена между землей и хладагентом зависит от вида почвы:

  • 1 погонный метр вертикального зонда, установленного в подземные воды, способен давать примерно 80 Вт тепла;
  • показатель теплосъема в каменистой местности равен 70 Вт/м;
  • содержащие большое количество влаги глинистые почвы способны поставлять около 50 Вт на каждый 1 м зонда;
  • сухая почва даст не более 20 Вт/м.

Также следует помнить, что вертикальный зонд представляет собой две петли из труб, расположенные на дне шахты и залитых бетоном. Для определения длины трубопровода необходимо требуемое для отопления дома количество тепла (в данном случае 7000Вт) разделить на показатель интенсивности теплообменна грунта — 50 Вт/м. В результате общая глубина зонда составит 100 м. Таким образом, предстоит сделать 7 шахт, в каждой из которых будет находиться по 2 теплообменных петли. Общая протяженность трубопровода составит 20х7х4 = 560 м.

Рекомендации по сборке

В качестве базового устройства рекомендуется использовать наружный модуль сплит-системы. Роль внешнего теплоносителя может выполнить водный солевой раствор либо этиленгликоль. На первом этапе предстоит снять все крышки с наружного блока кондиционера, а также демонтировать большой радиатор и вентилятор. Если использование ТН в качестве охладителя не планируется, то необходимо отключить электромагнит, предназначенный для управления реверсивным клапаном.

Для сборки основного модуля теплонасоса необходимо выполнить следующие действия:

  • Чтобы изготовить испаритель и конденсатор, внутрь шланга заданной длины вставляется медная трубка диаметром 9.5—12.7 мм с толщиной стенки не менее 1 мм, к концам которой крепятся тройники для последующего подключения отопительного и грунтового контура.
  • На отрезок пластиковой трубы диаметром 150−200 мм наматывается двухтрубный контур. Его концы выводятся в нужные стороны.
  • Изготовленные ранее теплообменники из труб монтируются вместо заводского радиатора.
  • Устанавливаются датчики от старого кондиционера для измерения температуры теплоносителя.
  • На водные магистрали монтируются манометры и термометры.

Как изготовить испаритель и конденсатор,

Установка грунтового контура является несложным, но трудоемким процессом. Расстояние между соседними шахтами должно составлять минимум 5 м. Порядок дальнейших работ:

Установка грунтового контура

  • между скважинами прокапывается неглубокая траншея для укладки трубопровода;
  • в каждую шахту нужно опустить по две петли полипропиленовых труб и залить их бетоном;
  • все магистрали сводятся к одной точке, в которой монтируется общий коллектор;
  • уложенные в траншее трубы засыпаются грунтом.

После этого остается запустить систему и протестировать ее работоспособность. Установка не всегда начинает нормально функционировать после первого старта. Чаще всего причина возникающих в момент тестирования неполадок связана с допущенными на этапе сборки ошибками. В ситуации, когда сработала автоматика либо теплоноситель не нагревается, стоит вызвать мастера по холодильному оборудованию. Он проведет полную диагностику оборудования и выявит ошибки в ее работе.

Понравился пост? Поделись с друзьями и оцени публикацию. Тебе не трудно, а автору приятно. Спасибо.

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (2 Голосов, в среднем: 5,00 из5)
Загрузка...

Подписывайся на наши новости Вконтакте!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

© 2019  ·  Политика конфиденциальности и пользовательское соглашение. | Авторские права | Карта сайта