Тепловой насос для отопления дома вода вода своими руками

Как сделать тепловой насос своими руками из холодильника

Тепловой насос для отопления дома вода вода своими руками

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. Согласны?

Впрочем, если соорудить тепловой насос своими руками из старого холодильника, систему можно существенно удешевить. А мы расскажем вам как это сделать.

В статье мы подобрали самые простые решения и снабдили их подробными чертежами и схемами. Поэтому для домашнего умельца разобраться в них не составит труда. Кроме того, здесь вы найдете пошаговую инструкцию по изготовлению отопительного оборудования. А размещенные видеоролики расскажут о конструктивных особенностях теплового насоса и особенностях его подключения.

Насколько выгодно использование теплового насоса?

Теоретически у любого человека есть большой выбор источников энергии. Помимо природного газа, электричества, угля, это еще и ветер, солнце, разница температур земли и воздуха, земли и воды.

На практике выбор ограничен, т.к. все упирается в стоимость оборудования и его обслуживания, а также стабильность работы и сроки окупаемости установок.

Каждый из источников энергии имеет как достоинства, так и серьезные недостатки, ограничивающие его использование.

Сжигание дерева – самый первый способ получения тепла. Достоинство этого источника энергии заключается в его доступности и эффективности. Недостатков гораздо больше: приходится тратить много сил на поддержание тепла, в окружающую среду попадают токсичные продукты горения, а вырубка лесов уже давно стала серьезной экологической проблемойГаз – дешевое топливо.

Обогрев зданий с помощью газовых котлов – самый выгодный вариант. Однако далеко не в каждой местности есть возможность подключиться к магистрали централизованного газоснабжения. Еще один минус: с каждым годом стоимость энергоресурсов растетАльтернатива подключения к газовой трубе – установка газгольдера.

Бытовые приборы (отопительный котел, водонагреватель, плита для приготовления пищи) работают на сжиженном газе. Это хорошее решение для дома, если нет другой возможности обеспечить дом газом. Недостаток – дороговизна оборудования, его монтажа и обслуживанияЭлектричество считается идеальным источником энергии – относительно безопасным, чистым, простым в использовании.

Однако обогревать дом с помощью электроэнергии – дорогое удовольствие, поэтому ее используют для дополнительных или альтернативных отопительных системПреимущества котлов на жидком топливе – безопасность, высокий КПД, длительный срок эксплуатации, автономность работы. Для их установки не требуется разрешение и согласование документов с соответствующими инстанциями.

Недостаток один, но существенный – высокая стоимость жидкого топлива для котлаСуществует множество видов тепловых насосов, и каждый из них имеет собственные достоинства и недостатки. К плюсам относят экологичность, экономичность, безопасность, долговечность и бесперебойность работы оборудования, а минус – дороговизна.

Единственный способ удешевить отопление – сделать теплонасос своими рукамиСолнце – прекрасный источник электроэнергии. Он экологически безопасен, неисчерпаем, а солнечные батареи требуют минимального обслуживания. Однако такое оборудование не отличается ни высоким КПД, ни стабильностью работы.

К тому же оно занимает большую площадьГлавные достоинства энергии ветра – возобновляемость, неисчерпаемость, экологичность. Ветрогенераторы часто устанавливают в местностях, где нет возможности подключиться к централизованным сетям подачи электроэнергии или газа. Для стабилизации работы ветряки нередко используют в сочетании с солнечными панелями.

Недостатки – серьезные начальные вложения, шум при вращении лопастейДрова как источник тепловой энергииОтопление с помощью природного газаУстановка газгольдера на участкеЭлектрические котлы отопленияЖидкотопливные отопительные котлыСолнечные батареи в качестве источника энергииИспользование ветрогенераторов для получения энергии

Установка отопительной системы с теплонасосом – это выгодно с точки зрения удобства эксплуатации. Во время работы оборудования нет шума, посторонних запахов, не требуется установка дымоходов или других вспомогательных конструкций. Система энергозависима, но для работы теплового насоса нужно минимальное количество электричества.

Теплонасос – хорошая альтернатива привычным отопительным системам. Чтобы сократить начальные расходы на оборудование, можно его собрать своими руками

Сами тепловые установки чрезвычайно экономичны и не требуют особых затрат на обслуживание, но их первоначальная стоимость очень высока.

Далеко не каждый владелец дома или дачи может позволить себе покупку такого дорогого оборудования. Если собрать его самостоятельно и использовать детали от старого холодильника, можно существенно сэкономить.

Тепловые насосы промышленного производства дороги. Считается, что их установка окупается в среднем за 5-7 лет работы, однако этот срок зависит от начальной цены конструкции и может быть гораздо большим

Самодельные установки обходятся буквально в копейки, а их использование позволяет заметно экономить.

Единственный нюанс: производительность самоделок невысока, и они не могут быть полноценной заменой традиционным системам отопления. Поэтому их часто используют как дополнительные или альтернативные варианты отопления.

5 основных выгод для владельцев установок

К преимуществам систем обогрева с тепловыми насосами относят такие:

  1. Экономическая эффективность. При затратах 1 кВт электрической энергии можно получить 3-4 кВт тепловой. Это усредненные показатели, т.к. коэффициент преобразования тепла зависит от типа оборудования и особенностей конструкции.
  2. Экологическая безопасность. При работе тепловой установки в окружающую среду не попадают продукты сгорания или другие потенциально опасные вещества. Оборудование озонобезопасно. Его применение позволяет получить тепло без малейшего вреда для экологии.
  3. Универсальность применения. При установке систем отопления, работающих от традиционных источников энергии, владелец дома попадает в зависимость от монополистов. Солнечные батареи и ветрогенераторы не всегда рентабельны. Зато тепловые насосы можно устанавливать где угодно. Главное – правильно выбрать тип системы.
  4. Многофункциональность. В холодное время года установки отапливают дом, а в летнюю жару способны работать в режиме кондиционеров. Оборудование применяют в системах ГВС, подключают к контурам теплых полов.
  5. Безопасность эксплуатации. Теплонасосам не требуется топливо, при их работе не выделяются токсичные вещества, а предельная температура узлов оборудования не превышает 90 градусов. Эти отопительные системы не опаснее холодильников.

Идеальных приборов не существует. Тепловые насосы надежны, долговечны и безопасны, но их стоимость напрямую зависит от мощности.

Качественное оборудование для полноценного обогрева и горячего водоснабжения дома 80 м.кв. обойдется примерно в 8000-10000 евро. Самоделки маломощны, их можно использовать для отопления отдельных комнат или подсобных помещений.

Эффективность установки зависит от теплопотерь дома. Оборудование имеет смысл устанавливать только в тех зданиях, где обеспечен высокий уровень изоляции, а показатели теплопотерь не выше 100 Вт/м.кв.

Теплонасосы способны прослужить 30 лет и более.

Особенно рентабельно их применение для ГВС, а также в комбинированных отопительных системах, включающих теплые полы. Оборудование надежно и редко ломается.

Если оно самодельное, то важно подобрать качественный компрессор, лучше всего – от холодильника или кондиционера проверенной марки.

Типы теплонасосов для отопления дома

Различают компрессионные и абсорбционные теплонасосы. Установки первого типа наиболее распространены, и именно такой тепловой насос можно собрать из холодильника или старого кондиционера, использовав готовый компрессор.

Также потребуются расширитель, испаритель, конденсатор. Для работы абсорбционных установок необходим абсорбент-хладон.

Теплонасосы чаще всего собирают из узлов кондиционеров и холодильников.

Такие конструкции кустарного производства просты, эффективны, а при наличии у мастера навыков подобной работы их можно сделать буквально за несколько дней

По виду источника тепла установки бывают воздушными, геотермальными, а также использующими вторичное тепло (например, сточных вод и т.п.). Во входном и выходном контурах используют один или два разных теплоносителя, и в зависимости от этого выделяют такие типы оборудования:

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

Система может быть эффективной только в том случае, если потребляет меньше энергии, чем отдает. Эту разницу называют коэффициентом преобразования. Он зависит от многих факторов, но наиболее значимый – температура теплоносителя входного и выходного контуров. Чем больше разница, тем лучше работает система.

Надежных формул расчета производительности теплонасосов нет, т.к. их работа зависит от многих факторов.

При самостоятельной сборке тепловой установки нельзя ожидать, что она будет настолько же эффективной, как оборудование промышленного производства, но ее вполне хватит для создания экономичной дополнительной системы отопления.

Пошаговая инструкция по изготовлению оборудования

Прежде чем разобраться со способами, как можно сделать тепловой насос из холодильника, следует определиться с источником тепла и схемой работы прибора. Помимо компрессора холодильника потребуются другие узлы. Также придется докупать или арендовать некоторые инструменты.

Такую самоделку можно подключить к теплому полу, системе ГВС или к водяному отоплению, если используются низкотемпературные радиаторы

Даже если придется покупать компрессор и другие узлы, самодельная установка обойдется гораздо дешевле, чем готовое оборудование промышленного изготовления.

Этап 1. Подготовка схемы и чертежа

Источник энергии должен быть расположен под землей. Для установки теплонасоса придется пробурить скважину или хотя бы вырыть траншею на глубину, где температура грунта не бывает ниже 5 градусов. Также можно использовать водоемы естественного или искусственного происхождения.

Предложенная схема подходит для любого источника тепла.

Чтобы собрать самоделку, следует адаптировать саму схему к условиям эксплуатации будущего оборудования и разработать чертеж

Независимо от источника тепла конструкции теплонасосов схожи, поэтому подойдет почти любая схема, которую можно найти в сети. После ее выбора следует подготовить подробные чертежи, где будут указаны точные размеры, расстояния и точки подключения узлов установки.

Чтобы сделать теплонасос, придется разобрать холодильник и извлечь компрессор. Это главный элемент конструкции.

Он будет прокачивать воду и фреон по проложенному трубопроводу, обеспечивая работу отопления

Хотя расчеты мощности установки затруднены, можно ориентироваться на средние показатели. Так, для дома с повышенными показателями теплоэффективности нужна система отопления мощностью 25 Вт/м.кв.

Это идеальный вариант, если теплопотери минимальны. Для хорошо утепленного дома этот показатель составляет 45 Вт/м.кв., а для здания с относительно большими теплопотерями – 70 Вт/м.кв.

Этап 2. Подбор необходимых деталей

Компрессор можно снять со старого холодильника. Если он неисправен, лучше купить новый. Не стоит ремонтировать: это нерентабельно, а работоспособность самоделки будет под вопросом.

Для сборки конструкции также потребуется терморегулирующий клапан. Желательно, чтобы все комплектующие были от одной системы и легко совмещались.

Это основная деталь холодильника. Задача узла – перекачивать по трубкам хладагент, который забирает из тепло рабочей части. Для самодельного теплонасоса лучше брать малошумный компрессор

Для монтажа теплонасоса понадобятся 30-сантиметровые L-образные кронштейны. Также придется докупить некоторые детали:

  • качественную герметичную емкость из нержавеющей стали объемом 120 л;
  • большой пластиковый бак объемом 90 л;
  • 3 медные трубы различных диаметров;
  • полимерные (лучше всего металлопластиковые) трубы.

Для сборки системы потребуется стандартный набор инструментов, а для резки и соединения металлических деталей – болгарка и сварочный аппарат.

Этап 3. Монтаж узлов системы

Компрессор устанавливают на стену с помощью кронштейнов, после чего приступают к изготовлению конденсатора. Для этого металлический бак разрезают болгаркой пополам. В одну часть устанавливают медный змеевик, после чего емкость сваривают и подготавливают в ней резьбовые отверстия.

Теплообменник для теплонасоса практически не отличается от такого же узла, который изготавливают для банной печи. Лучше всего подойдет емкость из нержавеющей стали толщиной 2,5 мм

Для изготовления теплообменника на 120-литровый стальной бак наматывают длинную медную трубу, закрепляя концы витков рейками. К выводам подсоединяют сантехнические переходы.

На пластиковый бак тоже крепят змеевик и используют в качестве испарителя. Он не перегревается, поэтому необязательно брать металлическую емкость. Готовый испаритель крепят к стене с помощью кронштейнов.

При выборе компрессора и испарителя следует делать расчет мощности с запасом 20%, иначе мощность готовой отопительной системы будет ниже желаемой

Читайте также:  Необходимость карты водоносных слоев при бурении

Когда основные узлы подготовлены, подбирают подходящий терморегулирующий клапан, собирают конструкцию и закачивают в систему фреон марки R-22 или R-422. Если нет соответствующих навыков, имеет смысл пригласить специалиста, т.к. процедура небезопасна.

Этап 4. Подключение к заборному устройству

Тип заборного устройства и особенности подключения к нему теплонасоса зависят от схемы:

  • «Вода-земля». Коллектор устанавливают ниже уровня промерзания почвы. Трубы системы должны располагаться на той же глубине.
  • «Вода-воздух». Системы этого типа монтировать относительно просто, т.к. не требуются земляные работы. Для установки коллектора подойдет удобное место возле дома или на крыше.
  • «Вода-вода». Конструкцию коллектора собирают из полимерных труб, а затем опускают в центр водоема.

Возможна установка комбинированной (бивалентной) отопительной системы. В этом случае теплонасос подключают параллельно с электрическим котлом. Он выполняет функцию дополнительного отопления.

В процессе сборки, монтажа и подключения теплового насоса нужно внимательно следить за качеством сварных швов, стыков и соединений. Система должна быть абсолютно герметичной

Установка бивалентной отопительной системы позволяет добиться оптимальной температуры в доме даже при сильных морозах, а ее энергопотребление будет минимальным.

Источник: http://sovet-ingenera.com/eco-energy/teplovye-nasosy/teplovoj-nasos-svoimi-rukami-iz-starogo-xolodilnika.html

Применение теплового насоса вода вода для отопления дома – Жми!

Дом, в котором тепло и уютно, можно назвать по настоящему комфортным. В последнее время значительно выросли расходы на отопление, и многие задумались об альтернативных способах согреть свое жилище.

К сожалению, мало кто слышал о способе обогрева дома с помощью тепловых насосов, хотя такие насосы уже широко используются за границей.

Например, только Япония ежегодно производит около 500 тысяч тепловых насосов для отопления дома. Практически в каждом доме нашей страны есть тепловые насосы, которые применяются в быту. Не верите? Вы постоянно их используете в обычном холодильнике и кондиционере. Так же, как мы привыкли пользоваться холодильником, так и в Швейцарии никого не удивить геотермальным отоплением.

Тепловые насосы похожи по своему действию на обычный кондиционер, способный охлаждать и обогревать. В статье мы поговорим о тепловом насосе для отопления, работающем по принципу «вода-вода».

Содержание

  • Принцип работы и устройство

Принцип работы и устройство

Одним из видов геотермальных систем отопления является обогрев по принципу «вода-вода». Особенностью водяного теплового насоса является то, что он требует наличие поблизости воды.

Коллектор располагается в глубинных скважинах (глубина около 200 метров) или в открытых водоемах: озерах, прудах или реках. Хорошая теплоемкость воды позволяет добиться высокой эффективности работы системы.

Как правило, в геотермальных насосах используются следующие компоненты:

  • внешний и базовый контур;
  • испаритель;
  • бойлер;
  • компрессор.

Внешний контур состоит из труб, по которым проходит грунтовая вода. Из специальной скважины она поступает в систему, по внешнему контуру отдает тепловую энергию, а затем сбрасывается в скважину для слива воды.

Бывает, что внешний контур, расположенный в подземном или открытом водоеме, заполняют антифризом и таким образом собирают окружающее тепло.

Возьмите на заметку: лучше всего тепловой насос будет работать с дополнительным тепловым оборудованием. Необходимая мощность насоса будет ниже, а следовательно вы снизите затраты в его установку.

Принцип действия теплонасоса вода-вода. (Для увеличения нажмите)

Затем в испаритель поступает тепло, полученное от воды, и распыляется хладагент. Давление внутри уменьшается и тепловая энергия отдается хладагенту, который превращается в газообразное состояние.

После в основной компонент насоса — холодильный компрессор с питанием в 12 вольт.

В нем совершается сжатие хладагента, а впоследствии он передается в конденсатор, а после этого хладагент из газообразного переходит в жидкое состояние.

Благодаря этому вырабатывается тепловая энергия, которая и нагревает уже систему отопления здания.

Проще всего, конечно, понять принцип действия на примере холодильника. Морозильную камеру погружаем в воду с постоянной плюсовой температурой, тепловой насос отбирает у нее тепло и возвращает назад уже жидкость, охлажденную примерно на 5 градусов. А тепло остается в вашем доме.

Обратите внимание: cильные, и постоянные перемены в температуре воды, ухудшают эффективность работы насоса. Стабильная температура, как у подземной грунтовой воды (около 6-13 градусов) — идеальный вариант.

Плюсы и минусы

Можно выделить следующие основные преимущества использования систем геотермального отопления по принципу «вода-вода»:

  • малое потребление электроэнергии;
  • высокий КПД;
  • стабильная температура воды в любое время года;
  • долговечность — срок службы таких систем часто больше 30 лет;
  • экологичность и безопасность — нет открытого огня, нет сажи и выхлопов, нет пожароопасных хранилищ;
  • автономность — вы полностью независимы от внешних источников тепла.

Отзывы владельцев, установивших тепловые насосы «вода-вода», в основном положительные. Экономия затрат на отопление радует с каждой платежкой, тепло и комфорт в доме постоянны.

Однако было бы неправильным умолчать и о присущих недостатках подобных систем:

  • цена — в период установки необходимо потратить значительно больше, чем на традиционные системы отопления;
  • свободные площади — при вертикальных зондах уйдет около 25 кв.м. на 1 квт мощности, а горизонтальные заберут уже около 250;
  • электричество — для бесперебойной работы теплового насоса требуется электрическая сеть.

Установка системы

Монтаж теплового насоса вода-вода дело не простое и требующее специального оборудования. Доверьте это профессионалам

Правильное проектирование и грамотный монтаж — это залог того, что система раскроет свой потенциал полностью. На что стоит обратить свое внимание?

  1. Разработка проекта, монтаж, настройка и запуск желательно заказывать в одном месте. За качественную работу должен отвечать кто-то один.

  2. Скважины должны иметь общую глубину, соответствующую мощности насоса. Если это условие проигнорировать, то эффективность значительно снизится.
  3. Геотермальный зонд рассчитан на весь срок жизни устройства и замене не подлежит. Хорошо будет предусмотреть дублирующий вариант в одной скважине.

  4. Малотемпературная система отопления позволит использовать тепловой насос по прямому назначению. Обычно это теплый пол, если предусматривается использование радиаторов, не забудьте просчитать их размеры для соответствия тепловому режиму насоса.
  5. Здание обязательно должно быть утеплено.

    Если потери тепла больше 60 Вт/м, то геотермальная система просто не справится со своей задачей.

Статью о том, как рассчитать мощность теплового насоса для дома, читайте здесь.

Решив установить геотермальную систему отопления с тепловым насосом «вода-вода», обязательно взвесьте все плюсы и минусы этого оборудования.

Помните, что установив тепловой насос, вы со временем значительно уменьшите затраты на отопление и будете пользоваться экологичной системой с высокой эффективностью.

И не нужно стараться сильно сэкономить — малейшие ошибки в проектировании и выборе могут свести к нулю все плюсы от теплового насоса.

Смотрите видео, в котором специалист на примере действующей модели объясняет особенности работы теплового насоса вода-вода:

Источник: https://6sotok-dom.com/dom/otoplenie/teplovoj-nasos-voda-voda.html

Тепловой насос своими руками для отопления дома: схемы вода-вода, воздух-воздух, тепловые насосы из кондиционера и холодильника

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.

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%.

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.

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.

Важно. 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.

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.

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.

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.

Источник: http://vizada.ru/2018/03/19/teplovoj-nasos-svoimi-rukami-dlya-otopleniya-doma-sxemy-voda-voda-vozdux-vozdux-teplovye-nasosy-iz-kondicionera-i-xolodilnika/

Тепловой насос своими руками: особенности схем, эффективность и срок окупаемости

Тепловой насос (ТН) — инновационное, эффективное, экологическое и бюджетное решение выработки тепла для нужд горячего водоснабжения (ГВС) и отопления. Принцип его работы прост. Устройство забирает тепло от естественных сред (воздух, земля, вода) и подаёт в отопительную систему (ОС) и ГВС.

Внутренний теплоноситель (аммиак или другой хладагент) отбирает энергию окружающей среды и транспортирует её в испаритель. В нём хладагент из жидкости преобразуется в газ путём испарения. На следующем этапе объем газообразного теплоносителя снижается и, следовательно, растёт его температура.

Горячий теплоноситель циркулирует в конденсаторе, тепловыделение из которого поступает в отопительную систему дома. Расширительный клапан обеспечивает повторное охлаждение хладагента, и он начинает новый тепловой цикл, что создаёт чрезвычайно эффективную систему теплоснабжения.

Схемы подключения источника отопления и эффективность

Эффективность такого насоса определяется путём сравнения количества энергии, вырабатываемой устройством, и количеством потреблённой электроэнергии на собственные нужды. Прежде всего она зависит от температуры наружного воздуха.

В режиме обогрева производительность системы падает, когда наружная температура падает.

В холодном климате при максимально низких температурах такая система требует дополнительного резервного отопления, когда она самостоятельно не может обеспечить достаточное количество тепла для поддержания санитарной температуры воздуха в помещении.

Существуют разные источники тепла для отопительных систем:

  • Воздух;
  • Почва;
  • Грунтовые воды.

Простые расчёты говорят о том, что если высокоэффективный котёл на природном газе может работать с эффективностью 93%, ТС «воздух-воздух» — на 180%, а ТН «земля — вода» может достигать эффективности до 400%.

Теплонасосы вода-вода

Насосы «вода-вода» преобразуют энергию, полученную от природных водных источников, для внутридомового нагревательного контура. Гидротермальные системы используют грунтовые воды для нужд:

  • отопления здания;
  • охлаждения здания;
  • ГВС для бытового потребления;
  • подогрева воды для бассейнов.

Насосы отбирают тепловую энергию из подземных вод с помощью буровых скважин, дренажных систем и других водных систем. Полученная энергия через систему теплопередачи отдаётся воде, циркулирующей в отопительной системе дома.

Охлаждённая вода возвращается в водоносный горизонт через сбросной колодец.

Эффективность гидротермальных систем с водяными ТН обеспечивается неизменностью температуры подземных вод в течение года, обычно на уровне 8—13 C.

Такие условия создают стабильную высокопроизводительную систему отопления и делают её независимой от внешних погодных условий.

Поэтому насосы «вода-вода» являются наиболее эффективными и имеют гарантированный постоянный коэффициент производительности (СОР).

Коэффициент COP показывает отношение тепловой энергии (кВт) к потребляемой ТН электроэнергии (кВт) на собственные нужды для обеспечения отопления здания.

Когда температура находится в диапазоне 8—13 C, а подаваемая температура теплоносителя составляет 35 C, коэффициент COP = 5 ÷ 7. В этом случае для каждого киловатта электрической энергии, потраченного на управление ТН, мы получаем дармовую энергию 5 ÷ 7 кВт, достаточную для поддержания санитарного теплового режима в помещении с площадью примерно 60 м².

Промышленностью выпускается широкий диапазон насосов типа «вода-вода», которые успешно используются в системах теплоснабжения и кондиционирования воздуха одноквартирных и многоквартирных домов малой этажности, а также гостиниц, школ, административных зданий и промышленных объектов. Ограничением в применении такого типа ТН может стать наличие разрешительных документов на установку скважины.

Применение геотермальных систем для теплоснабжения

Использование энергии геотермальной энергии (приповерхностная) — ещё одно эффективное направление работы насосов. Под землёй прокладывается трубная система длиной порядка 100 метров, которая аккумулирует тепло почвы.

Состояние почвы определяет, сколько геотермальных систем необходимо для обеспечения отопительной нагрузки дома.

В случае больших участков в качестве альтернативы может использоваться тепло от расположенных рядом подземных коллекторов от централизованного отопления или водоснабжения.

Схема теплового насоса отлично работает летом по режиму кондиционирования воздуха. После сбора тепла от земли эта энергия отбирается насосом и подаётся во внутридомовую систему отопления.

Геотермальные насосы требуют больших инвестиций в установку, чем воздушные, но они обеспечивают постоянную мощность нагрева, потому что почва имеет постоянные температуры круглый год.

Таким образом, гарантируется непрерывное производство энергии.

Как установить геотермальную систему? Установка геотермальной системы может идти по нескольким направлениям:

  1. Трубы теплообменника располагаются горизонтально, имеют длину траншеи на сотни метров. Такая схема требует значительного объёма земляных работ и приводит к нарушению придомового ландшафта. Кроме того, в будущем этот участок земли будет проблематично использовать под многолетние зелёные насаждения.
  2. Трубы теплообменника располагаются вертикально, петли до 10 метров. Наиболее трудоёмкий и дорогой вариант.
  3. Трубы теплообменника располагаются под водой водоёма, расположенного недалеко от дома. Самый дешёвый вариант.

Преимущества:

  1. Бесступенчатая модуляция компрессора для обзора контролируемой производительности.
  2. Снижение энергопотребления и затрат по сравнению с обычными теплонасосами.
  3. Высокая энергоэффективность.
  4. Более длительный срок службы благодаря процедуре мягкого пуска.
  5. Температура нагрева на выходе до 60 C.
  6. COP > 7.
  7. Значительно более низкие эксплуатационные расходы благодаря интеллектуальному циклу охлаждения.

Помимо существенной экономии затрат, геотермальная система имеет некоторые дополнительные преимущества. Тепло выделяется при более низкой температуре, чем принудительный воздух, и работает непрерывно, поэтому система более стабильна, не имеет больших перепадов температур.

Геотермальные системы хорошо поддаются автоматизации с разгрузкой отопительной мощности.

Когда температура в помещении будет соответствовать параметрам, установленным потребителем, излишнее тепло будет уходить на другие задачи энергообмена, например, для нагрева горячей воды.

Обычный срок окупаемости большинства геотермальных систем составляет 5—10 лет, что сопоставимо с периодом окупаемости солнечной энергии.

Воздушные сплит-системы

Для этого типа насосов источником является энергия из внешнего воздуха. Основным преимуществом воздушного ТН по сравнению с геотермальными и водяными являются небольшие затраты на установку, так как не требуются выполнения земляных, монтажных и глубоководных работ по укладке теплопроводов.

Воздушные ТН бывают наружной и внутренней установки, выполненными моноблочными или сплит-системами.

Для моноблочных воздушных насосов пластинчатый теплообменник расположен в наружном блоке, а энергия подаётся во внутренний блок через хорошо изолированные тепловые трубки.

С раздельным тепловым насосом теплообменник расположен во внутреннем блоке, так что энергия транспортируется внутрь через хладагент.

Одно ограничение: ТН с воздушным источником теряют эффективность в более холодную погоду и прекращают работу, когда температура опускается ниже -20 градусов, поэтому для регионов со средней температурой холодного воздуха не более -10 С такие системы наиболее предпочтительны.

Расчёт контура теплоснабжения

Первое, что нужно сделать, прежде чем установить теплонасос — рассчитать тепловой баланс дома. Это позволит определить теплоотдачу, необходимую для обеспечения требуемой комфортной температуры. При расчёте насоса следует учитывать следующие данные:

  • назначение здания;
  • его общая площадь;
  • количество этажей, площадь каждого из них;
  • высота потолка;
  • желаемая (требуемая) температура в помещении;
  • стены (материал, толщина слоя);
  • тип и общая площадь остекления;
  • наличие системы вентиляции и её характеристики;
  • спрос на горячую воду, количество точек;
  • нагреватели и их тип;
  • присутствие/отсутствие земли/воды поблизости;
  • наличие/отсутствие ограничений на электричество.

Можно быстро предварительно рассчитать энергетические потребности дома по формуле:

P = V x C x T,

где V — объем жилья в м 3;

C — коэффициент строительства C = 0,75, если дом очень хорошо изолирован (RT2005) C от 0,9 до 1,3, когда дом плохо изолирован C = 1,6;

T — разница между требуемой температурой в доме и самой низкой температурой наружного воздуха в холодный период года для географической зоны места размещения строения.

Изготовление теплового насоса для домашних нужд

Тепловой насос для отопления дома своими руками изготовить выгодно и удобно.

Статистика утверждает, что ТН для дома площадью 200 м² окупится в течение первых трёх лет, и это ещё не предел, учитывая растущую стоимость топлива и электроэнергии.

Можно эти затраты сократить, если в доме есть умельцы, которые могут собрать насос из подручных материалов. Для этого понадобится:

  1. Мощный компрессор, например, предназначенный для кондиционера. Если дома такого нет, то можно подобрать в мастерских по ремонту холодильников и кондиционеров. Для него предварительно нужно подготовить крепление в удобном месте (обычно на стене дома).
  2. Конденсатор, его можно сделать самостоятельно. Изготовить змеевик из медной трубки с толщиной стенки не менее 1 мм, который разместить в подходящем по размеру металлическом сварном корпусе. Установить на нём необходимые отводы и соединения. Его также размещают на стене, рядом с компрессором. Для того чтобы змеевик был сделан качественно, медную трубу наматывают, например, на газовый баллон, а межвитковое расстояние закрепляют уголком из алюминия. Окончательный монтаж конденсатора (пайку медной трубы, закачку фреона и т. п. ) лучше доверить профессионалу, чтобы не повредить ТН и не получить травмы во время сборки или эксплуатации.
  3. Испаритель — ёмкость для превращения жидкого хладагента в парообразное состояние. Образовавшийся пар, поступает в компрессор, который перекачивает его под давлением в конденсатор.
  4. Дроссельный клапан. Необходимо приобрести, учитывая параметры насоса.
  5. Соединительные трубные элементы схемы в зависимости от выбранного типа установки.
  6. Проверяют гидравлическую плотность трубопроводных систем путём опрессовки (воздушной или водяной).
  7. Проверяют надёжность электросилового оборудования дома.

Достоинства и недостатки источника теплоснабжения

Преимущества тепловых насосов:

  • Идеальное электрическое отопление: выработка 4 квт тепла при потреблении 1 квт на собственные нужды установки.
  • Независимость от дорогостоящего топлива (газ, уголь, мазут).
  • Эффективный энергетический баланс в комплекте с напольными или настенными обогревателями.
  • Занимают небольшое пространство в доме или подвале.
  • Небольшие затраты на обслуживание.
  • Хорошо интегрируется в систему «умный дом».

Недостатки:

  • Экономическая эффективность после практических испытаний в старых домах не всегда соответствует заявленной производителем оборудования.
  • Высокие требования к отопительной системе.
  • Наличие бака-аккумулятора в схеме.
  • Температура источника тепла постоянна только при грунтовых водах.
  • Многие модели содержат хладагент, разрушающий климат.

Источник: https://220v.guru/samodelki/teplovoy-nasos-svoimi-rukami-dlya-otopleniya-doma.html

Тепловой насос вода-вода — принцип работы

Принцип работы теплового насоса вода–вода это отбор тепловой энергии у воды и направление ее на обогрев здания. В отличие от традиционных обогревателей, данная установка тепло не производит, она отнимает его от холодной среды и перемещает (перекачивает) внутрь дома. Один из видов подобных машин — тепловой насос типа «вода-вода».

Устройство

Принцип работы теплового насоса основан на обратном цикле Карно, простыми словами это холодильник, действующий в обратном направлении.

Машина состоит из следующих основных элементов:

  • теплообменник №1 — испаритель;
  • теплообменник №2 — конденсатор (иначе – конденсор);
  • компрессор спирального типа;
  • расширительный клапан (иначе — дроссельный вентиль);
  • электронный блок управления с комплектом датчиков.

 Долговечные спиральные компрессоры пришли на смену поршневым и винтовым. Давление воздуха в них создается за счет одной спирали, вращающейся внутри другой, статичной.

Первые 4 элемента последовательно соединены между собой в перечисленном порядке металлической трубкой с циркулирующим хладагентом (хладоном). Это вещество называется фреоном и обладает способностью кипеть и испаряться при температуре минус 30—40 °С (при атмосферном давлении).

Согласно технологии к теплообменнику №1 подключается система труб диаметром 32 или 40 мм из полиэтилена марки PE100, наполненная жидкостью — теплоносителем, доставляющей тепло от внешнего источника — грунтовых вод либо водоема. Подключение осуществляется 3 способами:

При большом количестве чистых грунтовых вод с постоянной температурой 8—10 °С они подаются глубинным насосом в испаритель прямо из скважины – колодца, а сбрасываются во второй колодец. Расстояние между ними – не менее 15 м, всасывающий колодец устраивается выше по течению грунтовых вод.

Когда водоносный слой загрязнен, то на участке бурят скважины. Туда опускают зонды из пластиковых труб, наполненные солевым раствором либо антифризом, что служит теплоносителем — посредником. Число скважин определяется расчетом.

Принцип работы теплового насоса вода-вода

  • Контур из труб с теплоносителем погружают в близлежащий водоем, не промерзающий до дна.
  • Теплообменник №2 присоединяется к домовой системе водяного отопления. Рабочий цикл теплового насоса состоит из 4 этапов:
  1. Изотермическое расширение.

    Фреон, попадающий в испаритель в жидком состоянии, получает тепловую энергию от внешнего источника, отчего закипает и переходит в газообразное состояние.

  2. Адиабатное сжатие. Хладон в виде газа попадает в компрессор, где сжимается с определенным давлением, зависящим от марки фреона.
  3. Изотермическое сжатие.

    Газ в конденсаторе отдает энергию теплоносителю системы отопления, отчего снова меняет агрегатное состояние на жидкое.

  4. Адиабатное расширение. После прохода дроссельного вентиля давление хладона падает и он готов к следующему циклу.
  • Ключевой элемент системы — компрессор.

    Газ, испарившийся при + 8—10 °С в первом теплообменнике, самостоятельно не сконденсируется при высокой температуре в помещении. Для этого нужно повысить давление, чем и занимается компрессор.

  • В результате тепловой насос переносит тепло снаружи, прибавляя к нему собственное, выделяемое компрессором и водяными насосами.

    При этом природная вода охлаждается еще сильнее, а дом — обогревается. Процессами автоматически управляет контроллер, ориентируясь на показания датчиков давления и температуры.

Плюсы и минусы

Главное преимущество теплового насоса данного типа — высокая эффективность.

Затрачивая электроэнергию, питающую компрессор и перекачивающие насосы, установка доставляет в дом количество тепловой энергии, в 3—5 раз превышающее расход электричества.

 Но это не значит, что КПД агрегата составляет 300—500%, как утверждают продавцы оборудования. Холодильная машина просто переносит тепло с КПД, не превышающим 100%. А высокая эффективность достигается за счет процессов испарения и конденсации фреона, при которых поглощается и высвобождается большое количество теплоты за короткое время.

Остальные плюсы установки выглядят следующим образом:

  • независимость от постоянно дорожающих углеводородных энергоносителей;
  • система не требует постоянного внимания и частого обслуживания;
  • тепловой насос способен охлаждать помещения в летнее время, что экономит средства на покупку и монтаж сплит-систем;
  • находящийся рядом водоем позволяет сэкономить на бурении скважин;
  • эффективность работы машины не зависит от перепадов температур окружающей среды.

Слабое место подобных агрегатов высокая цена оборудования и затраты на устройство внешнего контура. Есть и другие, не столь значительные недостатки:

  • оборудование отличается сложностью, его монтаж, настройку и нечастое обслуживание должны проводить обученные специалисты;
  • тепловой насос типа «вода-вода» хорошо работает в тандеме с низкотемпературными системами отопления теплыми полами либо фанкойлами, нагревающими воздух. Радиаторную систему он может обеспечить теплом лишь в южных регионах, поскольку нагревает воду максимум до 65 °С;
  • при использовании грунтовых вод есть опасность, что источник иссякнет. Это может случиться при снижении уровня вод в результате водоотведения либо природных процессов;
  • погружение первичного контура в водоем теряет смысл, когда последний расположен далеко от дома (100 м и более).

Если исключить высокую стоимость, то прочие недостатки можно предвидеть заранее и подготовиться должным образом.

Эксплуатация

Во время эксплуатации тепловых насосов нужно соблюдать ряд правил. Вот они:

  • Так как фреон при утечках вытесняет воздух и вызывает удушье, в помещении с тепловым насосом необходимо предусмотреть приточно-вытяжную вентиляцию.
  • На случай отключения электричества придется приобрести электрогенератор на любом виде топлива. Важно, чтобы его мощности хватало для работы компрессора и насосов, учитывая пусковые токи.
  • Оборудование отличается немалым весом и требует для установки отдельного фундамента. Пример: агрегаты Viessmann весят от 720 до 1400 кг в зависимости от мощности.
  • При монтаже выдержать расстояния до стен и требования к минимальному объему помещения, указанному в паспорте изделия.

Согласно инструкции по эксплуатации тепловых насосов Viessmann, 1 раз в год необходимо проводить осмотр узлов машины и при необходимости выполнять техническое обслуживание. Осмотр заключается в следующем:

  • проверка фреонового контура и пространства под ним на наличие следов машинного масла, свидетельствующих об утечке;
  • осмотр всех соединений на предмет протечек;
  • проверка давления в расширительных баках и контурах;
  • обследование силовой проводки.

Указанные работы производятся мастерами сервисной службы, вызываемых домовладельцем. Самостоятельно проводить детальное обследование не рекомендуется, только визуальный осмотр.

Стоимость

Цена данного теплового оборудования колеблется в довольно широком диапазоне, поспособствовало этому появление на рынке малоизвестных китайских брендов. Отсюда возникло такое распределение по ценовым категориям:

  • Дешевые китайские насосы — от 1800 у. е.
  • Китайские агрегаты средней ценовой категории — от 3300 у. е.
  • Оборудование известных европейских брендов — от 7800 у. е.

Стоимость монтажа теплового насоса определяется индивидуально для каждого проекта после проработки исходных данных и выполнения проектных работ. Ориентировочная цена монтажа теплового насоса мощностью 16 кВт с бурением скважин на рынке 5000 у. е. и более.

Отзывы реальных владельцев

Так как тепловые насосы типа «вода-вода» нельзя отнести к доступным широкому кругу потребителей, то и реальных, а не рекламных отзывов от реальных пользователей довольно мало. Следует учесть и тот момент, что люди, вложившие немалые средства в альтернативный источник тепла, не торопятся делиться негативом по понятным причинам.

Купил и смонтировал в 2011 г. тепловой насос THERMIA DIPLOMAT TWS10 как единственный источник тепла в дом. Позже приобрел электрогенератор GESAN на 5.6 кВт, вполне хватает для запуска ТН с потребляемой мощностью 3 кВт. Правда, у него система плавного пуска электродвигателей (софт – старт) и пусковой ток небольшой. А так нареканий нет никаких.

Есть небольшой цех 260 кв. м., рядом озеро и скважина с водой. Поставил ТН «вода-вода» на 9 кВт, на большее не хватило денег. Тепловой насос обеспечивает половину потребности, остальное дополняется электричеством. Экономия ощутимая, несмотря на то что у нас в Оренбурге отопительный сезон 5 месяцев всего.

С 2012 г. работает ТН, закачивает воду из скважины, расход 1.8 м3/ч, тепловая мощность агрегата 9 кВт. Реальное потребление электричества (считал сам, замеряя по току клещами) 2.3 кВт. Получается, что потребление в 3,9 раз меньше, чем приток тепла в дом, по-моему, здорово.

Встречаются и отрицательные отзывы, они в  основном связаны с неквалифицированным монтажом и настройкой дорогостоящего оборудования. Но человеческий фактор нельзя отнести к недостаткам самих тепловых насосов, ведь общая тенденция в Европе говорит о высокой эффективности и надежности этого теплового оборудования.

Источник: http://energylogia.com/home/otoplenie/teplovoy-nasos-voda-voda.html

Ссылка на основную публикацию