Тепловий насос своїми руками: робочі варіанти для опалення, з кондиціонера, зі старого холодильника

У котельних спалюється газ, вугілля або мазут. В результаті цього утворюється тепло, яке за допомогою теплоносія по трубах подається в багатоквартирні будинки. У приватному секторі для отримання теплопостачання також можуть спалювати газ, вугілля або дрова. У деяких рідкісних випадках для опалення може використовуватися електроенергія.

В даний час є ефективні розробки теплових насосів (далі – ТН). Їх можна використовувати для опалення будинків приватного сектора, садових будиночків і гаражів.

Особливості теплових насосів

Для отримання теплової енергії в ТН не використовуються енергоносії, і тому не завдається шкода навколишньому природі. Така установка виробляє теплової енергії більше, ніж споживає електроенергії.

Принцип роботи

В основі роботи ТН лежить принцип перенесення тепла від більш холодного джерела до теплішого. Тобто більш холодну він робить ще холодніше, а більш тепле – ще тепліше. Це означає тут не закладена ідея вічного двигуна, тому що в сумі кількість тепла зберігається незмінним, а електроенергія витрачається тільки на поділ і перенесення тепла.

Для чого потрібні

Тепловий насос можна застосувати як для опалення, так і для охолодження, тому що за допомогою його відбувається поділ і перенесення тепла. Значить ту частину установки, яка стає холодніше, можна використовувати для зниження температури, а іншу частину – для підвищення.

види насосів

Є різні види теплових насосів, але всі вони засновані на використанні принципу отримання тепла або холоду методом поділу теплової енергії та її перенесення. Лише один ТН Френетта відрізняється. Кавітаційний спосіб отримання теплової енергії за допомогою гідродинамічного генератора є різновидом теплового насоса.

Теплова енергія, яка витрачається на опалення будівлі, є наслідком перетворення енергії, що здійснюється за допомогою теплового насоса. Причому отримують тепло без спалювання палива, а за допомогою охолодження зовнішнього середовища і виділення теплової енергії всередині приміщення, тобто в цьому випадку закон збереження енергії дотримується: скільки теплової енергії забирається із зовнішнього середовища, стільки ж і виділяється всередині будівлі. Більшість таких пристроїв побутового призначення використовують тепло сонця, яке накопичується поверхнею землі, водою або повітрям.

Тому за типом першого контуру всі конструкції можна розділити на повітряні, ґрунтові та водні.

По виду теплоносія (В – вода, Г – грунт) в контурах насоси можна розділити на вісім типів:

  • В-В;
  • Г-В;
  • Г-повітря;
  • повітря-В;
  • повітря-повітря;
  • В повітря;
  • холодоагент-В;
  • холодоагент-повітря.

Вони можуть використовувати також тепло випускається повітря, підігріваючи припливне, тобто працювати в режимі рекуперації.

Повітря-повітря

За принципом роботи тепловий насос нагадує той, що застосовується в кондиціонері в режимі обігріву, але має єдину відмінність. ТН налаштований на опалення, а кондиціонер на зниження температури в кімнаті.

Принцип дії установки В-В полягає в наступному: повітря навіть при низьких температурах має деяку кількість енергії. Тільки при абсолютному нулі теплова енергія відсутня. Більшість ТН здатні отримувати тепло при температурі -15 ° С. В даний час деякі виробники випускають станції, що зберігають відбір тепла при -30 ° С. Забір тепла відбувається за допомогою випаровування фреону, який циркулює по внутрішньому контуру. Для цієї мети використовується випарник, в якому холодоагент перетворюється з рідкого стану в газоподібний. При цьому поглинається тепло.

Наступним блоком, який розташований в системі теплопостачання В-В, є компресор, який фреон з газоподібного стану перетворює в рідке. При цьому виділяється тепло. Ефективність установки В-В безпосередньо залежить від температури навколишнього середовища. Чим вона нижче, тим і продуктивність станції менше.

Повітря-вода

ТН типу повітря-вода є найбільш універсальною моделлю. Вона дуже ефективна в теплу пору року, але в холодну пору року продуктивність істотно падає.Простий монтаж є перевагою системи. Відповідне обладнання монтується в будь-якому місці. Тепло, яке видаляється з приміщення у вигляді газу або диму, може повторно використовувати.

Водяний ТН бере тепло з грунтових вод, які прокачуються через випарник. Подібний насос відрізняється непоганою ефективністю і підвищеною стабільністю: ефективність – це результат значною тепловіддачі води.

Зрозуміло, для використання установки такого типу, потрібно щоб грунтові води на території були в достатній кількості. Бажано, щоб вода була не глибше 30 метрів.

Вода-вода

При такій системі у внутрішньому контурі циркулює легко випаровується рідина, наприклад, фреон. Як контуру всередині приміщення можуть бути водяні труби, регістри або батареї, заповнені водою.

В якості зовнішнього контуру може виступати будь-яке водоймище, з досить великою кількістю води. Це може бути річка, озеро чи ставок. В цьому випадку теплоносій забирає тепло з зовнішнього контуру і віддає його контуру внутрішнього.

геотермальний

Як джерело тепла у ТН використовується збережена теплова енергія землі. Такі насоси вважаються найефективнішими, бо температура грунту залишається незмінною протягом усього року.

Ці системи поділяються на горизонтальні і вертикальні. Але для такого методу потрібно досить велика площа під горизонтальні труби, а для вертикальних систем необхідно виконати значні земляні роботи.

Який насос краще зробити

Для того щоб накопичити досвід з виготовлення ТН, бажано зібрати такий агрегат з старого кондиціонера або зі старого холодильника. В цьому випадку можна наочно побачити, як працює система. Ще одна важлива перевага-це використання готових деталей від холодильника або кондиціонера. Зібрати тепловий насос для опалення будинку своїми руками, використовуючи теплову енергію землі, буде наступним кроком в цьому напрямку.

Збірка простого насоса з кондиціонера

Сучасні кондиціонери можуть виконувати функцію ТН повітря-повітря. Але їх продуктивність падає разом з температурою зовнішнього повітря.

Допрацювавши кондиціонер, можна отримати дійсно працюючу модель насоса. Для цього можна зібрати саморобний ТН своїми руками по робочим варіантів креслень з кондиціонера, який відбирає енергію не у зовнішнього повітря, а від проточної води. У цьому випадку від кондиціонера використовується тільки компресор.

Етапи роботи:

  1. До компресора потрібно зробити теплообмінник. Мідна трубка довжиною 30 метрів намотується в формі змійовика на циліндр. Після чого цю конструкцію потрібно помістити в сталеву ємність, яка має патрубки для води.
  2. Компресор необхідно приєднати до нижнього введення теплообмінника, а до верхнього підключити регулюючий клапан.
  3. Заправити систему фреоном найкраще доручити майстрові.
  4. Далі слід всю конструкцію перевірити і зробити пробний пуск ТН.
  5. Після усунення недоліків система відключається від напруги, все закріплюється, закривається захисними кожухом і включається в роботу.

Збірка насоса зі старого холодильника

Тепловий насос виготовити зі старого холодильника можна двома способами.

У першому випадку холодильник повинен знаходитися усередині приміщення, а зовні потрібно прокласти 2 повітроводи та врізати в передню дверку. По верхньому повітря потрапляє в морозилку, відбувається охолодження повітря, і по нижньому воздуховоду він залишає холодильник. Приміщення гріється від теплообмінника, який розташований на задній стінці.

За другим способом своїми руками зробити тепловий насос теж досить просто. Для цього знадобиться старий холодильник, його треба тільки вбудувати зовні опалюваного приміщення.

Такий обігрівач може працювати при зовнішній температурі до мінус 5 ° С.

Виготовлення геотермальної установки

Виготовити геотермальну установку своїми руками цілком можливо. При цьому для обігріву житла використовується теплова енергія землі. Звичайно, це трудомісткий процес, але і вигода при цьому виходить істотна.

Розрахунок контуру і теплообмінників насоса

Площа контуру для ТН складається з розрахунку 30 м² на кожний кіловат. Для житлового приміщення площею 100 м² потрібно близько 8 кіловат / годину енергії. Значить площа контура становитиме 240 м².

Теплообмінник можна зробити з мідного трубки. Температура на вході 60 градусів, на виході 30 градусів, теплова потужність 8 кіловат / годину. Площа теплового обміну повинна бути 1,1 м². Мідна трубка діаметром 10 міліметрів, коефіцієнт запасу 1,2.

Довжина кола в метрах: l = 10 × 3,14 / 1000 = 0,0314 м.

Кількість мідної трубки в метрах: L = 1,1 × 1,2 / 0,0314 = 42 м.

Необхідне обладнання та матеріали

Багато в чому успіх при виготовленні ТН залежить від ступеня підготовленості і знань самого виконавця, а також від наявності та якості всього необхідного для монтажу теплового насоса.

Перед початком робіт потрібно придбати обладнання та матеріали:

  • компресор;
  • конденсатор;
  • контролер;
  • поліетиленові фітинги, призначені для збирання колекторів;
  • труба на земляний контур;
  • циркуляційні насоси;
  • водопровідний шланг або труба ПНД;
  • манометри, термометри;
  • трубка мідна діаметром 10 міліметрів;
  • утеплювач для трубопроводів;
  • комплект ущільнень для герметизації.

Як зібрати теплообмінний блок

Теплообмінний блок складається з двох складових частин. Випарник потрібно зібрати за принципом «труба в трубі». Внутрішня мідна трубка заповнюється фреоном або інший швидко закипає рідиною. За зовнішньої циркулює вода зі свердловини.

Перед складанням конденсатора необхідно мідну трубку намотати у вигляді спіралі і помістити в металеву бочку ємністю не менше 0,2 м ³. Мідна трубка заповнюється фреоном, а бочка з водою підключається до системи опалення будинку.

Облаштування грунтового контуру

Для того щоб підготувати необхідну площу для грунтового контуру, потрібно виконати великий обсяг земляних робіт, які бажано проводити механізованим способом.

Можна використовувати 2 методи:

1. При першому способі необхідно зняти верхній шар грунту на глибину нижче його промерзання. На дно отриманого котловану укласти змійкою вільну частину зовнішньої труби випарника і зробити рекультивацію ґрунту.

2. У другому способі потрібно спочатку прокопати траншею по всій планованої площі. У неї вкладається труба.

Потім потрібно перевірити герметичність всіх з’єднань і заповнити трубу водою. Якщо протікання немає, можна засипати конструкцію землею.

Заправка і перший запуск

Після закінчення монтажу необхідно заповнити систему холодоагентом. Дану роботу найкраще доручити фахівцеві, тому що для заправки внутрішнього контуру фреоном застосовуються спеціальні прилади. При заповненні потрібно заміряти тиск і температуру на вході компресора і на виході.

Після закінчення заправки потрібно включити обидва циркуляційних насоса на найнижчу швидкість, потім запустити компресор і контролювати роботу всієї системи по термометрам. При прогріванні магістралі можливо обмерзання, але після повного прогріву системи обмерзання має розтанути.

Відео

У цьому відео показано, як можна з кондиціонера зробити тепловий насос.

З даного відео ви дізнаєтеся все про ТН: принцип роботи, типи, переваги і недоліки, правила монтажу.

Ссылка на основную публикацию