Как соорудить и произвести установку теплового насоса своими руками

На отоплении и водоснабжении частного дома хочется сэкономить большинству рачительных хозяев. Для таких целей подходит тепловой насос.

Его вполне возможно соорудить своими руками, хорошо при этом сэкономив − заводской прибор стоит очень недешево.

Свойства и устройство

Прибор имеет внешний и внутренний контур, по которым движется теплоноситель. Составляющие стандартного прибора: тепловой насос, устройство для забора и устройство для распределения тепла. Контур изнутри состоит из компрессора с питанием от сети, испарителя, дроссельного клапана, конденсатора. Используют также в приборе вентиляторы, систему труб, геотермальные зонды.

  • не выделяет никаких вредных веществ, абсолютно экологичный;
  • нет затрат на покупку и доставку топлива (электроэнергия затрачивается только на перемещение фреона);
  • нет необходимости дополнительных коммуникаций;
  • абсолютно пожаро — и взрывобезопасный;
  • полноценное отопление зимой и кондиционер летом;
  • сооруженный тепловой насос своими руками – это автономная конструкция, требующая минимум усилий по управлению.

В чем плюсы использования теплового насоса?

Система обогрева с тепловыми насосами имеет ряд преимуществ:

Для работы оборудования не понадобится большого количества электроэнергии. В среднем, потратив 1 кВт электричества, можно получить до 4 кВт тепловой энергии. В процессе работы воздух не загрязняется различными вредными веществами.

Использование тепловой установки не несёт никакой опасности для экологии. Такое оборудование многофункционально: зимой его используют для обогрева дома, а летом в качестве кондиционера.

Тепловые насосы абсолютно безопасны. Для их работы не нужно топливо, во время эксплуатации не выделяется вредных веществ, а максимальная температура узлов установки составляет 90 градусов.

Виды тепловых насосов

Тепловые насосы делятся на два вида: компрессионные и абсорбционные. Большей популярностью пользуется оборудование первого вида, и как раз такую установку можно самостоятельно сделать при помощи компрессора от старого холодильника. Также для изготовления будут необходимы испаритель, конденсатор и расширитель.

В зависимости от вида теплового источника, установка может быть воздушной, геотермальной (геотермальное отопление) или использующей вторичное тепло. Во входном и выходном контурах применяют один или два разных теплоисточников.

По этому фактору различают следующие виды тепловых насосов:

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

Важно учесть, что самодельный тепловой насос не будет таким же мощным как оборудование, выпущенное на промышленном предприятии. Но его будет вполне достаточно для обогрева отдельной комнаты.

Система теплового насоса собственными силами

Прежде, чем задуматься о плане, как сделать тепловой насос, нужно соразмерить собственные силы:

  • если не уверены в собственной компетенции, но на бригаду специалистов нет средств, всегда можно найти умельцев среди знакомых;
  • монтаж внешней части теплового насоса не терпит долгого сооружения – обладаете ли вы достаточными средствами, чтобы сооружение не превратилось в долгострой;
  • перед созданием системы позаботьтесь о полном комплекте материала и оборудования для монтажа. Покупка нового дорогого материала не всегда оправдывает себя, иногда достаточно приобрести оборудование бывшее в употреблении.

Видео

В следующем видеоматериале подробно рассказано об особенностях тепловых насосов:

Подробнее об устройстве самодельного насоса в следующем ниже видео:

  • Водяное отопление в загородном доме
  • Порядок установки теплосчетчика
  • Способы устранения течи в трубах отопления
  • Удаление воздушной пробки из системы отопления
  • Как правильно закрывать трубы
  • Как сделать котел отопления

Хороша система отопления с температурой теплоносителя в 35 градусов. При -25 за бортом в доме окочуришься. Другими словами — летняя система отопления.

Максим! Такая система отопления может подогреть воду до 50-60 градусов, что вполне достаточно для эффективного отопления утепленного дома, что доказано на практике. В развитых странах тепловыми насосами уже давно обогревают дома. Прочитайте статью: http://www.stroitelstvosovety.ru/otoplenie-teplovym-nasosom-svoimi-rukami .

Сплит-система – уже готовый тепловой насос.

Сплит системы для нагрева применяют керамические нагреватели. Компрессор ниже нуля градусов не включится.

Изготовление испарителя и конденсатора

Можно купить уже готовые теплообменники как для испарителя (под низкое давление), так и для конденсатора (с давлением до 25 бар). Но дешевле их изготовить из медной трубки для кондиционеров (которая предназначена именно для работы с хладагентами при высоком давлении) и подручных емкостей.

Важно! Сантехническая медная труба не такая «чистая» и гибкая. Ее хуже паять и вальцевать при монтаже.

Рассчитывают площадь поверхности теплообменника, которая прямо пропорциональна мощности тепловыделения и обратно пропорциональна разнице температур теплоносителей на входе и выходе каждого подключаемого контура (грунтового и системы отопления).

Зная диаметр трубы и площадь поверхности, определяют длину каждого змеевика для испарителя и конденсатора.

Емкость для конденсатора лучше сделать из нержавейки (температура входящих паров фреона может быть довольно высокая):

  • взять готовый бак подходящей емкости (чтобы поместилась спираль из медной трубки);
  • разместить в нем змеевик (вход вверху, выход внизу);
  • вывести концы медной трубки для подключения к компрессору и ТРВ (пайкой или фланцем);
  • сделать в баке врезку переходников для подключения труб системы отопления;
  • заварить крышку.

Испаритель работает на более низких температурах, поэтому для него можно взять более дешевую пластиковую емкость, в которую врезают переходники для подключения к грунтовому контуру. Он также отличается от конденсатора расположением змеевика теплообменника — вход (жидкая фаза фреона от ТРВ) снизу, выход на компрессор сверху.

Как устроен и работает такой тепловой насос?

Грубо говоря, тепловой насос работает как холодильник, только наоборот. Холодильник выводит часть тепла наружу, чтобы понизить температуру внутри камеры. Поэтому задняя стенка холодильника заметно нагревается. Тепловой же насос «охлаждает» окружающую среду, нагревая теплоноситель, который циркулирует в домовой системе отопления.

Обычно тепловые насосы вода вода состоят из следующего набора устройств:

  • наружного контура;
  • внутреннего контура;
  • испарителя;
  • конденсатора;
  • компрессора.

Наружный контур представляет собой трубу, по которой циркулирует грунтовая вода. Она поступает в систему из скважины, проходит через наружный контур, отдавая системе тепловую энергию с низким потенциалом, а затем сбрасывается в другую скважину. Иногда внутри наружного контура, погруженного в воду, находится специальная жидкость, именуемая «рассолом». Это тоже вполне эффективный способ собрать находящееся в окружающей среде тепло.

Обратите внимание! Если возле дома имеется открытый водоем, его также можно использовать в качестве источника тепла. При этом нет необходимости бурить скважины для забора и сброса грунтовой воды.

Тепло грунтовой воды поступает в испаритель. Сюда же попадает через капиллярное отверстие находящийся под давлением хладагент. Снижение давления вызывает процесс испарения и тепло с внутренних стенок испарителя передается хладагенту. Газообразный хладагент поступает в компрессор, где происходит процесс его сжатия, после чего он направляется в конденсатор.

Здесь хладагент снова переходит в жидкое состояние, а полученная в результате энергия используется для подогрева теплоносителя, который циркулирует в трубах отопительной системы дома. Таким образом, низкопотенциальная тепловая энергия воды преобразуется в энергию с высоким потенциалом и позволяет даже в сильные морозы обогревать дом вполне эффективно. Наглядно этот процесс представлен на схеме теплового насоса вода вода.

На схеме теплового насоса «вода-вода» показан процесс получения из окружающей среды тепловой энергии с низким потенциалом в высокопотенциальную энергию для обогрева дома и подогрева воды

Читайте также  Конструкция забора

Качество работы теплового насоса во многом зависит от колебаний температуры воды. Чем стабильнее температура, тем лучше обогрев. В скважине температура воды на протяжении всего года колеблется в пределах 7-12 градусов, что позволяет использовать оборудование очень эффективно. Чтобы автоматизировать работу устройства, используют терморегулятор, который включает и отключает компрессор, поддерживая в температуру в помещениях на определенном уровне.

Что такое геотермальный насос

Принцип работы теплового насоса

Для начала нужно понять, что такое геотермальный насос, и по какому принципу работает, ведь именно он является сердцем всего описываемого нами устройства.

Ни для кого не секрет, что в толще земли всегда поддерживается плюсовая температура. В таком же состоянии находится и вода подо льдом. В этой, относительно теплой среде, размещается замкнутый трубопровод с жидкостью.

Схема работы у тепловых насосов достаточно проста и основана на обратном принципе Карно:

  1. Теплоноситель, продвигаясь по внешнему контуру, нагревается от выбранного источника и попадает в испаритель.
  2. Там он обменивается энергией с хладагентом (обычно это фреон).
  3. Фреон закипает, переходит в газообразное состояние и сжимается компрессором.
  4. Горячий газ (он нагревается в пределах 35–65 o C) поступает в другой теплообменник, в котором отдает свое тепло системе отопления или горячего водоснабжения дома.
  5. Остывший хладагент снова становится жидким и возвращается на новый круг.

Особенности работы

Многие простые вещи, которые окружают людей, являются источником энергии. Главное — это научиться правильно их использовать, тогда решить вопрос о том, как сделать тепловой насос своими руками, можно будет очень просто.

Для того чтобы прибор работал, температура среды должна быть выше 1 градуса тепла, при этом сохранять тепло почва способна даже на глубине и под снегом. Из земли или воздуха тепло перемещается к контуру отопления и используется по назначению.

Перед созданием теплого насоса нужно понять принцип его работы

Принцип работы прибора такой:

  • трубопровод, находящийся под землей, наполняется водой, воздухом или грунтом, и за их счет нагревается;
  • носитель тепла переходит в испаритель, затем передает его во внутренний контур;
  • во внутреннем контуре имеется фреон, гликолевая смесь или спиртовая вода (хладагент). В испарителе вещество нагревается и преобразуется в газ;
  • потом газообразное вещество переходит в компрессор, под высоким давлением сжимается и нагревается;
  • нагретый газ переходит в конденсатор, после чего его энергия идет в теплоноситель отопительной системы дома;
  • когда цикл преобразования хладагента в жидкость заканчивается, вещество теряет тепло и возвращается в систему.

По аналогичному принципу работают и холодильники, соответственно, такие самодельные насосы могут использоваться и с целью охлаждения. Но в большинстве случаев он больше выручает зимой, когда нужно оптимизировать расходы на отопление.

Классификация тепловых насосов

Вертикальный тепловой насос грунт/вода

Для работы теплового насоса необходимо просверлить скважины
глубиной от 50 до 150 м, опустить в них геотермальные зонты и подключить к системе отопления и горячего водоснабжения.

Горизонтальные тепловые насосы грунт/вода

Коллектор из пластиковых труб располагают в грунте ниже уровня промерзания. Глубина зависит от климатической зоны и, как правило, составляет 1,0-1,5 м. Морозостойкая жидкость циркулирует в трубе и передаёт теплоту в тепловой насос,
и далее в систему отопления и горячего водоснабжения.

Тепловой насос вода/вода

Коллектор из пластиковых труб заполняется теплоносителем,
переносится и погружается на дно водоёма.

Тепловой насос воздух/вода

Тепловой насос извлекает теплоту из окружающей среды.
Достаточно выбрать удобное место для установки коллектора и подсоединить его к системе отопления и горячего водоснабжения.
Устройство теплового насоса не требует больших капиталовложений, но ограничено по температуре.
Температура окружающей среды не должна быть не ниже -20 °С.

Зная, как работает тепловой насос, его можно собрать своими руками. Что для этого понадобится?

  1. Понадобится компрессор (можно взять компрессор, предназначенный для кондиционера).
  2. Конденсатор можно изготовить самостоятельно, для этого потребуются медные трубы (толщиной не менее 1 мм), сделать змеевик и поместить его в корпус из металла или пластика.
  3. Выполняется сварка бака и монтаж необходимых сварных соединений.
  4. После закачки фреона конструкция подключается к системе отопления и горячего водоснабжения.
  5. Последним этапом выполняется подключение наружного контура, но это зависит от вида насоса.

Помните, что монтаж и закачку фреона должен выполнять специалист при соблюдении техники безопасности.