Тепловые насосы своими руками — возможно ли это?

В центре нашей планеты располагается мощный источник тепла — раскаленное ядро. Благодаря этому, на протяжении всего существования цивилизации у человечества всегда будет возможность использовать это тепло в своих целях. Помимо этого, окружающая среда (воздушные массы, вода в водоемах) аккумулирует энергию Солнца. Тепловые насосы для отопления дома — геотермальные, воздушные и водяные функционируют, используя тепловую энергию природы.

тепловой насосТепловой насос для отопления домаul

Содержание

Характеристики

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.

Преимущества теплонасоса:

  • 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.

ul

Применение

Теплонасос, собранный своими руками, подойдет для таких случаев:

  • если есть желание сэкономить на топливе для обогрева дома;
  • если к дому невозможно подвести газ или сделать это слишком хлопотно, когда покупать баллонный газ – не выход из ситуации;
  • нет желания и возможностей топить углем, дровами, электричеством, иным топливом;
  • если хозяин дома является приверженцем использования экологически чистой альтернативной энергии. Устройство достаточно практичное даже наряду с наличием возможностей применять другие источники энергии.

Тепловой насос своими руками изготовляется для дома, основываясь на технологиях забора тепла из земли, воды, воздуха. Он используется для отопления, нагрева воды и даже кондиционирования внутри помещения.

ul

Принцип работы

Все окружающее нас пространство есть энергия — нужно только уметь ее использовать. Для теплового насоса нужно, чтобы температура окружающей среды была больше 1С°. Тут следует сказать, что даже земля зимой под снегом или на некоторой глубине сохраняет тепло. Работа геотермального или любого другого теплонасоса основывается на транспортировке тепла от его источника с помощью теплоносителя к контуру отопления дома.

Схема работы прибора по пунктам:

  • носитель тепла (вода, грунт, воздух) наполняет находящийся под грунтом трубопровод и нагревает его;
  • затем теплоноситель транспортируется в теплообменник (испаритель) с последующей передачей тепла на внутренний контур;
  • во внешнем контуре находится хладагент – жидкость с низкой точкой кипения под низким давлением. Например, фреон, вода со спиртом, гликолевая смесь. Внутри испарителя это вещество нагревается и становится газом;
  • газообразный хладагент направляется в компрессор, сжимается под высоким давлением и нагревается;
  • горячий газ попадает в конденсатор и там его тепловая энергия переходит к теплоносителю системы отопления дома;
  • завершается цикл превращением хладагента в жидкость, и она, вследствие потери тепла, возвращается назад в систему.

Тот же принцип используется для холодильников, поэтому тепловые насосы для дома можно применять как кондиционеры для охлаждения помещения. Проще говоря, тепловой насос – это такой холодильник с обратным действием: вместо холода вырабатывается тепло.

ul

Виды

Тепловые насосы своими руками можно сконструировать на основе трех принципов — по источнику энергии, теплоносителю и их комбинации. Источником энергии может быть вода (водоем, река), грунт, воздух. Все виды насосов основаны на одном принципе работы.

Классификация

Выделяют три группы устройств:

  • вода-вода;
  • грунтово-водяные (геотермальные тепловые насосы);
  • используют воду и воздух.

Тепловой коллектор «грунт-вода»

Тепловой насос своими руками — самый распространенный и эффективный способ добычи энергии. На глубине нескольких метров грунт имеет одну постоянную температуру и мало подвержен погодным условиям. На внешнем контуре такого геотермального насоса применяется специальная экологически безопасная жидкость, в народе называемая «рассолом».

Наружный контур геотермального насоса создают из пластиковых труб. Их вкапывают в грунт вертикально или горизонтально. В первом случае на один киловатт может понадобиться достаточно значительная площадь работ – 25–50 м2. Площадь нельзя использовать для посадочных работ — тут допускается только высадка однолетних цветущих растений.

Вертикальный коллектор энергии требует несколько скважин на 50–150 м. Такое устройство более эффективное, тепло передают специальные глубинные зонды.

«Вода-вода»

На большой глубине температура воды постоянная и стабильная. Источником низкопотенциальной энергии может служить открытый водоем, грунтовые воды (колодец, скважина), сточные воды. Принципиальных различий в конструкции для отопления такого типа с разными теплоносителями нет.

Устройство «вода-вода» наименее трудозатратное: достаточно оснастить трубы с носителем тепла грузом и поместить в воду, если это водоем. Для грунтовых вод потребуется более сложная конструкция и может возникнуть нужда в сооружении колодца под сброс воды, проходящей через обменник тепла.

«Воздух-вода»

Такой насос немного уступает двум первым и в холодное время его мощность снижается. Но он более универсальный: для него не нужно копать землю, создавать скважины. Нужно только установить необходимое оборудование, например, на крыше дома. Для этого не требуется сложных монтажных работ.

Основным преимуществом является возможность повторно использовать тепло, покидающее помещение. Зимой рекомендуют иметь еще один источник тепла, поскольку мощность такого обогревателя может значительно уменьшиться.

ul

Создание теплового насоса из холодильника

Вариант самодельного теплового насоса из холодильника

Тепловой насос является универсальным средством для обогрева помещений, КПД которого, находится на очень высоком уровне, потребляя всего 1 кВт энергии, он вырабатывает практически 5 кВт тепловой энергии в конечном итоге. Для его создания не обязательно тратить много денег на заказ дорогого оборудования, можно легко обойтись подручными средствами. Можно даже создать тепловой насос из холодильника своими руками — вам понадобиться лишь немного терпения и подручные материалы.

Обыкновенный холодильник прекрасно подходит для того, чтобы стать основой для такого агрегата. Ведь по принципу работы, он достаточно похож с тепловым насосом, нужно просто внести некоторые изменения в саму конструкцию. Холодильник забирает тепло у продуктов, которые в нем хранятся и потом это тепло поступает наружу. Насос берет тепло снаружи и подает в дом, для его обогрева, конструкция самого насоса и используемый тип источника энергии будет зависеть от ваших индивидуальных предпочтений. Чтобы создать тепловой насос из холодильника своими руками, вам не придется тратить много сил или материалов.

Испаритель и конденсатор, обеспечивают работу холодильника, их можно превратить в элементы, которые будут получать тепло из внешних источников и передавать его в ваш дом. При этом вы сможете сэкономить собственные средства и создать универсальный агрегат, который позволит создать в доме уютную и теплую атмосферу.

Для того, чтобы изготовление теплового насоса из холодильника своими руками прошло легко и быстро — нужно приложить совсем немного усилий. В первую очередь следует произвести удаление ненужных части конструкции, убрать корпус, полки, дверцы.

У вас останется обыкновенный компрессор, который занимается перекачиванием фреона в цикличном порядке. При работе компрессора, происходит нагрев жидкости, а затем ее полное охлаждение (фреон конденсируется) и все начинается сначала.

Для создания теплового насоса из холодильника своими руками нужно знать несколько особенностей такого устройства:

  • При передаче тепла, нужно обеспечить его максимальную сохранность, для этого понадобится тщательная планировка системы труб. Герметичность соединения и специальная изоляция — вот, что понадобиться для нормального функционирования вашего насоса.
  • Важно организовать хорошую теплоизоляцию дома. Стены должные держать тепло.
  • Найти достаточно мощный и стабильный источник тепла.
  • Охлаждающая жидкость в виде смеси воды с фреоном.

ul

Что это такое

Под формулировкой «тепловой насос» понимается электромеханический прибор. Он применяется для обогрева жилого дома, обеспечения его горячей водой, работы устройства системы кондиционирования. Конструкцию можно создать своими руками, а это позволит до минимума сократить расходы на покупку насоса.

Тепловой насос способен работать в автономном режиме или совместно с другими видами нагревателей, используемых в отопительных системах. Например, дизельным либо газовым котлом, солнечными коллекторами.

Тепловой насос – воздух-вода, применяемый в системе отопления дома, состоит из устройств:

  • внешнего блока, представляющего собой наружный инверторный блок. Он походит на стандартную установку, применяемую для кондиционирования помещений. Чтобы защитить ее от атмосферных осадков, можно установить поверх нее козырек;
  • внутреннего блока – гидравлического модуля. Конструкция выполнена по принципу ультра устойчивости с вмонтированным в нее регулятором, типа «предиктор-корректор». Он дозволяет автоматически изменять подачу рабочей жидкости по фактической необходимости гидросистемы в реальном времени без перемены фазового сдвига.

Сообразно принципу действия, насос забирает тепло наружного воздуха с целью передачи его потребителю через гидравлический модуль.

Наружный инверторный блок устанавливается на специальных кронштейнах, закрепленных на стене, либо размещается на стальной подставке.

Гидравлический модуль является универсальным гидравлическим приводом, изготовленным в комплекте или индивидуальном варианте. Как правило, он размещается внутри постройки – котельной.

Устройства теплового насоса для отопления дома соединяются между собой:

  • двумя медными трубами, предназначенными для перемещения теплоносителя;
  • четырехжильным кабелем, который синхронизирует работу двух конструкций.

Диапазон температур рабочего цикла

Для наглядного примера рассмотрены характеристики хладагента R134a. При его применении температура рабочего цикла колеблется в определенных пределах. Они должны быть учтены при проектировании теплового насоса.

Численные значения температур:

  • испарение хладагента, температура равна +4°C при поглощении тепла грунта, грунтовых вод – +10°C;
  • сжатие газа компрессором – +95°C;
  • конденсация газа вследствие передачи тепла в отопительную систему –+65°C;
  • термодинамического кругового цикла теплового насоса – +4°C – 95°C.

Основные преимущества

По сравнению с другими конструкциями инверторный тепловой насос обладает рядом преимуществ.

В их число входят:

  • экологичность. Обогрев дома производится без выбросов в атмосферу вредных веществ;
  • универсальность. Устройство работает как единственный источник тепла, несмотря на то что хорошо функционирует с любой циркуляционной системой. В отопительный сезон он используется в качестве источника тепла, в теплое время года для подачи в помещения охлажденного воздуха;
  • надежность. В ходе эксплуатации исключены поломки за счет простоты установки, которая не оснащена множеством электромеханических элементов. Кроме того, ее можно собрать своими руками, что немаловажно;
  • экономичность. Высокая теплопроизводительность с КПД, равным 450% дозволяет обогреть и поддерживать тепло в доме без осложнений. Как правило, на водяное отопление тратится много средств. Что касается данного устройства, то отпадает необходимость закупки топлива для отопительной системы.

ul

Как изготовить своими руками тепловой насос

Для частного индивидуального дома, площадь которого более 400 м2, применение теплового насоса очень выгодно и удобно. Как показывает практика, конструкция полностью окупается в течение нескольких лет эксплуатации вне зависимости от стоимости.

Принципы разработки и сбора

Конструкцию можно изготовить своими руками, если размеры дома небольшие. Для ее изготовления надлежит купить любой тип компрессора. В качестве конденсатора применяется змеевик, сделанный из медной трубы толщиной не менее 1 мм. Он помещается в металлический либо пластиковый корпус, в качестве которого используется бак подходящего размера.

Последовательность действий:

  • установление змеевика;
  • сварка половинок бака;
  • производство монтажа резьбовых соединений;
  • установка испарителя. Его можно изготовить из пластикового бака объемом около 80 л. В него устанавливается змеевик из медной трубы, диаметр которого равен ¾ дюйма. Он крепится к стене L-образными кронштейнами;
  • вода подводится и сливается при помощи обычных металлопластиковых труб;
  • закачка фреона в конструкцию. Как правило, процесс осуществляется специалистом, обслуживающим холодильное оборудование. Он собирает отдельные элементы конструкции в единую систему;
  • проверка рабочего состояния установки;
  • подключение конструкции к внутренней системе отопления дома;
  • монтаж наружного блока, его подключение;
  • осуществление диагностики состояния проводки электрической сети, счетчика. При необходимости его устаревшее оборудование удаляется с последующей заменой. Наилучшим вариантом является установление счетчика большой мощности, что способно обеспечить бесперебойную работу системы;
  • проверочный пуск теплового насоса.

Для изготовления качественного змеевика медная сантехническая труба наматывается вокруг какого-либо предмета с соответствующим диаметром. Например, газового баллона. Витки змеевика закрепляются перфорированным алюминиевым уголком, который позволяет выровнять расстояние между ними. Работы необходимо выполнять аккуратно, чтобы предотвратить получение бытовой травмы.

Как правило, в частных домах, построенных в индивидуальном порядке, коттеджах в основном применяются высокотемпературные тепловые насосы. В высотных домах, производственных предприятиях они устанавливаются редко. Данное явление объясняется недостаточностью подаваемой в систему отопления температуры, которая не повышается более +650С.

Чтобы тепловой насос полностью удовлетворил ожидания его владельца, нужно правильно рассчитать его мощность. Явление напрямую связано с производством теплотехнического расчета для установления теплопотерь ограждающих конструкций постройки. Его следует заказать инженеру-проектировщику по теплоснабжению и вентиляции.

И в заключение необходимо подчеркнуть, что сборка теплового насоса своими руками не вызывает затруднений. Его может собрать и установить каждый заинтересованный домовладелец. Как правило, на установку теплового насоса мощностью 9 кВт/ч, собранного из старого оборудования, уходит около 450 евро.

No related posts.

Предыдущая статья: Автомобиль на солнечных батареях: принцип действия, преимущества и недостатки

Следующая статья: Тепловой насос для отопления дома: принцип работы

ul

Принцип действия устройства

Он основан на сборе тепла из окружающего пространства и использовании его для системы отопления дома с целью уменьшения затрат на эту функцию. Аппараты такого типа имеются во многих домах, это холодильники, сплит – системы и кондиционеры. Некоторые из них имеют двойное назначение, выполняя по выбору пользователя либо отопление, либо охлаждение помещений в зависимости от потребности.

Теоретической основой таких машин является обратный цикл Карно. Но, не вникая в подробности, просто опишем процесс работы такого устройства.

Принципиальная схема работы теплового насоса в сети отопления

Рабочим телом в таких устройствах, как и в холодильниках, является фреон или аммиак, который компрессором нагнетается в нагревательный контур. При этом давление внутри системы резко повышается, поскольку выход теплоносителя перекрыт дросселем. Полученным теплом согревается теплоноситель в системе отопления дома, как правило, температура достигает уровня 64оС. Горячий поток дополняет циркулирующий в основной отопительной сети, снижая потребление топлива. При определенном давлении дроссель открывается, и рабочее тело поступает в камеру испарителя. При этом его температура снижается. Дополнительное тепло получается из регистра сбора тепла. Далее цикл повторяется, как и в устройстве холодильника.

ul

Состав оборудования

Внешний контур

Для внешнего контура агрегата отопления дома понадобятся трубы. Наибольшей теплопроводностью обладают изделия из металла (но не из нержавеющей стали), поэтому для системы сбора тепла лучше применять их.

Сбор тепла в земле с использованием скважины для самодельного теплонасоса

На рис.2 показан геотермальный тепловой насос своими руками с использованием деталей старого кондиционера и холодильника. Глубина скважины для сбора тепла геотермальных вод составляет порядка 60 – 120 метров. На приведенной схеме не показана обсадная труба, однако ее применение обязательно, поскольку обсадка защищает стенки скважины от разрушения. Регистр сбора внешнего тепла должен находиться внутри обсадной трубы.

Поверхностный сбор внешнего тепла

Сбор пространственной энергии для отопления дома может производиться не только через глубинную скважину, но и с использованием горизонтальной системы труб, заглубленных не менее, чем на величину промерзания грунта.

Достаточный результат дает сбор тепла из водоема, поскольку на дне температура воды всегда составляет 4 градуса тепла, поскольку именно в таком состоянии она имеет наибольшую плотность. Привлекательной стороной является значительно меньший объем земляных работ.

Используются для сбора тепла и системы, нагревающиеся под воздействием солнца. Такие блоки устанавливаются чаще всего на крыше дома и предназначаются для нагрева воды или воздуха. Они существенно повышают температуру в испарителе теплонасоса, повышая эффективность системы отопления дома.

Использование гелиоколлектора в системе обогрева здания теплонасосом

Испаритель

Этот узел представляет собой емкость, в которой располагается теплообменник, несущий в себе носитель тепла, собранного наружным контуром. Конструктивное решение этой детали может быть различным, но чаще всего его выполняют из медных труб.

Форма теплоэлемента испарителя должна обеспечивать максимальный контакт с хладагентом

Изготавливая тепловой насос своими руками, часто используют пригодные для эксплуатации узлы и детали из старого холодильника или кондиционера, а также вышедшей из строя сплит – системы.

Компрессор

На самодельных теплонасосах чаще всего применяют компрессоры из имеющейся в наличии старой техники. Когда система агрегата собрана и испытана, можно подумать о замене компрессора из старого холодильника на другой, более или менее мощный. Выбирая компрессор, лучше всего обратить внимание на узлы из сплит –  систем, отличающиеся повышенной мощностью и надежностью. Современные агрегаты, как правило, оснащаются блоками автоматического управления и регулировки, что значительно упрощает управление этими агрегатами.

Компрессор для теплового насоса

Конденсатор

К выбору этого элемента системы нужно подойти особенно тщательно, поскольку он представляет собой сосуд, работающий под давлением. Предпочтительно использовать старый газовый баллон. Его придется разрезать, чтобы поместить туда теплообменник, а затем снова сварить.

Дроссели

В теплонасосах это устройства для сброса давления из конденсатора в испаритель. Деталь легко найти в магазинах или мастерских по ремонту бутовой техники, поскольку они очень долговечны в работе.

Дроссель для теплонасосаul

Тепловые насосы Френетта

Эти устройства чрезвычайно просты и эффективны. Однако для их изготовление важна точность исполнения каждой детали и тщательная балансировка всей системы ротора.

Схема теплового насоса Френетта

При работе такого теплонасоса нагревается масло, и передача тепла в систему отопления дома производится через радиатор. Возможны вертикальные и горизонтальные схемы устройства.

Тепловой насос френетта своими руками для отопления дома можно изготовить, только имея доступ к металлообрабатывающему оборудованию и хорошую слесарную подготовку.

Вариант исполнения самодельного теплонасоса

Заключение

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Использование энергии окружающего пространства заслуживает внимания, позволяя сократить расходы на отопление дома. При использовании теплоты геотермальных вод или грунтового подогрева воздуха быстро не окупится в связи с большими трудовыми и финансовыми затратами, однако экономичность процесса не подвергается сомнениям.

Кроме того, имеется возможность использовать теплонасосы как сплит – системы, повышая комфортность проживания, а применение блока автоматического управления облегчит управление устройством.

Советуем почитать: тепловой насос вода — вода

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Возможно вам также будет интересно почитать:

Пользуясь сайтом oBurenie.ru вы автоматически соглашаетесь с политикой конфиденциальности

для использования любых доступных средств коммуникации таких как: комментарии, чат, форма обратной связи и т.д.

ul

Если для отопления бассейна вы хотите сделать тепловой насос своими руками, вам подойдёт насос типа воздух-вода. Применение теплового насоса широко распространено за границей. В России это новый вид технологии обогрева, но он начинает приобретать своих клиентов за счет того, что преобразование энергии воздуха, земли или воды в тепловую энергию происходит бесплатно. Правда, цена такой установки пока не из дешевых.

Стоимость теплового насоса варьируется от 49 652 руб. до 2 822 204 руб.

Можно пойти другим путем и сделать тепловой насос для бассейна своими руками. Для этого вам понадобятся:

  • Медная полая трубка.

  • Полипропиленовая емкость.

  • Металлическая бочка или бак.

  • Компрессор сплит-системы.

  • Сливной и стравливающий кран, предохранительный клапан, хомуты.

Представление о тепловом насосе

Тепловой насос, как холодильное оборудование. Только холодильник забирая энергию из вне охлаждает ее. А данный агрегат забирает у природы тепло, преобразовывает его и отдает конкретно отапливаемому дому или воде из бассейна, нагревая ее. К источникам относятся:

  • Окружающий воздух, а летом это особенно актуально и такой насос будет работать более эффективно.

Тепловой насос для бассейна внешне похож на кондиционер. Только работает он по обратному принципу. Не охлаждает воздух, а нагревает его. Очень удобен для людей, у кого нет возможности провести газовое оборудование. И потребляет мало электроэнергии. Некоторые модели очень эстетично выглядят, не занимают много место и оборудованы цифровым экраном и пультом. На таком устройстве стоит один раз задать параметры, и он сам будет контролировать подогрев воды в бассейне тепловым насосом. И работает при пониженных градусах, что очень актуально при нагреве водоема зимой.

Самодельный тепловой насос

  • На место, где будет установлен компрессор, крепятся держатели под него.

  • Металлические полые трубки обматываются вокруг цилиндра. Создается змеевик, витки должны быть одинаковыми.

  • Понадобится металлическая емкость из двух одинаковых половинок. В одну часть укладывается змеевик. Части спаиваются. В емкости делаются резьбовые отверстия для выходных трубок змеевика.

  • Устанавливают пластиковую бочку, которая будет испарителем. В бочку заводят трубы внутреннего контура.

  • Для вывода воды в бассейн используются пластиковые трубы.

  • Соединяются все элементы в одну систему.

  • Специалист заполняет конструкцию фреоном.

Работа теплового насоса воздух-вода для бассейна

Тепловой насос воздух-вода для бассейна состоит из:

  • Змеевика, который наполнен охлаждающим газом.

  • Пластиковая емкость для испарения влаги.

  • Конденсатор.

  • Компрессор от нового или старого сплита.

В пластиковом испарителе, фреон становится газообразным, забирая тепло из окружающей среды. Газ поступает в компрессор, где благодаря давлению фреон нагревается и поступает в конденсатор. Здесь газ принимает жидкое состояние, идущее на тепло. Благоприятная температура в зимний период, обогрев тепловым насоса бассейна зимой от -10 до -20 градусов. При более низких температурных показателях насос перестает работать. Для этого разработали совместную работу с электрооборудованием, которое резервно включается при понижении температуры. Но как правило открытый бассейн не используется при таких низких температурах.

Плюсы теплового насоса

  • Экологически безопасен, так как не выбрасывает в окружающую среду вредные вещества.

  • Не взрывоопасен.

  • Не требует проведения дополнительных коммуникаций. Работает от электросети.

  • Заменяет отопительные приборы зимой, охладительные приборы летом и происходит

    подогрев бассейна тепловым насосом

  • Несмотря на повышенную производительность уровень шума достаточно низкий.

Минус теплового насоса

  • Высокая цена. Она зависит от объема бассейна и от выходной мощности и типа бассейна “закрытый”,

    “открытый”.

Заключение

Обогрев бассейна зимой тепловым насосом очень удобный способ. На нем выставляется нужная температура, и время включения и время для нагрева. Вы точно будете знать что вода не перегревается или не остынет. Это полностью автоматизированная система, которая не только может подогреть воду в бассейне, но и зимой обогревает дом. Эту систему отопления лучше приобрести у официального дилера, куда всегда можно обратиться за консультацией и получить гарантийное обслуживание. Но чтобы с отопительным прибором не возникало проблем в период между техническим обслуживанием необходимо следить за работой системы:

  • Убирать скопившийся мусор на решетке и протирать ее от пыли.

  • Смазывать детали.

  • Менять отработанное масло.

  • Просматривать трубки на герметичность.

  • Следить за датчиком тепла.

ВАЖНО! Тепловые насосы воздух-вода имеют особенность — до ближайшего водоема не должно быть более 100 м. Что бы обеспечить нужную теплоэффективность, контур располагают глубже 3 метров от поверхности.

ul

Принцип работы

Работа теплового насоса основана на свойствах жидкостей и газов, а также законов термодинамики, в соответствии с которымиПринцип работы при переходе вещества из газообразного состояния в жидкое, тепло выделяется, при обратном переходе из жидкости в газ – тепло поглощается.

При использовании теплового насоса в системах отопления используется принцип разности потенциалов тепловой энергии.

Теплоноситель двигаясь по наружному контуру получает тепловую энергию от внешних источников тепла, которыми могут бытьПринцип 3 энергия солнца, окружающего воздуха, геотермальных вод и иных источников. При циркуляции теплоноситель поступает на испаритель теплообменника в котором отдает аккумулированное тепло теплоносителю внутреннего контура.

Далее внутренний теплоноситель поступает на конденсатор теплообменника, где он в свою очередь, отдает полученную тепловую энергию в систему отопления, либо горячего водоснабжения дома.

В состав стандартного теплового насоса входят следующие компоненты:

  • Испаритель – теплообменник, где полученная тепловая энергия передается хладагенту;
  • Компрессор – осуществляет сжатие хладагента, что в свою очередь приводит к повешении его температуры;
  • Конденсатор – теплообменник, где тепловая энергия хладагента передается потребителю;
  • Расширительный клапан (дроссель) – служит для снижения давления хладагента перед попаданием его в испаритель.

Для увеличения КПД установок использующих в свей работе тепловые насосы, в наружный контур теплоносителя устанавливают насос или вентилятор, в зависимости от вида теплового насоса, а в контур теплоносителя дома монтируют циркуляционный насос.

ul

Классификация устройств

Тепловые насосы классифицируются по:

  • По принципу действия;
  • Внешнему источнику энергии;
  • Количеству теплоносителей;
  • Вторичному источнику энергии;
  • Типу теплообменников;
  • Принципу взаимодействия рабочих сред;
  • Типу хладагента;
  • Режиму рабочих температур;
  • Назначению;
  • Системам функционирования;
  • Режиму работы;
  • Производительности.

ul

Типы теплообменников

В обозначении типа теплообменника теплового насоса первый показатель определяет способ устройства внешнего контура системы теплоснабжения, а второй – устройство внутреннего контура.

«Вода — вода»

вода-вода

В теплообменниках данного типа забор тепла осуществляется из водных объектов (скважина, река, озеро и т.д.), энергии солнца или иных объектов. В первичном контуре циркулирует теплоноситель – вода, либо иная жидкость. Циркуляция осуществляется путем создания давления посредством установки насоса.

Контур может быть замкнутым или разомкнутым, какой вариант выбрать определяется типом теплоносителя.В тепловом насосе, во внутреннем контуре, циркулирует фреон, который получая энергию от внешнего контура испаряется, поступает на конденсатор, где отдает полученное тепло теплоносителю потребителя.

«Вода – воздух»

вода-воздух

В теплообменниках этого типа энергия собранная в наружном контуре, в котором циркулирует жидкость (вода или иной энергоноситель), поступает в теплообменники теплового насоса, где передается воздуху внутри помещения.

«Воздух – воздух»

воздух-воздух

В теплообменниках данного типа наружный контур размещается на наружной стороне здания, он является испарителем в этой конструкции насоса. Тепло наружного воздуха нагревает хладагент, который испаряется. Далее, проходя через компрессор сжимается и поступает на внутренний блок – конденсатор, который располагается внутри здания. Конденсатор отдает тепло воздуху внутри помещения в котором находится, хладагент вновь поступает на испаритель.

«Воздух – вода»

воздух-воздух

В теплообменнике данного типа тепловая энергия забирается из наружного воздуха. Воздух поступает в компрессор, где под действием давления повышается его температура, после чего поступает в теплообменник. В теплообменнике происходит конденсация подаваемого воздуха и передача энергии энергоносителю отопительной системы потребителя.

«Земля – вода»

земля-вода

Теплообменники данного типа основаны на получении энергии земли и передачи ее потребителям. В замкнутом наружном контуре, расположенном ниже уровня промерзания, циркулирует рассол (антифриз). Циркуляция осуществляется посредством установки насоса. Рассол поступает на конденсатор теплового насоса, где передает полученную энергию хладагенту, который в свою очередь передает ее системе отопления потребителя путем конденсации в теплообменнике насоса.

«Земля – воздух»

земля-воздух

В теплообменниках этого типа тепловая энергия полученная рассолом, циркулирующим в наружном контуре, который расположен под поверхностью земли, передается в камерах теплообменника воздуху внутри помещения.

ul

Цены за монтаж тепловых насосов «под ключ»

Стоимость работ в различных регионах нашей страны может разительно отличаться. Кроме этого стоимость работы и насоса зависят от его типа и системы теплоснабжения.

Для того, чтобы иметь представление о порядке цифр за данную услугу, рассмотрим несколько предложений из разных регионов без учета стоимости прочего оборудования системы теплоснабжения здания.

  • В г. Санкт-Петербурге монтаж теплового насоса, вне зависимости от его типа, обойдется Заказчику в сумму от 35000,00 рублей;
  • В г. Москва монтажные организации, вне зависимости от типа теплового насоса, готовы выполнить работы «под ключ» за сумму свыше 45000,00 рублей;
  • В г. Краснодар монтаж теплового насоса будет стоить от 40000,00 рублей.
  • Если же говорить о монтаже систем отопления с использованием тепловых насосов, то средние цены на комплекс работ с учетом стоимости оборудования выглядят следующим образом:

A) Монтаж геотермальных бытовых тепловых насосов:

  • Мощностью — 4-5 кВт (50 – 100 м²) – от 130000,00 до 280000,00 рублей;
  • Мощностью — 6-7 кВт (80 – 120 м²) – от 138000,00 до 300000,00 рублей;
  • Мощностью — 8-9 кВт (100 – 160 м²) – от 160000,00 до 350000,00 рублей;
  • Мощностью — 10-11 кВт (130 – 200 м²) – от 170000,00 до 400000,00 рублей;
  • Мощностью — 12-13 кВт (150 – 230 м²) – от 180000,00 до 440000,00 рублей;
  • Мощностью — 14-17 кВт (180 – 300 м²) – от 210000,00 до 520000,00 рублей.

B) Стоимость монтажа воздушных тепловых насосов:

  • Мощностью до 6,0 кВт (50 – 100 м²) – от 110000,00 до 215000,00 рублей;
  • Мощностью до 9,0 кВт (80 – 120 м²) – от 115000,00 до 220000,00 рублей;
  • Мощностью до 12,0 кВт (100 – 160 м²) – от 120000,00 до 225000,00 рублей;
  • Мощностью до 14,0 кВт (130 – 200 м²) – от 127000,00 до 245000,00 рублей;
  • Мощностью до 16,0 кВт (150 – 230 м²) – от 130000,00 до 250000,00 рублей;
  • Мощностью до 18,0 кВт (180 – 300 м²) – от 135000,00 до 255000,00 рублей.

ul

Плюсы и минусы тепловых насосов

К плюсам использования систем отопления основанных на использовании тепловых насосов можно отнести следующие:

  • Экономичность в процессе эксплуатации;
  • Экологическая безопасность установок;
  • Пожаробезопасность установок;
  • Надежность при эксплуатации;
  • Автономность работы.

К недостаткам относятся:

  • Высокая стоимость;
  • Сложность выполнения всего комплекса работ;
  • Необходимость капитального ремонта после истечения срока эксплуатации, сопряженного со значительными материальными вложениями.

ul

Делаем тепловой насос своими руками

свой насос

В связи с тем, что тепловые насосы различаются по типу теплообменников, то и своими руками можно собрать различные конструкции используя компоненты от оборудования различной направленности.

Рассмотрим изготовление теплового насоса по типу «вода-вода» используя б/у компрессор от кондиционера

Для изготовления понадобятся:

  • Компрессор от кондиционера;
  • Трубки, предпочтительно из меди – для изготовления конденсатора;
  • Металлопластиковые трубы – для изготовления испарителя;
  • Терморегулятор (вентиль);
  • Изоляционный материал (поролоновая труба);
  • Фитинги для труб обоих видов;
  • Фреон;
  • Материалы для изготовления каркаса (уголок, профиль и т.д.);
  • Приборы управления и контроля (датчик температуры и давления, таймер и т.д.).

Из трубок изготавливаются теплообменники, для этого медные трубки вставляются в металлопластиковые, которые в свою свой насос 2очередь помещаются в изоляционные. По шаблону трубки изгибаются в форме змеевика, на концах монтируются фитинги для плотного соединения с системой подачи теплоносителей. Места соединения герметизируются.Изготавливается каркас для крепления компрессора.Устанавливается компрессор и соединяется с теплообменниками. Система заполняется фреоном.

К входу испарителя подключается внешний контур теплоносителя, а к выходу его отвод. Отопительный контур подключается аналогично, с той лишь разницей, что он подключается к конденсатору.

Устанавливаем датчики температуры и давления, электрические приборы контроля и защиты – система готова к работе.

Тепловой насос из холодильника

Холодильник

При использовании теплового насоса из холодильника, процесс изготовления аналогичен ранее рассмотренному с использование компрессора кондиционера, с той лишь разницей, что в систему будет установлен компрессор холодильника.

Подводя итог можно отметить, что имея соответствующие навыки, опыт работы с инструментом и начальные познания в электротехнике и работе холодильных систем, можно изготовить тепловой насос своими руками.

ul

Базовый принцип функционирования

Тепловой насос извлекает низкотемпературную энергию тепла из окружающей среды и преобразует ее в высокотемпературную, которая идет на нагрев жидкости в контуре отопительной системы или напрямую греет воздух в помещении. Функционирование теплонасоса базируется на физических и химических законах, давно открытых наукой.

Чтобы разобраться, как работает тепловой насос для отопления дома, нужно вспомнить принцип работы обычного холодильника. Отличие заключается в том, что процессы идут в обратной последовательности. В случае с холодильником рабочее вещество испаряется, за счет чего продуцирует холод. А в тепловом насосе рабочее вещество конденсируется и отдает при этом тепло.

Конструкция холодильника включает испаритель (морозильную камеру) — это источник холода в системе. Излишки тепла попадают на конденсаторную решетку (она расположена с тыльной стороны корпуса) и выбрасываются в воздух.

Теплонасос также нуждается в испарителе, который должен контактировать с природным источником низкотемпературной энергии. К ним относятся:

  • воздушные массы снаружи дома;
  • глубинная часть незамерзающих водоемов;
  • земная кора ниже точки промерзания грунта.

В системе присутствует конденсатор — устройство, которое обеспечивает теплообмен. По сути, тепловой насос напоминает холодильник, в котором тепло целенаправленно уходит на прямой или косвенный обогрев помещения, а не выбрасывается в атмосферу за ненужностью.

Тепловой насос — система, которая работает циклически, ее рабочее вещество, как и в холодильнике — хладагент. В состав теплонасоса входит три контура:

  • внешнего сбора — проложен во внешней среде, по нему перемещается теплоноситель с подходящими характеристиками, обычно это антифриз;
  • коллектора — в его состав входит коллектор, теплообменники, клапаны и т.д.;
  • внутреннего снабжения — для отопления помещений или поставки горячей воды в систему ГВС.

схема работы насосаПринципиальная схема работы теплового насоса

Принцип работы тепловых насосов для отопления дома достаточно прост. Пока теплоноситель движется по рабочему контуру (он может находиться на воздухе, в воде, в грунте), он получает низкую энергию тепла. Далее теплоноситель поступает в первый теплообменник — это испарительная камера, где он отдает аккумулированное тепло хладагенту, который циркулирует по внутреннему контуру системы.

Хладагент в жидком виде перемещается в испарительную камеру, где под воздействием низкого давления и температуры +5°С переходит в газообразное состояние. Газ поступает в компрессор, и в результате сжатия его температура скачкообразно возрастает. Газ движется дальше, в конденсатор, и отдает эту тепловую энергию системе отопления. Избавившись от излишков тепла, газ переходит в жидкое состояние, и цикл начинается заново.

ul

Первичные контуры и функциональность системы

Для работы теплонасоса требуется источник тепловой энергии, которым может служить любая среда при условии, что в зимнее время ее температура стабильно будет превышать +1°С. Таким образом, практикуется установка агрегатов, получающих тепловую энергию из воды, воздуха и земли (из грунта или пород глубокого залегания).

Вода

Для прокладки первичного контура подходит любой естественный или искусственный водоем, при условии, что он не промерзает до дна. Длина трубопровода, погруженного на дно, определяется при расчете мощности теплового насоса — один метр смонтированного змейкой или кольцами трубопровода позволяет получить до 30 Вт тепловой энергии. То есть, теплонасос с трубопроводом длиной 500 метров способен обогреть дом, у которого потребность в тепле составляет 15 кВт.

горизонтальный трубопроводГоризонтальный трубопроводный контур, уложенный кольцами

Принцип работы теплового насоса вода-вода заключается в том, что полученное тепло используется на нагрев жидкого теплоносителя в радиаторной системе отопления или контуре теплого пола. Функциональность теплового насоса вода-вода достаточна, чтобы обеспечивать стабильный напольный обогрев, так как позволяет поддерживать температуру теплоносителя на уровне 45-60 градусов. Для полноценного радиаторного отопления с таким температурным режимом дом требуется серьезно утеплить.

Воздух

У теплового насоса вода-вода коэффициент преобразования в среднем составляет 1,5-2,2. В то время как тепловой насос воздух-воздух или воздух-вода превышают этот показатель приблизительно в два раза — коэффициент преобразования более 4.

Тепловые насосы, работающие по схеме «воздух-воздух» широко распространены, поскольку они не нуждаются в монтаже больших контуров. Любой инверторный кондиционер, сплит-системы, работающие на обогрев помещения, по сути, являются тепловыми насосами с небольшой эффективностью.

воздушный тепловой насосПринцип работы воздушного теплового насоса

Воздушный тепловой насос имеет существенный недостаток — в морозную погоду ему негде брать тепло. Некоторые модели агрегатов рассчитаны на работу при -20°С, в остальных случаях предел не опускается ниже -10°С.

Помимо агрегатов «воздух-воздух» существует тепловой насос системы воздух-вода. Его отличие в том, что полученная тепловая энергия греет не воздух в помещении, а теплоноситель в отопительном контуре.

Принцип действия теплового насоса воздух-вода стандартный. При этом испаритель, дополнительно оснащенный вентилятором, устанавливают снаружи дома, а компрессор и конденсатор внутри. Подсоединив к теплообменнику водяной контур, можно обустроить напольный обогрев помещения.

Земля

Самым стабильным природным источником тепла являются горные породы на глубине свыше 20 метров, так как они постоянно подогреваются теплом от земного ядра. Но под установку контура из U-образной трубы приходится бурить глубокие скважины, что сказывается на цене установки. Геотермальные установки эффективны, но окупаются только через 10-15 лет эксплуатации при условии качественного утепления дома.

насос земля-водаТепловой насос «Земля-Вода»

Более дешевый в монтаже вариант подразумевает укладку контура на полметра ниже уровня промерзания грунта. Схема укладки — змейкой или кругами. Монтаж такой системы требует большого объема земельных работ, кроме того, внешний контур может быть поврежден в процессе эксплуатации.

ul

Поделиться:
Нет комментариев