1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Тепловой насос своими руками

Тепловой насос для отопления своими руками

Тепловой насос своими руками

Полезные советы. Как сделать тепловой насос.

Тепловой насос – это устройство для передачи тепловой энергии от источника к потребителю. Источником служит низкопотенциальная тепловая энергия с низкой температурой, например вода, земля, воздух.

Тепловой насос состоит из следующих элементов: конденсатор, компрессор (повышает давление), испаритель, расширительный вентиль (понижает давление), элементы соединены между собой замкнутым трубопроводом. В трубопроводе циркулирует хладагент, который в одной части цикла представляет собой жидкость, а в другой газ.

Принцип работы теплового насоса заключается в следующем:

1. Хладагентом отбирается теплота поставляемая коллектором из окружающей среды.

2. Путём регулирования давления расширительным вентилем настраивается поток хладагента в испаритель, который обеспечивает температуры кипения.

3. Газ, в который превратился хладагент, всасывается в компрессор, где сжимается и нагретый попадает в конденсатор.

4. Конденсатор является теплоотдающим элементом теплового насоса, теплота переходит на воду системы отопления и горячего водоснабжения.

5. Хладагент подвергается разряжению в расширительном вентиле и возвращается в испаритель.

6. Рабочий цикл начинается заново.

Принципиальная схема работы теплового насоса

1 — испаритель; 2 — компрессор; 3 — конденсатор; 4 — расширительный вентиль.

СТАТЬИ ПО ТЕМЕ:

Тепловой насос воздух-вода своими руками – часть 2

Себестоимость теплового насоса, затраты на отопление

При необходимости альтернативой голубому топливу может стать не только твердотопливный котел с теплоаккумулятором, но и тепловой насос. Хотите сэкономить на газификации? FORUMHOUSE предлагает историю от пользователя с ником batt87, который отапливает дом самодельным тепловым насосом, вместо того, чтобы провести газ.

Расходы на самостоятельную сборку системы с тепловым насосом на 3,5 кВт

Т. е. себестоимость внутреннего теплообменника, без сплита, около 10-15 т. р. в зависимости от того, какую мощность вы хотите снять со своего теплообменника.

Внешний блок сплита 24K BTU можно найти за 10 т. р., универсальная плата на сплит стоит 3 т. р, в итоге за 15+10+3=28 т. р. можно собрать тепловой насос воздух/вода на 9 кВт/ч по теплу, который будет потреблять 2,5-3 кВт/ч.

Но эти данные по теплу будут при температуре наружного воздуха от +5 С° и выше, если температура ниже, то и разница потребления и выработки тепла будет меньше, поэтому надо рассчитывать, что при минусовых температурах до -5 С° система будет работать с коэффициентом 1,5-2, т. е. потребив 2,5 кВт из сети, отдаст 3,5-5 кВт по теплу.

Внешний блок сплита 48K BTU можно найти за 20 т. р., универсальная плата на сплит стоит 3 т. р, в итоге за 15+20+3=38 т. р. можно собрать тепловой насос воздух вода на 18 кВт/ч по теплу, который будет потреблять 5-6 кВт/ч.

Но эти данные по теплу будут при температуре наружного воздуха от +5 С° и выше, если температура ниже, то и разница потребления и выработки тепла будет меньше, по этому надо рассчитывать, что при минусовых температурах до -5 С° система будет работать с коэффициентом 1,5-2, т. е. потребив 5 кВт из сети, отдаст 7,5-10 кВт по теплу.

Еще немало денег у меня ушло на обвязку тепловых насосов и врезку в существующую систему отопления. Но эти траты у всех будут очень разные, в зависимости от сложности и крутости котельной. К примеру, один кран со сгоном 1” стоит около 900 руб.

Кстати, не сложно переделать и внешний блок из воздуха на воду из скважины, в Краснодаре круглый год в скважине вода +15 С°. Коэффициент преобразования электричества в тепло будет стабильным круглый год, около 4-5, т. е. потребив 2,5 кВт, мы получим 12 кВт тепла, но будут потребления на насос, который будет подавать воду из скважины и нужно воду из скважины куда-то сливать, можно в другую скважину или речку/озеро. Но по моим расчетам в моем случае это не сильно выгодно, т. к. экспериментальный насос дает около 2-3 кВт по теплу и если он будет давать 4 кВт я просто не замечу.

Поэтому тепловой насос вода/вода будет следующим и на 15 кВт/ч по тепловой мощности.

Почему не имеет смысла проводить газ

Вернемся к ГАЗу, ниже простые расчеты, из которых видно, что подключение ГАЗа мне уже не выгодно, даже при нормальных цена за монтаж газовой трубы.

Основные потребители электричества в доме, это бойлер и отопление.

Потребляет у нас в среднем 7 кВт в день (я, жена и ребенок 2 года): 7 кВт×30 дней×12 мес.×5,38 руб.=13600 руб. Если использовать мои новые тепловые насосы для ГВС с апреля до ноября, я должен сэкономить минимум 50 % электричества в эти месяцы, получается 7300 руб.

По моим расчетам, с новыми насосами, я буду тратить на отопление по 5900 руб. в месяц, вместо 9500 руб., расчеты с запасом, в итоге, надеюсь, будет еще экономичней.

Читать еще:  F-образная струбцина своими руками

5900 руб.×4 мес.=23600 руб.

ИТОГО: 23600+7300=30900 руб.

На ГАЗу я бы потратил

7 кВт×30 дней×12 мес×0,64×1,1=1800 руб.

2282 кВт×4 мес.×1,1=10000 руб.

На ГАЗ еще нужно прибавить обслуживание 3000 руб.

ИТОГО: 10000+1800+3000=14800 руб.

Если планируемые затраты на монтаж газа 280000 т. р. положить в банк под 6 %, то получим 17000 руб. в год.


Тепловой насос воздух-вода своими руками:

2. Тепловой насос воздух-вода своими руками – часть вторая

Поддержите историю , поставьте лайк!

Больше историй от первого лица – в тематическом разделе .

Подпишитесь на канал. Поделитесь нашей публикацией в соцсетях, она будет полезна многим домашним мастерам. Присоединяйтесь к умельцам FORUMHOUSE !

А как вы считаете, имеет смысл провести газ или лучше положить деньги в банк?

Как самостоятельно сделать такое устройство?

Самодельный тепловой насос типа «вода-вода» представляет собой набор готовых агрегатов, которые необходимо подключить в правильной последовательности. Выглядит просто, но на практике все дело можно испортить из-за отсутствия грамотных расчетов. Они необходимы, чтобы выяснить оптимальную мощность компрессора, диаметр трубы теплообменника, а также прочие параметры системы. У неспециалистов есть несколько вариантов решения этой проблемы:

  • воспользоваться специальным программным обеспечением (например, программами CoolPack 1,46 и Copeland);
  • использовать он-лайн калькуляторы, которые предлагаются на сайтах производителей такого оборудования;
  • пригласить специалиста, который поможет все рассчитать за определенную плату или по доброте душевной.

Итак, теперь о каждой детали подробнее.

Деталь #1 — компрессор

Самый простой способ обзавестись подходящим компрессором — снять его с кондиционера, например, со сплит-системы марки LG. Семиваттный компрессор имеет мощность в 9,7кВт при производстве тепла и 7,5 кВт — при охлаждении. Дополнительное достоинство таких компрессоров — низкий уровень шума при работе.

Компрессор для теплового насоса вода-вода можно снять со старого кондиционера. Предпочтительнее выбирать модель, подходящую по мощности и работающую бесшумно

Во многих компрессорах используется фреон R22, температура кипения которого составляет -10, конденсирования — +55. В 2030 году этот хладагент будет запрещен к использованию. Достойной альтернативой может стать более «молодой» фреон R422. Впрочем, сменить хладагент можно не только при создании теплового насоса, но и в любое подходящее время.

Деталь #2 — конденсатор

Для изготовления конденсатора можно использовать бак из нержавеющей стали примерно на 120 литров. Его разрезают пополам, внутрь монтируют медный змеевик, приваривают соединения с двухдюймовой резьбой, затем половинки бака соединяют с помощью сварки. Площадь змеевика, по которому будет циркулировать хладагент, рассчитывается по формуле:

  • ПЗ — площадь змеевика;
  • МТ — Мощность тепла, выдаваемого системой, кВт;
  • 0,8 — коэффициент теплопроводности при взаимодействии воды и меди;
  • РТ — разница температуры воды на входе в систему и на выходе из нее, градусов Цельсия.

Для изготовления змеевика подойдет полудюймовая медная труба, специальная холодильная или чистая сантехническая. Рекомендованная толщина стенки трубы 1-1,2 мм. Чтобы превратить отрезок трубы нужной длины в змеевик, достаточно намотать ее на любой подходящий цилиндр, например, на газовый баллон. Концы змеевика выводят наружу, используя сантехнические переходники. Для обеспечения герметичности соединения следует воспользоваться льном и зажимной гайкой.

Чтобы сделать змеевик для конденсатора теплового насоса вода-вода, нужно аккуратно намотать медную трубу на баллон. Зафиксировать шаг витков поможет металлическая рейка

Обратите внимание, что вход фреоновода должен располагаться в в верхней части конденсатора, чтобы предотвратить образование пузырьков.

Деталь #3 — испаритель

На роль испарителя подойдет пластиковая бочка объемом 127 л. Удобнее, если у нее будет широкая горловина. Рассчитывают испаритель также, как и конденсатор. Медную трубу можно скрутить медной же проволокой, без всякой изоляции.

Самодельный испаритель для теплового насоса вода-вода можно сделать из пластиковой бочки с широкой горловиной. Змеевик можно уложить и в меньшую емкость, но удобнее работать с бочкой объемом более 120 л

Специалисты рекомендуют использовать для самодельных тепловых насосов испарители «затопленного» типа, в которых сжиженный хладагент поступает в воду снизу, а испаряется в верхней части. Переходники можно изготовить из горловин обычных пластиковых бутылок, которые фиксируют с помощью льна и герметика. Для подачи и отвода воды подойдут стандартные канализационные трубы. При монтаже терморегулирующего клапана, перед началом пайки трубы линии выравнивания, следует обмотать его влажной тканью, поскольку этот элемент нельзя нагревать более, чем до 100 градусов.

Сборка и заправка фреоном

Чтобы собрать подготовленные устройства в единую систему, понадобится сварочный аппарат. У входа в компрессор рекомендуется сделать заправочный клапан, который пригодится в дальнейшем. Затем с помощью специального вакуумного насоса следует проверить систему на вакуум.

Чтобы заправить систему фреоном, понадобится баллон, содержащий не менее 2 кг хладагента. После заправки рекомендуется выждать несколько дней, проверяя давление в системе. Если оно остается постоянным, значит, протечки отсутствуют. Если же давление снижается, определить места протечек можно самым простым способом: с помощью мыльной пены. Неопытным мастерам лучше обратиться к мастеру, который заправит оборудование профессионально и надежно.

Для автоматического регулирования работы системы рекомендуется использовать пусковое однофазное реле на 40А, предохранитель 16А, электрический щиток и DIN рейку. Понадобится два каппилярных датчика температуры: у выхода из системы (рекомендуемое максимальное значение температуры — 40 градусов) и на выходе из испарителя (температура отключения — 0 градусов, чтобы не допустить замерзания системы). Если для учета показаний обоих термодатчиков используется контроллер, следует помнить, что его настройки могут сбиться при отключении электроэнергии.

Примерно так выглядит один из вариантов самодельного теплового насоса вода-вода. Сверху устройство закрыто металлическим корпусом, на котором монтируется панель управления

После того, как система готова, а ее элементы размещены в удобных местах, следует соорудить две отдельные скважины для забора и сброса грунтовой воды и подвести наружный контур к системе. В местностях, где бурение скважин связано с определенными проблемами, заняться этим вопросом следует в первую очередь. Если скважины пробурить не удастся, возможно, придется выбрать другой вариант теплового насоса, например, «земля-вода».

Читать еще:  Подставка для охлождения ноутбука своими руками

В следующем видеоматериале продемонстрирована работа насоса самодельного теплового насоса:

Как выполнить расчет оборудования?

При расчете мощности теплового насоса в первую очередь необходимо ориентироваться на уровень теплопотерь в своем жилище. Естественно, перед тем как устраивать в жилище такую систему отопления, необходимо провести работы по теплоизоляции дома. Утеплить следует не только стены и пол, но и крышу и окна.

  • Если помещение не утеплено, что особенно характерно для старых строений, то при расчете мощности нужно исходить и следующей нормы: 75 ватт на 1 квадратный метр.
  • Для новых построек, которые уже имеют в конструкциях теплоизоляционный слой, нужно ориентироваться на следующую норму: 50 ватт на один квадратный метр.
  • Для сооружений, которые были возведены с применением специальных технологий, норма составляет 30 ватт на один квадратный метр.

Оптимально, если такая система отопления закладывается еще на стадии проектирования здания. Это позволит создать систему отопления, которая обеспечивает наиболее эффективный обогрев помещений строения в зимний период.

Практический опыт показывает, что лучший вариант отопительной системы на основе теплового насоса — водяной теплый пол. При его устройстве во внимание необходимо принимать тип напольного покрытия. Керамическая плитка является идеальным материалом для оформления напольного пола. А вот ковры, ламинат и паркет обладают низкой теплопроводностью, Поэтому при использовании подобной системы температура воды должна быть выше 8 градусов.

Изготовление теплового насоса своими руками

Для того, чтобы собрать тепловой насос своими руками, вам потребуется изготовить и приобрести следующие детали:

  • металлический бак и медный змеевик для конденсатора;
  • пластиковая бочка и еще один змеевик для испарителя;
  • компрессор средней мощности;
  • контур циркуляции хладагента в воде/почве;
  • подготовить траншеи или скважины в случае использования геотермального потока или грунтовых вод.

Изготовление змеевиков, контуров циркуляции и конденсатора с испарителем возможно из отработанных материалов, которые можно в избытке найти на строительных рынках. Использование б/у деталей несколько снизит затраты на сборку и монтаж системы.

На заключительном этапе монтажа, когда требуется диагностика контура и закачка фреона, настоятельно рекомендуется обратиться к квалифицированному специалисту, так как эти работы могут быть опасны для неопытного конструктора.

Собрав тепловой насос для отопления дома своими руками вы значительно снизите его себестоимость, что положительно скажется на периоде окупаемости прибора. Тем не менее, использование этой системы по эффективности пока уступает традиционным топливным и электрическим котлам.

1 Принцип работы

Технология, лежащая в основе теплового насоса, по сути своей, мало чем отличается от технологии функционирования обычного холодильника. Как вы знаете, холодильник, для обеспечения низкой температуры выкачивает тепло из камер, и передает его наружу, через радиаторы.

На этом же принципе основывается и технология теплового насоса: для отопления помещений он «выкачивает» тепло из земли, или воды, перерабатывает его и отдает в систему отопления дома, теплицы либо бассейна.

Хладагент (фреон, либо аммиак), циркулирует по системе, состоящей из внутреннего и внешнего контура. Внешний контур расположен в среде забора тепла. В качестве такой среды может выступать воздух, земля, либо вода.

По сути, любая естественная среда обладает достаточным количеством рассеянной тепловой энергии, которая собирается хладагентом, и передается в систему для переработки. Для начала процессов необходимо, чтобы теплообменник повысил свою температуру на 4-5 градусов. Это очень важный момент, так как теплообменник напрямую влияет на все условия вокруг.

Далее, из внешнего контура нагретый хладагент попадает во внутренний контур. Первый блок – испаритель, трансформирует теплообменник из жидкого состояния в форму газа. Это возможно благодаря тому, что фреон, при невысоком давлении внешней среды, обладает очень низкой температурой кипения.

Далее, из испарителя фреон в газообразной форме попадает в компрессор, где газ сжимается, вследствие чего резко повышается его температура. После этого газ попадает в третий блок – конденсатор. В нём газ отдает свою температуру воде — теплоносителю системы отопления дома, после охлаждения он обратно принимает жидкую форму, и выполняется повторная циркуляция.

Главной характеристикой продуктивности теплового насоса для отопления выступает коэффициент преобразования, который зависит от соотношения тепловой мощности, выдаваемой насосом, к количеству потребляемой тепловой энергии.

Схема действия стандартного теплового насоса

1.1 Как устроен тепловой насос?

Конструкция классических тепловых насосов делится на два основных контура – внешний и внутренний. Очень важную роль в них играет теплообменник, как основной провоцирующий фактор. Внешний контур состоит из труб, по которым циркулирует теплообменник (хладагент).

Такой контур может иметь разные способы реализации и расположения, однако он всегда выполняет только одну функцию – выполнять циркуляцию хладагента в среде забора тепла, и перемещать теплообменник к компрессору. Трубы внешнего контура выполняются из пластика, или других материалов с высокой теплопроводностью.

Внешний контур – сам насос, состоит из конденсатора, компрессора, испарителя и редукционного клапана.

Кроме этого, выделяют гидродинамический ТН, конструкция которого отличается от обычного теплового насоса для отопления. Гидродинамический насос состоит из силового агрегата (двигателя), теплогенератора, и соединительной муфты, которая передает произведенную приводом энергию на генератор, где происходит нагрев рабочей жидкости для отопления.
к меню ↑

1.2 Виды агрегатов и их отличия

В зависимости от вида среды, в которой тепловой насос черпает энергию, выделяют такие виды ТН:

Читать еще:  Ловушка для комаров своими руками

Воздушный тепловой насос является самым бюджетным вариантом альтернативного отопления, он может быть обустроен своими руками, так как для его функционирования нет необходимости обустраивать сложную систему внешнего контура.

Стандартная схема подключения теплового насоса бытового назначения

Однако воздушный насос обладает одним существенным недостатком, который делает его использование в нашем климате неоправданным – с понижением температуры воздуха резко снижается его эффективность.

Если для отопления бассейна вы хотите сделать тепловой насос своими руками, насос типа воздух-вода– лучший вариант. Причем для бассейна такой вариант будет предпочтительным, так как с ним достаточно просто работать и он чрезвычайно практичен.

Внешний контур для забора тепла расположен в незамерзающем водоеме – искусственном, либо естественном. По уровню теплоотдачи вода является наиболее эффективной средой. На практике, использование поверхностных водоемов неоправданно, так как они замерзают в холодное время года.

Максимальная стабильность и эффективность отопления тепловым насосом достигается при использовании грунтовых вод. Для этого создаются специальные скважины, в которых размещается внешний контур системы.

Несмотря на то, что данная технология отопления является наиболее трудоемкой, её использование имеет смысл, так как температура грунтовых вод не подвергается существенным изменениям в разное время года. Оптимальный вариант для отопления бассейна либо небольших жилых помещений.

Для забора тепла используется грунт, что обуславливает необходимость создания коллекторов (для горизонтального размещения труб внешнего контура), либо неглубоких скважин (для вертикального размещения — 1 погонный метр скважины дает 40-60 Ватт тепла).

Используется такой вариант повсеместно – от прогрева бассейна, до отопления всего дома. Название «рассол» технология получила от того, что в трубы заливается специальная незамерзающая жидкость.

Процесс сборки самодельного теплового насоса из медных туб и обмоток

Также существует тепловой насос Френетта – он работает по отличающейся технологии, и не с обычными тепловыми насосами не имеет ничего общего. Данный насос представляет собою две цилиндрические емкости – большую и меньшую, при этом, емкость с меньшими размерами размещается внутри большого сосуда.

Свободное пространство между ними заполнено маслом. Внешний цилиндр неподвижно зафиксирован, а внутренняя емкость подсоединена к валу привода, при работе которого, вследствие сил трения возникающих при вращательных движениях цилиндров, масло нагревается до очень высокой температуры и передается к радиаторам отопления.

Такой механизм обладает достаточно высокой эффективностью, и при этом, его можно без проблем изготовить своими руками.
к меню ↑

Заключение

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.

Типы конструкций для отопления дома

Конструкции тепловых насосов подразделяют на несколько типов.

Грунт-вода

Насос этого вида пользуется наибольшим спросом. Агрегат работает на основе энергии, полученной из земли. Теплоносителем служит рассол, приготовленный из поваренной соли.

Недостаток такой жидкости заключается в том, что она вызывает образование ржавчины на металле, поэтому наружный контур делают из пластиковых труб, поскольку они не подвержены коррозии.

Устройство в землю устанавливают двумя способами: горизонтально или вертикально. При первом варианте земля не используется для садоводства, потому что во время эксплуатации почвы есть опасность поломки оборудования.

Важно! Для установки горизонтальных труб потребуется большая площадь. Если придомовой участок не располагает такой территорией, профессионалы рекомендуют остановить выбор на вертикальном типе расположения устройства.

Если агрегат устанавливается вертикально, то он не занимает много места. Для монтажа вырывается скважина, глубиной 150 метров. Вертикальный монтаж оборудования позволяет вести на участке сельскохозяйственные работы. Передача тепла осуществляется посредством глубинных зондов.

Вода-вода

Прибор черпает тепло из жидкостей, находящихся глубоко под землей. В их число входят грунтовые или сточные воды, а также водоемы. Труба заполняется теплоносителем, подсоединяется к источнику тепла и закапывается или просто погружается в воду.

Воздух-вода

Применение насоса, работающего по принципу «воздух-вода», нецелесообразно в областях с суровым климатом. Здесь в холодное время года температура воздуха падает ниже нуля. По этой причине система отопления прекратит свою работу.

Фото 1. Инверторный тепловой насос «воздух-вода» модели AVH-24V1DB, мощность 3,4-9,0 кВт, производитель — «DanHeat».

Тепловой насос «воздух-вода» профессионалы советуют использовать только в регионах с благоприятным теплым климатом. Монтаж устройства не вызывает проблем: прибор просто устанавливают на улице.

Значение тепла, которое может сниматься с погонного метра, определяется широким кругом параметров (качество грунтов, глубина заложения труб, близость подпочвенных вод и т.п.). Примерной цифрой, используемой для предварительных расчётов, является значение 20 Вт/м. Это обобщённый показатель:

  • для сухого песка значение равно 10;
  • для глины:
    • сухой – 20 Вт/м;
    • влажной – 25 Вт/м;
    • с повышенным содержанием воды – 35 Вт/м.

Для расчётов принимается, что разница показателей температуры циркулирующего теплоносителя в магистралях подачи и обратки составляет 3 градуса.

На месте, где укладывается коллектор, не стоит возводить никаких построек, чтобы не снижать обогрев земли УФИ лучами.

Собирая геотермальный тепловой насос своими руками, следует помнить, что трубы кладутся на расстоянии не менее 700 – 800 мм. Оптимальной длиной вырытой траншеи считается 30 – 150 метров. В контуре, именуемом первичным, роль теплоносителя выполняет раствор гликоля (25%), его теплоёмкость — 3,7 кДж/(кг*К). Необходимо учитывать и тот факт, что антифриз при эксплуатации увеличивает в 1,5 раза снижение давления в ходе его циркуляции по трубам (в сравнении с водой).

Начинаются расчёты с определения расхода антифриза.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector