Тепловой насос для отопления дома своими руками – инструкция по сборке

Принцип работы теплового насоса для отопления дома и виды ТН. Рабочие варианты, как собрать тепловой насос своими руками. Изготовление геотермальной установки.

Особенности и принцип работы ТН

Чем тепловой насос отличается от других установок для отопления частных домов:

  • в отличие от котлов и обогревателей, агрегат самостоятельно не производит тепло, а подобно кондиционеру перемещает его внутрь здания;
  • ТН получил название насоса, поскольку «выкачивает» энергию из источников низкопотенциального тепла – окружающего воздуха, воды либо грунта;
  • установка питается исключительно электроэнергией, потребляемой компрессором, вентиляторами, циркуляционными насосами и платой управления;
  • работа аппарата основана на цикле Карно, используемом во всех холодильных машинах, например, кондиционерах и сплит-системах.

Принцип действия бытовой сплит-системыВ режиме обогрева традиционная сплит-система нормально работает при температуре выше минус 5 градусов, на сильном морозе эффективность резко падает

Справка. Теплота содержится в любых веществах, чья температура выше абсолютного нуля (минус 273 градуса). Современные технологии позволяют отнимать указанную энергию у воздуха с температурой до —30 °С, земли и воды – до +2 °С.

В теплообменном цикле Карно участвует рабочее тело – газ фреон, кипящий при минусовой температуре. Поочередно испаряясь и конденсируясь в двух теплообменниках, хладагент поглощает энергию окружающей среды и переносит внутрь здания. В целом принцип действия теплового насоса повторяет работу кондиционера, включенного на обогрев:

  1. Находясь в жидкой фазе, фреон двигается по трубкам наружного теплообменника-испарителя, как изображено на схеме. Получая тепло воздуха или воды сквозь металлические стенки, хладагент нагревается, кипит и испаряется.
  2. Дальше газ поступает в компрессор, нагнетающий давление до расчетного значения. Его задача – поднять точку кипения вещества, чтобы фреон сконденсировался при более высокой температуре.
  3. Проходя через внутренний теплообменник–конденсор, газ снова обращается в жидкость и отдает накопленную энергию теплоносителю (воде) или воздуху помещения напрямую.
  4. На последнем этапе жидкий хладон поступает внутрь ресивера–влагоотделителя, затем в дросселирующее устройство. Давление вещества снова падает, фреон готов пройти повторный цикл.

Как работает тепловой насосСхема работы теплового насоса похожа на принцип действия сплит-системы

Примечание. Обычные сплит-системы и заводские теплонасосы имеют общую черту – способность переносить энергию в обоих направлениях и функционировать в 2 режимах – отопление/охлаждение. Переключение реализовано с помощью четырехходового реверсивного клапана, меняющего направление течения газа по контуру.

В бытовых кондиционерах и ТН применяются различные типы терморегулирующей арматуры, снижающей давление хладагента перед испарителем. В бытовых сплит-системах роль регулятора играет простое капиллярное устройство, в насосах ставится дорогой терморегулирующий вентиль (ТРВ).

Заметьте, вышеописанный цикл происходит в тепловых насосах всех типов. Разница состоит в способах подвода/отбора тепла, которые мы перечислим далее.

Дроссельные устройства кондиционераВиды дроссельной арматуры: капиллярная трубка (фото слева) и терморегулирующий вентиль (ТРВ)

Особенности тепловых насосов

Для получения тепловой энергии в ТН не используются энергоносители, и поэтому не наносится вред окружающей природе. Такая установка производит тепловой энергии больше, чем потребляет электроэнергии.

Принцип работы

В основе работы ТН лежит принцип переноса тепла от более холодного источника к более теплому. То есть более холодное он делает еще холоднее, а более теплое — еще теплее. Это значит здесь не заложена идея вечного двигателя, потому что в сумме количество тепла сохраняется неизменным, а электроэнергия тратится только на разделение и перенос тепла.

Для чего нужны

Тепловой насос можно применить как для отопления, так и для охлаждения, потому что при помощи его происходит разделение и перенос тепла. Значит ту часть установки, которая становится холоднее, можно использовать для понижения температуры, а другую часть — для повышения.

Характеристики

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

1681147.jpeg

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.

teplovoy-nasos-dlya-otopleniya-doma.png

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.

Система вода-вода

Более эффективным способом для обогрева помещений является тепловой насос вода-вода. В этом случае можно извлекать тепло из водоема и передавать его в дом. Но подобный вариант возможен исключительно в том случае, если поблизости имеется источник воды. Желательно, чтобы он был не дальше 100 м, иначе конструкция будет слишком затратной.

В последнее время немалой популярностью пользуются геотермальные тепловые насосы. Они работают на основе воды из подземных источников, поэтому их использование очень выгодно. Чтобы обустроить работу конструкции через скважину, понадобится сразу два отверстия. В первом будет происходить забор воды, а во втором ее сброс.

Прочтите также нашу статью Обустройство скважины своими руками.

При работе с водяными тепловыми насосами мастер должен учесть все нюансы. В противном случае конструкция может оказаться просто неэффективной либо быстро прийти в негодность, а это нехорошо, учитывая ее высокую стоимость. В первую очередь необходимо позаботиться о том, чтобы вода очищалась перед тем, как попасть в трубы, иначе они быстро засорятся и перестанут нормально функционировать. Закладка труб для набора и слива жидкости должна происходить на том уровне, где грунт не будет промерзать.

Чтобы обеспечить дом теплом на должном уровне, необходимо учесть глубину скважины либо объемы пруда. Если воды будет слишком мало, тепла для обогрева явно не хватит.

Тепловой насос для отопления дома своими руками

При использовании геотермальных источников принцип сооружения остается тем же. В качестве теплоносителя желательно использовать антифриз. Подобный тип теплового насоса считается самым эффективным и стабильным. Однако нужно понимать, что его изготовление, а уже тем более приобретение, обойдется довольно дорого, так как конструкция сложная.

Прочтите также нашу статью Циркуляционный насос для отопления как выбрать.

Разновидности установок

Согласно общепринятой классификации, ТН делятся на типы по источнику получаемой энергии и виду теплоносителя, которому она передается:

  1. Насосы типа «воздух-воздух» наиболее близки к традиционным сплит-системам, разница состоит в площади наружного испарителя. Аппарат отнимает теплоту окружающей среды и напрямую передает воздуху помещения, как происходит в обычном кондиционере.
  2. Конструкция генераторов «воздух–вода» идентична, но предусматривает нагрев воды либо антифриза, циркулирующего по системе отопления жилого дома.Отопитель типа воздух-вода
  3. Установка типа «вода-вода» берет низкопотенциальное тепло водоема и передает жидкому теплоносителю. Здесь применяется дополнительный внешний теплообменник из труб, погруженный в колодец, озеро, скважину или канализационный септик. Циркуляцию воды через испаритель обеспечивает второй насос.
  4. Геотермальный ТН использует теплоту грунта и нагревает внутридомовой теплоноситель. Внешний теплообменный контур представляет собой змеевик с антифризом, заглубленный на 1.5—2 м и занимающий большую площадь. Второй вариант – несколько вертикальных зондов из труб, опущенных внутрь скважин на глубину 10—100 метров.

Справка. Разновидности тепловых насосов перечислены в порядке увеличения стоимости оборудования вместе с монтажом. Воздушные установки – самые дешевые, геотермальные – дорогие.

Основной параметр, характеризующий тепловой насос для отопления дома, – коэффициент эффективности COP, равный отношению между полученной и затраченной энергией. Например, относительно недорогие воздушные отопители не могут похвастать высоким COP – 2.5…3.5. Поясняем: затратив 1 кВт электричества, установка подает в жилище 2.5—3.5 кВт теплоты.

Схемы отбора тепла водной средыСпособы отбора тепла водных источников: из пруда (слева) и через скважины (справа)

Водяные и грунтовые системы эффективнее, их реальный коэффициент лежит в диапазоне 3…4.5. Производительность – величина переменная, зависящая от многих факторов: конструкции теплообменного контура, глубины погружения, температуры и протока воды.

Важный момент. Водогрейные тепловые насосы не способны разогреть теплоноситель до 60—90 °С без дополнительных контуров. Нормальная температура воды от ТН составляет 35…40 градусов, котлы здесь явно выигрывают. Отсюда рекомендация производителей: подключайте оборудование к низкотемпературному отоплению – водяным теплым полам.

Какой насос лучше сделать

Для того чтобы накопить опыт по изготовлению ТН, желательно собрать такой агрегат из старого кондиционера или из старого холодильника. В этом случае можно наглядно увидеть, как работает система. Еще одно немаловажное преимущество— это использование готовых деталей от холодильника или кондиционера. Собрать тепловой насос для отопления дома своими руками, используя тепловую энергию земли, будет следующим шагом в этом направлении.

Простейший тепловой насос из оконного кондиционера

Как нетрудно догадаться, для изготовления ТН «вода – воздух» потребуется оконный охладитель в рабочем состоянии. Очень желательно купить модель, оборудованную реверсивным клапаном и способную работать на обогрев, иначе придется переделывать фреоновый контур.

Совет. При покупке б/у кондиционера обратите внимание на шильдик, где отображены технические характеристики бытового прибора. Интересующий вас параметр – производительность аппарата по холоду (указывается в киловаттах или Британских тепловых единицах – BTU).

Холодильная мощность оконного кондиционераОтопительная мощность аппарата больше холодильной и равна сумме двух параметров — производительность плюс тепло, выделяемое компрессором

При некоторой доле везения вам даже не придется выпускать фреон и перепаивать трубки. Как переделать кондиционер в тепловой насос:

  1. Снимите верхний кожух агрегата и открутите внешний теплообменник от поддона. Аккуратно отодвиньте радиатор, стараясь не перегибать трубки с хладагентом.
  2. Снимите наружную крыльчатку с общего вала.
  3. Изготовьте металлический бак по длине внешнего теплообменника, ширину сделайте на 10—15 см больше. В боковые стенки врежьте штуцеры подачи проточной воды.
  4. Чтобы радиатор не обмерзал, увеличьте площадь обмена, добавив по бокам пластины из меди либо алюминия (в зависимости от материала теплообменника).Как увеличить площадь испарителя
  5. Погрузите радиатор в бак, желательно без разрезания фреоновых трубок. Сделайте герметичную крышку и уплотните вводы контура.
  6. Подсоедините к штуцерам шланги подачи и отбора воды, подключите циркуляционные насосы. Наполните и проверьте бак на герметичность.

Рекомендация. Если теплообменник не удается поместить в резервуар без нарушения фреоновых магистралей, постарайтесь эвакуировать газ и разрезать трубки в нужных точках (подальше от испарителя). После сборки водяного теплообменного узла контур придется спаять и заправить фреоном. Количество хладагента тоже указано на табличке.

Теперь остается запустить самодельный ТН и отрегулировать водяной поток, добиваясь максимальной эффективности. Обратите внимание: импровизированный отопитель использует полностью заводскую «начинку», вы только переместили радиатор из воздушной среды в жидкую. Как система работает вживую, смотрите на видео мастера–умельца:

Сборка насоса из старого холодильника

Тепловой насос изготовить из старого холодильника можно двумя способами.

В первом случае холодильник должен находиться внутри помещения, а снаружи требуется проложить 2 воздуховода и врезать в переднюю дверку. По верхнему воздух попадает в морозилку, происходит охлаждение воздуха, и по нижнему воздуховоду он покидает холодильник. Помещение греется от теплообменника, который расположен на задней стенке.

По второму способу своими руками сделать тепловой насос тоже довольно просто. Для этого понадобится старый холодильник, его надо только встроить снаружи отапливаемого помещения.

Такой обогреватель может работать при наружной температуре до минус 5 ºС.

Почему нагревается холодильник - 9 основных причин

Принципиальная схема

После изготовления теплообменников производят сборку газогидравлической схемы:

  • устанавливают по месту компрессор, конденсатор и испаритель;
  • паяют или соединяют на фланец медные трубы;
  • подключают испаритель к насосу грунтового контура;
  • подключают конденсатор к системе отопления.

1 — циркуляционный насос грунтового контура; 2 — испаритель; 3 — выход грунтового контура; 4 — терморегулирующий вентиль; 5 — компрессор; 6 — к системе отопления; 7 — конденсатор; 8 — обратка системы отопления  

Электрическая схема (компрессор, насос грунтового контура, аварийная автоматика) должна подключаться по выделенной цепи, которая обязана выдерживать довольно высокие пусковые токи.

Обязательно использовать автомат защиты, а также аварийное отключение от реле температуры: на выходе воды из конденсатора (при перегреве) и выходе рассола из испарителя (при переохлаждении).

рмнт.ру

Тепловой насос для отопления дома своими руками

16.03.16

Изготовление и монтаж

Сделать тепловой насос не сложно, если есть детали — компрессор (его можно вытащить из сломанного кондиционера), медные трубки (для контура) и бак объемом в сто литров.

Изготавливают насос по такому алгоритму:

  • компрессор закрепляется на стене;
  • из труб делается змеевик (чтобы его сделать, нужно трубы обмотать вокруг емкости подходящей формы);
  • бак режется пополам, внутрь него помещается змеевик и заваривается;
  • в емкости оставляется несколько отверстий, через которые трубы змеевика выводятся наружу;
  • для изготовления испарителя используют бочку из пластика, идентичного с баком размера, в нее заводят трубы внутреннего контура;
  • устанавливаются трубы (монтажные схемы тёплых водяных полов в квартире) из ПВХ, транспортирующие нагретую воду;
  • самостоятельно заправлять агрегат фреоном не рекомендуется, лучше доверить это действие специалисту.

Как сделать тепловой насос своими руками из холодильника

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:

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Восстановление ванны жидким акрилом новая эмаль своими руками

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.

Особенности конструкции

Тепловой насос для отопления дома своими руками

Геотермальная отопительная система

Геотермальная отопительная система состоит из нескольких элементов:

  • заборного узла;
  • теплового насоса;
  • распределительного узла.

Сам насос по принципу работы напоминает холодильник, вот только тепловая энергия передается не в окружающее пространство, а в отопительную магистраль. Это происходит так:

  • антифриз подается в коллектор, получает определенную порцию тепла и передает ее тепловому насосу;
  • в испарителе хладагент поглощает это тепло, закипает и образует пар;
  • в компрессоре пар сжимается и, следовательно, повышает температуру/давление;
  • посредством конденсатора тепловая энергия поступает в домашнюю отопительную магистраль;
  • цикл повторяется.

Тепловой насос для отопления дома своими руками

Тепловой насос

Видео

В этом видео показано, как можно из кондиционера сделать тепловой насос.

Из данного видео вы узнаете все о ТН: принцип работы, типы, преимущества и недостатки, правила монтажа.

Как провести демонтаж насоса?

Тепловой насос для отопления дома своими рукамиБлагодаря циркуляционному насосу движение горячей воды по сети будет равномерным, а помещение будет прогреваться полностью и быстро. Но все когда-нибудь выходит из строя. О замене радиаторов отопления можно причитать здесь. Но если эффективность отопления начнет снижаться, вероятно, есть проблемы в работе насоса. Может агрегат засорился либо износилась какая-нибудь его деталь. Для устранения поломки надо знать, как разобрать насос циркуляционный отопления, не создав при этом дополнительных проблем.

Для демонтажа насос надо предварительно обесточить. Перекрыть байпас и открыть кран на трубопроводе. После этого изделие можно начать разбирать.

Цена вопроса и окупаемость

Разумеется, точные расходы на приобретение и монтаж теплового насоса можно подсчитать только в индивидуальном случае – каждый вид имеет свои особенности. Грунтовые установки ориентировочно стоят 4 – 7 тысяч евро – и это без учета цены монтажных работ (которое тоже недешевые – в частности, бурение скважины для зондов). Не каждый способен выложить, не моргнув глазом, подобную сумму за аппарат, который окупится не раньше чем через 2-3 года (как показывает практика, параметр упирается в размеры помещения и его теплоизоляцию).Те, кому охота сэкономить, но не выбрасывая подобные суммы, могут собрать отопительную установку самостоятельно – при наличии прямых рук и базовых навыков со сварочными инструментами, это выполнимая задача для новичка. Стоимость же материалов и расходников для агрегата, аналогичного по характеристикам заводскому, не более 500 – 1000 евро.

Тепловой насос для отопления дома своими рукамиСтоимость же материалов и расходников для агрегата, аналогичного по характеристикам заводскому, не более 500 – 1000 евро

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...