Тепловий насос своїми руками: схема, розрахунок, застосування

Якщо розглядати питання опалення з чисто теоретичної точки зору, то у людини досить багато рішень даної проблеми. Насправді ж усе виглядає дещо гірше, так як можливість вибору обмежується вартістю, можливістю установки обслуговування і т. д.

Опалення з тепловим насосом

Встановлення опалювальної системи своїми руками з паливним насосом — це досить вигідно з точки зору зручності використання. Коли дана установка включається, вона не створює шуму, не створює неприємного запаху, а також, що досить приємно, відсутня необхідність в установці димоходу і інших яких-небудь додаткових конструкцій.

Однак така система повністю залежить від електричного живлення. Для роботи потрібна мінімальна кількість енергії, однак якщо з якоїсь причини електроенергія пропаде, то і робота системи припиниться. Складання теплового насоса своїми руками, як і вся установка в цілому, досить економічна. Вона обходиться недорого, так само як і процес обслуговування. Варто відзначити, що купити таку установку все ж досить дорого.

Загрузка...

Відомості про насосі

Коли майстри кажуть про встановлення теплового насоса, то під цим вони розуміють встановлення певного комплексу обладнання, а не одного насоса. Тут важливо відзначити, що джерелом тепла для такої системи може стати практично будь-яка речовина, температура якого — 1 градус за Цельсієм і вище.

Всі системи поділяються на кілька видів, наприклад «вода — повітря», «вода — вода» і т. д. Застосування теплового насоса грунтується на тому, що тіла здатні передавати свою теплову енергію іншим тілам або ж середовищі. Перше слово в парі зазвичай вказує на те середовище, у якій дане відбирають тепло. Друге слово визначає вид носія в системі, який і буде отримувати цю теплову енергію. У сучасних варіантах джерелом тепла зазвичай є вода, повітря або ґрунт. Найпростіша конструкція — це та, в якій в якості джерела використовується повітряна середовище.

Ефективність пристроїв

Природно, що ефективність кожного з пристроїв не однакова, а залежить вона від системи, в якій працює насос. Найменш ефективними вважаються саме повітряні установки. Крім того, на показники такої системи сильно впливає погода. Грунтові установки відрізняються хорошою стабільністю. Коефіцієнт корисності таких установок знаходиться в межах від 2,8 до 3,3, що досить добре. Найбільш ефективними стали установки «вода — вода». Багато в чому це пов’язано з тим, що температура джерела досить стабільна.

Які вигоди несе установка

Як і будь-яка інша система, ця володіє певними вигодами, які може отримати її власник.

Збірка і установка теплового насоса своїми руками володіють наступними перевагами:

  • Висока економічна ефективність. При електричних витратах в 1 кВт, наприклад, можна отримати приблизно 3-4 кВт теплової енергії, що досить вигідно. Варто також зазначити, що ці показники є усередненими, так як точні цифри сильно залежать від конструкції і типу агрегату.
  • Екологічність. Зібраний своїми руками тепловий насос, як і вся установка в цілому, під час своєї роботи не робить ніяких шкідливих викидів в навколишнє середовище. Використання таких засобів не шкодить екології.
  • Універсальність. При установці традиційних систем опалення доводиться постійно платити за газ чи інші речовини. Сонячні установки або ж вітрогенератори не завжди працюють стабільно. Теплові насоси ж практично універсальні, і можна встановлювати де завгодно. Головне, щоб тип системи був обраний вірно.
  • Варто відзначити, що теплова система цілком багатофункціональна. Якщо в зимовий час вона використовується, як і годиться, для опалення, то в літній час можна застосовувати її в якості кондиціонера.
  • Безпека системи опалення знаходиться на досить високому рівні, так як температура робочих вузлів не перевищує 90 градусів, під час роботи немає токсичних викидів, а паливо для їх роботи не потрібно. Вона не небезпечніше холодильника.
Загрузка...

Різновиди систем для будинку

Тепловий насос для опалення будинку може бути абсорбційного або компресорного типу. Найбільш поширеними є саме компресорні. Такі системи також можна зібрати зі старого холодильника або ж кондиціонера, використовуючи робочий компресор від цих пристроїв. Крім компресора необхідно також мати розширювач, випарник і конденсатор. Для того щоб сконструювати тепловий насос для опалення будинку абсорбційного типу, знадобиться ще й така деталь, як абсорбент-хладон.

Теплові установки також відрізняються за видом джерела тепла. Вони можуть бути повітряними, геотермальними або ж використовують вторинне тепло. Вхідний і вихідний контури можуть застосовувати один і той же носій, або два різних. З цієї причини системи можуть бути з наступними видами теплоносія:

  • «повітря — повітря»;
  • «вода — вода»;
  • «вода — повітря»;
  • «повітря — вода»;
  • «грунт — вода»;
  • «лід — вода».

Важливо відзначити, що ефективність установки визначається коефіцієнтом перетворення. Це різниця між витраченою енергією й отриманої. Звичайно, чим більше ця різниця, тим ефективнішою вважається система.

Початок робіт

Перш ніж приступити до розбору певних методів збирання, необхідно визначитися з джерелом тепла, а також скласти схему пристрою, за яким буде здійснюватися складання. Зібрати своїми руками робочі варіанти теплового насоса вийде лише після того, як будуть взяті в оренду деякі інструменти, а також куплені деякі додаткові вузли.

Перший крок. Креслення

Джерело енергії для теплової установки повинен знаходитися під землею, а тому потрібно пробурити свердловину або хоча б вирити невелике поглиблення. Це означає, що на схему необхідно нанести місце робіт і глибину. Потрібно врахувати, що температура в місці установки деталі не повинна бути менше ніж 5 градусів за Цельсієм. Якщо поруч є водойми штучного або природного походження, то можна використовувати їх в якості місця для установки.

Варто також відзначити, що можна підібрати практично будь-яку схему теплоустановкі і працювати за нею. Джерело тепла практично ніяк не впливає на хід робіт. Робочий варіант теплового насоса, своїми руками зібраного з холодильника, — найбільш поширена модель. Для цього потрібно розібрати старе пристрій і витягти звідти компресор, який буде головним елементом системи, перекачуючи фреон і воду по трубопроводу.

Другий крок. Вибір деталей для роботи

Дуже важливо відзначити, що якщо компресор з старого холодильника старий, неробочий або барахлить, то краще купити новий. Ремонтувати його нерентабельно, до того ж така деталь довго не прослужить.

Для складання теплового насоса з холодильника своїми руками потрібно ще й терморегулюючий клапан. Найкращим варіантом буде, якщо обидва елемента з однієї системи, щоб вони підходили один до одного. Для установки насоса потрібно придбати L-кронштейни 30-сантиметрові. Крім цього буде потрібно придбання ще декількох деталей:

  • ємність об’ємом 120 літрів з високою герметичністю;
  • звичайний пластиковий бак місткістю до 90 л;
  • потрібні також 3 мідні труби з різним діаметром;
  • для трубопроводу необхідно придбати полімерні, а краще металопластикові труби.

Щоб виконати установку теплового насоса, потрібні стандартні інструменти, а для різання труб знадобляться болгарка і зварювальний апарат.

Третій крок. Робота з вузлами системи

Перше, що необхідно зробити, — це встановити компресор на стіну, використовуючи для цього кронштейни. Після того як з цим буде покінчено, можна приступати до складання конденсатора. Для його виготовлення необхідно розрізати металевий бак навпіл, в одну його частину потрібно вставити мідний змійовик. Потім ємність зварюється назад, після чого в неї роблять кілька різьбових отворів.

Далі потрібно перейти до роботи з теплообмінником. Щоб установка теплового насоса була успішною, потрібно намотати мідну трубу на сталевий бак з об’ємом 120 літрів. Кінці витків прикріплюються за допомогою рейок. До висновків труби приєднуються сантехнічні переходи. Цю процедуру потрібно провести і з пластиковим баком, він буде використовуватися в якості випарника. Так як цей резервуар не буде перегріватися, наявність металевого елемента необов’язково. Готова конструкція також кріпиться до стіни за допомогою тих же кронштейнів.

Коли всі ці вузли будуть готові, можна приступити до добірці терморегулюючого клапана. Коли конструкція буде зібрана, то в неї потрібно закачати фреон певної марки — R-22 або R-422. Якщо навичок роботи з цією речовиною немає, то краще всього запросити фахівця, так як процедура досить небезпечна.

Четвертий крок. З’єднання з пристроєм огорожі

Тут важливо зазначити, що схема теплового насоса, підключення системи до забірному пристрою залежать від його типу:

  • «Вода — земля». Якщо вибрана ця схема, то колектор повинен бути встановлений нижче рівня промерзання грунту. Трубопровід даної системи повинен розташовуватися на тій же глибині.
  • «Вода — повітря». Установка даної системи вважається найбільш простий, так як для цього не потрібно виконання будь-яких земляних робіт. В якості місця для монтажу колектора можна використовувати будь-яке місце біля будинку або навіть на даху.
  • Система «вода — вода» встановлюється тільки в тому випадку, якщо поблизу є водойма. Конструкція збирається з полімерних труб, які після цього опускаються до центру водойми.

При розрахунку теплового насоса може трапитися так, що його потужності не вистачить. В такому випадку є системи, які називаються бивалентными. Іншими словами, теплова установка встановлюється паралельно з електричним котлом, наприклад, виконує у цьому випадку функцію додаткового опалення.

Пристрій з кондиціонера

Зібрати можна тепловий насос з кондиціонера своїми руками. Однак тут варто зауважити, що для цього буде потрібно допомога хорошого майстра по ремонту побутової техніки, якщо у господаря таких навичок не має. В цілому ж варто сказати, що зібрати таку конструкцію своїми силами досить просто.

Деталі для зборки

Як зробити тепловий насос з кондиціонера? Варто зазначити, що принцип тут приблизно той же. Тільки потрібно брати компресор не від старого холодильника, а від кондиціонера. Також варто перевірити, з яким холодоагентом він працює, щоб потім заправляти систему. Далі, як і в попередньому випадку, потрібні дві мідні труби з різним діаметром і товщиною стінки від 1 мм. Одна з них повинна бути 12 м і буде використовуватися для змійовика, а друга 10 м — для випарника. Потрібно терморегулюючий вентиль. Для виготовлення змійовика потрібно досить товста труба.

Процес складання нічим не відрізняється від того, що був описаний раніше, з компресором від холодильника. Монтаж здійснюється в залежності від того, який вид джерела був обраний. Як показує практика, такі саморобні системи відрізняються потужністю в 2,6-2,8 кВт. Звичайно, така система не надто потужна. Наприклад, при температурі на вулиці -5 градусів за Цельсієм такий насос зможе підтримувати температуру в приміщенні 60 м2 до +17 градусів за Цельсієм.

Розрахунок параметрів системи

Розрахунок теплового насоса проводиться або за допомогою онлайн-кулькулятора, або за допомогою фахівців. Можна скористатися формулою:

R = (k × V × T)/860.

У цій формулі R – потужність, необхідна для обігріву приміщення; k – коефіцієнт для врахування теплових втрат приміщенням (1 – якісно утеплене приміщення, 4 – дощатий барак); V – загальний об’єм приміщення, що підлягає опалення; T – найбільший перепад температур зовнішнього світу і внутрішньобудинкового простору; 860 – коефіцієнт переведення результату розрахунку в кВт з ккал.

Споживачі теплової енергії

Після того була зібрана якась модель теплового насоса, необхідно підключити його до будь-якого споживача. Так як потужність даної системи не занадто висока, то слід підключати його до спеціалізованим системам опалення, приміром, обігрівача. Відмінним варіантом буде під’єднати таке пристрій теплої підлоги. Можливий варіант з’єднання з низкоинерционными радіаторами з алюмінію або сталі з великою площею випромінювання.

Доречно буде сказати, що саморобні варіанти найкраще підходять тільки в якості додаткового джерела опалення. Повністю забезпечити обігрів будинку за допомогою саморобки не вийде, або ж температура буде невеликий. Самостійно з цим завданням може впоратися лише промислова установка. Крім того, широке поширення таких установок сталося завдяки тому, що вони екологічні на 100 %. Перехід на такі системи опалення значно позначиться на поліпшенні екології.

Загрузка...