Тепловой насос своими руками

Тепловые насосы позволяют забирать рассеянную энергию из окружающей природы: воздуха, воды и земли, аккумулировать и направлять ее на отопление дома. Энергию также используют на нагрев воды для мытья или кондиционирование воздуха в помещениях. Это дает возможность экономить средства, уменьшая расход традиционных источников тепла: электричества, газа, дров. В статье мы расскажем, как сделать тепловой насос своими руками.

Что такое геотермальный насос

Теплонасос своими рукамиПринцип работы теплового насоса

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

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

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

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

Насос из холодильника

Теплонасос своими рукамиТепловой насос из холодильника

Основной частью системы является компрессор. Его лучше купить готовым в магазине или использовать имеющийся от холодильника или кондиционера. Все остальные компоненты – испаритель, конденсатор, трубопровод – под силу собрать самому. Энергию такой аппарат будет потреблять только на сжатие и перенос тепла, вырабатывая при этом в 5 раз больше.

Используя старый компрессор, нужно рассчитывать на то, что его срок службы может быть недолгим, а мощность системы снизится. Кроме того, мощности изношенного компрессора может не хвать для полноценной работы системы.

Некоторые умельцы пошли дальше и сделали тепловой насос из холодильника, поместив внутри него радиаторы, подогреваемые теплом земли. Внутри постоянно поддерживается плюсовая температура, которая заставляет холодильник постоянно работать, нагревая радиатор, находящимся сзади него. Используя родной радиатор, делают из него теплообменник (или изготавливают самодельный), отбирают выделяемое им тепло.

Эффективность работы такого теплового насоса подходит больше для демонстрации работы устройства, так как его КПД очень низкое. Кроме того, холодильник не рассчитан на такой режим работы и может быстро выйти из строя.

Виды тепловых насосов

Различают три типа насосов, в зависимости от источника получения тепла:

Установка вида «почва-вода» использует теплоту недр. Температура земли на горизонтах более 20 м остается неизменной всегда, поэтому и насос может круглогодично вырабатывать нужную энергию. Вариантов монтажа два:

  • вертикальная шахта;
  • горизонтальный коллектор.

В первом случае бурится скважина глубиной около 50–100 м и в нее помещаются трубы с циркулирующим теплоносителем – особой незамерзающей жидкостью.

На глубине 5 м прокладывают коллекторы, по которым также движется теплоноситель. Для обогрева дома площадью 150 м 2 необходим участок не меньше 250 м 2. причем применять его под сельскохозяйственные посадки нельзя. Допустимо только устройство декоративного газона и клумбы.

Насос «вода-вода» использует энергию воды из озер, колодцев или скважин. Некоторым удается извлекать тепло даже из стоков. Главное – чтобы не забивался фильтр и не разрушался металл.

Этот тип обычно показывает самый высокий КПД, но установить его удается не на каждом загородном участке, а на эксплуатацию грунтовых вод нужно получать разрешение. Подобные устройства больше характерны для промышленных производств.

Конструкция «воздух-вода» менее эффективна по сравнению с первыми двумя, поскольку выработка зимой значительно снижается. С другой стороны, при ее монтаже не надо ничего бурить или копать. Установка просто крепится на крыше дома.

Теплонасос своими рукамиСамостоятельный монтаж теплового насоса

Как уже говорилось, компрессор предпочтительнее купить готовый. Пригодна любая модель, применяемая в кондиционерах.

Все остальные составляющие собираем самостоятельно:

  1. В качестве корпуса конденсатора берется нержавеющий бак емкостью около 100 л. Его разрезают пополам и внутри монтируют змеевик из медной трубки толщиной стенки не меньше 1 мм. В оболочку впаиваются резьбовые соединения для подключения к контуру. После этого части бака можно сваривать.
  2. Для испарителя отлично подойдет полиэтиленовая бутыль объемом 80 л или отрезок трубы. В нее также вставляется змеевик и подводятся входы и выходы воды. Теплоносители изолируются от внешней среды поролоновой «шубой».
  3. Теперь необходимо поставить всю систему, спаять трубки и залить хладагент. Количество фреона очень важно для правильной работы насоса, этот расчет лучше поручить инженеру по теплотехнике. Он же сможет окончательно подключить установку и настроить компрессор.
  4. Осталось только присоединить наружный контур. Его сборка будет зависеть от типа насоса.

Вертикальная установка «почва-вода» требует скважины, в нее опускается геотермальный зонд.

Для горизонтального аппарата собирается коллектор и закапывается в землю на глубине, исключающей промерзание.

В системе «вода-вода» контур состоит из сети пластиковых труб, по которым будет протекать теплоноситель. Затем все это надо закрепить в водоеме на необходимой глубине.

Коллектор насоса «воздух-вода» выполняется также и монтируется на крыше дома или поблизости от него.

Для стабильной работы и защиты от поломки машину желательно дополнить возможностью ручного запуска компрессора на случай внезапного отключения электричества. Стоимость подобной установки достаточно высока. Еще дороже стоит заводской насос. Однако практика показывает, что приобретение окупается за несколько лет эксплуатации.

Тепловой насос своими руками — агрегат для использования бесплатной энергии

Многообразие представленных на рынке отопительных систем дарует человеку «манящую иллюзию» свободы выбора. Но задумайтесь… В реальности, мы связаны по рукам и ногам. Газовая магистраль может располагаться довольно далеко (ах, денежки-деньжата), добавьте к этому нервотрепки, связанные с затяжным вояжем по разнообразным инстанциям; да что там нервотрепки, это же уйма потерянного времени и все тех же хрустящих купюр. Едем дальше: сжиженный газ — вариант неплохой, но, естественно, и не дешевый. Дизель — это приличные эксплуатационные расходы и ряд весомых неудобств: необходимость доставки топлива, благоухание «еще то» плюс такой котел нуждается в регулярном техническом обслуживании. А электричество? Безусловно, безопасное, удобное, экологичное… но и самое дорогое. Солидной альтернативой популярным (традиционным) отопительным схемам может стать использование теплонасосных установок, черпающих энергию природы. Тепловой насос своими руками — реальная возможность сократить расходы на отопление.

Содержание

Источник энергии для теплового насоса — электричество. Стоп-стоп. Не пугайтесь. Насос не производит тепло, он лишь его собирает: для получения киловатта тепловой энергии ему придется «потратить» всего-то около 200 ватт. Удивлены? То-то же.

Тепловой насос идеален для нового строительства: в данном случае вы сможете учесть все характерные для отопительной системы такого рода нюансы, а сам агрегат сумеет в полной мере раскрыть все свои «возможности». Но и в уже существующую систему его достаточно легко внедрить. Рентабельно ли это? Вопрос уместный и «законный». Что ж, объективности ради стоит отметить, что «интеграция» теплового насоса от А до Я обойдется значительно дороже, нежели аналогичные манипуляции с газовым или дизельным оборудованием. Но! Весомым плюсом является то, что эксплуатационные расходы дают возможность всерьез рассуждать о его окупаемости через пару-тройку лет.

Теплонасос своими руками

Схема теплового насоса

Низкое энергопотребление, высокий уровень комфорта, неприхотливость в обслуживании, презентабельная «внешность», безопасность позволяют говорить о тепловых насосах, как об одной из наиболее перспективных установок для отопления.

Когда обсуждают принцип работы теплового насоса, чаще всего, как бы это ни было странно на первый взгляд, вспоминают о холодильнике. Почему? Просто в основе работы ТН — технический принцип холодильника. Холодильник отводит тепло из своих «внутренностей» и передает его «наружу» через решетку на задней стенке. Тепловой же насос, напротив, поглощает энергию из окружающей среды и «поставляет» ее в отопительную систему.

[include id=»1″ title=»Реклама в тексте»]

Источником тепла может выступать воздух, земля, вода — «классические» природные стихии. Преимущество воздуха — в его доступности при любом раскладе. Но и земные недра с водой не без своих «плюсов» — ведь именно они являются оптимальными теплоаккумуляторами на фоне сравнительно постоянной (в течении всего года) температуры.

Для кого-то это станет сенсацией, для кого-то нет, но тепловой насос способен не только «согревать» здание, но и охлаждать его. Осуществляться охлаждение может по двум технологиям: пассивной и активной. Первый способ (естественный) основывается на том факте, что у «земноводных» недр в летнюю пору температура ниже, нежели в помещениях, соответственно, здания можно охлаждать напрямую. Второй способ — это самое настоящее кондиционирование. Реверсивный ТН дает возможность управлять потоком хладагента. Весь «жар» из дома передается хладагенту и через теплообменник выводится наружу.

Теплонасос своими руками

Принцип работы теплового насоса основан на поглощении тепловой энергии, заимствованной из воздуха, земли, воды

Тепловой насос, как технология «добывания» тепла, получила масштабное распространение во многих «прогрессивных» странах: ежегодно устанавливаются сотни тысяч подобных установок. Особой популярностью и спросом оная пользуется в странах нынешнего Евросоюза, Китае и, естественно, США.

Стремительное развитие этого способа обеспечения теплом конечного потребителя базируется не лишь на уникальности системы как таковой, но и на мощнейшей государственной поддержке — затраты покупателя частично возмещаются.

…Наконец-то по-настоящему массовый интерес к ТН дошел и до «родных просторов». Но довольно часто информация про агрегаты и саму технологию доносится производителем до целевой аудитории несколько искаженно — с единственной целью «толкнуть» новинку. Правда, несмотря на все тщательно продуманные маркетинговые ходы, продажи, все же, растут не особо. Ведь факт остается фактом — от больших стартовых инвестиций никуда не деться.

Не каждый готов самоотверженно опустошить свой кошелек лишь за обещание сверхэкономить на теплообеспечении.

Учитывая все вышесказанное, можно предположить, что покупатель сможет с большим градусом доверия смотреть на «экзотическое» оборудование, если будет знать, в каких случаях оное — действительно выгодная и незаменимая вещь.

Если к дому подведен газ, устанавливать ТН смысла нет — это неоправданно с точки зрения финансовых затрат.

А вот при отсутствии возможности подвести магистральный газ (как вариант, крайне высокая стоимость данного мероприятия), монтаж теплового насоса станет отличным решением вопросов теплоснабжения.

Оборудование на дизельном топливе, жидком газе и пр. не сможет составить достойной конкуренции ТС ни по моментам безопасности, ни по уровню комфорта, ни по эксплуатационным затратам.

Несмотря на всю «прогрессивность» технологии теплового насоса, агрегат можно смонтировать своими руками.

Теплонасос своими руками

Тепловой насос своими руками: один из вариантов его внешнего вида

Перед тем, как начать «творить», объективно оцените состояние дома.

Теплоизоляцию, при необходимости, следует улучшить — современные стройматериалы вам в помощь. Принципиальная схема теплового насоса «включает» несколько составляющих: компрессор, испаритель, конденсатор и терморегулирующий клапан. Устройства безопасности, вроде ресивера, фильтра-осушителя и смотрового окна здесь можно не использовать — собирая систему вручную, вы вряд ли сумеете предусмотреть все «заводские штучки» и создать агрегат «словно с завода».

  • Роль компрессора лучше всего «отдать» максимально бесшумному оборудованию: можно взять, например, компрессор от кондиционера импортного производства. С помощью кронштейнов L-300мм он крепится к стене;

Теплонасос своими руками

Установка компрессора на кронштейны

  • Для конденсатора необходим специальный бак (объем — 120 л), выполненный из нержавейки. Он разрезается на 2 части; вставляется змеевик из медной трубы, по которой будет двигаться фреон. Затем бак необходимо сварить обратно, не забыв приварить несколько технических резьбовых соединений;
  • В качестве трубы теплообменника можно использовать медную холодильную или обычную сантехническую трубу (чистую);
  • Трубу необходимо свернуть в змеевик (обмотать на баллон). Края витков следует зафиксировать (алюминиевые рейки) для увеличения равношаговости петель. Концы ее вывести при помощи сантехнических переходов;
  • Фреоновод змеевика: вход в конденсатор сверху — выход снизу. Благодаря этому не будут образовываться пузырьки;
  • Испарителю не требуется высокая температура, поэтому пластиковая емкость «а-ля» бочки (емкость около 100 л) идеально подойдет для этой цели;
  • Сток и подачу воды могут «осуществлять» обычные канализационные трубы с уплотнителями;
  • Испаритель закрепить при помощи кронштейнов L-400мм;

Теплонасос своими руками

В качестве испарителя может быть использована подходящая по объему пластиковая емкость, установить ее нужно на закрепленную с помощью кронштейнов подставку

  • Терморегулирующий клапан приобретается отдельно (учитывайте совместимость со своим «произведением искусства»);

Процесс пайки, заправки фреоном, пр. рекомендуем все же доверять рукам профессионалов (безопасность прежде всего); и вообще, «опытный взгляд» перед вводом агрегата в эксплуатацию никому не навредит. Не забудьте и о вопросах автоматики — вам потребуется однофазное пусковое реле, предохранители, реле температуры.

Внимание! Создание подобного оборудования без определенных навыков и глубоких познаний в области физики — это риск. Если вы сомневаетесь в своих силах и компетенции, не импровизируйте! Поверхностного ознакомления с принципом работы и устройством теплового насоса недостаточно для конструирования агрегата своими руками!

При использовании скалистой породы в качестве источника тепла, трубопровод опускается в скважину.

[include id=»2″ title=»Реклама в тексте»]

Можно использовать одну глубокую, можно несколько неглубоких (естественно, более дешевых). Ведь главное — общая расчетная глубина. На один метр скважины приходится примерно 50-60 Вт теплоэнергии.

Теплонасос своими руками

Скважина как источник тепла

Соответсвенно, для установки ТН производительностью 10 кВт, необходима общая глубина скважин (или одна скважина глубиной) 170-200 м.

Если роль источника тепла выполняет ближайший водоем, контур укладывается на дно. Водоем должен быть проточным и не напоминать скромную лужу. На один метр трубопровода приходится около 30 Вт энергии. Для установки ТН (10 кВт) необходимо уложить контур длиной немногим более 300 м.

Теплонасос своими руками

Водоем как источник тепла

Чтобы оный не всплывал, на один погонный метр трубопровода устанавливается 5 кг груза. Положительная температура воды даже зимой — одно из наиболее весомых преимуществ данного варианта.

Выбрав в качестве источника тепла участок земли, трубопровод необходимо «зарыть» на глубину немного большую, чем глубина промерзания (в зависимости от региона) грунта. В специальной подготовке почвы, использовании различных засыпок необходимости нет, но предпочтение все же стоит отдать более влажному грунту (в идеале — с близостью грунтовых вод).

Теплонасос своими руками

Земляной контур как источник тепла

Хотя и сухой грунт отнюдь не под запретом: правда, он потребует увеличения длины контура. Для нашего теплового насоса потребуется 330-500 м контура. Для укладки оного необходим участок площадью 400-600 м². Минимальное расстояние между соседствующими трубопроводами — 0,8 м. Правильный расчет и укладка контура позволит избежать негативного влияния на садовые насаждения, свои «плантации» вы сможете успешно использовать и далее.

Можно «собирать» энергию и из окружающего воздуха. Если разместить земляной коллектор не представляется возможным, то такой тип насосной установки — наиболее оптимальный вариант.

Теплонасос своими руками

Воздушный контур как источник тепла

Какие данные следует учесть при расчете теплового насоса? Волнительный вопрос, который ни в коем случае нельзя оставлять без внимания.

Примерный перечень основополагающих факторов при расчете:

  • назначение здания;
  • общая площадь здания;
  • количество этажей, площадь каждого из них;
  • высота потолков;
  • желаемый (требуемый) температурный режим в постройке;
  • стены (материал, слои, толщина);
  • тип и общая площадь остекления;
  • пол (материал, слои, толщина);
  • крыша (материал, слои, толщина);
  • наличие системы вентиляции, ее производительность;
  • необходимость в ГВС, количество точек разбора;
  • отопительные приборы и их тип;
  • наличие/отсутствие земельного участка/близлежащего водоема;
  • наличие/отсутствие ограничений по электричеству.

Установка теплового насоса — это обретение настоящей свободы: отныне вы независимы от «топливного хозяйства», ваша бытовая безопасность перешла на кардинально новый уровень, а карман «согревают» сэкономленные финансовые средства.

Рекомендуем похожие статьи

Как сделать тепловой насос своими руками?

В нынешних реалиях цены на энергоносители стремительно растут и отапливать частный дом становится все накладнее. В некоторых районах даже нет возможности подключиться к газораспределительной магистрали. Отапливать дом, используя электричество, очень дорого.

Все чаще в таких случаях начали использовать тепловые насосы. Оборудование для таких систем отопления достаточно дорогостоящее, но с годами использования вложенные средства окупаются и появляется экономия. При желании можно сделать свой тепловой насос своими руками. Для таких систем сырьем служит энергия, которую содержит земля, воздух и вода.

1 Виды тепловых насосов

Чтобы четко понимать, что из себя представляет теплонасос, нужно знать, что является для него тепловым носителем на контурах его конструкции снаружи дома и внутри. Эти теплоносители и классифицируют данное устройство.

Теплонасос своими руками

Виды тепловых насосов

Энергию для своей работы устройство получает из следующих источников:

  • вода. Источником может быть водоем, централизованное водоснабжение или скважина и т.п;
  • грунт;
  • воздух.

Внутри помещения энергия, полученная при помощи такого устройства, используется не только для отопления, но и в кондиционировании воздушного пространства, а так же нагрева воды. Сочетание различных функций и используемых элементов позволяют разбить теплонасосы на несколько видов, к которым можно отнести:

1.1 Вода-воздух

Наиболее эффективными для отопления считаются системы вода-вода. Такая эффективность связана с тем, что температура используемой воды, находящейся на большой глубине, постоянная и имеет достаточно высокие показатели. Для получения энергии с данного вида источника могут использовать:

  • скважины и колодцы, с помощью которых, качают грунтовые воды;
  • водоемы открытого типа, к которым относятся реки и озера;
  • сточные воды, которые использовались в промышленности для технологии.

Теплонасос, который использует энергию, добываемую из водоема открытого типа, потребует наименьших затрат. В этом случае потребуется укомплектовать грузом трубы, имеющие теплоноситель, и опустить в воду. В случае с грунтовыми водами применяется конструкция более дорогостоящая, так как ее выполнение уже сложнее. Для сбрасывания воды необходимо построить колодец. Эта вода будет проходить через теплообменник.
к меню ↑

1.2 Воздух-вода или воздушный контур

Теплонасос воздух-вода сочетает в себе плюсы и минусы. К плюсам можно отнести ненадобность в разрабатывании скважин большой глубины и работ, связанных с уборкой грунта. Минусом данных устройств является его малая мощность в холодный период времени года, что и сказывается на его наименьшей эффективности среди других моделях. Для применения этого устройства требуется смонтировать соответствующее оборудование на домовой крыше.

Теплонасос своими руками

Воздушный тепловой насос

К преимуществу данной конструкции можно отнести ее возможность повторного применения покидающего тепла из помещений, которые обогревает теплонасос в виде дыма, воды или воздуха. В зимний период времени потребуется применение альтернативного отопления, чтобы исключить недостаток тепла.
к меню ↑

1.3 Грунт-вода

Тепловой насос данного типа является так же очень эффективным источником энергии для отопления. Это связано с тем, что тепло, которое получается из земли глубиной 5 метров имеет постоянные значения по температуре и на него не оказывают действия изменения погодных условий на поверхности земли. На внешнем контуре теплоносителем является специальный безопасный состав, называемый рассолом, который безопасный, с точки зрения экологии.

Наружный контур, используемый для теплонасоса данного вида, может быть горизонтального или вертикального типа.

Применяемые для этой системы трубы, должны быть пластиковыми. Горизонтальное исполнение требует большое площади земли. После компоновки труб под грунт, этот участок земли использовать под сельскохозяйственные нужды нельзя.

Разрешается выращивать газон или растения одногодки. Для вертикального исполнения потребуется разработать несколько скважин, глубина которых составляет от 50 до 150 метров, так как на такой глубине грунт имеет устойчивую и высокую температуру. Такое устройство получило название — геотермальный насос. Чтобы передавать энергию с таких глубин применяют специальные зонды.
к меню ↑

1.4 Принцип работы теплового насоса

Окружающая нас среда, при температуре более одного градуса, имеет определенное количество энергии. При помощи теплового насоса эту энергию можно использовать. Принцип его работы основывается на тепловой передаче от низко потенциального источника, обладающего тепловой энергией, к теплоносителю, температура которого намного выше.

Теплонасос своими руками

Принцип работы теплового насоса

Реализуется это следующим образом:

  1. В размещенный в грунте трубопровод заходит теплоноситель. Происходит его нагрев на несколько градусов.
  2. После этого перешедший в испаритель теплоноситель передает на внутренний контур энергию, которая была собрана в испарителе.
  3. Во внешнем контуре располагается хладагент, который превращается в газ после нагрева в теплообменнике.
  4. Чтобы температура этого хладагента стала выше, он попадает в компрессор для сжатия под высоким давлением.
  5. Уже разогретый газ хладагента попадает в конденсатор, который в свою очередь отдает тепло теплоносителю отопительной системе помещения.
  6. После завершения цикла, хладагент, который утратил тепло, превращается в жидкое состояние и возвращается в изначальное положение.

Холодильные установки работают по схожему принципу. В связи с этим, тепловые насосы можно применять для конденсирования воздуха в жаркое время года (сплит системы), как из холодильника.
к меню ↑

2 Как сделать тепловой насос своими руками?

Не каждому по карману приобретение теплового насоса заводского изготовления, не говоря уже о квалифицированном его монтаже. Изготовить своими руками тепловой насос можно из деталей, которые уже имеются и прикупить недостающие, которые можно найти бывшего употребления в нормальном состоянии.

При подготовке к строительству такой отопительной системы потребуется убедиться в исправности и надежности электрической сети. Электрический счетчик должен быть рассчитан на нагрузку 40 А. В противном случае его потребуется заменит на новый. При желании и возможности можно осуществить дополнительно утепление дома. Так же перед тем, как изготовить геотермальный тепловой насос своими руками, потребуется исследовать глубину, на которую может промерзать используемая почва. Наличие проекта упростит будущие работы и экономичность воплощения задуманного строительства.

На первом этапе подготовки следует приобрести компрессор требуемой мощности, которая должна быть не менее 7 кВт. Получается можно изготовить тепловой насос из кондиционера. то есть из его комплектующих. Такое оборудование легко можно найти в сервисных мастерских. Наиболее часто компрессор монтируется на стену.

Теплонасос своими руками

Сборка геотермального теплового насоса

Следующим важным элементом конструкции является конденсатор. Для его изготовления потребуется нержавеющий бак, объем которого составляет до 120 литров. Бак разрезается на пополам. Это необходимо для установки во внутрь бака змеевика. Змеевик можно сделать из медной трубки, взятой из старого холодильника или еще материалом может послужить сантехническая трубка из меди.

Трубка должна быть не менее 1 мм по толщине, так как хрупкие трубки могут ломаться или трескаться при монтаже. Змеевик идеально наматывать на газовый баллон, соблюдая равномерность шага намотки. Для точности и прочности можно применить перфорированный уголок из алюминия, который используют в строительстве плиточники. После установки в бак змеевика можно выполнить сваривание двух его половинок, предварительно перед этим приварив требующиеся резьбовые соединения. Сделанный и готовый к работе конденсатор, так же как и компрессор, монтируют на стену.

Для изготовления испарителя можно воспользоваться пластиковой емкостью, объем которой составляет 80 литров. Во внутрь испарителя так же, как и в бак, устанавливается змеевик, выполненный из ¾” медной трубки. Монтаж испарителя выполняется подобным образом.

Окончательную обвязку оборудования, в которую входит спаивание трубок, закачивание фреона, лучше доверить специалисту, связанному с холодильным оборудованием. Следует помнить, что при некачественном монтаже последнего этапа зависит не только работоспособность оборудования, но и здоровье окружающих, которые могут получить бытовые травмы при аварии.

После завершения работ по обвязке оборудования, его можно подключить к внутренней отопительной системе помещения. Выполнив выше перечисленные действия приступают к установки оборудования на внешнем контуре. Работы на этом этапе зависят от специфики и оборудования и вида насоса.
к меню ↑

2.1 Как сделать тепловой насос из кондиционера своими руками? (видео)

2.2 Расчет мощности для геотермального теплового насоса

На количество изъятой энергии могут влиять множество факторов и параметров, к которым можно отнести качество почвы, глубина, на которую закладываются трубы и т.д. Общим показателем, которым пользуются при расчете, является 20 Вт/м. Для разных типов почв он разный:

  • 10 — сухой песок;
  • 20 — сухая глина;
  • 25 — влажная глина;
  • 35 — глина, в которой чрезмерное содержание влаги.

При расчетах учитывают, что при подаче и обратке циркулирующего теплоносителя, разница температуры составит 3 градуса. Прокладывать трубы стоит на расстояние, которое не должно быть меньше, чем 700-800 мм. Длина траншеи должна быть от 50 до 150 метров.
к меню ↑

2.3 Тепловой насос Френетта своими руками

Для отопления помещений малого размера, к которым можно отнести гараж или баня, можно использовать тепловой насос Френетта. В моделях такого устройства нет цилиндра и вентилятора. Внутри устройства находится множество вращающихся дисков. Поступающее в радиатор масло играет роль теплоносителя. После охлаждения оно приходит обратно в систему.

Теплонасос своими руками

Тепловой насос Френетта

Для изготовления такого теплонасоса потребуются следующие элементы:

  • металлическая емкость;
  • диски из стали;
  • гайки;
  • стальной вал;
  • электрический двигатель;
  • радиатор;
  • трубы.

В начале требуется насадить диски на стальной вал, на который нарезана резьба, чередуя их с гайками. Высота гаек должна быть 6 мм. Диски набираются до самого верха емкости. Потребуется прорезать два отверстия для циркуляции теплоносителя. Разогретое масло из радиатора попадает в емкость, спускаясь по дискам, оно отдает тепло и охлажденное попадает обратно в систему, после чего нагревается снова. Вращение стального вала обеспечивается электрическим двигателем. Для большей экономичности делают автоматическим включение и выключение электрического двигателя.

Многим владельцам частных домов хотелось бы использовать тепловые насосы. Но их стоимость и трудность в собственноручном изготовлении не дает стать им широко применяемыми. Вырабатываемой мощности не всегда хватает для всех нужд.

Как соорудить и произвести установку теплового насоса своими руками

Тепловой насос – инновационное устройство, относящееся к альтернативным источникам энергии. Извлекая тепло из природных ресурсов вокруг, прибор является экономичным устройством с большой степенью автономности.

Характеристики

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

Теплонасос своими руками

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.

Теплонасос своими руками

  • 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.

Применение

Теплонасос, собранный своими руками, подойдет для таких случаев:

Теплонасос своими руками

  • 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.

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.

Теплонасос своими руками

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.

Теплонасос своими руками

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.

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:

Теплонасос своими руками

  • 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».

Теплонасос своими руками

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.

Теплонасос своими руками

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.

Теплонасос своими руками

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

Этапы монтажа

Тепловой насос своими руками можно сделать полностью из старых запчастей, взятых, например, из нерабочего кондиционера.

Расходы, окупаемость, мощность

Заводской прибор стоит около 4000 евро и выше. Самодельный насос для отопления 100 м² площади окупится приблизительно по прошествии 2-х лет. Для домов с не очень хорошей теплоизоляцией мощность должна быть 75 Вт/м². с хорошей теплоизоляцией достаточно — 50 Вт/м², а при использовании современных теплоизоляционных материалов — хватит и 30 Вт/м².

Теплонасос своими руками

Идеальным вариантом будет, когда насос включается в проект для отопления дома с наличием теплого пола и плиточного покрытия.

Процесс создания

Сначала нужно достать компрессор от нерабочего кондиционера, необязательно нового. Дешевле будет приобрести его в мастерских по ремонту холодильников. Компрессор крепится к стене кронштейнами (подойдет L-300).

Теплонасос своими руками

Для изготовления конденсатора подойдет бак из нержавейки на 100–120 л. Он разрезается пополам, внутри устанавливается змеевик. Змеевик можно изготовить самому из сантехнической медной трубки или от холодильника. Тут нужны толстые стенки – от 1 мм и больше. Трубка наматывается на обычный баллон (газовый, кислородный) с равномерным расстоянием между витками и фиксируется в таком положении перфорированным алюминиевым уголком (им оформляются углы под шпаклевкой). Он приматывается к змеевику, чтобы каждый виток располагался против дырки в уголке.

В результате будет ровный шаг витков и прочность конструкции. После создания змеевика половинки емкости свариваются. Резьбовые соединения также ввариваются. Затем создается испаритель. Для него может подойти обычная пластиковая емкость на 60–80 л. с вмонтированным внутри змеевиком из трубы диаметром ¾ дюйма. Простые трубы для водопровода используют для транспортировки воды.

Испаритель крепится на стене L-кронштейном. А вот закачку фреона должен сделать специалист по холодильному оборудованию: он сварит трубки и закачает в них фреон. После чего конструкцию подключают к системе отопления внутри дома, а затем – к наружному контуру.

Особенности для каждого вида

Вертикальный насос для отопления «грунт-вода» требует создания скважины на 50–150 м. В нее помещаются геотермальные зонды и подключаются к насосу. Зонды берут тепло из грунта, которое переносится с незамерзающей водой к насосу, а оттуда уже в систему отопления. Для маленьких участков подходят зонды, для больших – горизонтальный коллектор.

Для горизонтального аппарата типа «грунт-вода» нужно создать коллектор из системы труб. Его располагают ниже уровня промерзания (1–1,5 м) и выглядит он как своеобразный змеевик под землей. Снимается слой почвы, укладываются трубы и грунт засыпается обратно. Можно уложить трубы в отдельных траншеях.

Теплонасос своими руками

Для агрегата по типу «вода-вода» собирается из ПНД-труб, которые заполняются носителем тепла и после этого переносятся к водоему. Трубы имеют вид большого змеевика на дне водоема. Желательно разместить их в его центре.

Аппарат типа «воздух-вода» не требует трудоемких земляных работ. Выбирается место около дома или на его крыше, где самодельный тепловой насос соединяется с внутридомовым отоплением. Тепло извлекается вентиляторами и испарителем.

Самодельные тепловые насосы для отопления

Повышение эффективности системы отопления дома является одной из главных задач его хозяина, поскольку расходы по этой статье в российских климатических условиях весьма значительны. Поэтому задача использования энергии окружающего пространства для отопления весьма интересна, постоянно развивается и остается предметом внимания, особенно в сообществе «самоделкиных». Собрать тепловой насос своими руками вполне доступно подготовленному человеку, поскольку особых сложностей эта работа не представляет, и необходимости в изготовлении деталей сложной конфигурации нет.

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.

Теплонасос своими руками

Рис.1. 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 64 о С. 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.

Расчет параметров системы

Мощность, которую потребует самодельный тепловой насос, можно рассчитать из соотношения:

k коэффициент для учета тепловых потерь зданием (1 – качественно утепленное помещение, 4 – дощатый барак);

v – общий объем помещения, подлежащего отоплению;

T наибольший перепад температур внешнего мира и внутридомового пространства;

860 – коэффициент перевода результата расчета в кВт из ккал.

В качестве примера приведем расчет для дома 200 квадратных метров с высотой потолков 2,8 метра:

R = 1 * 200*2,8 * (22 — -25)/860 = 560 * 47 /860 = 30,6 кВт.

Целесообразно использовать теплонасос с запасом мощности 10 – 12%, то есть – порядка 35 кВт.

Нужно обратить внимание на такой показатель, как разность наружной и внутренней температур. Если брать подогретый воздух из окружающего пространства с температурой порядка 7 о С, показатель разности составит (22 – 7) 15 градусов, а мощность теплонасоса составит 9,8 кВт. Сравните два этих показателя и почувствуйте разницу при использовании тепла окружающего пространства.

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.

Теплонасос своими руками

Рис.2. 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.

Теплонасос своими руками

Рис.3. 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.

Теплонасос своими руками

Рис.4. 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.

Теплонасос своими руками

Рис. 5. 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.

Теплонасос своими руками

Рис.6. 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.

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.

Теплонасос своими руками

Рис.7. Дроссель для теплонасоса

Тепловые насосы Френетта

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

Теплонасос своими руками

Рис.8. 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.

Теплонасос своими руками

Рис.9. Вариант исполнения самодельного теплонасоса

Заключение

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.

Похожие статьи по данной теме:

Теплонасос своими руками Воздушные геотермальные тепловые насосы

Теплонасос своими руками Принцип работы теплового насоса

Теплонасос своими руками Особенности циркуляционных насосов и их применение

Теплонасос своими руками Насосы принудительной циркуляции теплоносителя WILO