Ландшафтный дизайн

Як своїми руками зібрати тепловий насос. Тепловий насос своїми руками: варіанти виготовлення з холодильника і кондиціонера, покрокові керівництва

19.10.2018

123

В останні десятиліття у власників будинків з’явився досить великий вибір систем опалення. Вже необов’язково підключатися до централізованих мереж і використовувати традиційні джерела. Можна вибрати обладнання, що працює на альтернативній енергії, але його головний недолік – дорожнеча. Згодні?

Втім, якщо спорудити тепловий насос своїми руками зі старого холодильника, систему можна істотно здешевити. А ми розповімо вам як це зробити.

У статті ми підібрали найпростіші рішення і забезпечили їх докладними кресленнями і схемами. Тому для домашнього умільця розібратися в них не складе труднощів. Крім того, тут ви знайдете покрокову інструкцію з виготовлення опалювального обладнання. А розміщені відеоролики розкажуть про конструктивні особливості теплового насоса і особливості його підключення.

Теоретично у будь-якої людини є великий вибір джерел енергії. Крім природного газу, електрики, вугілля, це ще й вітер, сонце, різниця температур землі і повітря, землі і води.

На практиці вибір обмежений, тому що. Все впирається у вартість обладнання та його обслуговування, а також стабільність роботи і терміни окупності установок.

Кожен з джерел енергії має як переваги, так і серйозні недоліки, що обмежують його використання.

Галерея зображень

Установка опалювальної системи з теплонасосом-це вигідно з точки зору зручності експлуатації. Під час роботи обладнання немає шуму, сторонніх запахів, не потрібна установка димоходів або інших допоміжних конструкцій.

Система енергозалежна, але для роботи теплового насоса потрібна мінімальна кількість електрики.

Теплонасос-хороша альтернатива звичним опалювальним системам. Щоб скоротити початкові витрати на обладнання, можна його зібрати своїми руками

Самі теплові установки надзвичайно економічні і не вимагають особливих витрат на обслуговування, але їх первісна вартість дуже висока.

Далеко не кожен власник будинку або дачі може дозволити собі покупку такого дорогого обладнання. Якщо зібрати його самостійно і використовувати деталі від старого холодильника, можна істотно заощадити.

Теплові насоси промислового виробництва дороги. Вважається, що їх установка окупається в середньому за 5-7 років роботи, проте цей термін залежить від початкової ціни конструкції і може бути набагато більшим

Саморобні установки обходяться буквально в копійки, а їх використання дозволяє помітно економити.

Єдиний нюанс: продуктивність саморобок невисока, і вони не можуть бути повноцінною заміною традиційним системам опалення. Тому їх часто використовують як додаткові або альтернативні варіанти опалення.

Зміст

5 основних вигод для власників установок

До переваг систем обігріву з тепловими насосами відносять такі:

економічна ефективність . При витратах 1 квт електричної енергії можна отримати 3-4 квт теплової. Це усереднені показники, тому що. Коефіцієнт перетворення тепла залежить від типу обладнання та особливостей конструкції.
екологічна безпека . При роботі теплової установки в навколишнє середовище не потрапляють продукти згоряння або інші потенційно небезпечні речовини. Обладнання озонобезопасно. Його застосування дозволяє отримати тепло без найменшої шкоди для екології.
універсальність застосування . При установці систем опалення, що працюють від традиційних джерел енергії, власник будинку потрапляє в залежність від монополістів. Сонячні батареї і не завжди рентабельні. Зате теплові насоси можна встановлювати де завгодно. Головне-правильно вибрати тип системи.
багатофункціональність . У холодну пору року установки опалюють будинок, а в літню спеку здатні працювати в режимі кондиціонерів. Устаткування застосовують в системах гвп, підключають до контурів теплих підлог.
безпека експлуатації . Теплонасосам не потрібно паливо, при їх роботі не виділяються токсичні речовини, а гранична температура вузлів обладнання не перевищує 90 градусів. Ці опалювальні системи не небезпечніше холодильників.

Ідеальних приладів не існує. Теплові насоси надійні, довговічні і безпечні, але їх вартість безпосередньо залежить від потужності.

Якісне обладнання для повноцінного обігріву та гарячого водопостачання будинку 80 м. Кв. Обійдеться приблизно в 8000-10000 євро. Саморобки малопотужні, їх можна використовувати для опалення окремих кімнат або підсобних приміщень.

Ефективність установки залежить від тепловтрат будинку. Устаткування має сенс встановлювати тільки в тих будівлях, де забезпечений високий рівень ізоляції, а показники тепловтрат не вище 100 вт/м.кв.

Теплонасоси здатні прослужити 30 років і більше. Особливо рентабельно їх застосування для гвп, а також в комбінованих опалювальних системах, що включають теплі підлоги.

Обладнання надійно і рідко ламається. Якщо воно саморобне, то важливо підібрати якісний компресор, найкраще – від холодильника або кондиціонера перевіреної марки.

типи теплонасосів для опалення будинку

Розрізняють компресійні і абсорбційні теплонасоси. Установки першого типу найбільш поширені, і саме такий тепловий насос можна зібрати з холодильника або старого кондиціонера, використавши готовий компресор.

Також будуть потрібні розширювач, випарник, конденсатор. Для роботи абсорбційних установок необхідний абсорбент-хладон.

Теплонасоси найчастіше збирають з вузлів кондиціонерів і холодильників. Такі конструкції кустарного виробництва прості, ефективні, а при наявності у майстра навичок подібної роботи їх можна зробити буквально за кілька днів

По виду джерела тепла установки бувають повітряними, а також використовують вторинне тепло (наприклад, стічних вод і т.п.).

У вхідному і вихідному контурах використовують один або два різних теплоносія, і в залежності від цього виділяють такі типи обладнання:

вода-повітря;
грунт-вода;
лід-вода.

Система може бути ефективною тільки в тому випадку, якщо споживає менше енергії, ніж віддає. Цю різницю називають коефіцієнтом перетворення. Він залежить від багатьох факторів, але найбільш значущий – температура теплоносія вхідного і вихідного контурів. Чим більше різниця, тим краще працює система.

Галерея зображень

Тепловий насос «повітря-вода»

Тепловий насос «лід-вода»

Надійних формул розрахунку продуктивності теплонасосів немає, тому що. Їх робота залежить від багатьох факторів.

При самостійній збірці теплової установки не можна очікувати, що вона буде настільки ж ефективною, як обладнання промислового виробництва, але її цілком вистачить для створення економічної додаткової системи опалення.

покрокова інструкція з виготовлення обладнання

Перш ніж розібратися зі способами, як можна зробити тепловий насос з холодильника, слід визначитися з джерелом тепла і схемою роботи приладу. Крім компресора холодильника будуть потрібні інші вузли. Також доведеться докуповувати або орендувати деякі інструменти.

Таку саморобку можна підключити до теплої підлоги, системі гвп або до водяного опалення, якщо використовуються низькотемпературні радіатори

Навіть якщо доведеться купувати компресор та інші вузли, саморобна установка обійдеться набагато дешевше, ніж готове обладнання промислового виготовлення.

етап #1. Підготовка схеми і креслення

Джерело енергії повинен бути розташований під землею. Для установки теплонасоса доведеться пробурити свердловину або хоча б вирити траншею на глибину, де температура грунту не буває нижче 5 градусів. Також можна використовувати водойми природного або штучного походження.

Запропонована схема підходить для будь-якого джерела тепла. Щоб зібрати саморобку, слід адаптувати саму схему до умов експлуатації майбутнього обладнання і розробити креслення

Незалежно від джерела тепла конструкції теплонасосів схожі, тому підійде майже будь-яка схема, яку можна знайти в мережі.

Після її вибору слід підготувати докладні креслення, де будуть вказані точні розміри, відстані і точки підключення вузлів установки.

Щоб зробити теплонасос, доведеться розібратиТемпература води протягом усього року коливається в межах 7-12 градусів, що дозволяє використовувати обладнання дуже ефективно. Щоб автоматизувати роботу пристрою, використовують терморегулятор, який включає і відключає компресор, підтримуючи в температуру в приміщеннях на певному рівні.

Як самостійно зробити такий пристрій?

Саморобний тепловий насос типу «вода-вода» являє собою набір готових агрегатів, які необхідно підключити в правильній послідовності. Виглядає просто, але на практиці вся справа можна зіпсувати через відсутність грамотних розрахунків. Вони необхідні, щоб з’ясувати оптимальну потужність компресора, діаметр труби теплообмінника, а також інші параметри системи. У неспеціалістів є кілька варіантів вирішення цієї проблеми:

скористатися спеціальним програмним забезпеченням (наприклад, програмами coolpack 1,46 і copeland);
використовувати он-лайн калькулятори, які пропонуються на сайтах виробників такого обладнання;
запросити фахівця, який допоможе все розрахувати за певну плату або по доброті душевній.

Отже, тепер про кожну деталь докладніше.

Деталь #1-компресор

Найпростіший спосіб обзавестися відповідним компресором — зняти його з кондиціонера, наприклад, зі спліт-системи марки lg. Семиватний компресор має потужність в 9,7 квт при виробництві тепла і 7,5 квт — при охолодженні. Додаткове гідність таких компресорів-низький рівень шуму при роботі.

Компресор для теплового насоса вода-вода можна зняти зі старого кондиціонера. Переважно вибирати модель, яка підходить по потужності і працює безшумно

У багатьох компресорах використовується фреон r22, температура кипіння якого становить -10, конденсування — +55. У 2030 році цей холодоагент буде заборонений до використання. Гідною альтернативою може стати більш «молодий» фреон r422. Втім, змінити холодоагент можна не тільки при створенні теплового насоса, але і в будь-який відповідний час.

Деталь #2-конденсатор

Для виготовлення конденсатора можна використовувати бак з нержавіючої сталі приблизно на 120 літрів. Його розрізають навпіл, всередину монтують мідний змійовик, приварюють з’єднання з дводюймовим різьбленням, потім половинки бака з’єднують за допомогою зварювання. Площа змійовика, по якому буде циркулювати холодоагент, розраховується за формулою:

Пз = мт / 0,8 рт, де:

пз-площа змійовика;
мт-потужність тепла, що видається системою, квт;
0,8 — коефіцієнт теплопровідності при взаємодії води і міді;
рт-різниця температури води на вході в систему і на виході з неї, градусів цельсія.

Для виготовлення змійовика підійде напівдюймова мідна труба, спеціальна холодильна або чиста сантехнічна. Рекомендована товщина стінки труби 1-1, 2 мм.щоб перетворити відрізок труби потрібної довжини в змійовик, досить намотати її на будь-який відповідний циліндр, наприклад, на газовий балон. Кінці змійовика виводять назовні, використовуючи сантехнічні перехідники. Для забезпечення герметичності з’єднання слід скористатися льоном і затискної гайкою.

Щоб зробити змійовик для конденсатора теплового насоса вода-вода, потрібно акуратно намотати мідну трубу на балон. Зафіксувати крок витків допоможе металева рейка

Зверніть увагу, що вхід фреоновода повинен розташовуватися в у верхній частині конденсатора, щоб запобігти утворенню бульбашок.

Деталь #3-випарник

На роль випарника підійде пластикова бочка об’ємом 127 л.зручніше, якщо у неї буде широка горловина. Розраховують випарник також, як і конденсатор. Мідну трубу можна скрутити мідної ж дротом, без будь-якої ізоляції.

Саморобний випарник для теплового насоса вода-вода можна зробити з пластикової бочки з широкою горловиною. Змійовик можна укласти і в меншу ємність, але зручніше працювати з бочкою об’ємом більше 120 л

Фахівці рекомендують використовувати для саморобних теплових насосів випарники «затопленого» типу, в яких зріджений холодоагент надходить у воду знизу, а випаровується у верхній частині. Перехідники можна виготовити з горловин звичайних пластикових пляшок, які фіксують за допомогою льону і герметика. Для подачі і відведення води підійдуть стандартні каналізаційні труби. При монтажі терморегулюючого клапана, перед початком пайки труби лінії вирівнювання, слід обмотати його вологою тканиною, оскільки цей елемент не можна нагрівати більш, ніж до 100 градусів.

Збірка і заправка фреоном

Щоб зібрати підготовлені пристрої в єдину систему, знадобиться зварювальний апарат. Біля входу в компресор рекомендується зробити заправний клапан, який стане в нагоді в подальшому. Потім за допомогою спеціального вакуумного насоса слід перевірити систему на вакуум.

Щоб заправити систему фреоном, знадобиться балон, що містить не менше 2 кг холодоагенту. Після заправки рекомендується почекати кілька днів, перевіряючи тиск в системі. Якщо воно залишається постійним, значить, протікання відсутні. Якщо ж тиск знижується, визначити місця протікання можна найпростішим способом: за допомогою мильної піни. Недосвідченим майстрам краще звернутися до майстра, який заправить обладнання професійно і надійно.

Для автоматичного регулювання роботи системи рекомендується використовувати пускове однофазне реле на 40а, запобіжник 16а, електричний щиток і din рейку. Знадобиться два каппілярних датчика температури: біля виходу з системи (рекомендоване максимальне значення температури — 40 градусів) і на виході з випарника (температура відключення — 0 градусів, щоб не допустити замерзання системи). Якщо для обліку показань обох термодатчиків використовується контролер, слід пам’ятати, що його налаштування можуть збитися при відключенні електроенергії.

Приблизно так виглядає один з варіантів саморобного теплового насоса вода-вода. Зверху пристрій закрито металевим корпусом, на якому монтується панель управління

Після того, як система готова, а її елементи розміщені в зручних місцях, слід спорудити дві окремі свердловини для забору і скидання грунтової води і підвести зовнішній контур до системи. У місцевостях, де буріння свердловин пов’язано з певними проблемами, зайнятися цим питанням слід в першу чергу. Якщо свердловини пробурити не вдасться, можливо, доведеться вибрати інший варіант теплового насоса, наприклад,»земля-вода».

У наступному відеоматеріалі продемонстрована робота насоса саморобного теплового насоса:

Перед тим, як приступати до виготовлення теплового насоса, слід оцінити рівень теплоізоляції будівлі і підвищити її до максимального рівня. Інакше ефективність цієї системи буде прагнути до нуля.

Найкраще застосовувати тепловий насос в комплекті з низькотемпературними системами опалення. Найчастіше агрегат підключають до системи « ». Успішним може бути досвід з системами теплих стін, великих за площею радіаторів і т.п. Ефективність системи буде тим вище, чим менше різниця температур на зовнішньому і внутрішньому контурах.

Щоб знизити витрати на спорудження теплового насоса, рекомендується використовувати додаткове джерело тепла: газовий, електричний або твердопаливний котел. Необхідна потужність і витрати на спорудження теплового насоса будуть менше, а вартість опалення житла скоротиться.

Перші варіанти теплонасосів могли лише частково задовольнити потреби в тепловій енергії. Сучасні різновиди більш ефективні і можуть застосовуватися для систем опалення. Саме тому змонтувати тепловий насос своїми руками намагаються багато домовласників.

Ми розповімо, як вибрати оптимальний варіант теплового насоса з урахуванням гео-даних ділянки, на якому його планується встановити. У запропонованій до розгляду статті детально описаний принцип дії систем використання «зеленої енергії», перераховані відмінності. З урахуванням наших порад ви, без сумніву, зупиніться на ефективному типі.

Для самостійних майстрів ми наводимо технологію збірки теплового насоса. Представлену до розгляду інформацію доповнюють наочні схеми, добірки фото і розгорнутий відео-інструктаж в двох частинах.

Під терміном тепловий насос розуміється набір певного обладнання. Основною функцією цього обладнання є збір теплової енергії та її транспортування до споживача. Джерелом такої енергії може стати будь-яке тіло або середовище, що володіє температурою від +1º і більше градусів.

У навколишньому середовищі джерел низькотемпературного тепла більш ніж достатньо. Це промислові відходи підприємств, теплових і атомних електростанцій, каналізаційні стоки та ін. Для роботи теплових насосів у сферіОпалення будинку потрібні три самостійно відновлюються природних джерела-повітря, вода, земля.

Теплові насоси «черпають» енергію з процесів, що регулярно відбуваються в навколишньому середовищі. Перебіг процесів ніколи не припиняється, тому джерела визнані невичерпними за людськими критеріями

Три перерахованих потенційних постачальника енергії безпосередньо пов’язані з енергією сонця, яке шляхом нагрівання приводить в рух повітря з вітром і повідомляє теплову енергію землі. Саме вибір джерела є основними критерієм, згідно з яким класифікують теплові насосні системи.

Принцип дії теплових насосів базується на здатності тіл або середовищ передавати теплову енергію іншому тілу або середовищі. Одержувачі та постачальники енергії в теплових насосних системах працюють зазвичай в парі.

Так розрізняють такі види теплових насосів:

повітря-вода.
земля-вода.
вода-повітря.
вода-вода.
земля-повітря.
вода-вода
повітря – повітря.

При цьому перше слово визначає тип середовища, у якій система відбирає низькотемпературне тепло. Друге вказує на вид носія, якому і передається ця теплова енергія. Так, в теплових насосах вода-вода, тепло відбирається у водного середовища і в якості теплоносія використовується рідина.

Теплові насоси за конструктивним типом є парокомпресійними установками. Вони витягують тепло з природних джерел, обробляють і транспортують його до споживачів (+)

Сучасні теплові насоси використовують три основних . Це-грунт, вода і повітряне середовище. Найпростіший з цих варіантів -. Популярність таких систем пов’язана з їх досить нескладною конструкцією і простотою монтажу.

Галерея зображень

Однак незважаючи на таку популярність, ці різновиди мають досить низьку продуктивність. До того ж ккд нестабільний і залежний сезонних коливань температурного режиму.

Зі зниженням температури їх продуктивність значно падає. Такі варіанти теплових насосів можна розглядати як доповнення до наявного основного джерела теплової енергії.

Варіанти обладнання , що використовує, вважаються більш ефективними. Грунт отримує і акумулює теплову енергію не тільки від сонця, він постійно підігрівається за рахунок енергії земного ядра.

Тобто грунт є своєрідним тепловим акумулятором, потужність якого, практично, не обмежена. Причому температура грунту, особливо на деякій глибині, постійна і коливається в незначних межах.

Сфера застосування енергії, що виробляється тепловими насосами:

Галерея зображень

Сталість температури джерела є важливим фактором стабільної та ефективної роботи даного виду енергетичного обладнання. Аналогічними характеристиками володіють системи, в яких водне середовище є основним джерелом теплової енергії. Колектор таких насосів розташовують або в свердловині, де він виявляється в водоносному шарі, або у водоймі.

Середньорічна температура таких джерел, як грунт і вода, варіюється від +7º до + 12º с.такої температури цілком достатньо для того, щоб забезпечити ефективну роботу системи.

Найбільш ефективними вважаються теплові насоси, що витягують теплову енергію з джерел зі стабільними температурними показниками, тобто. З води і грунту

основні елементи конструкції теплових насосів

Для того щоб установка отримання енергії працювала згідно з принципами роботи теплового насоса, в його конструкції повинні бути присутніми 4 основних агрегату, це:

компресор.
випарник.
конденсатор.
дросельний клапан.

Важливим елементом конструкції теплового насоса є компресор. Його основна функція-підвищення тиску і температури парів, що утворюються в результаті кипіння холодоагенту. Для кліматичної техніки і теплових насосів зокрема застосовуються сучасні спіральні компресори.

В якості робочого тіла, що здійснює безпосереднє перенесення теплової енергії, використовуються рідини з низькою температурою кипіння. Як правило, використовується аміак і фреони (+)

Такі компресори розраховані на експлуатацію при мінусових температурах. На відміну від інших різновидів спіральні компресори виробляють мало шуму і працюють, як при низьких температурах кипіння газу, так і при високих температурах конденсації. Безсумнівною перевагою вважаються їх компактні розміри і невелика питома вага.

Практично вся енергія теплового насоса витрачається на транспортування теплової енергії ззовні всередину приміщення. Так на роботу систем йде близько 1 енергетичної одиниці при виробництві 4-6 одиниць (+)

Випарник як конструктивний елемент являє собою ємність, в якій відбувається перетворення в пар рідкого холодоагенту. Холодоагент, циркулюючи по замкнутому контуру, проходить через випарник. У ньому холодоагент розігрівається і перетворюється в пар. Утворений пар під низьким тиском направляється в сторону компресора.

У компресорі пари холодоагенту піддаються дії тиску і їх температура зростає. Компресор перекачує під великим тиском розігрітий пар в сторону конденсатора.

Компресор стискає циркулюючу по контуру середу, в результаті чого збільшується її температура і тиск. Потім стиснене середовище надходить в теплообмінник( конденсатор), де охолоджується, передаючи тепло воді або повітрю

Наступний конструктивний елемент системи – конденсатор. Його функція зводиться до віддачі теплової енергії внутрішньому контуру опалювальної системи.

Серійні зразки, що виготовляються промисловими підприємствами, оснащуються пластинчастими теплообмінниками. Основним матеріалом для таких конденсаторів служить легована сталь або мідь.

Для самостійного виготовлення теплообмінника підійде мідна трубка діаметром півдюйма. Товщина стінок труб, використовуваних для виготовлення теплообмінника, повинна бути не менше 1 мм

Терморегулюючий, або інакше дросельний, клапан встановлюється на початку тієї частини гідравлічного контуру, де циркулююча середовище високого тиску перетворюється в середу з низьким тиском. Точніше дросель в парі з компресором ділять контур теплового насоса на дві частини: одну з високими параметрами тиску, іншу – з низькими.

При проходженні через розширювальний дросельний вентиль циркулює по замкнутому контуру рідина частково випаровується, внаслідок чого тиск разом з температурою падають. Потім надходить в теплообмінник, сполучається з навколишнім середовищем. Там захоплює енергію середовища і переносить її назад в систему.

За допомогою дросельного клапана відбувається регулювання потоку холодоагенту в бік випарника. При виборі клапана потрібно враховувати параметри системи. Клапан повинен відповідати цим параметрам.

При проходженні через теплорегулюючий клапан рідкий теплоносій частково випаровується, а температура потоку знижується (+)

вибір типу теплового насоса

Основним показником цієї системи обігріву є потужність. Від потужності в першу чергу будуть залежати і фінансові витрати на покупку обладнання і вибір того чи іншого джерела низькотемпературного тепла. Чим вище потужність теплової насосної системи, тим більше вартість комплектуючих елементів.

В першу чергу мається на увазі потужність компресора, глибина свердловин для геотермічних зондів, або площа для розміщення горизонтального колектора. Правильні термодинамічні розрахунки є своєрідною гарантією того, що система буде ефективно працювати.

При наявності поруч з особистою ділянкою водойми найбільш рентабельним і продуктивним вибором стане тепловий насос вода-вода

Для початку слід вивчити ділянку, який планується для монтажу насоса. Ідеальною умовою буде наявність на цій ділянці водойми. Використання значно скоротить обсяг земляних робіт.

Використання тепла землі навпаки передбачає велику кількість робіт, пов’язаних з виїмкою грунту. Системи, які в якості низькопотенційного тепла використовують водне середовище, вважаються найбільш ефективними.

Пристрій теплового насоса, що витягує теплову енергію з грунту, передбачає проведення значної кількості земляних робіт. Закладається колектор нижче рівня сезонного промерзання

Використовувати теплову енергію грунту можна двома способами. Перший передбачає буріння свердловин діаметром 100-168 мм.глибина таких свердловин, в залежності від параметрів системи, може досягати 100 м і більше.

У ці свердловини поміщають спеціальні зонди. При другому способі використовується колектор з труб. Такий колектор розміщується під землею в горизонтальній площині. Для цього варіанту необхідно досить велика площа.

Для укладання колектора ідеальними вважаються ділянки з вологим грунтом. Природно, буріння свердловин обійдеться дорожче, ніж горизонтальне розташування колектора. Однак не на кожній ділянці є вільні площі. На один квт потужності теплового насоса потрібно від 30 до 50м2 площі.

Спорудження для забору теплової енергії однієї глибокої свердловиною може виявитися трохи дешевше риття котловану. Але вагомий плюс полягає в істотній економії місця, що важливо для власників невеликих ділянок

У випадку з наявністю на ділянці високо залягає горизонту грунтових вод, теплообмінники можна влаштувати в двох розташованих на відстані близько 15 м один від одного свердловинах.

Відбір теплової енергії в таких системах шляхом перекачування грунтової води по замкнутому контуру, частини якого розташовані в свердловинах. Така система потребує установки фільтра і періодичної чищенні теплообмінника.

Найпростіша і дешева схема теплового насоса заснована на витяганні теплової енергії з повітря. Колись вона стала базою для пристрою холодильників, пізніше згідно з її принципами розроблені були кондиціонери.

Найпростіша теплова насосна система отримує енергію з повітряної маси. Влітку вона бере участь в опаленні, взимку в кондиціонуванні. Мінус системи в тому, що в самостійному виконанні агрегат з недостатньою потужністю

Ефективність різних типів даного обладнання не однакова. Найменшими показниками володіють насоси, що використовують повітряне середовище. До того ж ці показники безпосередньо залежать від погодних умов.

Грунтові різновиди теплових насосів мають стабільні показники. Коефіцієнт ефективності даних систем варіюється в межах 2,8 -3,3. Найбільшою ефективність володіють системи вода-вода. Це пов’язано, в першу чергу, зі стабільністю температури джерела.

Треба зауважити, що чим глибше розташований у водоймі колектор насоса, тим стабільніше буде температура. Для отримання потужності системи в 10квт, необхідно близько 300 метрів трубопроводу.

Основним параметром, що характеризує ефективність роботи теплового насоса, вважається його коефіцієнт перетворення. Чим вище коефіцієнт перетворення, тим ефективніше вважається тепловий насос.

Коефіцієнт перетворення теплового насоса виражається через відношення показників теплового потоку і електричної потужності, витраченої на роботу компресора

збірка теплового насоса своїми силами

Знаючи схему дії і пристрій теплового насоса, зібрати і змонтувати самостійно цілком можливо. Перед початком робіт необхідно розрахувати всі основні параметри майбутньої системи. Для розрахунку параметрів майбутнього насоса можна скористатися програмним забезпеченням, призначеним для оптимізації систем охолодження.

Найбільш простим у спорудженні варіантом є . Вона не вимагає складних робіт по влаштуванню зовнішнього контуру, який притаманний водним і грунтовим різновидам теплових насосів. Для монтажу знадобляться лише два канали, по одному з яких буде подаватися повітря, по другому відводитися відпрацьована маса.

Найпростіше своїми руками влаштувати тепловий насос з забором тепла з повітряної маси. Встановлений на вулиці вентилятор нагнітає повітря до випарника

Крім вентилятора необхідно обзавестися компресором потрібної потужності. Для такого агрегату цілком підійде компресор, яким оснащуються звичайні . Необов’язково купувати новий агрегат.

Можна зняти його зі старого обладнання або використовувати . Бажано застосовувати спіральну різновид. Ці варіанти компресорів крім володіння достатньою ефективністю створюють високий тиск, що забезпечує підвищення температури.

Для пристрою конденсатора знадобиться ємність і мідна труба. З труби робиться змійовик. Для його виготовлення використовується будь-яке циліндричне тіло потрібного діаметру. Намотавши на нього мідну трубу можна легко і швидко виготовити цей елемент конструкції.

Готовий змійовик монтується в попередньо розрізану навпіл ємність. Для виготовлення ємності краще використовувати матеріали, стійкі до корозійних процесів. Після приміщення в нього змійовика, половинки бака зварюються.

Площа змійовика розраховується за такою формулою:

Мт / 0,8 рт,

мт-потужність теплової енергії, яка видає система.
0,8 – коефіцієнт теплопровідності при взаємодії води з матеріалом змійовика.
рт-різниця температур води на вході і на виході.

Вибираючи мідну трубу для самостійного виготовлення змійовика, потрібно звернути увагу на товщину стінок. Вона повинна бути не менше 1 мм.в іншому випадку при намотуванні труба буде деформуватися. Трубу, по якій здійснюється вхід холодоагенту, розташовують у верхній частині ємності.

Теплообмінник з мідної трубки виготовляється шляхом навивання мідної трубки на предмет з циліндричною формою. Чим більше площа поверхні змійовика, тим вище продуктивність насоса

Випарник теплового насоса можна виконати в двох варіантах – у вигляді ємності з знаходяться в ній змійовиком і у вигляді труби в трубі. Оскільки, температура рідини в випарнику невелика, ємність можна виконати з пластикової бочки. У цю ємність поміщається контур, який виконується з мідної труби.

На відміну від конденсатора, спіраль змійовика випарника повинна відповідати діаметру і висоті обраної ємності. Другий варіант випарника: труба в трубі. У такому варіанті трубка з холодоагентом розміщується в пластиковій трубі більшого діаметру, по якій циркулює вода.

Довжина такої труби залежить від планованої потужності насоса. Вона може бути від 25 до 40 метрів. Таку трубу згортають в спіраль.

Терморегулюючий клапан відноситься до запірно-регулюючої трубопровідної арматури. В якості запірного елемента в трв використовується голка. Положення запірного елемента клапана обумовлюється температурою в випарнику.

Це важливий елемент системи має досить складну конструкцію. До її складу входять:

термоелемент.
діафрагма.
капілярна трубка.
термобаллон.

Ці елементи можуть прийти в непридатність при високій температурі. Тому під час робіт з пайки системи клапан слід ізолювати за допомогою азбестової тканини. Регулюючий клапан повинен відповідати продуктивності випарника.

Після проведення робіт з виготовлення основних конструкційних частин настає відповідальний момент складання всієї конструкції в єдиний блок. Найбільш відповідальним етапом є або теплоносія в систему.

Самостійне проведення подібної операції навряд чи під силу простому обивателю. Тут доведеться звернутися до професіоналів, які займаються ремонтом і обслуговуванням кліматичного обладнання.

У працівників цієї сфери, як правило, є необхідне обладнання. Крім заправки холодоагенту вони можуть протестувати роботу системи. Самостійна закачування холодоагенту може привести не тільки до поломки конструкції, але і до важких травм. Крім того, для запуску системи так само необхідно спеціальне обладнання.

При запуску системи відбувається пікова пускова навантаження, складова, як правило, близько 40 а.тому запуск системи без пускового реле неможливий. Після першого пуску необхідне регулювання клапана і тиску холодоагенту.

До вибору холодоагенту варто поставитися з усією серйозністю. Адже саме ця речовина по суті вважається основним «переносником» корисної теплової енергії. З існуючих сучасних холодоагентів найбільшою популярністю користуються фреони. Це похідні вуглеводневих сполук, в яких частина атомів вуглецю заміщається на інші елементи.

В результаті складання окремих елементів теплового насоса повинен вийти замкнутий контур, по якому циркулює робоче середовище

В результаті проведення цих робіт вийшла система із замкнутим контуром. У ньому буде циркулювати холодоагент, забезпечуючи відбір і перенесення теплової енергії від випарника до конденсатора. При підключенні теплових насосів до системи теплопостачання будинку слід враховувати, що температура води на виході з конденсатора не перевищує 50-60

збірка теплового насоса своїми силами

Площа змійовика розраховується за такою формулою:

Мт / 0,8 рт,

мт-потужність теплової енергії, яка видає система.
0,8 – коефіцієнт теплопровідності при взаємодії води з матеріалом змійовика.
рт-різниця температур води на вході і на виході.

Це важливий елемент системи має досить складну конструкцію. До її складу входять:

термоелемент.
діафрагма.
капілярна трубка.
термобаллон.

1. Закачує труба повинна бути згорнута в кільце під баком з фреоном.

2. Під час роботи насоса, по цій трубі буде підніматися вода, яка повинна надходити в розподільний бак.

3. Від бака має сенс встановити трійник, окремо на опалення, окремо на водопостачання будинку.

Важливо: мається на увазі, що бак буде служити ємністю для теплоносія, тому його розмір повинен бути пропорційний потужності насоса.

Тепловий насос: розрахунок ефективності

На думку багатьох експертів, ефективність теплових насосів в 2-3 рази вище, ніж у газових котлів. Якщо брати вартість енергоресурсів, то заперечень ніяких немає. Але перевірити реальні можливості цього винаходу все ж варто.

Для розрахунку теплової енергії, яка необхідна на нагрів 1 куб. М води скористаємося стандартною формулою з фізики:

c — це питома теплоємність речовини;
m — маса; розраховується за формулою — m=p*v, де p — щільність речовини, v — обсяг;
t2 — бажана температура;
t1 — температура теплоносія.

Підставимо під формулу конкретні значення:

q=4183 * 1000 (1 куб. М)*(60-10);
q=209.15 мдж, що приблизно дорівнює 58,6 квт/год.

Як видно з розрахунку, потужність теплового насоса для ефективного обігріву приміщення повинна бути близько 60 квт/год, за умови, що в системі циркулює 1 куб.м. Води.

Тепер розрахуємо реальні показники потужності для фреону. Для того, щоб не надто заглиблюватися в математику, складемо просте, але наочне рівень:

209150000=2010*х*100;
х=209150000/2010/100;
х=1040,55.

В даному розрахунку х — це маса. Необхідно дізнатися обсяг:

v=m/p;
v=1040,55/196,2;
v=5,3 куб. М. Газу або 1,2 куб. М. Рідини.

Як видно з розрахунків, для нормального обігріву приміщення знадобиться 5,3 куб.м. Пара фреону. Величина досить умовна, оскільки залежить від температури, тиску в системі, якості фреону і багатьох інших показників. Проте, при даному розрахунку виходимо з еталонних величин, без урахування факторів навколишнього середовища. Точний показник вважається за рівнянням клапейрона-менделєєва.

Не дивлячись на умовність розрахунків, видно, що для забезпечення температури теплоносія в стандартні 60 градусів, знадобиться фреону більше, ніж води в системі. З цього прямо випливає, що дійсно ефективний тепловий насос повинен мати досить великі габарити, інакше буде спостерігатися нестача тепла.

Певним рішенням стане використання інших хладогентов, наприклад, на аміачної основі або їх аналогів, де температура пара може бути значно вище 100 градусів за цельсієм. Припустимо, якщо розігріти пар до 200 градусів, співвідношення зміниться приблизно на¾, на користь хладогента.

Конкретна система теплового насоса залежить від багатьох факторів і вимагає серйозних математично вишукувань, так як без цього, опалення буде неефективним. За розрахунками краще звернутися до експертів, або проконсультуватися зі шкільним учителем фізики, так як більшість формул припадають на програму 8-9 класів. Наводити в статті конкретні приклади недоцільно, оскільки неможливо узагальнити формули для кожного окремо взятого випадку.

Опалення будинку тепловим насосом: ціна

Перед тим, як приступати до пошуків експертів в області термодинаміки, необхідно самостійно виконати нескладну процедуру — розрахувати споживану електроенергію і витрати на виготовлення насоса.

Враховуючи ринкову вартість будівельних матеріалів, знадобиться вкласти близько 600-800 доларів сша. Крім того, потрібно придбати якісний компресор. Заміна опалення в рахунок не береться, так як залежить від конкретних побажань. Наприклад, один алюмінієвий радіатор на 10 секцій обійдеться в 80-150$.

Але це одноразові вкладення. Витрати на електроенергію вираховуються в залежності від потужності компресора:

номінальну потужність помножити на час роботи;
номінальна потужність — потужність компресора;
час роботи — період, який пристрій споживає електроенергію.

Таким чином, компресор з потужністю 1 квт за 12 годин безперервної роботи накрутить 12 квт електроенергії.

Їли припустити, що компресор працює практично постійно, добова витрата буде близько 20 квт. За місяць вийде витрата в 600 квт. Якщо вважати за найвищим тарифом для москви, виходить 600*4,68=2748 руб. Для порівняння 1 куб. М газу коштує 3,87 руб. При якісно газовому опаленні 600 куб. М. Вистачить на 2-3 місяці.

Враховуючи, що більшість компресорів має потужність більше 2 квт, економічність опалення ставиться під сумнів. Вирішення проблеми-незалежні джерела електроенергії.

Виходячи з усього вищесказаного, монтаж теплового насоса залишається спірним питанням. При дотриманні певних умов, він безумовно окупається, причому досить швидко. З іншого боку, якісне виконання зажадає великих фінансових витрат і установки додаткового обладнання.