Как соорудить и произвести установку теплового насоса своими руками

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

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.

  • 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.

В чем плюсы использования теплового насоса?

Система обогрева с тепловыми насосами имеет ряд преимуществ:

Для работы оборудования не понадобится большого количества электроэнергии. В среднем, потратив 1 кВт электричества, можно получить до 4 кВт тепловой энергии. В процессе работы воздух не загрязняется различными вредными веществами.

Использование тепловой установки не несёт никакой опасности для экологии. Такое оборудование многофункционально: зимой его используют для обогрева дома, а летом в качестве кондиционера.

Тепловые насосы абсолютно безопасны. Для их работы не нужно топливо, во время эксплуатации не выделяется вредных веществ, а максимальная температура узлов установки составляет 90 градусов.

Виды тепловых насосов

Тепловые насосы делятся на два вида: компрессионные и абсорбционные. Большей популярностью пользуется оборудование первого вида, и как раз такую установку можно самостоятельно сделать при помощи компрессора от старого холодильника. Также для изготовления будут необходимы испаритель, конденсатор и расширитель.

В зависимости от вида теплового источника, установка может быть воздушной, геотермальной (геотермальное отопление) или использующей вторичное тепло. Во входном и выходном контурах применяют один или два разных теплоисточников.

По этому фактору различают следующие виды тепловых насосов:

  • «воздух-воздух»;
  • «вода-вода»;
  • «вода-воздух»;
  • «земля-вода»;
  • «лед-вода».

Важно учесть, что самодельный тепловой насос не будет таким же мощным как оборудование, выпущенное на промышленном предприятии. Но его будет вполне достаточно для обогрева отдельной комнаты.

Особенности работы

Многие простые вещи, которые окружают людей, являются источником энергии. Главное — это научиться правильно их использовать, тогда решить вопрос о том, как сделать тепловой насос своими руками, можно будет очень просто.

Для того чтобы прибор работал, температура среды должна быть выше 1 градуса тепла, при этом сохранять тепло почва способна даже на глубине и под снегом. Из земли или воздуха тепло перемещается к контуру отопления и используется по назначению.

Перед созданием теплого насоса нужно понять принцип его работы

Принцип работы прибора такой:

  • трубопровод, находящийся под землей, наполняется водой, воздухом или грунтом, и за их счет нагревается;
  • носитель тепла переходит в испаритель, затем передает его во внутренний контур;
  • во внутреннем контуре имеется фреон, гликолевая смесь или спиртовая вода (хладагент). В испарителе вещество нагревается и преобразуется в газ;
  • потом газообразное вещество переходит в компрессор, под высоким давлением сжимается и нагревается;
  • нагретый газ переходит в конденсатор, после чего его энергия идет в теплоноситель отопительной системы дома;
  • когда цикл преобразования хладагента в жидкость заканчивается, вещество теряет тепло и возвращается в систему.

По аналогичному принципу работают и холодильники, соответственно, такие самодельные насосы могут использоваться и с целью охлаждения. Но в большинстве случаев он больше выручает зимой, когда нужно оптимизировать расходы на отопление.

Несколько полезных рекомендаций

Перед тем, как приступать к изготовлению теплового насоса, следует оценить уровень теплоизоляции здания и повысить ее до максимального уровня. Иначе эффективность этой системы будет стремиться к нулю.

Лучше всего применять тепловой насос в комплекте с низкотемпературными системами отопления. Чаще всего агрегат подключают к системе «теплый пол». Успешным может быть опыт с системами теплых стен, больших по площади радиаторов и т. п. Эффективность системы будет тем выше, чем меньше разница температур на наружном и внутреннем контурах.

Чтобы снизить затраты на сооружение теплового насоса, рекомендуется использовать дополнительный источник тепла: газовый, электрический или твердотопливный котел. Требуемая мощность и расходы на сооружение теплового насоса будут меньше, а стоимость отопления жилища сократится.

Изготовление испарителя и конденсатора

Можно купить уже готовые теплообменники как для испарителя (под низкое давление), так и для конденсатора (с давлением до 25 бар). Но дешевле их изготовить из медной трубки для кондиционеров (которая предназначена именно для работы с хладагентами при высоком давлении) и подручных емкостей.

Важно! Сантехническая медная труба не такая «чистая» и гибкая. Ее хуже паять и вальцевать при монтаже.

Рассчитывают площадь поверхности теплообменника, которая прямо пропорциональна мощности тепловыделения и обратно пропорциональна разнице температур теплоносителей на входе и выходе каждого подключаемого контура (грунтового и системы отопления).

Зная диаметр трубы и площадь поверхности, определяют длину каждого змеевика для испарителя и конденсатора.

Емкость для конденсатора лучше сделать из нержавейки (температура входящих паров фреона может быть довольно высокая):

  • взять готовый бак подходящей емкости (чтобы поместилась спираль из медной трубки);
  • разместить в нем змеевик (вход вверху, выход внизу);
  • вывести концы медной трубки для подключения к компрессору и ТРВ (пайкой или фланцем);
  • сделать в баке врезку переходников для подключения труб системы отопления;
  • заварить крышку.

Испаритель работает на более низких температурах, поэтому для него можно взять более дешевую пластиковую емкость, в которую врезают переходники для подключения к грунтовому контуру. Он также отличается от конденсатора расположением змеевика теплообменника — вход (жидкая фаза фреона от ТРВ) снизу, выход на компрессор сверху.

Рассмотрим изготовление теплового насоса по типу «вода-вода» используя б/у компрессор от кондиционера

Для изготовления понадобятся:

  • Компрессор от кондиционера;
  • Трубки, предпочтительно из меди – для изготовления конденсатора;
  • Металлопластиковые трубы – для изготовления испарителя;
  • Терморегулятор (вентиль);
  • Изоляционный материал (поролоновая труба);
  • Фитинги для труб обоих видов;
  • Фреон;
  • Материалы для изготовления каркаса (уголок, профиль и т.д.);
  • Приборы управления и контроля (датчик температуры и давления, таймер и т.д.).

Из трубок изготавливаются теплообменники, для этого медные трубки вставляются в металлопластиковые, которые в своюочередь помещаются в изоляционные. По шаблону трубки изгибаются в форме змеевика, на концах монтируются фитинги для плотного соединения с системой подачи теплоносителей. Места соединения герметизируются.Изготавливается каркас для крепления компрессора.Устанавливается компрессор и соединяется с теплообменниками. Система заполняется фреоном.

К входу испарителя подключается внешний контур теплоносителя, а к выходу его отвод. Отопительный контур подключается аналогично, с той лишь разницей, что он подключается к конденсатору.

Устанавливаем датчики температуры и давления, электрические приборы контроля и защиты – система готова к работе.

Читайте также  Принцип работы термостатического смесителя

Тепловой насос из холодильника

При использовании теплового насоса из холодильника, процесс изготовления аналогичен ранее рассмотренному с использование компрессора кондиционера, с той лишь разницей, что в систему будет установлен компрессор холодильника.

Подводя итог можно отметить, что имея соответствующие навыки, опыт работы с инструментом и начальные познания в электротехнике и работе холодильных систем, можно изготовить тепловой насос своими руками.

Как работает тепловой насос системы воздух-вода

Устройство ТН воздух-вода мало чем отличается от обычного кондиционера или холодильника, только при условии работы обратного процесса или цикла Карно. Этот же принцип используется в климатической технике нового поколения. Кондиционеры, работающие на охлаждение, способны протапливать помещение, до тех пор, пока температура не понизится до -5°С.

Технические характеристики теплонасосов воздух-вода существенно улучшены, по сравнению с обычной климатической техникой. Обогрев помещения возможен до тех пор, пока температура не опустится до -15°С -25°С, а в некоторых моделях и до -32°С, включительно.

Если не вдаваться в технические подробности, принцип работы теплового насоса воздух-вода заключается в следующем:

    Низкотемпературные тепловые насосы воздух – вода состоят из контура, по которому циркулирует фреон, испарителя, конденсатора и компрессора.

В испарителе создаются условия для преобразования фреона в газообразное состояние. При этом, поглощается тепло из окружающей среды.

Газ направляется в компрессор, где создается высокое давление, при котором фреон разогревается до температуры 120-125°С и впрыскивается в конденсатор.

  • Газ в конденсаторе преобразовывается в жидкость, которая отдает тепло.
  • Данный принцип действия используется во всех тепловых насосах, разница заключается только в различных источниках, для получения тепловой энергии: земля, вода, воздух и т.д.

    Тепловой энергии, получаемой в процессе разогрева фреона, хватит, чтобы нагреть теплоноситель до 65°С. Этой температуры более чем достаточно, для удовлетворения потребностей в горячем водоснабжении и отопления дома, радиаторной системой и теплыми полами.

    Данный принцип работы использует низко потенциальную тепловую энергию, что ограничивает эксплуатацию устройства, внешними факторами. Оптимальная температура для теплонасоса воздух-вода, не ниже -10°С (в некоторых моделях 15-20°С). Когда значение падает ниже нормы, работоспособность оборудования резко снижается. Чтобы справиться с данной проблемой, был разработан принцип работы теплового насоса воздух-вода совместно с другими источниками тепла. Как это происходит на практике?

      При падении температуры окружающей среды, насос начинает работать с постоянно увеличивающейся нагрузкой.

    Когда показатели доходят до критичных отметок, включается резервный источник тепла: котел, работающий от электричества, жидкого и твердого топлива или газа, обеспечивающий повышение КПД.

  • Как только, температуры окружающей среды достаточно для полной производительности, котел отключается.
  • Контроль над включением-отключением отопительного оборудования осуществляется вручную или при помощи автоматики. Опыт эксплуатации показывает, что оптимально будет выполнить подключение в качестве резерва электрокотла.

    Самодельный тепловой насос

    • На место, где будет установлен компрессор, крепятся держатели под него.
    • Металлические полые трубки обматываются вокруг цилиндра. Создается змеевик, витки должны быть одинаковыми.
    • Понадобится металлическая емкость из двух одинаковых половинок. В одну часть укладывается змеевик. Части спаиваются. В емкости делаются резьбовые отверстия для выходных трубок змеевика.
    • Устанавливают пластиковую бочку, которая будет испарителем. В бочку заводят трубы внутреннего контура.
    • Для вывода воды в бассейн используются пластиковые трубы.
    • Соединяются все элементы в одну систему.
    • Специалист заполняет конструкцию фреоном.

    Особенности монтажа

    Поскольку отопительная система с тепловым насосом «воздух-вода» — достаточное сложное техническое устройство, то ее монтаж лучше всего доверить высококвалифицированным специалистам.

    Если вы решили оборудовать систему своими руками, то необходимо, прежде всего, правильно рассчитать время на установку отопления с тепловым насосом.

    Этапы каждого вида монтажных работ могут составлять:

    • подготовительные работы ориентировочно будут длиться 1–2 недели;
    • установка наружного блока теплового насоса – 3–7 дней;
    • оборудование внутреннего блока и монтаж отопительной системы – 1–2 недели;
    • запуск и отладка работы – 2–3 дня.

    Стоит также помнить, что при установке теплового насоса следует знать особенности монтажа, к которым можно отнести следующие моменты:

  • Внешний блок теплового насоса устанавливается недалеко от жилого помещения на расстоянии от 2 до 10 метров.
  • Желательно над наружным блоком установить навес, который будет защищать устройство от воздействия природных факторов.
  • Место для установки должно быть хорошо проветриваемым и находиться на значительном расстоянии от источников открытого огня.
  • Насос должен устанавливаться на крепкую металлическую основу.
  • Все трубные соединения теплового насоса должны иметь достаточное качество, которое достигается засчет вальцовки концов труб.
  • Монтаж отопительной системы нужно производить, учитывая тот фактор, что температура теплоносителя будет не очень высокой.
  • Смотрите видео, в котором подробно показан принцип работы теплового насоса воздух-вода, а также отзывы владельца и специалистов: