Как сделать тепловой насос своими руками из холодильника

Регистрация / Вход

Дата публикации: 10 июня 2019

Постоянный рост стоимости отопления заставляет искать альтернативные способы получения тепловой энергии и горячей воды. Если в вашем распоряжении имеется ненужный холодильник, можно решить проблему с минимальными затратами, а именно – сделать тепловой насос. Он не нуждается в дорогостоящем топливе, имеет низкую энергоемкость и при этом отлично справляется с обогревом помещений в холодное время года.

Типы теплообменников

В обозначении типа теплообменника теплового насоса первый показатель определяет способ устройства внешнего контура системы теплоснабжения, а второй – устройство внутреннего контура.

«Вода — вода»

В теплообменниках данного типа забор тепла осуществляется из водных объектов (скважина, река, озеро и т.д.), энергии солнца или иных объектов. В первичном контуре циркулирует теплоноситель – вода, либо иная жидкость. Циркуляция осуществляется путем создания давления посредством установки насоса.

Контур может быть замкнутым или разомкнутым, какой вариант выбрать определяется типом теплоносителя. В тепловом насосе, во внутреннем контуре, циркулирует фреон, который получая энергию от внешнего контура испаряется, поступает на конденсатор, где отдает полученное тепло теплоносителю потребителя.

«Вода – воздух»

В теплообменниках этого типа энергия собранная в наружном контуре, в котором циркулирует жидкость (вода или иной энергоноситель), поступает в теплообменники теплового насоса, где передается воздуху внутри помещения.

«Воздух – воздух»

В теплообменниках данного типа наружный контур размещается на наружной стороне здания, он является испарителем в этой конструкции насоса. Тепло наружного воздуха нагревает хладагент, который испаряется. Далее, проходя через компрессор сжимается и поступает на внутренний блок – конденсатор, который располагается внутри здания. Конденсатор отдает тепло воздуху внутри помещения в котором находится, хладагент вновь поступает на испаритель.

«Воздух – вода»

В теплообменнике данного типа тепловая энергия забирается из наружного воздуха. Воздух поступает в компрессор, где под действием давления повышается его температура, после чего поступает в теплообменник. В теплообменнике происходит конденсация подаваемого воздуха и передача энергии энергоносителю отопительной системы потребителя.

«Земля – вода»

Теплообменники данного типа основаны на получении энергии земли и передачи ее потребителям. В замкнутом наружном контуре, расположенном ниже уровня промерзания, циркулирует рассол (антифриз). Циркуляция осуществляется посредством установки насоса. Рассол поступает на конденсатор теплового насоса, где передает полученную энергию хладагенту, который в свою очередь передает ее системе отопления потребителя путем конденсации в теплообменнике насоса.

«Земля – воздух»

В теплообменниках этого типа тепловая энергия полученная рассолом, циркулирующим в наружном контуре, который расположен под поверхностью земли, передается в камерах теплообменника воздуху внутри помещения.

Сделаем корпус холодильника

Избегайте применять пенополиуретан: понадобится спецодежда. Купите баллончик утеплителя (монтажной пены). Отпадет потребность подыскивать респиратор. Пенополиуретан расширяется, набирает объем сравнительно медленно. Воздушнее материал — качественнее изоляция.

Для изоляции пенополиуретаном понадобится изготовить ящик с двойными стенками, аналогичную дверку (крышку). Непростая задача, поскольку нужно заполнить изолятором дно. Решайте сами, как лучше поступить, рекомендуем оставить технологические отверстия в сложнодоступных местах. После затвердевания пенополиуретана лишнее обрезать, ненужные дыры залатать. Решается задача утепления. Избегайте контакта полимера с продукцией.

Холодильник своими руками

Пенополиуретан заделает щели мест ввода элементов Пельтье в камеру. Идеальная изоляция, которой сложно добиться иным путем. Элементы Пельтье стоят дорого. Холодильник должен быть меньше, изоляция — лучше. Предлагаем уделить внимание Пенофолу с двухсторонним фольгированием. Наличие материала, подробности узнавайте у производителя, дилеров, берите с двухсторонним фольгированием, игнорируя сложность монтажа. Материал можно приклеить, прибивать избегайте, создаст мостики утечки тепла.

Снаружи отделываем короб пенополиуретаном, устраняя малейшие щели. Элементы Пельтье не входят внутрь отсека. Отгораживаются прокладкой пищевого алюминия. Исключит контакт пищи с пенополиуретаном, как в заводском холодильнике. Термостата рекомендуем взять обычный, пассивный, измеряющий давление. Можно купить на рынке по запросу «термостат холодильника», снять со старого оборудования. Выглядит небольшим металлическим кубиком с длинной тонкой трубкой, конец которой нужно пристыковать к холодной стороне элемента Пельтье. Выбирайте положение чувствительного участка датчика, чтобы режимы выдерживались. Плюс в том, что такое устройство отключает в нужный момент питание, само по себе поддается настройке. Чисто пассивный элемент, как было упомянуто выше, состоящий только, сформированный мембраной и контактной группы. Конструкция герметична, не сильно задавайтесь вопросом устройства. Весь сказ, как своими руками сделать холодильник. Продукты лучше хранить по полкам, отделать нутро пищевым алюминием. Избегайте пластика.

Не забудьте заземление, не помешает установить термопредохранители в нужных местах. Рассказ, показывающий, как сделать холодильник своими руками, окончен. Надеемся, текст вышел полезным. Верим, каждый читатель сможет сделать холодильник своими руками.

Хозяева загородных домов всегда трепетно относились к вопросу горячего водоснабжения и отопления.

Установка газового, электрического или дизельного котла дает возможность отопить загородный дом и снабдить его горячей водой и теплом, но в настоящее время появились альтернативы привычному нам отоплению.

Одна из таких альтернатив – тепловой насос. Это достаточно дорогое удовольствие, но его можно изготовить и своими руками. О том, как это сделать, и поговорим в этой статье.

Как сделать тепловой насос своими руками из старого холодильника

Прежде чем приступить к изготовлению теплового насоса, необходимо выбрать источник тепла и решить вопрос со схемой работы установки. Кроме компрессора понадобится и другое оборудование, а также инструменты.Выполнение схем и чертежей. Чтобы установить тепловой насос, необходимо сделать скважину, потому что источник энергии должен находиться под землей. Глубина скважины должна быть такой, чтобы температура земли составляла не менее 5 градусов. Для этой цели также подойдут любые водоёмы.

Конструкции тепловых насосов похожи, поэтому вне зависимости от того, каким будет источник тепла, можно использовать практически любую схему, найденную в сети. Когда схема будет выбрана, необходимо выполнить чертежи и указать в них размеры и места соединения узлов.

Так как рассчитать мощность установки достаточно трудно, можно воспользоваться средними значениями. Например, для жилого помещения, имеющего низкие теплопотери, потребуется отопительная система с мощностью 25 Вт на кв. метр. Для здания, которое хорошо утеплено, это значение составит 45 Вт на кв. метр. Если у дома, достаточно высокие теплопотери, мощность установки должна быть не менее 70 Вт на кв. метр.

Выбор нужных деталей. Если компрессор, снятый с холодильника, поломан, то предпочтительнее приобрести новый. Не рекомендуется производить ремонт старого компрессора, ведь в будущем это может негативно повлиять на работу теплового насоса.

Для изготовления прибора также будут необходимы терморегулирующий клапан и 30-сантиметровые L-образные кронштейны. Дополнительно потребуется приобрести следующие детали:

герметичная тара из нержавейки объёмом 120 литров;
емкость из пластика объёмом 90 литров;
три трубы из меди разного диаметра;
трубы из металлопластика.

Для работы с металлическими деталями понадобятся сварочный аппарат и болгарка.

Сборка узлов и установка теплового насоса

В первую очередь следует установить на стену компрессор, используя кронштейны. Следующий шаг – работа с конденсатором. Бак из нержавейки нужно разделить на две части при помощи болгарки. В одну из половин монтируется медный змеевик, затем емкость необходимо заварить и сделать в ней резьбовые отверстия.

Чтобы изготовить теплообменник, нужно намотать на емкость из нержавейки медную трубу и закрепить концы витков рейками. Присоединить к выводам сантехнические переходы.

К баку из пластика также необходимо прикрепить змеевик – он будет выполнять роль испарителя. Затем закрепить его на участке стены при помощи кронштейнов.

Как только работа с узлами будет окончена, нужно подобрать терморегулирующий клапан. Конструкцию следует собрать и заправить систему фреоном (для этой цели подойдет марка R-22 или R-422).

Подсоединение к заборному устройству. Вид устройства и нюансы подсоединения к нему будут зависеть от схемы:

«Вода-земля». Следует установить коллектор ниже линии промерзания земли. Необходимо, чтобы трубы находились на таком же уровне.
«Вода-воздух». Такую систему устанавливать легче, так как нет необходимости в бурении скважин. Коллектор монтируется в любом месте около дома.
«Вода-вода». Коллектор изготавливается из металлопластиковых труб, а после помещается в водоём.

Также можно установить для обогрева дома комбинированную отопительную систему. В такой системе тепловой насос работает одновременно с электрическим котлом и используется как дополнительный источник отопления.

Тепловой насос для обогрева дома вполне можно собрать самостоятельно. В отличие от покупки готовой установки, это не потребует больших финансовых затрат, а результат обязательно порадует.

Принцип выработки мороза холодильником

Прежде, чем самостоятельно сделать холодильник, обозрите существующие конструкции. Предлагаем ниже краткий тематический экскурс. Извиняемся, за отсутствие адсорбционных моделей, работают также на фреоне. Едва ли найдутся способные раздобыть необходимые материалы, вещества, способствуя реализации концепции.

Во-первых, знайте: 99% бытовых холодильников эксплуатируют фреон. Устройства на элементах Пельтье найти можно в качестве автомобильных морозильников. Электрический ток протекает через стык двух разнородных полупроводников, результатом формируется охлаждение одного материала. Другой, напротив, нагревается. Внешний радиатор холодильника на элементах Пельтье требует интенсивного охлаждения. Достигается выбором большого размера изрезанной алюминиевой детали, либо введением вентилятора, принудительного обдува. Видим идею внутри современных системных блоков персональных компьютеров.

Кто хочет сделать холодильник самостоятельно, может начать с этого. Найти элемент Пельтье для охлаждения процессора, лучше два-три. Собственно, деталь весьма любопытная.

В жару легко доводит температуру процессора до минус 10 градусов Цельсия. Поэтому в качестве охладителя самодельного устройства пригодна. Проблема ограничивается малым объемом. Подумайте! Мощность типичного процессора составляет 80 – 100 Вт. Половина выделяется теплом. Следовательно, не так мощен элемент Пельтье охлаждения процессора (менее 100 Вт).

Сразу оговоримся: мощность морожения (холодопроизводительность) и потребляемая из розетки – разные вещи. У холодильников КПД достигает 200 процентов. Касается большинства образцов климатической техники:

Способности элементов Пельтье доподлинно неизвестны. Холодопроизводительность не приводится. Элементы Пельтье рассчитаны на фиксированные мощности, производитель предлагает доверять. Проблема одна: по скорости падения температуры процессора нельзя судить о параметре, слишком много неизвестных. Нашли на сайте https://forum.sirius.dn.ua/ рисунок, приводящий зависимость холодопроизводительности элемента Пельтье Frost-72. График линейный, дает возможность рассчитать нужные параметры для создания своими руками холодильника.

Зависимость холодопроизводительности элемента Пельтье

С повышением напряжения питания до 16 В (предельно допустимое) холодопроизводительность растет параллельно. Можно немного улучшить результат. Давайте подумаем, какова производительность холодильника Стинол 102:

Холодопроизводительность холодильной камеры – 75-100 Вт.
Холодопроизводительность морозильной камеры – 100-120 Вт.

Холодильная камера – 200 литров.
Морозильная камера – 120 литров.

Видим, сколько нужно элементов Пельтье.

Не спешите складывать-отнимать сообразно цифрам 75-100 и 100-120, холодопроизводительность зависит от температуры. Но что такое ΔТ — разность температур меж пластинами.

Будем лучше отводить тепло от горячей стороны, эффективнее станет работать элемент Пельтье. Поленитесь предпринимать меры, разница температур достигнет 68 градусов Цельсия (питание 12 вольт), охлаждение прекратится. Следовательно, заранее бессильны предугадать. Предположим, комнатная температура составляет 22 градуса Цельсия, холодильной камеры — плюс 5 градусов Цельсия, при идеальном охлаждении получается мощность 38 Вт. Легко видеть: для Стинол 102 понадобится минимум два-три Frost 72.

Что касается морозильной камеры, мощность невозможно реализовать с мыслимыми потерями. Статья указанного сайта объясняет: пиковый КПД устройства равен 62% (идеальный случай), создание самодельного холодильника с точки зрения экономии электроэнергии нельзя назвать хорошей затеей. Пропадает надобность заправлять фреон, система бесшумная. Желающим построить морозильную камеру предоставим краткий расчет. Разность температур составит 22 — (-18) = 40 градусов, мощность равна 20 Вт. Закупите 6 элементов Frost 72. Давайте посмотрим в денежном выражении.

Элементы Пельтье Frost 72

По данным сайта https://www.chipdip.ru/, один элемент Пельтье Frost 72 стоит 1500 рублей. Нужна ли морозилка за 9000 рублей (вычитая стоимость материала короба), решайте сами. Термостат понадобится. Плюс устройства: способно работать на нагрев. Просто измените полярность питания. Самодельный холодильник станет кондиционером, внутри можно греть пищу. Для режима оттаивания идеально. Кстати, факт нуждается в уточнении. Эффект Пельтье обратим. Пропуская ток в обратном направлении, достигаем нагрева. Принцип работы холодильника ограничен эффектом понижения температуры одной стороны элемента Пельтье, эффект обратим.

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.

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.

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.

Что такое геотермальное отопление?

Это тепло, добываемое из земли или воды. На определенных глубинах грунта сохраняется плюсовая постоянная температура, причем перепадов не бывает даже в лютые морозы, то же самое с водой. Задача человека взять тепло из земли или воды, отправив его на обеспечение комфорта в жилых комнатах.

Геотермальное отопление представляет собой обычный холодильник, но наоборот – система вырабатывает не холод, а тепло. Алгоритм насоса выстроен на передаче тепла от источника с небольшим потенциалом тепловой энергии к теплоносителю, а грунт или вода выступают активными источниками тепла.

Преимущества и недостатки системы

Геотермальное отопление обладает рядом преимуществ:

Выделение тепловой энергии во много раз превышает затраты на электричество, потребляемое насосом.
Экологическая чистота и безопасность. Система не выделяет вредных веществ, нет выбросов, шлака после сгорания топлива.
Не нужно закупать топливо, газ, вся работа конструкции выстроена без применения химических и иных веществ, поэтому отопление теплом земли или воды считается самым безопасным.
При соблюдении технологии монтажа, эксплуатации, оборудование и вся система отопления прослужит без технической поддержки минимум 50 лет.
Тепловой насос работает бесшумно, нет акустических эффектов.

Максимальная экономическая выгода достигается отсутствием дополнительных вложений. Пользователю нужно один раз закупить все оборудование, настроить конструкцию и больше не придется вмешиваться в работу системы. Дополнительным преимуществом является расположение всех элементов вне строения – отопление из земли или воды не требует размещения в доме габаритных установок, поэтому способ добычи и подачи тепла подходит для домов любого размера.

Недостатком считается большой объем разовых затрат на покупку оборудования, установку и запуск системы в работу. Для формирования конструкции требуется насос, некоторое количество материалов, монтаж наружного коллектора и внутреннего контура.

Принцип работы насоса воздух-вода

Как уже было сказано, основным источником тепловой энергии для установок этого типа является атмосферный воздух. В принципиальной основе работы воздушных насосов лежит физическое свойство жидкостей к поглощению и отдаче тепла во время фазового перехода из жидкого состояния в газообразное, и обратно. В результате смены состояния выделяется температура. Система работает по принципу холодильника наоборот.

Для эффективного использования этих свойств жидкости легкокипящий хладагент (фреон, хладон) циркулирует по замкнутому контуру в конструкцию которого входят:

компрессор с электроприводом;
обдуваемый вентилятором испаритель;
дроссельный (расширительный) клапан;
пластинчатый теплообменник;
медные или металлопластиковые циркуляционные трубки, соединяющие основные элементы схемы.

Движение хладагента по контуру осуществляется благодаря давлению, развиваемому компрессором. Для снижения тепловых потерь трубы покрываются теплоизоляционным слоем из искусственного каучука или вспененного полиэтилена с защитным металлизированным покрытием. В качестве хладагента используют хладон или фреон, способный закипать при отрицательной температуре и не замерзающий до -40°C.

Весь процесс работы состоит из следующих последовательных циклов:

В радиаторе испарителя находится жидкий хладагент, температура которого ниже, чем у наружного воздуха. Во время активного обдува радиатора тепловая энергия от низко потенциального воздуха передается хладону, который закипает и переходит в газообразное состояние. При этом его температура повышается.
Подогретый газ поступает в компрессор, где в процессе сжатия еще более нагревается.
В сжатом и разогретом состоянии пары хладагента подаются в пластинчатый теплообменник, где по второму контуру циркулирует теплоноситель системы отопления. Поскольку температура теплоносителя значительно ниже, чем у разогретого газа, фреон активно конденсируется на пластинах теплообменника, отдавая тепло в систему отопления.
Охлажденная парожидкостная смесь поступает на дроссельный клапан, который пропускает к испарителю только охлажденный жидкий хладагент с низким давлением. После чего весь цикл повторяется.

Для увеличения эффективности теплоотдачи трубки на испарителя навито спиральное оребрение. Расчет системы отопления, выбор циркуляционных насосов и другого оборудования должен учитывать гидравлическое сопротивление и коэффициент теплопередачи пластинчатого теплообменника установки.

Видео обзор устройства системы и ее работы

Инверторные тепловые насосы

Наличие инвертора в составе установки позволяет обеспечить плавный пуск оборудования и автоматическое регулирование режимов в зависимости от температуры наружного воздуха. Это позволяет максимально повысить эффективность работы теплового насоса за счет:

достижения КПД на уровне 95-98%;
снижения потребления энергии на 20-25%;
минимизации нагрузок на электрическую сеть;
увеличения сроков эксплуатации установки.

В результате температура внутри помещений стабильно поддерживается на одном уровне, не зависимо от изменения погоды. При этом наличие инвертора в комплекте с автоматизированным блоком управления обеспечит не только зимний обогрев, но и подачу охлажденного воздуха летом при жаркой погоде.

В то же время следует учесть, что наличие дополнительного оборудования всегда влечет за собой его удорожание и увеличение срока окупаемости.

Печка капельница на отработанном масле

Одним из самых дешевых видов топлива является отработанное масло. Печь может нагреваться до 800-900 °С. Начальная температура составляет 90°C.

Залейте часть масла и добавьте 50-100 г материала зажигания (специальные жидкости, мазут, керосин или дизельное топливо). Это необходимо для быстрого зажигания печи. Подождите, пока процесс горения стабилизируется. Затем вы можете заполнить следующий раздел.

В случае разлива масла его необходимо немедленно удалить. Сжигание происходит внутри трубы. Это безопасный процесс. Расход топлива составляет от 0,5 до 1,5 литров в час. Когда печь горит, можно нагреть воду.

Рекомендуется для использования: солнечное масло, мазут, отработанное масло, мазут. Не используйте бензин, ацетон или другие растворители. Избегайте попадания воды в топливо.

В технической литературе содержится множество подробных инструкций по изготовлению капельного нагревателя для впрыска воды собственными руками. Каждая из этих конструкций уникальна, имеет свои преимущества и недостатки. Также можно использовать печь в версии для мастерской, но закончить ее можно по своему усмотрению.

Взгляните на обзорный видеоматериал по внутривенному вливанию. Духовка на солярии:

Рисунки и советы по монтажу печи на отработанном масле содержат это видео:

Типы теплонасосов для отопления дома

Различают компрессионные и абсорбционные теплонасосы. Установки первого типа наиболее распространены, и именно такой тепловой насос можно собрать из холодильника или старого кондиционера, использовав готовый компрессор.

Также потребуются расширитель, испаритель, конденсатор. Для работы абсорбционных установок необходим абсорбент-хладон.

Теплонасосы чаще всего собирают из узлов кондиционеров и холодильников. Такие конструкции кустарного производства просты, эффективны, а при наличии у мастера навыков подобной работы их можно сделать буквально за несколько дней

По виду источника тепла установки бывают воздушными, геотермальными, а также использующими вторичное тепло (например, сточных вод и т.п.). Во входном и выходном контурах используют один или два разных теплоносителя, и в зависимости от этого выделяют такие типы оборудования:

«воздух-воздух»;
«вода-вода»;
«вода-воздух»;
«воздух-вода»;
«грунт-вода»;
«лед-вода».

Система может быть эффективной только в том случае, если потребляет меньше энергии, чем отдает. Эту разницу называют коэффициентом преобразования. Он зависит от многих факторов, но наиболее значимый – температура теплоносителя входного и выходного контуров. Чем больше разница, тем лучше работает система.

Галерея изображений Фото из Источником тепла выступает воздух с улицы. Установки подключают к водяным системам отопления. Они способны эффективно работать, пока температура уличного воздуха выше -25 градусов. Температура воды в системе отопления при этом может достигать 63 градусов

Оборудование предназначено для обогрева зданий за счет водяных ресурсов. Его устанавливают на участках, расположенных поблизости от естественных водоемов. Горизонтальные теплонасосы этого типа забирают энергию от придонных слоев воды, а вертикальные рассчитаны на извлечение тепла из подземных и грунтовых вод

Профессиональный монтаж геотермального насоса – дорогостоящая услуга, но затраты окупаются за счет низких эксплуатационных расходов. Установки отличаются повышенной надежностью и безопасностью. Они погодозависимы и рассчитаны на подключение к низкотемпературным отопительным системам, к которым относят теплые полы

Установки генерируют тепло, одновременно замораживая воду. При превращении в лед 100-200 л воды можно получить достаточно энергии для 1 часа отопления дома средней площади. Для функционирования системы нужны солнечные коллекторы и резервуар с большим количеством чистой воды

Тепловой насос «воздух-вода»

Блок-схема для нескольких теплонасосов

Геотермальный теплонасос для дома

Тепловой насос «лед-вода»

Надежных формул расчета производительности теплонасосов нет, т.к. их работа зависит от многих факторов.

При самостоятельной сборке тепловой установки нельзя ожидать, что она будет настолько же эффективной, как оборудование промышленного производства, но ее вполне хватит для создания экономичной дополнительной системы отопления.

Итоги

Если вы решили, что для обогрева вашего дома нужен тепловой насос, то не торопитесь покупать готовую установку. Самодельное устройство гораздо дешевле и потребляет меньшее количество энергии при работе, что позволит сэкономить на оплате электричества. При сборке агрегата следите за качеством сварных соединений. Работа системы возможна только в условиях полной их герметичности.

Видео: самодельный тепловой насос

Самодельный тепловой насос — 1

Watch this video on YouTube

Видео: тепловой насос воздух вода R-134 своими руками

Тепловой насос воздух вода R-134 своими руками. Приватмастер Днепр ч.1

Watch this video on YouTube

Хотите разбираться лучше других?

Вакуумный насос своими руками из компрессора холодильника. Тема: Вакуумирование собственным компрессором — Что такое вакуумный насос Вакуумный насос, в принципе, довольно простая конструкция. Принцип его действия — откачка воздуха из заданного объема. Для откачки, естественно,…
Принцип работы компрессорных, абсорбционных и термоэлектрических холодильников — Принципиально устройство холодильника представляет собой закрытую термоизолированную камеру, в которой поддерживается постоянная низкая температура. Если бы это была идеальная…
Как изготовить холодильник для самогонного аппарата своими руками из медной трубки +видео — При самостоятельной сборке самогонного аппарата не обойтись без использования эффективного приспособления для конденсации паров спирта. Холодильник для самогонного аппарата…
Как можно использовать компрессор из старого холодильника — Если холодильник уже не используется по назначению, то его детали можно применить для изготовления полезных в хозяйстве приспособлений. Самым ценным элементом охлаждающей…
Кондиционер из холодильника: мастерим самостоятельно — Принцип работы бытовых холодильников и кондиционеров одинаковый. И хотя типы компрессоров, компоновка, рабочие объемы, «утилизация» тепла и конденсата у них отличаются, сделать…

Виды самодельных обогревателей из холодильника

По типу используемого источника энергии тепловые насосы для дома делят на следующие виды:

геотермальные (открытые и закрытые);
воздушные.

Агрегаты, использующие вторичные источники тепла, устанавливают обычно на предприятиях, так как их рабочий цикл связан с выработкой энергии, требующей дополнительной утилизации.

В геотермальных насосах источником энергии выступает грунт или грунтовые воды. Устройства замкнутого типа делят на:

Горизонтальные. Коллектор, собирающий тепло, имеет форму колец или зигзагов. Его располагают горизонтально в траншеях на глубине более 1,3 м. расстояние между трубами – около 1,5 м. Используют подобные тепловые насосы для обогрева помещения небольшой площади. Если грунт песчаный, то длину контура увеличивают в 2 р., так как он не способен удерживать влагу.
Вертикальные. Отличается вертикальным расположением коллектора теплосборника. Глубина скважины – около 200 м. Они заполняются грунтовыми водами, отдающими впоследствии тепло. Такой вариант системы используют, если отсутствует возможность горизонтального ее размещения или существует высокая угроза повреждения ландшафта. 1 м скважины дает 50-60 Вт энергии, поэтому для насоса с мощностью 10 кВт достаточно пробурить 170 м. Чтобы получить больше тепла нужно сделать несколько небольших скважин на расстоянии 20 м друг от друга.
Водные. Форма коллектора идентична горизонтальному типу теплового насоса, но располагают его на дне водоема, ниже уровня промерзания (глубина – от 2 м). Этот метод установки системы обычно обходится дешевле. Стоимость зависит от места нахождения водоема, его глубина и общего объема воды.

В насосах открытого типа вода, используемая для теплообмена, сбрасывается обратно в грунт.

Контур водяных тепловых насосов изготавливают из пластиковых труб, которые прижимают ко дну водоема из расчета 5 кг на 1 м длины. Каждый 1 п.м. контура дает около 30 кВт энергии. Если вам нужна система с мощностью 10 кВт, то протяженность контура должна быть не менее 300 м. К плюсам конструкции относят простоту монтажа, малую стоимость. Минусом является невозможность обогрева помещения при сильных морозах, так как получение энергии не происходит.

Исходя из названия, в воздушных тепловых насосах источником энергии является воздух. Эти агрегаты подходят для территории с жарким климатом, так как при минусовой температуре производительность будет сильно снижаться. Основной плюс заключается в отсутствии больших материальных затрат на бурение скважин. Систему располагают недалеко от дома.

Эффективность насоса зависит от его коэффициента преобразования, который представляет собой разницу между потребляемой и отдаваемой энергией. Основной фактор, влияющий на эту величину, температура входного и выходного контуров. Система будет работать лучше, если разница между данными параметрами будет большая.

Изготовление и монтаж

Изготавливают насос по такому алгоритму:

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

Стоимость работ в различных регионах нашей страны может разительно отличаться. Кроме этого стоимость работы и насоса зависят от его типа и системы теплоснабжения.

В г. Санкт-Петербурге монтаж теплового насоса, вне зависимости от его типа, обойдется Заказчику в сумму от 35000,00 рублей;
В г. Москва монтажные организации, вне зависимости от типа теплового насоса, готовы выполнить работы «под ключ» за сумму свыше 45000,00 рублей;
В г. Краснодар монтаж теплового насоса будет стоить от 40000,00 рублей.
Если же говорить о монтаже систем отопления с использованием тепловых насосов, то средние цены на комплекс работ с учетом стоимости оборудования выглядят следующим образом:

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Мотоблок Патриот Урал ТОП-3 рейтинг лучших моделей 2020 года отличительные характеристики устройства инструкция по эксплуатации и отзывы покупателей

A) Монтаж геотермальных бытовых тепловых насосов:

Мощностью – 4-5 кВт (50 – 100 м²) – от 130000,00 до 280000,00 рублей;
Мощностью – 6-7 кВт (80 – 120 м²) – от 138000,00 до 300000,00 рублей;
Мощностью – 8-9 кВт (100 – 160 м²) – от 160000,00 до 350000,00 рублей;
Мощностью – 10-11 кВт (130 – 200 м²) – от 170000,00 до 400000,00 рублей;
Мощностью – 12-13 кВт (150 – 230 м²) – от 180000,00 до 440000,00 рублей;
Мощностью – 14-17 кВт (180 – 300 м²) – от 210000,00 до 520000,00 рублей.

B) Стоимость монтажа воздушных тепловых насосов:

Мощностью до 6,0 кВт (50 – 100 м²) – от 110000,00 до 215000,00 рублей;
Мощностью до 9,0 кВт (80 – 120 м²) – от 115000,00 до 220000,00 рублей;
Мощностью до 12,0 кВт (100 – 160 м²) – от 120000,00 до 225000,00 рублей;
Мощностью до 14,0 кВт (130 – 200 м²) – от 127000,00 до 245000,00 рублей;
Мощностью до 16,0 кВт (150 – 230 м²) – от 130000,00 до 250000,00 рублей;
Мощностью до 18,0 кВт (180 – 300 м²) – от 135000,00 до 255000,00 рублей.

Виды насосов

Имеются различные виды тепловых насосов, но все они основаны на использовании принципа получения тепла или холода методом разделения тепловой энергии и ее переноса. Лишь один ТН Френетта отличается. Кавитационный способ получения тепловой энергии при помощи гидродинамического генератора является разновидностью теплового насоса.

Тепловая энергия, которая расходуется на отопление здания, является следствием преобразования энергии, осуществляемого при помощи теплового насоса. Причем получают тепло без сжигания топлива, а при помощи охлаждения наружной среды и выделения тепловой энергии внутри помещения, то есть в этом случае закон сохранения энергии соблюдается: сколько тепловой энергии забирается из внешней среды, столько же и выделяется внутри здания. Большинство таких устройств бытового назначения используют тепло солнца, которое накапливается поверхностью земли, водой или воздухом.

Поэтому по типу первого контура все конструкции можно разделить на воздушные, грунтовые и водяные.

По виду теплоносителя (В — вода, Г — грунт) в контурах насосы можно разделить на восемь типов:

В—В;
Г—В;
Г—воздух;
воздух—В;
воздух—воздух;
В—воздух;
хладагент—В;
хладагент—воздух.

Они могут использовать также тепло выпускаемого воздуха, подогревая приточный, то есть работать в режиме рекуперации.

Воздух-воздух

По принципу работы тепловой насос напоминает тот, что применяется в кондиционере в режиме обогрева, но имеет единственное отличие. ТН настроен на отопление, а кондиционер на снижение температуры в комнате.

Принцип действия установки В—В заключается в следующем: воздух даже при низких температурах имеет некоторое количество энергии. Только при абсолютном нуле тепловая энергия отсутствует. Большинство ТН способны получать тепло при температуре –15 °С. В настоящее время некоторые производители выпускают станции, сохраняющие отбор тепла при –30 °С. Забор тепла происходит при помощи испарения фреона, который циркулирует по внутреннему контуру. Для этой цели используется испаритель, в котором хладагент преобразовывается из жидкого состояния в газообразное. При этом поглощается тепло.

Следующим блоком, который расположен в системе теплоснабжения В—В, является компрессор, который фреон из газообразного состояния превращает в жидкое. При этом выделяется тепло. Эффективность установки В—В напрямую зависит от температуры окружающей среды. Чем она ниже, тем и производительность станции меньше.

Воздух-вода

ТН типа воздух-вода является наиболее универсальной моделью. Она весьма эффективна в теплое время года, но в холодное время года производительность существенно падает. Простой монтаж является преимуществом системы. Подходящее оборудование монтируется в любом месте. Тепло, которое удаляется из помещения в виде газа либо дыма, может повторно использовать.

Водяной ТН берет тепло из грунтовых вод, которые прокачиваются через испаритель. Подобный насос отличается неплохой эффективностью и повышенной стабильностью: эффективность — это результат значительной теплоотдачи воды.

Разумеется, для использования установки такого типа, нужно чтобы грунтовые воды на территории имелись в достаточном количестве. Желательно, чтобы вода находилась не глубже 30 метров.

Вода-вода

При такой системе во внутреннем контуре циркулирует легко испаряющаяся жидкость, например, фреон. В качестве контура внутри помещения могут быть водяные трубы, регистры или батареи, заполненные водой.

В качестве внешнего контура может выступать любой водоем, с достаточно большим количеством воды. Это может быть река, озеро или пруд. В этом случае теплоноситель забирает тепло с внешнего контура и отдает его контуру внутреннему.

Геотермальный

В качестве источника тепла у ТН используется запасенная тепловая энергия земли. Такие насосы считаются самыми эффективными, потому что температура грунта остается постоянной в течение всего года.

Эти системы подразделяются на горизонтальные и вертикальные. Но для такого метода нужно довольно большая площадь под горизонтальные трубы, а для вертикальных систем необходимо выполнить значительные земляные работы.

Цены на разные виды тепловых насосов

тепловой насос

Как устроено?

Принцип работы геотермального отопления подразумевает использование тепловых насосов. Они действуют по классическому циклу Карно, беря глубоко внизу холодный теплоноситель и получая взамен нагретый до 50 градусов поток жидкости внутри отопительной системы. Аппаратура работает с коэффициентом полезного действия от 350 до 450% (это не противоречит фундаментальным физическим законам, почему – будет сказано позже). Стандартный тепловой насос обогревает дом или иное здание за счет тепла земли на протяжении 100 тысяч часов (именно таков средний промежуток между профилактическими капитальными ремонтами).

Нагрев до 50 градусов выбран неслучайно. Именно такой показатель по результатам специальных расчетов и при изучении практически реализованных систем был признан наиболее эффективным. Поэтому земляное отопление, использующее поток энергии из недр, в основном дополняется не радиаторами, а теплым полом или воздушным контуром. В среднем, на 1000 Вт энергии, приводящей в работу насос, удается поднять наверх примерно 3500 Вт тепловой энергии. На фоне безудержного роста стоимости теплоносителя в магистральной сети и иных способов отопления это очень приятный показатель.

Геотермическое отопление образовано тремя контурами:

грунтовым коллектором;
тепловым насосом;
собственно, греющим комплексом дома.

Причина проста – та вода, которая встречается в достаточно разогретом слое почвы, быстро разъедает оборудование. И даже такую жидкость можно найти далеко не в любом произвольно взятом месте. Выбор конкретного теплоносителя определяется конструктивными решениями инженеров. Насос подбирается в зависимости от устройства остальных частей системы. Поскольку глубина скважины (уровень заложения оборудования) определяется природными условиями, решающие отличия между типами геотермальных систем связаны с устройством коллектора в грунте.

Горизонтальная структура подразумевает расположение коллектора под линией промерзания почвы. В зависимости от конкретной местности это означает углубление на 150-200 см. Такие коллекторы могут оснащаться различными трубами, как медными (с внешним слоем из ПВХ), так и сделанными из металлопластика. Чтобы получить от 7 до 9 кВт тепла, придется уложить не менее 300 кв. м коллектора. Такая методика не позволяет приближаться к деревьям более чем на 150 см, а по окончании монтажа придется благоустраивать территорию.

Вертикально выставленный коллектор подразумевает бурение нескольких скважин, причем обязательно устремленных в разные стороны, и каждую ведут под своим углом. Внутри скважин располагаются геотермальные зонды, тепловая отдача от 1 пог. м достигает примерно 50 Вт. Нетрудно подсчитать, что для идентичного количества тепла (7-9 кВт) придется поставить 150-200 м скважин. Преимущество в этом случае не только в экономии, но и в том, что ландшафтная структура территории не изменяется. Надо будет только выделить небольшой участок для монтажа кессонного блока и для выставления концентрирующего коллектора.

Нагреваемый от воды контур практичен, если можно вывести наружный узел обмена теплом в озеро или пруд на глубину от 200 до 300 см. Но обязательным условием будет расположение водоема в радиусе 0,1 км от отапливаемого строения и площадь водного зеркала минимум 200 кв. м. Существуют также воздушные теплообменники, когда получение тепла внешним контуром происходит из атмосферы. Подобное решение отлично проявляет себя в южных областях страны и не требует никаких земляных работ. Слабости системы – низкий КПД при морозе в 15 градусов и полная остановка, если температура понизится до 20 градусов.

Тепловой насос для отопления дома, принцип действия

В основу работы теплового насоса, холодильника и кондиционера положен цикл Карно. Тепловой насос для отопления переносит тепло из зоны с более низкой температурой к потребителю, где значение этого параметра должно быть выше. В данном случае оно отбирается извне, там, где аккумулируется, и после некоторых преобразований переходит в дом. Именно природное тепло, а не энергия выделяющаяся при сгорании традиционного топлива, повышает температуру теплоносителя, проходящего по трубам системы отопления.

На самом деле, принцип действия насоса значительно сложнее. Поэтому устройства этого класса часто сравнивают с холодильными установками, только работающими наоборот. Но общий порядок функционирования идентичен, несмотря на то, что есть большая разница как в инженерном решении, так и в назначении основных частей приборов. От традиционной системы отопления схема, собранная на тепловом насосе, отличается количеством контуров и спецификой их работы.

Внешний контур монтируется вне частного дома. Укладывается там, где накапливается тепло при нагреве поверхностей солнечными лучами или по иной причине. Энергия может забираться, к примеру, из воздуха, грунта, водоема. Даже из скважины, если дом стоит на каменистой почве или есть ограничения по установке труб. Поэтому различают несколько модификаций тепловых насосов, при том, что обогрев организуется по однотипной схеме.

Принцип работы насоса

Контур внутренний (не путать с отопительным в доме) территориально расположен в самом агрегате. Охлажденный теплоноситель, циркулирующий во внешнем, частично повышает свою температуру за счет окружающей среды. Проходя через испаритель, передает отобранную энергию хладагенту, которым заполнен внутренний контур. Последний, благодаря своему специфическому свойству, закипает и переходит в газообразное состояние. Для этого достаточно низкого давления и температуры более -5°C. То есть жидкая среда превращается в газ.

Далее – в компрессор, где давление искусственно повышается, за счет чего и производится нагрев хладагента. Именно в этом конструктивном элементе, являющимся вторым по счету теплообменником, тепловая энергия передается жидкости (воде или антифризу), проходящей по обратке системы отопления дома. Довольно оригинальная, эффективная и рациональная схема обогрева.

Для обеспечения работы теплового насоса необходимо электричество. Но это все равно намного выгоднее, чем использовать только электрообогреватель. Так как электро-котел или электрообогреватель тратит ровно столько же электроэнергии, сколько и выдает тепла. Например, если на обогревателе написана мощность 2 кВт, то он тратит 2 кВт в час и выдает 2 кВт тепла. А тепловой насос выдает тепла в 3 – 7 раз больше, чем тратит электроэнергии. Например, используется 5,5 кВт/час на работу компрессора и насоса, а тепла получается 17 кВт/час. Именно такой высокий КПД и является основным достоинством теплового насоса.

Остается добавить, что во внешнем контуре циркулирует солевой раствор или этиленгликоль, во внутреннем, как правило, фреон. В состав такой схемы отопления включается и ряд дополнительных устройств. Основные из них – клапан-редуктор и сабкулер.

Особенности установки приборов

Классическая конструкция приборов состоит из пары контуров.

Важнейшую роль в ней играет теплообменник, выполняющий роль провоцирующего фактора.

Внешний контур — трубы с высокой теплопроводностью, по ним циркулирует хладагент.

Этот контур имеет разнообразные места расположения и по-разному реализовывать действие прибора, но функция у него одна:

благодаря циркуляции фреона (аммиака) тепло из окружающей среды перемещается к компрессору.

Второй контур состоит из:

компрессора (про пластиковые шланги высокого давления прочитайте здесь);
испарителя;
конденсатора;
редукционного клапана.

Гидродинамический тепловой насос отличается от иных конструкцией — прибор состоит из муфты соединительной, передающей выработанную энергию в генератор, где и прогреется жидкость, двигателя и теплогенератора.

При монтаже агрегата важно учитывать расположение внешнего контура, в зависимости от чего, и проводится тот или иной вид монтажа. Так:

для насосов «воздух-вода» внешний контур с трубами располагают на стене или крыше здания, а сам прибор внутри помещения;
если устанавливается геотермальный насос, то расположить агрегат можно вертикально (выкапывается скважина до 100 метров в глубину, куда помещается зонд) или горизонтально (в траншею или котлован полутораметровой глубины трубы укладываются параллельно друг другу).
при монтаже насосов типа «вода-вода» внешний контур располагают в водоеме, на его дне.

Самостоятельная установка альтернативной системы отопления частного дома тепловым насосом, изготовленного своими руками, верный способ сэкономить и обеспечить себе комфортные условия.

Тепловые насосы справятся с обогревом бассейна и гаража, дома и теплицы.

Как сделать тепловой насос Френетта в домашних условиях, посмотрите в видеосюжете.

Для сборки действующей модели теплового насоса не обойтись без знания теории, а точнее, принципа действия этого устройства. Хотелось бы изначально отметить, что утверждения о КПД в 300, 500 и 1000% — это миф или просто маркетинговый ход, рассчитанный на незнание рядовым пользователем законов физики.

Примером могут служить домашние холодильники и кондиционеры, чья конструкция основана на так называемом цикле Карно, его же использует принцип работы теплового насоса для отопления или ГВС. Суть этого цикла заключается в движении вещества (рабочего тела) по замкнутой системе и меняющего свое агрегатное состояние с жидкого на газообразное и наоборот. В момент перехода выделяется или поглощается огромное количество энергии.

Чтобы пояснить на более доступном языке, перечислим основные элементы, которые включает в себя устройство теплового насоса:

компрессор;
теплообменник, где рабочее тело переходит в газообразное состояние (испаритель);
теплообменник, в котором рабочее тело конденсируется (конденсатор);
расширительный (редукционный) клапан;
средства управления и автоматики;
магистрали из медных трубок.

Пройдя компрессор, фреон под давлением движется ко второму теплообменнику, где ему предстоит сконденсироваться и передать полученное тепло воде, снова приняв жидкое состояние. Далее, рабочее тело попадает в расширительный клапан, давление снова падает и оно продолжает свой путь к испарению. Цикл завершен.

Заводские теплонасосы для жилого дома способны выдавать теплоноситель с температурой 55—60 ºС, этого достаточно для обогрева помещений радиаторами либо теплыми полами. При этом вся система отопления затрачивает электроэнергию на такие цели:

питание компрессора;
вращение роторов циркуляционных насосов наружного и внутреннего контура;
питание средств автоматики и контроля.

Тепловым насосом называют не отдельно взятый прибор, а установку, состоящую из следующих компонентов:

Циркуляционного насоса;
Испарителя;
Компрессора;
Конденсатора;
Других коммуникаций в зависимости от типа установки.

Все элементы соединены в цепь при помощи трубопровода. Задачами системы являются сбор энергии, выделение тепла и перенос его к месту потребления. Примерами работы простейшего теплового насоса являются холодильник, кондиционер или сплит-система. Испаритель и конденсатор выполняют роль теплообменников.

Разобравшись в принципе работы теплонасоса, не составит труда сделать такое устройство самостоятельно

Теплонасосные установки можно классифицировать по источнику и носителю тепла.

Виды устройств различают по двум признакам. Первый из них – среда, которая является источником энергии, второй – носитель, которому энергия передаётся, и который непосредственно обеспечивает обогрев жилища. Выделяют следующие типы систем:

Воздух – воздух;
Воздух – вода;
Вода – вода;
Земля – вода;
Земля – воздух.

Насос приводится в действие электрическим током, дизельным генератором или работает от солнечной батареи. Теплоноситель (вода или воздух) циркулирует по трубкам, проходит через испаритель и отдаёт тепло хладагенту. Происходит переход хладагента из жидкого в газообразное состояние. Компрессор сжимает газ с повышением температуры.

В конденсаторе происходит выделение энергии и нагревание теплоносителя. Далее вещество, нагретое до высокой температуры, поступает в систему отопления дома. Выходит теплоноситель уже охлаждённым, цикл повторяется. Таким образом, затраты электроэнергии (либо другого источника энергии) идут только на работу циркуляционного насоса и теплового прибора. Обогрев дома происходит не электричеством, а теплом природного накопителя энергии.

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

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

В режиме обогрева традиционная сплит-система нормально работает при температуре выше минус 5 градусов, на сильном морозе эффективность резко падает
В теплообменном цикле Карно участвует рабочее тело – газ фреон, кипящий при минусовой температуре. Поочередно испаряясь и конденсируясь в двух теплообменниках, хладагент поглощает энергию окружающей среды и переносит внутрь здания. В целом принцип действия теплового насоса повторяет работу кондиционера, включенного на обогрев:

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

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Геотекстиль что это такое и как используется в строительстве Схема работы теплового насоса похожа на принцип действия сплит-системы

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

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

Виды дроссельной арматуры: капиллярная трубка (фото слева) и терморегулирующий вентиль (ТРВ)

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

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

Плюсы и минусы

К преимуществам применения теплонасоса можно отнести:

Возможность применения в отдалённых посёлках, где нет газопровода.
Экономичное расходование электроэнергии только на работу самого насоса. Затраты значительно ниже, чем при использовании электроприборов для отопления помещения. Тепловой насос потребляет энергии не больше, чем бытовой холодильник.
Способность использования в качестве источника энергии дизельного генератора и солнечных батарей. То есть при аварийном отключении электроэнергии обогрев дома не прекратится.
Автономность системы, в которую не нужно доливать воду и контролировать работу.
Экологичность установки. В процессе работы насоса не образуются газы, и нет выбросов в атмосферу.
Безопасность работы. Система не перегревается.
Универсальность. Можно установить теплонасос, работающий на нагрев и охлаждение.
Долговечность эксплуатации. Компрессор требует замены один раз в 15 – 20 лет.
Освобождение помещения, которое предназначалось под котельную. Кроме того, нет необходимости приобретать и хранить твёрдое топливо.

Недостатки тепловых насосов:

Установка стоит дорого, хотя и окупается в течение пяти лет;
В северных районах понадобится использование дополнительных отопительных приборов;
Грунтовая установка хоть и незначительно, но нарушает экосистему участка: использовать территорию для сада или огорода не получится, она будет пустовать.

Бивалентная схема отопления ↑

Использование такой схемы поможет сэкономить на этапе изготовления и монтажа насоса. Дело втом, что расчет мощности теплового насоса производится исходя из минимальной возможной температуры. Но ведь пиково низкие температуры стоят на улице только очень короткое время, а значит, большую часть года тепловой насос будет использовать только часть своего потенциала мощности.

Для того чтобы иметь возможность установки мене мощного насоса параллельно с ним подключают дополнительный источник тепла – электрический котел. Тогда, в сильные морозы вы можете дополнительно «подтапливать» помещение. Учитывая, что таких дней в году бывает немного, такой подогрев не сильно ударит по кошельку, а на стоимости насоса можно значительно сэкономить.

Возможно так же использование в качестве дополнительного оборудования котла на твердом топливе. В этом случае в систему отопления необходимо включить байпас.

Изготовление геотермальной установки

Изготовить геотермальную установку своими руками вполне возможно. При этом для обогрева жилища используется тепловая энергия земли. Конечно, это трудоемкий процесс, но и выгода при этом получается существенная.

Расчет контура и теплообменников насоса

Площадь контура для ТН составляется из расчета 30 м² на каждый киловатт. Для жилого помещения площадью 100 м² нужно около 8 киловатт/час энергии. Значит площадь контура будет составлять 240 м².

Теплообменник можно сделать из медной трубки. Температура на входе 60 градусов, на выходе 30 градусов, тепловая мощность 8 киловатт/час. Площадь теплового обмена должна быть 1,1 м². Медная трубка диаметром 10 миллиметров, коэффициент запаса 1,2.

Длина окружности в метрах: l = 10 × 3,14 / 1000 = 0,0314 м.

Количество медной трубки в метрах: L = 1,1 × 1,2 / 0,0314 = 42 м.

Необходимое оборудование и материалы

Во многом успех при изготовлении ТН зависит от степени подготовленности и знаний самого исполнителя, а также от наличия и качества всего необходимого для монтажа теплового насоса.

Перед началом работ нужно приобрести оборудование и материалы:

компрессор;
конденсатор;
контроллер;
полиэтиленовые фитинги, предназначенные для сборки коллекторов;
труба на земляной контур;
циркуляционные насосы;
водопроводный шланг или труба ПНД;
манометры, термометры;
трубка медная диаметром 10 миллиметров;
утеплитель для трубопроводов;
комплект уплотнений для герметизации.

Как собрать теплообменный блок

Теплообменный блок состоит из двух составных частей. Испаритель нужно собрать по принципу «труба в трубе». Внутренняя медная трубка заполняется фреоном или другой быстро закипающей жидкостью. По наружной циркулирует вода из скважины.

Обустройство грунтового контура

Для того чтобы подготовить необходимую площадь для грунтового контура, требуется выполнить большой объем земляных работ, которые желательно проводить механизированным способом.

Можно использовать 2 метода:

При первом способе необходимо снять верхний слой грунта на глубину ниже его промерзания. На дно получившегося котлована уложить змейкой свободную часть наружной трубы испарителя и произвести рекультивацию почвы.
Во втором способе нужно сначала прокопать траншею по всей планируемой площади. В нее укладывается труба.

Затем нужно проверить герметичность всех соединений и заполнить трубу водой. Если протечек нет, можно засыпать конструкцию землей.

Заправка и первый запуск

После окончания монтажа необходимо заполнить систему хладагентом. Данную работу лучше всего поручить специалисту, потому что для заправки внутреннего контура фреоном применяются специальные приборы. При заполнении нужно замерить давление и температуру на входе компрессора и на выходе.

После окончания заправки нужно включить оба циркуляционных насоса на самую низкую скорость, затем запустить компрессор и контролировать работу всей системы по термометрам. При прогреве магистрали возможно обмерзание, но после полного прогрева системы обмерзание должно растаять.

Главные недостатки геотермального отопления

1. Необходимость электрической энергии. Простейшая геотермальная система требует для получения 4 (кВт) тепловой энергии не менее 1 (кВт) электричества.

Забор тепла от грунта не происходит сам по себе. Для теплообмена обязательно и непременно используется насос. Случись что с электросетью, отопительный контур сразу перестанет обеспечивать объект теплом, так как тепловой насос остановится без электропитания.

2. Низкий уровень теплоотдачи. Традиционная горизонтальная система геотермального отопления, которая уходит под землю на глубину 15-30 метров, обеспечивает лишь 40 (Вт) тепловой энергии с каждого погонного метра подземной магистрали.

Для получения 4 (кВт) тепловой энергии нужно задействовать не менее 100 (м) трубопроводного контура. Если же планируется отапливать объект общей площадью 250 (м2) (высота потолка 2,5-3 метра), нужно задействовать систему отопления мощностью не менее 27,5 (кВт). Для работы такого оборудования понадобится минимум 688 метров погонных подземного трубопровода.

Это далеко не все недостатки геотермального теплового насоса.

3. Ограниченная сфера применения. Геотермальное отопление возможно установить далеко не на каждом объекте. К примеру, отапливать отдельную квартиру в многоэтажке или какой-нибудь магазин в центральных районах города точно не получится. Разрабатывать грунт на территории густонаселенных жилмассивов вряд ли кто-то разрешит.

Другое дело, если геотермальное отопление организовывается на территории жилищного объекта из частного сектора или для какого-нибудь предприятия на окраине города.

4. Высокая стоимость установки геотермального отопления. Само оборудование для организации геотермального отопления стоит минимум в 10 раз дороже аналогичной по мощности газовой техники.

Но покупка оборудования является далеко не полной статьей расходов. В сумму установки геотермального отопления нужно дополнительно включить расходы на создание и обустройство подземных коммуникаций. Не нужно забывать и про пусконаладочные работы, а также обслуживание.

Геотермальное отопление обходится очень дорого.

5. Длительная окупаемость. Срок окупаемости среднестатистической геотермальной системы во многом превышает 10-15 лет. Большой срок окупаемости обусловлен высокой стоимостью оборудования и монтажа коммуникаций.

Для сравнения, традиционный бытовой газовый котел мощностью до 12 (кВт) окупается в среднем за 5 лет.

Самодельный тепловой насос из холодильника: этапы создания

Тепловой насос – достаточно дорогой прибор. Но при желании можно своими руками соорудить устройство из старого холодильника или кондиционера. Холодильное устройство имеет в своей системе две необходимые для насоса детали – конденсатор и компрессор.

Этапы сборки теплового насоса из холодильника:

Сначала собирается конденсатор. На вид это волнистый элемент. В холодильнике он размещен сзади.
Конденсатор необходимо уложить в прочный каркас, который хорошо удерживает тепло и переносит действие высоких температур. В определенных случаях приходится разрезать тару, чтобы беспроблемно установить конденсатор. По окончанию монтажа емкость сваривается.
Дальше идет установка компрессора. Необходимо, чтобы агрегат был в хорошем состоянии.
Функцию испарителя выполняет обыкновенная пластиковая бочка.
Когда все будет подготовлены, следует скрепить элементы между собой. К отопительной системе теплообменник крепится трубами из ПВХ.

Так получается самодельный тепловой насос. Закачку фреона должен проводит профессионал, так как жидкость непроста в работе. К тому же для ее закачки необходимо иметь специальное оборудование.

Холодильник может выполнить роль радиатора. Потребуется сделать два воздухоотвода, которые обеспечат его циркуляцию. Один отвод принимает холодный воздух, второй – выпускает горячий.

Из трубок с разряжённой средой

Этот способ подогрева жидкости можно использовать не только летом, но и зимой, он является одним из наиболее сложных. Место установки устройства из вакуумных трубок должно быть не тенистым, направленным к югу. Не допускается перегрев, циркуляция жидкости должна быть сверху вниз.

Вам потребуется следующие инструменты:

Разводной ключ.
Отвертки.
Устройство для сварки пластиковых труб.
Дрель.

Для начала соорудите раму и поставьте в предполагаемом месте установки, самым лучшим вариантом является крыша, затем закрепите её, например, анкерными болтами. Затем произведите подключение датчика температуры, воздухоотвода. Подсоедините водовод, используя материалы, которые устойчивы к отрицательным температурам.

Приступаем к монтажу нагревательного элемента, возьмите медную трубу и обмотайте её листовым алюминием, вставьте её в стеклянную вакуумную трубу. На низ трубки оденьте фиксирующую чашку и каучуковый пыльник. Металлический конец зафиксируйте в латунном конденсаторе (на трубке вы можете увидеть липкую смазку, не вытирайте её).

Произведите закрытие фиксирующей чаши, подобным способом произведите установку остальных элементов. Выполните установку монтажного блока и проведите к нему электричество 220В. Подключите к нему температурный датчик, воздухоотвод, хотя они и влагостойкие, лучше установить для них защитный экран, далее подсоединяем контроллер, при его помощи происходит контроль за работой системы, вот и весь процесс установки солнечного бойлера своими руками. Запрограммируйте систему на требуемые параметры и произведите запуск.

Характеристики

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.

Преимущества теплонасоса:

не выделяет никаких вредных веществ, абсолютно экологичный;
нет затрат на покупку и доставку топлива (электроэнергия затрачивается только на перемещение фреона);
нет необходимости дополнительных коммуникаций;
абсолютно пожаро — и взрывобезопасный;
полноценное отопление зимой и кондиционер летом;
сооруженный тепловой насос своими руками – это автономная конструкция, требующая минимум усилий по управлению.

Как создать теплонасос самостоятельно

Независимо от выбора типа системы (из трех вариантов, описанных выше), для создания установки понадобится тепловой насос, который состоит из компрессорной станции, испарителя, дроссельной заслонки и конденсатора. Можно купить готовую систему, но ее стоимость окажется довольно высокой. Если имеющийся бюджет не позволяет приобрести установку, ее можно смонтировать самостоятельно.

Перед разработкой и монтажом собственного автономного отопления нужно убедиться в том, что вся электропроводка в доме находится в надлежащем состоянии.

Есть два основных способа создания установки своими руками: на основе холодильника или кондиционера. Рассмотрим их подробнее.

Конструктивное исполнение

Промышленность выпускает различные по эксплуатационным характеристикам модели, но они имеют в своем составе оборудование, выполняющее типовые задачи, описанные выше.

Как вариант конструктивного исполнения на рисунке представлен тепловой насос для отопления дома.

Здесь по входным трубопроводам принимается тепло от геотермальных источников, а по выходным — передается в систему обогрева дома.

Работа теплового насоса обеспечивается:

системой контроля параметров схемы и управления, включая дистанционные способы через интернет;
дополнительным оборудованием (узлы промывки и заполнения, расширительные баки, группы безопасности, насосные станции).

Грунтовые конструкции

Они используют три схемы устройства теплообменников для забора энергии от источника:

поверхностное расположение;
установка вертикальных грунтовых зондов;
заглубление горизонтальных конструкций.

Первый метод наименее эффективен. Поэтому он редко применяется для отопления дома.

Установка зондов в скважинах

Этот способ наиболее эффективен. Он предусматривает создание скважин на глубины порядка 50÷150 метров и больше для размещения U-образного трубопровода из пластиковых материалов с диаметром от 25 до 40 мм.

Увеличение площади поперечного сечения трубы, как и углубление скважины, создает улучшенный теплосъем, но удорожает конструкцию.

Горизонтальные коллекторы

Бурение скважин для зондов стоит дорого. Поэтому часто выбирается этот способ, как более дешевый. Он позволяет обойтись рытьем траншей ниже глубины промерзания почвы.

В проекте горизонтального коллектора следует учитывать:

теплопроводность грунта;
среднюю влажность почвы;
геометрию участка.

Они влияют на габариты и конфигурацию коллектора. Трубы могут укладываться:

петлями;
зигзагами;
змейкой;
плоскими геометрическими фигурами;
винтовыми спиралями.

Важно понимать, что площадь участка, отводимого под такой коллектор, обычно превышает габариты фундамента дома в 2÷3 раза. Это основной недостаток такого метода

Водные коллекторы

Это наиболее экономичный способ, но он требует расположения около здания глубокого водоема. На его дне размещают и закрепляют грузами собранные трубопроводы. Для эффективной работы теплового насоса требуется просчитать минимальную глубину закладки коллектора и объем водоема, способного обеспечить теплосъем.

Габариты такой конструкции определяются проведением тепловых расчетов и могут достигать протяженности более 300 метров.

Рисунок ниже демонстрирует подготовку магистралей для сборки на льду весеннего озера. Он позволяет визуально оценить масштабы предстоящей работы.

Воздушный метод

Внешний или встроенный вентилятор нагнетает воздух с улицы прямо на испаритель с фреоном, как в кондиционере. При этом не требуется создавать громоздкие конструкции из труб и помещать их в грунт или водоем.

Тепловой насос для отопления дома, работающий по такому принципу, стоит дешевле, но использовать его рекомендуется в относительно теплом климате: морозный воздух не позволит работать системе.

Подобные устройства нашли широкое применение для обогрева воды в бассейнах или помещений, расположенных рядом с промышленными устройствами, постоянно участвующими в технологическом процессе и выделяющими в атмосферу тепло мощными системами охлаждения. В качестве примера можно привести силовые автотрансформаторы энергетики, дизельные станции, котельные.

Холодильник и его контуры

Для справки. Бытовые холодильники бывают одноконтурные и двухконтурные. Если контур охлаждения один, то он «обслуживает» и холодильное, и морозильное отделения. Плюс каждому холодильнику присваивают от 0 до 4 звезд-снежинок. Чем их больше, тем ниже температуру можно выставлять в морозилке.

Так вот у моделей с одноконтурным охлаждением и 4-звездочной морозильной камерой температура устанавливается в зависимости от холодильного отделения. Именно в нем находится датчик температуры. А это отделение нагревается гораздо медленнее морозильного.

Чтобы поддерживать «холодную погоду» в морозилке на оптимальном уровне, нагревательные элементы искусственно повышают температуру в холодильной камере. В таком случае быстрее срабатывает датчик, запускающий процесс охлаждения.

Получается, сначала нужно что-то нагреть, чтобы что-то другое заморозить.

Первичные контуры и функциональность системы

Для работы теплонасоса требуется источник тепловой энергии, которым может служить любая среда при условии, что в зимнее время ее температура стабильно будет превышать +1°С. Таким образом, практикуется установка агрегатов, получающих тепловую энергию из воды, воздуха и земли (из грунта или пород глубокого залегания).

Вода

Для прокладки первичного контура подходит любой естественный или искусственный водоем, при условии, что он не промерзает до дна. Длина трубопровода, погруженного на дно, определяется при расчете мощности теплового насоса — один метр смонтированного змейкой или кольцами трубопровода позволяет получить до 30 Вт тепловой энергии. То есть, теплонасос с трубопроводом длиной 500 метров способен обогреть дом, у которого потребность в тепле составляет 15 кВт.

Горизонтальный трубопроводный контур, уложенный кольцами

Принцип работы теплового насоса вода-вода заключается в том, что полученное тепло используется на нагрев жидкого теплоносителя в радиаторной системе отопления или контуре теплого пола. Функциональность теплового насоса вода-вода достаточна, чтобы обеспечивать стабильный напольный обогрев, так как позволяет поддерживать температуру теплоносителя на уровне 45-60 градусов. Для полноценного радиаторного отопления с таким температурным режимом дом требуется серьезно утеплить.

Воздух

У теплового насоса вода-вода коэффициент преобразования в среднем составляет 1,5-2,2. В то время как тепловой насос воздух-воздух или воздух-вода превышают этот показатель приблизительно в два раза — коэффициент преобразования более 4.

Тепловые насосы, работающие по схеме «воздух-воздух» широко распространены, поскольку они не нуждаются в монтаже больших контуров. Любой инверторный кондиционер, сплит-системы, работающие на обогрев помещения, по сути, являются тепловыми насосами с небольшой эффективностью.

Принцип работы воздушного теплового насоса

Воздушный тепловой насос имеет существенный недостаток — в морозную погоду ему негде брать тепло. Некоторые модели агрегатов рассчитаны на работу при -20°С, в остальных случаях предел не опускается ниже -10°С.

Помимо агрегатов «воздух-воздух» существует тепловой насос системы воздух-вода. Его отличие в том, что полученная тепловая энергия греет не воздух в помещении, а теплоноситель в отопительном контуре.

Принцип действия теплового насоса воздух-вода стандартный. При этом испаритель, дополнительно оснащенный вентилятором, устанавливают снаружи дома, а компрессор и конденсатор внутри. Подсоединив к теплообменнику водяной контур, можно обустроить напольный обогрев помещения.

Земля

Самым стабильным природным источником тепла являются горные породы на глубине свыше 20 метров, так как они постоянно подогреваются теплом от земного ядра. Но под установку контура из U-образной трубы приходится бурить глубокие скважины, что сказывается на цене установки. Геотермальные установки эффективны, но окупаются только через 10-15 лет эксплуатации при условии качественного утепления дома.

Тепловой насос «Земля-Вода»

Более дешевый в монтаже вариант подразумевает укладку контура на полметра ниже уровня промерзания грунта. Схема укладки — змейкой или кругами. Монтаж такой системы требует большого объема земельных работ, кроме того, внешний контур может быть поврежден в процессе эксплуатации.

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.

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.

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.

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.

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

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.