Сделать тепловой насос для отопления дома своими руками? Пошаговое руководство к действию

В котельных сжигается газ, уголь или мазут. В результате этого образуется тепло, которое при помощи теплоносителя по трубам подается в многоквартирные дома. В частном секторе для получения теплоснабжения также могут сжигать газ, уголь или дрова. В некоторых редких случаях для отопления может использоваться электроэнергия.

В настоящее время имеются эффективные разработки тепловых насосов (далее — ТН). Их можно использовать для отопления домов частного сектора, садовых домиков и гаражей.

Принцип работы

Работа теплового насоса основана на свойствах жидкостей и газов, а также законов термодинамики, в соответствии с которыми

При использовании теплового насоса в системах отопления используется принцип разности потенциалов тепловой энергии.

Теплоноситель двигаясь по наружному контуру получает тепловую энергию от внешних источников тепла, которыми могут быть энергия солнца, окружающего воздуха, геотермальных вод и иных источников. При циркуляции теплоноситель поступает на испаритель теплообменника в котором отдает аккумулированное тепло теплоносителю внутреннего контура.

Принцип 3

Далее внутренний теплоноситель поступает на конденсатор теплообменника, где он в свою очередь, отдает полученную тепловую энергию в систему отопления, либо горячего водоснабжения дома.

В состав стандартного теплового насоса входят следующие компоненты:

  • Испаритель – теплообменник, где полученная тепловая энергия передается хладагенту;
  • Компрессор – осуществляет сжатие хладагента, что в свою очередь приводит к повешении его температуры;
  • Конденсатор – теплообменник, где тепловая энергия хладагента передается потребителю;
  • Расширительный клапан (дроссель) – служит для снижения давления хладагента перед попаданием его в испаритель.

Для увеличения КПД установок использующих в свей работе тепловые насосы, в наружный контур теплоносителя устанавливают насос или вентилятор, в зависимости от вида теплового насоса, а в контур теплоносителя дома монтируют циркуляционный насос.

Использование старого холодильника

Устройство теплонасоса из холодильника

Итак, чтобы собрать отопительную систему в загородном доме, необходимо иметь тепловой насос.

Сегодня такие агрегаты стоят недешево, это объясняется высокими техническими характеристиками и кропотливой работой по их сборке. Но, при желании собрать теплонасос можно своими руками.

Соорудить простой теплонасос можно из бытового холодильника. Особенность техники заключается в том, что в нем есть два основных компонента теплового насоса – конденсатор и компрессор. Это позволит значительно ускорить сборку теплонасоса своими руками.

Принцип работы геотермального теплового насоса:

Итак, сборка насоса из старого холодильника осуществляется следующим образом:

  1. Сборка конденсатора. Элемент выполняется в виде змеевика. В холодильники он чаще всего устанавливается сзади. Эта всем известная решетка и является конденсатором, с помощью которого происходит отдача тепла хладагентом.
  2. Конденсатор устанавливается в емкость, которая обладает высокой прочностью и способна выдерживать высокие температуры. Чтобы в процессе монтажа не повредить змеевик, эксперты рекомендуют разрезать емкость и установить в нее конденсатор. После этого емкость сваривается.
  3. Далее на емкость крепится компрессор. Изготовить агрегат в домашних условиях практически невозможно. Поэтому лучше взять его со старого холодильника. При этом стоит обратить внимание на то, чтобы он был в исправном состоянии.
  4. В качестве испарителя можно использовать обычную пластиковую бочку.
  5. После того как все элементы системы будут готовы, они соединяются между собой. Для подключения агрегата к отопительной системе используют пластиковые трубы.

Таким образом, можно соорудить тепловой насос из старого бытового холодильника. Если понадобится закачка фреона в систему, то для этого нужно вызвать мастера. Такую работу можно выполнить только с помощью специального оборудования.

Возьмите на заметку: тепловые насосы из холодильника часто используют для обогрева небольших помещений и строений бытового назначения. Это может быть гараж или небольшой сарай.

Также холодильник можно использовать в качестве источника тепла. То есть он будет играть роль радиатора отопительной системы. Нужно просто смонтировать два воздуховода, по которым в технику будет поступать, и отводиться воздух.

Первый канал будет запускать в морозилку воздух, а второй выпускать. При этом происходят физические процессы, которые заставляют конденсатор нагреваться.

Возможно, Вам будет также интересна статья о том, как сделать своими руками тепловой насос Френетта. О тепловых насосах Игоря Савостьянова Henk System Вы можете прочитать здесь.

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»

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»

воздух-воздух

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»

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»

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.

Источники низкопотенциальной энергии

К источникам низкопотенциальной энергии относят грунт, воду и воздух. Эти ресурсы возобновляемы, не расходуются в процессе работы насоса, поэтому неисчерпаемы. Их используют для отопления жилых зданий, обогрева пешеходных дорожек и стадионов, обеспечения горячего водоснабжения.

Использование природных водоёмов

Даже зимой природные источники не замерзают полностью. На определённой глубине сохраняется температура воды выше нуля. Это свойство рек, озёр и морей применяют для обогрева помещений при помощи теплонасосных установок типа вода – вода и вода – воздух. Примерная глубина установки элементов системы:

  • В северных регионах – 3 метра;
  • В южных регионах – 1 метр.

Для эффективного использования ресурса водоём должен находиться на расстоянии не более пятидесяти метров от объекта, который нужно отапливать. Если расстояние больше, то возникают дополнительные затраты. На установку трубопровода уйдёт больше материала, да и работы по выкапыванию траншей тоже прибавится. И это при условии, что дом от водоёма отделяет только неиспользуемая земля. А вот если озеро находится непосредственно у жилища, то использовать его выгодно. Прокладка трубопровода в воде не является слишком трудоёмкой и затратной.

Это важно! Глубина водоёма должна оставаться стабильной, без перепадов в течение всего периода использования.

  1. Жёсткость воды и содержание отдельных микроэлементов. Опираясь на данные показатели, выбирают модель оборудования. Если тепловой насос подобрать неправильно, то оборудование быстро выйдет из строя из-за коррозии.
  2. Степень загрязнения воды. Для успешного функционирования системы устанавливают фильтры. При высокой степени загрязнения стоит подсчитать экономическую выгоду, так как система очистки будет стоить дорого.

Энергия грунтов

Земля обладает способностью накапливать солнечное тепло, а также получать энергию от земного ядра. Фактически грунт является неиссякаемым источником тепла. Тепловой насос типа грунт – вода и грунт – воздух нормально функционирует при температуре земли от +5 до +10° С. Чем ниже температура грунта, тем более мощное оборудование нужно использовать. Конструкция теплообменного контура может быть горизонтальной или вертикальной. Площадь, которую он занимает, также напрямую зависит от температуры земли. Ветви трубопровода укладывают на расстоянии одного (максимум 1,5) метров друг от друга.

Для использования данного источника тепла нужно выделить большую площадь. Эта территория не пригодна для посадки растений, так как они будут вымерзать. Трудности представляют монтаж системы и поиск специалиста, который справится с работой.

Это важно! Теплоотдача грунта зависит от его вида. Меньше всего тепла можно получить из песка. Наибольшей теплоотдачей обладают гранит и известняк. Обычный грунт считается средним по способности выделять энергию.

При вертикальном расположении системы для обогревания дома в 200 м² потребуется пробурить примерно десять скважин глубиной 30 м (при средних показателях теплоотдачи) и диаметром 15 см. Для горизонтальной установки при тех же исходных данных придётся уложить около 500 метров трубопровода.

Трудности монтажа и материальные затраты компенсируются:

  • Сроком эксплуатации теплонасоса, который составляет 50 – 70 лет;
  • Экономией денежных средств на оплату газового отопления.

Произвести гидравлический расчёт системы отопления поможет данная статья:

Тепло из скважин

Грунтовую воду из скважины для обогрева жилья используют редко из-за сложности монтажа. Система должна состоять из двух скважин. Из одной отбирается вода для получения тепла. Во вторую сбрасывается пропущенная через систему отопления жидкость. Расстояние между скважинами должно быть не менее 15 метров.

Перед установкой теплонасоса определяют направление течения грунтовых вод. Сливая скважина должна располагаться ниже по течению. Кроме того, необходимо обеспечить фильтрацию воды от механических и химических примесей.

Тепловая энергия воздуха

Тепловой насос, использующий энергию воздуха, наиболее прост по конструкции. Трубопровод не требуется, так как воздух поступает к испарителю прямо из окружающей среды. Тепло передаётся хладагенту и далее теплоносителю в помещение. Теплоносителями могут быть воздух (через вентилятор доводчика) и вода (в радиаторах отопления и тёплом полу).

Теплонасос типа воздух – воздух работает по принципу кондиционера с некоторыми отличиями:

  • Система функционирует при отрицательной температуре;
  • Тепловой насос может быть единственным источником тепла в доме;
  • Экономичность в сравнении со стандартными кондиционерами, которые работают не только на охлаждение, но и на обогрев.

Энергия солнца является прекрасной альтернативой электричеству. Подробнее о солнечных батареях для дома можно прочитать здесь:

Цены за монтаж тепловых насосов «под ключ»

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

Для того, чтобы иметь представление о порядке цифр за данную услугу, рассмотрим несколько предложений из разных регионов без учета стоимости прочего оборудования системы теплоснабжения здания.

  • 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:

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.

Алгоритм изготовления своими руками

Правила изготовления агрегата:

  • Определитесь с источником, от которого будет работать контур отопления. В областях с суровым климатом советуют использовать источники, расположенные под землей, в регионах с теплым климатом энергию можно получать из воздуха.
  • Выполните расчет мощности агрегата. Она зависит от качества утепления дома. Если здание не обшито утеплителем, то рекомендуемая мощность прибора — 70 Вт/м2. Только такой агрегат создаст комфортный микроклимат внутри здания. Для домов, утепленных современным материалом, подойдет мощность в 45 Вт/м2. В здании, утепленном по специальной технологии, не используется мощный агрегат. Рекомендуют брать мощность в 25 Вт/м2. Если мощность увеличить, то внутри помещения будет слишком высокая температура.
  • Подготовьте основное и дополнительное оборудование.
  • Выполните монтаж узлов и сборку системы. После этого подключите ее к источнику.

Плюсы и минусы тепловых насосов

К плюсам использования систем отопления основанных на использовании тепловых насосов можно отнести следующие:

  • Экономичность в процессе эксплуатации;
  • Экологическая безопасность установок;
  • Пожаробезопасность установок;
  • Надежность при эксплуатации;
  • Автономность работы.

К недостаткам относятся:

  • Высокая стоимость;
  • Сложность выполнения всего комплекса работ;
  • Необходимость капитального ремонта после истечения срока эксплуатации, сопряженного со значительными материальными вложениями.

Конструктивные особенности

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.

Изготовление и монтаж

Сделать тепловой насос не сложно, если есть детали — компрессор (его можно вытащить из сломанного кондиционера), медные трубки (для контура) и бак объемом в сто литров.

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.
Рейтинг
( 2 оценки, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: