1. Принцип роботи та складові частини теплового насоса
2. Як зробити тепловий насос своїми руками
3. компресор
4. Конденсатор теплового насоса
5. З чого і як своїми руками можна зробити випарник теплового насоса
6. Терморегулюючий клапан (вентиль) (ТРВ)
7. збірка системи
8. Варіанти зовнішніх контурів теплового насоса
9. Джерело теплової енергії - свердловина
10. Джерело тепла - грунт на ділянці
11. Зовнішній контур в воді
12. Інші види теплових насосів

Теплові насоси є перспективним видом пристроїв для опалення будинку, що дозволяють отримати, практично дармову, теплову енергію із зовнішнього середовища: землі, води або повітря, витрачаючи при цьому відносно невелика кількість електроенергії (співвідношення 3-4: 1). Головним недоліком, який перешкоджає їх широкому використанню, є те, що необхідні досить великі початкові фінансові вкладення: висока вартість обладнання плюс монтаж. От якби можна було робити теплові насоси своїми руками. Виявляється, в принципі, можна. Про один з таких способів і що для цього знадобиться ми і розповімо в цій статті.

Принцип роботи та складові частини теплового насоса

-------------------------------------------------- --------------- ----------------------------------- ------------------------------

В принципі, робота являє собою спільне функціонування трьох замкнутих контурів, які взаємодіють між собою:

• Перший, по якому циркулює теплоносій, що забирає теплову енергію з низькотемпературної навколишнього середовища (грунту, води, повітря);
• Другий, в якому циркулює рідина з низькою температурою випаровування (наприклад, фреон), забирає цю енергію, за допомогою процесів випаровування і конденсації збільшує температуру і віддає тепло третього контуру;
• Третій контур являє собою ні що інше, як систему опалення будинку (найчастіше теплі підлоги), він забирає теплову енергію з конденсатора і віддає приміщенню.
• За таким принципом працюють всі теплові насоси, але в пристроях типу «грунт, вода / вода» в першому і третьому контурах рідкий теплоносій, в пристроях «повітря / вода» - замість першого контуру зовнішнє повітря, а в пристроях «повітря / повітря» і замість першого і третього контурів повітря зовнішній і приміщення відповідно.

Для того щоб така система працювала необхідні такі основні елементи:

• Випарник -в якому під впливом теплової енергії теплоносія першого контуру, через теплообмінник, відбувається нагрівання і випаровування рідкого холодоагенту (фреону);
• Компресор, який стискає пароподібний холодоагент (при цьому відбувається виділення теплової енергії);
• Конденсатор, в якому теплий стислий холодоагент за допомогою теплообмінника віддає свою енергію теплоносія третього контуру, а сам конденсується (перетворюється в рідину).
• Терморегулюючий вентиль або клапан (ТРВ).

Всі ці елементи з'єднані між собою герметичним трубопроводом другого контуру. Випарник, крім того, повинен мати можливість приєднання до першого контуру, а конденсатор - до системи опалення будинку.

Мал. 1 Основні елементи теплового насоса

Як зробити тепловий насос своїми руками

Для того, щоб зробити тепловий насос своїми руками необхідно виготовити основні його елементи, мова про які йшла вище, або пристосувати під них відповідні б / у агрегати, а також з'єднати їх в одну систему.

компресор

Компресор для теплового насоса самостійно виготовити неможливо. Тому, краще всього використовувати новий або в хорошому стані б / у від кондиціонера або спліт-системи. Знайти такий компресор можна в майстернях з ремонту кондиціонерів і холодильного устаткування.

Компресор для саморобного теплового насоса від сплати системи

Як варіант, якщо не знайдеться агрегату потрібної потужності, замість одного компресора можна встановити каскад з двох. Щоб не помилитися, перед покупкою, найкраще, проконсультуватися в кваліфікованого фахівця з холодильного обладнання.

Конденсатор теплового насоса

Конденсатор теплового насоса з сталевого бака (нержавейка)

Конденсатор може являти собою сталевий корпус - герметичний бак в якому розташовується теплообмінник з мідної трубки. В якості корпусу найкраще використовувати бак з нержавійки обсягом 100-150 л.

Мідну трубку для теплообмінника конденсатора (фреоновода) можна взяти діаметром ½ дюйма (12,7 мм). А так, як довжина її повинна бути досить великою, для забезпечення достатньої площі теплообміну, то її необхідно буде згорнути в вигляді спіралі, використовуючи для цього будь-який циліндричний предмет відповідного діаметру. Після згортання витки спіралі, для забезпечення однакового відстані між ними, можна закріпити з двох сторін на алюмінієвих рейках або куточках.

Для того, щоб розрахувати площа мідного теплообмінника можна використовувати формулу:

S = kW / 0,8 (t1-t2),

де:

• S - необхідна площа поверхні мідного теплообмінника (трубки), м2;
• kW - теплова потужність системи (з компресором), кВт;
• t1, t2 - температура води на виході і вході з конденсатора (наприклад, для теплої підлоги це може бути 35 і 30 ° С відповідно).

Знаючи необхідну площу і розділивши її на діаметр трубки (в метрах), можемо дізнатися необхідну її довжину.

Мідну трубку можна використовувати з толщенной стінки 0,8-1,2 мм, спеціальну «холодильну» або звичайну сантехнічну.

Мідна трубка конденсатора, скручена в спіраль

Краще якщо товщина стінок мідної трубки для теплообмінника конденсатора буде не менше 1 мм. В цьому випадку при згортанні в спіраль вона не буде м'яти, особливо при відсутності навичок такої роботи (для того, щоб така слухавка не м'ялася, її попередньо можна заповнити піском, закривши кінці дерев'яними або гумовими пробками, а згодом продути компресором і промити).

Для того, щоб вмонтувати спіраль з мідної трубки в сталевий бак, останній необхідно розрізати на дві половини і просвердлити в ньому отвору для виходу кінців мідної трубки і підведення води з системи опалення. У місцях входу і виходу води слід приварити патрубки з різьбою ½ дюйма. Місця виходу мідних трубок можна герметизувати за допомогою сантехнічних переходів з обтискними гайками.

Після монтажу мідної спіралі бак зварюється за місцем розрізу. Якщо у вас немає достатньої кваліфікації, то зварювальні роботи краще доручити досвідченому зварнику.
Виготовлений конденсатор встановлюється вертикально: в цьому випадку холодоагент, конденсуючись буде йти вниз і виходити з конденсатора без бульбашок. Зовні бак і підводять труби необхідно ізолювати за допомогою мінеральної вати і фольги або пенофольгірованного матеріалу.

З чого і як своїми руками можна зробити випарник теплового насоса

Пластикова бочка для випарника

Випарник може являти собою ємність з циркулюючої в ній водою (що надходить із зовнішнього контуру), в якій розміщується теплообмінник з мідної трубки в якому буде випаровуватися фреон.

Варіант перший - випарник у вигляді бочки. Так як температура рідини в випарнику відносно низька, в якості ємності цілком можна використовувати як металеву, так і пластикову бочку ємністю 65-125 л. Як теплообмінника можна використовувати мідну трубку діаметром ¾ дюйма (19,2 мм) з товщиною стінки 1-1,2 мм, звернувши її в спіраль, використовуючи циліндричний предмет (балон або ін. Як і при виготовленні конденсатора). Але в цьому випадку спіраль буде буде більше в діаметрі і має відповідати діаметру і висоті обраної бочки. Площа теплообмінної поверхні і, відповідно, довжина мідної трубки розраховується також, як і при виготовленні теплообмінника для конденсатора. У корпусі бочки також необхідно зробити отвори і закріпити сантехнічні фітинги для підключення води і проходу мідних трубок.

Спіраль з мідної трубки для випарника

Випарник з пластикової бочки - вид зверху

Другий варіант теплообмінника: труба в трубі, коли трубка з холодоагентом поміщається в пластикову трубу, по якій противотоком в турбулентному режимі циркулює вода - це покращує теплообмін. Довжина такого теплообмінника буде відповідати розрахованої довжині мідної трубки і буде досить великий (25-40 м) і тому він скручується в спіраль такого діаметру, щоб його зручно було розмістити.

Теплообмінник «труба в трубі»

Терморегулюючий клапан (вентиль) (ТРВ)

ТРВ також як і компресор доведеться купувати готовий, краще новий, з урахуванням потужності майбутнього теплового насоса. При виборі, покупці і монтажі ТРВ найкраще скористатися консультацією фахівця з холодильного обладнання.

ТРВ - терморегулюючий вентиль (клапан, дросель)

збірка системи

Збірка теплового насоса передбачає з'єднання всіх його елементів в одну систему. З'єднання здійснюється мідними трубками, тому не обійтися без пайки. Для цього можна використовувати кисневу пальник, а якщо її немає, то як варіант - комплект для пайки Rotenberg. Краще брати балон Максігаз 400 (жовтий). Знадобляться ще електроди без вмісту срібла (не менше 3 шт.) І, мінімум, один з 40% вмістом (вібростійкий) для пайки трубки біля компресора.

Під час пайки ТРВ можна перегрівати - нагрівати вище 100 ° С. Можна його корпус під час цієї роботи загорнути в мокру ганчірку.

Для можливості заправки системи фреоном, до неї також необхідно приварити клапан Шредера, який повинен мати ніпель для приєднання шланга. Його завчасно можна придбати одночасно з покупкою ТРВ.

При пайку заправного клапана Шредера з нього попередньо необхідно вивернути ніпель - для запобігання виходу з ладу ущільнювача.
Крім цього, на виході конденсатора, після термобаллона ТРВ, зверху необхідно припаяти трубку вирівнювання тиску.

Після складання і пайки в готовій системі необхідно створити вакуум, тобто викачати з неї повітря. Зробити це можна за допомогою вакуумного насоса або пристосувавши для цього компресор від холодильника.

Для заправки системи фреоном знадобиться сам холодоагент (близько 2 кг) і манометр для контролю тиску, найкраще, спеціальний фреоновий, але якщо такого не знайдеться можна використовувати манометр для насосної станції.

Роботи по збірці і особливо по заправці системи фреоном, а також її регулювання вимагають особливих навичок, тому цей етап краще виконувати, попередньо проконсультувавшись з досвідченим ХОЛОДИЛЬЩИК або взагалі цю роботу доручити фахівцеві.

Для запуску копрессор знадобиться пусковий реле, розраховане на пусковий струм не менше 40 А. В електричному щитку для теплового насоса необхідно виділити окремий автомат потужністю 16 А.

В конденсаторі і випарнику необхідно також встановити термореле, які будуть відключати систему: реле на виході води з конденсатора - при досягненні максимального значення (зазвичай 35-40 ° С), а реле на виході води з випарника - на 0 ° С - для запобігання її замерзання.

Надалі, необхідно буде за допомогою відповідних фітингів і запірної арматури під'єднати: випарник до зовнішнього контуру, а конденсатор - до системи опалення будинку (найчастіше - до теплих), заповнивши при цьому їх водою або іншою рідиною, яка використовується в них в якості теплоносія.

Варіанти зовнішніх контурів теплового насоса

Зовнішній контур може являти собою трубопровід-теплообмінник, який забирає тепло з свердловини, грунту або водойми. Кожен з цих варіантів має свої особливості, переваги і недоліки, як при монтажі, так і при експлуатації. Тому розглянемо їх докладніше.

Джерело теплової енергії - свердловина

Для того, щоб використовувати таке джерело тепла, необхідно пробурити свердловину (одну глибоку або кілька дрібних) або використовувати вже наявну. Вважається, що з одного погонного метра свердловини можна отримати 50-60 Вт теплової енергії. Тому для 1 кВт потужності теплового насоса буде потрібно близько 20 м свердловини.

Зовнішній контур теплового насоса в свердловині

Перевага: свердловина не займає багато місця на ділянці і відрізняється великою тепловіддачею.

Недолік: свердловину, особливо глибоку, необхідно бурити за допомогою за допомогою спеціальних механізмів або машини.

Джерело тепла - грунт на ділянці

В цьому випадку трубу зовнішнього контуру необхідно укласти на глибину, що перевищує максимальну глибину промерзання в даному районі. При цьому може бути два варіанти укладання: вийняти весь грунт на певній площі і укласти трубу у вигляді зигзагів, а потім засипати все грунтом або можна укласти трубу в вириті для цього траншеї.

Тепловий насос «грунт-вода»

Для 1 кВт потужності теплового насоса, в залежності глибини укладання, щільності та обводнення грунту, може знадобиться 35-50 м контуру. Мінімальна відстань між трубами контуру - 0, 8 м.

Недоліки такого виду зовнішнього контуру:

• для його розміщення необхідна досить велика площа, на якій згодом можна буде висаджувати дерева або чагарники, а тільки газон, квіти або однорічні рослини;
• великий обсяг земляних робіт.

Зовнішній контур в воді

Ще один варіант зовнішнього контуру - труба укладається на дно найближчого водоймища, якщо він є поруч з будинком. При цьому водойму повинен бути досить глибоким, щоб не промерзати до дна взимку. З одного погонного метра такого зовнішнього контуру можна отримати максимум близько 30 Вт теплової енергії (мінімум 30 м труби на 1 кВт потужності теплового насоса). Для того, щоб покладений на дно трубопровід не спливав, на нього встановлюється вантаж - близько 5 кг на кожен погонний метр.

Зовнішній контур теплового насоса в водоймі

Перевага: немає необхідності бурити свердловину або виконувати земляні роботи на великій площі.

Головний недолік такого зовнішнього контуру: не завжди поруч з будинком є відповідний водойму.

Інші види теплових насосів

Крім теплових насосів, в яких використовується теплова енергія грунту та води існують конструкції, в яких використовується енергія навколишнього повітря. В принципі, вони відрізняються тим, що в них відсутній зовнішній контур (трубопровід), а роль теплоносія у випарнику виконує зовнішнє повітря, що нагнітається вентилятором. За таким принципом працюють спліт-системи - кондиціонери, які можуть працювати не тільки на охолодження, але і нагрівання приміщення. Перевагою таких систем є те, що немає необхідності влаштовувати зовнішній контур з трубопроводу і укладати його в грунт, свердловину або водойму. Головним же недоліком є ​​неможливість використання при температурі повітря нижче 0 ° С.

Відео по темі: