Тепловой насос своими руками — от расчета оборудования до самостоятельного монтирования

Планируя организацию отопления и горячего водоснабжения частного дома иногда можно столкнуться с целым рядом проблем. Все начинается с выбора энергоносителя. Когда рядом с домом проходит газопровод, как правило, сомневаться не приходится.

Достаточно оформить все необходимые документы на газификацию дома, и тепло вам обеспечено. Но, к сожалению, в нашей стране еще немало таких районов, где газ можно купить только в баллонах. Что же делать в этой ситуации? Топить печь дровами и углем – хлопотно и не очень эффективно, а согреваться электричеством – дорого. На помощь приходят новейшие разработки в области альтернативных источников энергии. Эти технологии позволяют извлекать тепло из земли, воды и воздуха. Одним из таких изобретений является тепловой насос, своими руками установить его хоть и сложно, но вполне возможно.

Содержание

• Разновидности тепловых насосов
• Грунт-вода
• Воздух-вода
• Вода-вода
• Принцип работы теплового насоса
• Расходы и окупаемость
• Как выполнить расчет оборудования?
• Экологичность и безопасность
• Как сделать тепловой насос самоcтоятельно?
• Правила установки и монтажа
• Вертикальный насос типа «грунт-вода»
• Горизонтальный насос типа «грунт-вода»
• Насос типа «Вода-вода»
• Насос типа «Воздух-вода»
• Бивалентная схема отопления
• Теория и практика — обзорное видео

Разновидности тепловых насосов ↑

Существует три разновидности тепловых насосов, пригодных для отопления дома. Различаются они по типу используемых источников тепла:

Грунт-вода ↑

Это устройство извлекает тепло из грунта при помощи коллекторов или зондов. Незамерзающая жидкость транспортирует его к тепловому насосу, а оттуда энергия перенаправляется в систему отопления. Если вы являетесь обладателем земельного участка большой площади, целесообразнее устанавливать коллекторы, проложенные ниже уровня промерзания грунта. Для маленьких участков подойдут зонды.

Воздух-вода ↑

Как понятно из названия это устройство извлекает тепло из воздуха при помощи вентиляторов и испарителя.

Вода-вода ↑

Как правило, такое устройство работает с грунтовыми водами, но при наличии на участке водоема, тепло может быть извлечено и из него. В тепловом насосе энергия утилизируется, и охлажденная жидкость направляется обратно через поглощающую скважину.

Принцип работы теплового насоса ↑

Система включает в себя собственно тепловой насос, устройство забора и устройство распределения тепла. Внутренний контур теплового насоса состоит из компрессора, питающегося от электросети, испарителя, дроссельного клапана и конденсатора.

Принципиальная схема работы теплового насоса (нажмите для увеличения)

Принцип работы этого прибора был разработан еще в 19 веке и назван «цикл Карно». Происходит это следующим образом:

• В коллектор подается незамерзающая смесь – это может быть вода со спиртом, соляной раствор или гликолевая смесь – которая поглощает тепловую энергию и транспортирует ее к насосу.
• В испарителе энергия переходит к хладагенту (веществу с низкой температурой кипения) от чего последний вскипает и превращается в пар.
• Компрессор увеличивает его давление, а, следовательно, повышается и температура.
• Через конденсатор тепловая энергия передается теплоносителю внутридомовой системы отопления, а хладагент дополнительно охлаждается для «выжима» оставшегося тепла, переходит в жидкое состояние и отправляется обратно в коллектор.
• Дальше процесс повторяется по той же схеме.

[include id=»5″ title=»РСЯ — в записи»]

Если говорить совсем просто, тепловой насос это некий «холодильник наоборот». В холодильнике тепло, отдаваемое продуктами питания, нагревает хладагент, циркулирующий по трубам, и, в конце концов, выводится на заднюю стенку. Вот это самое тепло и используется в системе с тепловым насосом для подогрева теплоносителя.

Во время работы система потребляет электрическую энергию, но в значительно меньших количествах, чем обычный электрокотел. Так, потребляя 1кВ электроэнергии, тепловой котел отдает в систему отопления 5 кВ тепловой энергии.

Расходы и окупаемость ↑

К сожалению, установка подобного оборудования неизбежно повлечет за собой достаточно серьезные расходы. На ее покупку и монтаж придется потратить значительно больше, чем на обычный электрический котел такой же мощности. Естественно возникает вопрос, а стоит ли оно того? Да, стоит. При установке такой системы отопления в новый дом, площадью м2, дополнительные затраты окупятся за 1,5-2 года, а дальше вы будете только экономить.

Кроме того, тепловой насос способен работать еще и как кондиционер, то есть в жару охлаждать помещение. В этом случае происходит обратный процесс, тепло из дома передается хладагенту и выводится через теплообменник наружу.

Как выполнить расчет оборудования? ↑

Расчет мощности теплового насоса необходимо производить исходя из уровня теплопотерь вашего дома. Безусловно, перед установкой подобного оборудования необходимо принять всевозможные меры по утеплению стен, крыши, пола и окон здания.

Как правило, для старых, плохо утепленных домов тепловая потребность составляет 75 Вт/м², для относительно новых построек с современной теплоизоляцией – около 50 Вт/м², а для низкоэнергетических зданий, построенных с применением специальных технологий — 30 Вт/м².

Необходимо отметить, что такую установку лучше всего закладывать в проект еще строящегося здания. Это позволит устроить наиболее пригодную для этого вида обогрева систему отопления.

Как показывает опыт, наилучшим вариантом внутридомовой отопительной системы с использованием теплового насоса является водяной теплый пол. НО при расчете его мощности необходимо обязательно учитывать тип напольного покрытия. Идеальным вариантом станет керамическая плитка, а вот ковровые покрытия, ламинат и паркет из-за своей низкой теплопроводности требуют увеличения температуры теплоносителя на 5-8 градусов.

Экологичность и безопасность ↑

Для тех, кто заботится об экологической безопасности своего жилища, идеальным вариантом комфортной отопительной системы может стать именно тепловой насос, принцип работы которого не предусматривает выброса в атмосферу таких вредных соединений, как CO, СO2, SO2, PbO2, NOх.

Что же касается возможности взрыва или возникновения пожара, то, при нормальной изоляции электрических проводов, ее нет. Чего, к сожалению, нельзя сказать о котлах на жидком топливе или природном газе. Система теплового насоса сконструирована таким образом, что перегрев ее деталей, достаточный для взрыва или воспламенения, невозможен.

Как сделать тепловой насос самоcтоятельно? ↑

Стоимость теплового насоса даже без вызова специалистов для его установки достаточно высока. К сожалению, далеко не у всех есть возможность единовременно потратить такую значительную сумму денег, пусть даже в надежде на экономию в ближайшем будущем. Можно ли сделать тепловой насос своими руками? Да, вполне. К тому же соорудить его можно из уже имеющихся деталей или купить по случаю запчасти б/у.

Итак, приступим. Если вы собираетесь устанавливать подобную отопительную систему в старом доме, обязательно проверьте состояние проводки и электросчетчика. Проследите за тем, чтобы измерительный прибор был мощностью не менее 40 ампер.

• Прежде всего, необходимо позаботиться о покупке компрессора. В специализированных фирмах или в обычной мастерской по ремонту холодильного оборудования можно купить компрессор от кондиционера. Он вполне подойдет для наших целей. Его необходимо прикрепить к стене при помощи кронштейна L-300.
• Теперь переходим к изготовлению конденсатора. Для этого нам понадобится бак из нержавеющей стали объемом -120 литров. Его необходимо разрезать пополам и установить внутрь змеевик, который достаточно легко изготовить из медной трубки от холодильника или обычной сантехнической медной трубы небольшого диаметра.

  Важно! Не следует использовать очень тонкостенную трубку – ее хрупкость может доставить массу неудобств во время работы. Толщина стенок медной трубки должна составлять не менее 1 мм.

• Для получения змеевика берем газовый или кислородный баллон и наматываем на него медную трубку, соблюдая расстояние между витками. Для того чтобы зафиксировать трубку в таком положении проще всего взять перфорированный алюминиевый уголок, который используется для защиты углов под шпаклевкой, и примотать его к змеевику так, чтобы каждый виток находился напротив отверстия в уголке. Это обеспечит одинаковый шаг витков и прочность всей конструкции.
• После установки змеевика свариваем половинки бака, не забыв вварить резьбовые соединения.

Самодельный испаритель для теплового насоса

• Испарителем может стать пластмассовая емкость, объемом 60-80 литров, в которую вмонтирован змеевик из трубы диаметром ¾ дюйма. Для доставки и слива воды можно использовать обычные водопроводные трубы. Испаритель тоже необходимо закрепить на стене при помощи L-кронштейна нужного размера.
• Когда все готово, пришла пора приглашать специалиста по холодильному оборудованию. Он нужен для того, чтобы собрать систему, сварить медные трубки и закачать фреон.

  Важно! Не имея специального образования или навыков работы с холодильным оборудованием, не пытайтесь выполнить последний этап работы самостоятельно. Это может привести не только к выходу вашей конструкции из строя, но и к травмам.

Правила установки и монтажа ↑

Итак, основная часть системы готова, теперь осталось подсоединить ее к устройству забора и устройству распределения тепла. Если со вторым все, то с первым придется повозиться. Понятно, что человек, который умеет собирать тепловые насосы своими руками не станет вызывать для подключения этого оборудования специалистов. Да и купив готовый насос, можно на тратиться на установку, а осуществить ее самостоятельно. Делаем все сами.

[include id=»6″ title=»РСЯ — в записи»]

Процесс установки устройства забора тепла зависит в первую очередь от типа насоса. Рассмотрим тонкости установки каждого из них.

Вертикальный насос типа «грунт-вода» ↑

Потратиться все же придется, ведь без буровой установки здесь не обойтись.

Расположение зондов теплового насоса типа «Грунт-вода»

Необходимо просверлить скважину, глубиной от 50 до 150 метров. Затем опустить в нее геотермальный зонд и подключить его к насосу.

Горизонтальный насос типа «грунт-вода» ↑

В этом случае используется коллектор, образованный системой труб. Его необходимо расположить ниже уровня промерзания почвы. Точная глубина зависит от климатической зоны и составляет, как правило, 1-1,5м. Достаточно просто снять слой почвы (при помощи техники или вручную), уложить трубы и осуществить обратную засыпку.

Расположение горизонтального подземного коллектора

Есть и еще один способ – прокладка отдельных труб в траншеях. Для его применения необходимо вырыть несколько траншей, глубина которых опять-таки будет превышать глубину промерзания, и уложить в них трубы петлей.

Насос типа «Вода-вода» ↑

Коллектор для такого насоса собирают на суше из ПНД-труб, заполняют теплоносителем и только потом переносят к водоему.

Расположение коллектора теплового насоса типа «вода-вода»

Все трубы необходимо погрузить в воду и аккуратно переместить к центру водоема (или на необходимую глубину).

Насос типа «Воздух-вода» ↑

Такой насос извлекает тепло из воздуха, а значит, его монтаж не требует масштабных земляных работ.

Расположение коллектора «воздух-вода»

Достаточно выбрать место для установки коллектора недалеко от дома или на его крыше и соединить  с системой внутридомового отопления.

Бивалентная схема отопления ↑

Использование такой схемы поможет сэкономить на этапе изготовления и монтажа насоса. Дело в  том, 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.

Теория и практика — обзорное видео ↑

Кроме быстрого и качественного ремонта труб отопления, оказываем профессиональный монтаж систем отопления под ключ. На нашей странице по тематике отопления > https://resant.ru/otoplenie-doma.html < можно посмотреть и ознакомиться с примерами наших работ. Но более точно, по стоимости работ и оборудования лучше уточнить у инженера.

Для связи используйте контактный телефон ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ 8(495) 744-67-74, на который можно звонить круглосуточно.