Тепловой насос своими руками: особенности схем, эффективность и срок окупаемости

Окупаемость теплового насоса – формулы, сроки

Выход есть: тепловой насос – 100% эффективен

Тепловой насос запросто устанавливается в систему теплоснабжения старого или нового дома.

Он один работает на отопление, охлаждение и нагрев воды.

Использует альтернативные источники энергии, на 1 кВт потребленной электроенергии выдает в систему отопления 3-5 кВт тепла.

Не требует согласований и разрешений. Это автономная, удобная в управлении, долговечная техника с наилучшими перспективами для широкого применения.

Поскольку грунтовой и водяной тепловые насосы требуют специфических условий для установки и значительно больших капитальных вложений, дальше речь будем вести о наиболее популярных в мире – воздушных тепловых насосах и экономических аспектах их применения.

Окупаемость теплового насоса

Когда речь заходит о том, за сколько времени человек сможет вернуть свои деньги, вложенные в что либо, то имеется ввиду насколько выгодно было само вложение. В сфере отопления все довольно трудно, так как мы обеспечиваем себе же комфорт и тепло, и все системы дорого обходятся, но в таком случае можно поискать такой вариант, который бы вернул потраченные средства путем снижения затрат при использовании. И когда начинаешь искать подходящее решение, сравниваешь всё: газовый котел, тепловой насос или электрокотел. Мы разберем, окупаемость какой системы будет быстрее и эффективнее.

Понятие окупаемости, в данном случае внедрения теплового насоса для модернизации действующей системы теплоснабжения, если просто, можно объяснять так:

Есть одна система – индивидуальный газовый котел, который обеспечивает автономное отопление и ГВС. Имеется кондиционер типа сплит-системы, который обеспечивает холодом одну комнату. Установлено 3 сплит-системы в разных помещениях.

И есть более экономичная передовая технология – тепловой насос, который будет отапливать/охлаждать дома и нагревать воду в нужных количествах для дома или квартиры. Необходимо определить, насколько изменилась общая стоимость оборудования и начальных затрат, а также оценить на сколько уменьшились годовые затраты на эксплуатацию выбранных видов оборудования. И определить, за сколько лет при полученной экономии окупится более дорогое оборудование. В идеале сравниваются несколько предлагаемых проектных решений и выбирается наиболее экономически выгодный.

Проведем расчет и выяским, какой срок окупаемости теплового насоса в Украине

Рассмотрим конкретный пример

  • Дом в 2 этажа, хорошо утеплен, общей площадью 150 м кв.
  • Система разводки тепла / отопления: контур 1 – теплый пол, контур 2 – радиаторы (или фанкойлы).
  • Установлен газовый котел для отопления и горячего водоснабжения (ГВС), например 24кВт, двухконтурный.
  • Система кондиционирования из сплит-систем для3-х помещений дома.

Годовые затраты на отопление и нагрев воды

Макс. теплопроизводительность ТН для отопления, кВт19993,59
Макс. потребляемая мощность ТН при работе на отопление, кВт7283,18
Макс. теплопроизводительность ТН для ГВС, кВт2133,46
Макс. потребляемая мощность ТН при работе на ГВС, кВт866,12

Экономический расчет теплового насоса на внедрение систем отопления, кондиционирования и горячее водоснабжение (ГВС)

  1. Ориентировочно стоимость котельной с газовым котлом 24 кВт (котел, обвязка, разводка, бак, счетчик, монтаж) составляет около 1000 Евро. Система кондиционирования воздуха (одна сплит-система) для такого дома будет стоить около 800 евро. Суммарно с обустройством котельной, проектными работами, подключением к сети газопровода и монтажными работами – 6100 евро.
  1. Приблизительная стоимость теплового насоса Mycond с дополнительной системой фанкойлов, монтажными работами и подключением к электросети – 6650 евро.
  1. Рост капиталовложений составляет: К2-К1 = 6650 – 6100 = 550 евро (или около 16500грн.)
  2. Снижение эксплуатационных затрат составляет: С1-С2 = 27252 – 7644 = 19608 грн.
  3. Срок окупаемости Токуп. = 16500 / 19608 = 0,84 года!

Удобство использования теплового насоса

Тепловые насосы – самое универсальное, многофункциональное и энергоэффективное оборудование для теплоснабжения дома, квартиры, офиса или коммерческого объекта.

Интеллектуальная система управления с недельным или суточным программированием, автоматическим переключением сезонным настроек, поддержанием температуры в дома, экономных режимов, управлением подчиненным котлом, бойлером, циркуляционными насосами, контролем температур в двух отопительных контурах, является наиболее совершенной и передовой. Инверторное управление работой компрессора, вентилятора, насосов, дает возможность максимальной экономии энергопотребления.

Тепловой насос своими руками: особенности сборки системы, окупаемость

Каждый владелец частного дома еще на этапе его возведения задается вопросом организации эффективной и экономной системы отопления.

В условиях постоянного увеличения цен на энергоносители многие домовладельцы рассматривают варианты использования альтернативных отопительных систем, в том числе на базе тепловых насосов. Кроме того, такой способ обогрева жилища представляет интерес, когда технически невозможно осуществить подключение к централизованным системам.

Тепловые насосы позволяют черпать низкопотенциальное тепло из окружающей среды. Они безопасны, экономичны и удобны в применении. И лишь высокая цена становится преградой для их повсеместного использования. Однако, потратив немного времени на изучение устройства теплонасоса и особенностей его сборки и монтажа, можно сделать агрегат самостоятельно. Это позволит сэкономить приличную сумму денег и обеспечить свой дом эффективной автономной отопительной системой.

Тепловые насосы уже довольно продолжительное время применяют в России, пусть и не так широко, как в Европе, но вполне успешно. Система на базе теплонасоса способна обеспечивать обогрев дома, горячее водоснабжение и кондиционирование воздуха. Она состоит непосредственно из теплового насоса, а также узлов забора и распределения тепловой энергии.

Такое оборудование можно изготовить своими руками. Для этого потребуется компрессор, работающий от бытовой сети 220 В, дроссельный клапан, испаритель и конденсатор. По принципу действия тепловой насос очень похож на холодильник, только тепло передается не в окружающую среду, а в систему отопления.
Подробнее об устройстве и принципе действия агрегата читайте здесь.

Наилучшие результаты использования теплонасосы показывают в домах с хорошей теплоизоляцией. В них можно устанавливать агрегаты мощностью 30-50 Вт/м². Если же дом плохо утеплен, потребуется оборудование мощностью не менее 75 Вт/м². Желательно, чтобы установка была учтена в проекте еще на стадии планирования строительства дома.

Если вы твердо решили собрать тепловой насос самостоятельно, первым делом убедитесь, что установленный электросчетчик рассчитан на нагрузки до 40 А, так как при включении агрегата пусковой ток достаточно высок.

Интересовавшиеся стоимостью готовых насосов знают, что их цена довольно высока (минимум 4000 долларов), а затраты на самостоятельную сборку агрегата мощностью 9 кВт/ч не превысят 600 долларов. В эту сумму войдет приобретение бака из нержавеющей стали, компрессора, медных труб, электродов, муфт, переходников, отвоздушивателя, сливного крана, предохранительного клапана, пластиковой бочки, манометра, фреона, автоматики, шлангов и кронштейнов для крепежа оборудования к стене.

Этапы сборки теплового насоса

Для удобства разобьем процесс изготовления теплового насоса на отдельные этапы:

  1. Прежде всего, нужно запастись парой однофазных компрессоров для кондиционера. Подойдут агрегаты от старых неиспользуемых приборов по 24000 BTU. Наша цель — получить общую тепловую мощность не менее 16 кВт. Запуская эти агрегаты синхронно, можно будет снизить пусковой ток. Подготовленные компрессоры следует прочно закрепить к стене кронштейнами.
  2. Теперь нужно заняться созданием конденсатора. Для этого потребуется 100-литровый бак из нержавейки, который потребуется разрезать пополам для размещения внутри медного змеевика из трубки малого диаметра, но с толщиной стенки не меньше 1 мм. Более тонкостенная трубка деформируется во время скрутки. Чтобы рассчитать площадь поверхности трубы змеевика, можно воспользоваться формулой:M = kW/0,8 x ∆t, в которойM — площадь трубы, м²;
    kW — мощность тепловыделения, кВт;
    0,8 — коэффициент теплопроводности меди/воды при противотоке;
    ∆t — разность температур на входе/выходе, °С.

Как правило, площадь получается равной ≈2 квадратных метра. Для изготовления змеевика можно намотать трубку вокруг газового баллона или другого цилиндрического предмета нужного диаметра с равным шагом между кольцами.

  • Теперь следует закрепить змеевик в баке и заварить его, а затем закрепить на стене кронштейнами.
  • Чтобы изготовить испаритель потребуется взять пластиковый бак емкостью 70-90 литров и закрепить в нем медный змеевик из трубки 3/4 дюйма. Его также следует разместить на стене. Для входа и выхода воды следует предусмотреть требуемое количество металлопластиковых труб.
  • Собственно, касательно изготовления элементов теплонасоса, это все. Пайку меди, закачку фреона, подключение автоматики и пусковые работы при отсутствии надлежащего опыта лучше поручить специалистам, так как данные действия требуют специальных навыков, к тому же могут привести к бытовым травмам.
  • После подключения конструкции к внутренней отопительной системе можно приступить к монтажу наружного контура. В зависимости от типа теплового насоса (подробно об этом читайте здесь) процесс монтажа и подключения контура будет различным.

  • Из вышесказанного следует, что тепловой насос вполне реально собрать самостоятельно, затратив в 7-10 раз меньше средств, чем при покупке готового агрегата. Стоимость земляных и пусковых работ в обоих случаях будет приблизительно одинакова.

    Единственной сложностью при самостоятельном изготовлении теплового насоса является произведение правильного расчета мощности системы. Если не учесть теплопотери дома и другие важные характеристики, можно получить недостаточно мощную систему, которая не справится с обогревом дома, или, напротив, сделать ее избыточно мощной и затратной. При возможности такие расчеты лучше поручить квалифицированному инженеру-проектировщику.

    Срок окупаемости системы отопления с теплонасосом


    Приобретение (изготовление) и установка отопительного оборудования обходятся в приличную сумму. Точная цифра зависит от качества теплоизоляции жилища, типа насоса и потребностей жильцов. Как уже отмечалось выше, минимальная стоимость готового теплонасоса равна примерно $4 тыс. плюс расходы на проведение монтажных работ. Но практика показывает, что в большинстве случаев затраты окупаются уже за 2-3 года, а если изготовить и установить оборудование самостоятельно — и того быстрее. Приятным дополнением при эксплуатации отопительной системы на базе теплового насоса является возможность его использования в летний зной в качестве кондиционера.

    Своими руками – Как сделать самому

    Как сделать что-то самому, своими руками – сайт домашнего мастера

    Тепловой насос: схема устройства, окупаемость цена и принцип работы в вопросах и ответах

    ОТЛИЧНЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ МАСТЕРОВ И РУКОДЕЛИЯ И ВСЕ ДЛЯ САДА, ДОМА И ДАЧИ БУКВАЛЬНО ДАРОМ + ЕСТЬ ОТЗЫВЫ.

    Принцип работы тепловых насосов, устройство, монтаж – вопросы, ответы и отзывы специалистов

    Можно ли сделать монтаж системы с тепловым насосом в уже построенном доме?

    1. Лучше подумать о том, как отапливать дом, на этапе проектирования, но, конечно, и уже возведённое здание можно оборудовать такой системой. К примеру, установить воздушный тепловой насос своими руками, который не требует буровых работ или перекапывания всего участка. При этом старая система отопления, допустим, более дорогая дизельная, остаётся.

    Смонтировать воздушный насос почти так же просто, как кондиционер. По капитальным затратам это дешевле, чем в случае использования грунтового или водяного теплового насоса.

    2. Если основательно всё делать, то модернизация выльется в гораздо большие затраты, чем те, которые предусмотрены на стадии строительства. Получить нормальный коэффициент эффективности возможно только в современном энергоэффективном доме. Чтобы старое здание превратить в энергоэффективное, потребуется модернизировать и ограждающие конструкции, и систему отопления. Затраты на это будут очень существенными.

    ВСЕ ЧТО НЕОБХОДИМО ДЛЯ ЭТОЙ СТАТЬИ НАХОДИТСЯ ЗДЕСЬ >>>

    3. Если заказчик, допустим, не хочет больше пользоваться котлом на жидком топливе, то можно заложить горизонтальные зонды, но при этом будет нарушена инфраструктура участка. Если он предпочитает более щадящий способ – следует установить систему точечно, выбрав места бурения скважин. В любом случае это вмешательство в уже существующую экосистему участка, но всё возможно.

    Тепловые насосы сейчас с успехом применяют не только при новом строительстве, но и при модернизации и ремонте имеющейся системы отопления.

    Учитывая, что наиболее эффективным является насос «вода – вода», можно ли расположить трубы в обычном колодце, скажем, глубиной 10-12 м?

    1. Этого делать не следует, потому что вы загубите колодец, выморозив его образующимся льдом. Кроме того, вам хватит обьёма воды в колодце, может, на неделю отопления.

    2. Есть ещё такая особенность использования водо-водяных тепловых насосов: для забора воды и слива её обратно при конструировании колодезной схемы с двумя шахтами нужно учитывать естественное направление потока грунтовых вод. Если забирать воду против течения, то постепенно эффективность теплового насоса будет падать, потому что вода должна забираться более тёплой, чем сливаться по ходу движения, а не наоборот. Кстати, предсказать направление течения подземных вод может только очень крупный специалист.

    В российских условиях водо-водяная схема использования тепловых насосов может послужить причиной определённых проблем. При нашем уровне культуры природопользования отбор воды из водоносного горизонта и сброс её туда сопряжены с рисками загрязнения водоносного слоя. Мне не встречалось ни одной водо-водяной установки, где всё бы было грамотно сделано настолько, чтобы водоносный слой не загрязнялся – просто за счёт того, что головки скважин не герметизированы, дождевая вода попадает в скважину, в которую сливают отработанную воду.

    3. Первичный источник должен постоянно регенерироваться для пополнения своего запаса. Некоторые наши землеустроительные документы запрещают внедряться в уровень грунтовых вод после определённой глубины. Это дополняет все те ограничения, которые препятствуют применению водо-водяных установок, поэтому лучше пользоваться услугами профессиональных проектировщиков и специализированных компаний – они смогут учесть каждый нюанс.

    Сколько стоит система с тепловым насосом типа «вода – вода» и когда она окупится? (грубо говоря через сколько лет окупится тепловой насос)

    1. Исходя из нашего опыта продаж в настоящее время в большинстве случаев тепловые насосы приобретают частные потребители для коттеджей, и устанавливают их тогда, когда нет возможности организовать какую-нибудь иную систему отопления с использованием традиционных видов топлива, то есть нет и в ближайшее время не будет ни газа, ни жидкого топлива. Или это рекреационные, туристические, заповедные зоны.

    2. Если сравнивать традиционные источники теплоснабжения и рассольно-водный тепловой насос с вертикальным зондом (когда используется несколько скважин), то получится, что 1 кВт установленной мощности теплового насоса требует инвестиций в 10 раз больше, чем 1 кВт традиционного источника.

    Вопрос об окупаемости не совсем корректен, потому что если нет ничего иного, кроме теплового насоса, то окупится он сразу. Если есть теоретическая возможность подключиться к какому-то традиционному источнику энергии, то тогда это уже вопрос конкретного расчёта: если стоимость прокладки магистрального газопровода будет 2 млн. руб., а инвестиции в установку теплового насоса 1 млн. руб., то надо считать, за сколько окупится разница в финансах, если бы мы отапливали коттедж газом. При этом невозможно прогнозировать скорость роста тарифов на газ.

    Что происходит с насосом при отключении электричества?

    1. Тепловой насос не работает без электричества так же, как большинство современных теплогенераторов, это относится и к газовому, и к дизельному, и даже к твердотопливному котлу.

    2. Тепловой насос работать перестаёт. Потому что циркуляционные насосы, системы управления требуют в любом случае электрической энергии.

    3. Советуем многовалентные схемы. Так, маленький генератор позволит работать с твердотопливным или газовым котлом – он будет подтапливать дом, запасая энергию в буферную ёмкость.

    Как правильно выбрать коллектор тепла?(вертикального грунтового зонда, горизонтального грунтового коллектора, колодезной скважины, водоёма)

    1. СОР – отношение произведённой тепловой энергии к затраченной электрической . Это коэффициент эффективности, показывающий, во сколько раз тепловой насос позволяет получить больше тепла по сравнению с электрообогревом. Для воздушных тепловых насосов среднегодовой СОР равен трём, для грунтовых – четырём и выше, при использовании водоёма – пяти и выше. С точки зрения эффективности и экономической привлекательности проекта использование скважины или водоёма наиболее интересно. Если есть достаточно большая площадь, можно уложить горизонтальный коллектор. При ограничении площади остаётся единственный выбор в пользу воздушного теплового насоса.

    2. У потребителя, который ставит грунтовой тепловой насос, возникает вопрос: делать внешний грунтовой контур горизонтальным или с вертикальными скважинами? Выбор между этими вариантами обусловлен исключительно доступной площадью и желанием человека эту площадь вскопать. Если такая возможность есть, то проще и дешевле использовать грунтовой горизонтальный теплообменник. В противном случае приходится делать скважины, которые обходятся дороже.

    • Цена системы отопления с тепловым насосом для дома 200 квадратов 800000-1200000
    • Для частных домов (в т.ч. загородных и дач) скок окупаемости тепловых насосов около семи восьми лет
    • В России (особенно в средней полосе) чаще всего используются грунтовые тепловые насосы

    Принцип работы теплового насоса (взаимодействие трех контуров)

    Три контура – это контур источника тепла, распределительная система (радиаторы или тёплые полы в помещении) и промежуточный холодильный контур, сердце теплового насоса. В процессе их взаимодействия происходит передача низкопотенциального тепла, в результате чего температура повышается, и в распределительной системе используется комфортное тепло. Контуры взаимодействуют между собой косвенным образом посредством теплообменников. Тепловой насос работает по принципу холодильной машины, у которой есть четыре основных элемента: компрессор, испаритель, конденсатор и расширительный клапан.

    Тепловой насос: схема устройства и принцип работы

    На чертеже теплового насоса цифрами обозначены:

    1.Группа безопасности: манометр, предохранительный клапан, воздухоотделитель
    2.Электронный регулятор
    3.Циркуляционный насос первичного контура
    4.Испаритель с большой площадью для эффективного теплообмена
    5.Спиральный компрессор
    6.Электронный расширительный клапан

    Вопросы перенесенные из комментариев

    Какую максимальную температуру в отопительной системе может обеспечить тепловой насос?

    Можно ли использовать одну и ту же скважину и для работы теплового насоса, и для получения питьевой воды?
    Отталкиваясь от среды, из которой тепловой насос берет тепло, сами тепловые насосы подразделяют на:

    • геотермальные (тепло берется из грунта либо посредством бурения скважин, либо посредством укладки тепло-съемного контура в грунт);
    • акватермальные <тепло берется из воды либо посредством бурения скважин, либо посредством укладки тепло-съемного контура в водоем);
    • аэротермальные (тепло берется из атмосферного воздуха).

    Независимо от вида теплового насоса (воздушный, геотермальный или водяной), его теплообменник рассчитан на максимальную температуру подачи воды в систему водяного отопления на уровне 60-62 °С.
    Отвечая на вопрос о водяных системах, могу сказать следующее: если источником потенциального тепла являются подземные воды, то использование скважины в бытовых целях может нарушить тепловой баланс и привести к снижению отбора тепла, а в худшем случае к вымораживанию источника.

    Поэтому для воды дляпитья и теплового насоса нужны разные скважины, ведь у них и принципы устройства совершенно разные. Тепловой насос охлаждает скважину, и было бы нерационально ту же воду дома нагревать.

    Вопросы: А.Потоцкий, Т.Каракулова

    Ответы: В.Семушев, М.Мурашко, С.Визиров, А.Попов

    Как сделать геотермальный тепловой насос из кондиционера

    Любой хозяин частного дома стремится минимизировать расходы на обогрев жилища. В этом плане тепловые насосы существенно выгоднее других вариантов отопления, они дают 2.5—4.5 кВт теплоты с одного потребленного киловатта электричества. Обратная сторона медали: для получения дешевой энергии придется вложить немалые средства в оборудование, самая скромная отопительная установка мощностью 10 кВт обойдется в 3500 у. е. (стартовая цена).

    Единственный способ уменьшить затраты в 2—3 раза — сделать тепловой насос своими руками (сокращенно — ТН). Рассмотрим несколько реальных рабочих вариантов, собранных и проверенных мастерами–энтузиастами на практике. Поскольку для изготовления сложного агрегата требуются базовые знания о холодильных машинах, начнем с теории.

    Особенности и принцип работы ТН

    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

    Справка. Теплота содержится в любых веществах, чья температура выше абсолютного нуля (минус 273 градуса). Современные технологии позволяют отнимать указанную энергию у воздуха с температурой до —30 °С, земли и воды – до +2 °С.

    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:

    1. 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.
    2. Дальше газ поступает в компрессор, нагнетающий давление до расчетного значения. Его задача – поднять точку кипения вещества, чтобы фреон сконденсировался при более высокой температуре.
    3. Проходя через внутренний теплообменник–конденсор, газ снова обращается в жидкость и отдает накопленную энергию теплоносителю (воде) или воздуху помещения напрямую.
    4. На последнем этапе жидкий хладон поступает внутрь ресивера–влагоотделителя, затем в дросселирующее устройство. Давление вещества снова падает, фреон готов пройти повторный цикл.

    Схема работы теплового насоса похожа на принцип действия сплит-системы

    Примечание. Обычные сплит-системы и заводские теплонасосы имеют общую черту – способность переносить энергию в обоих направлениях и функционировать в 2 режимах – отопление/охлаждение. Переключение реализовано с помощью четырехходового реверсивного клапана, меняющего направление течения газа по контуру.

    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)

    Разновидности установок

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

    1. 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.
    2. Конструкция генераторов «воздух–вода» идентична, но предусматривает нагрев воды либо антифриза, циркулирующего по системе отопления жилого дома.
    3. 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.
    4. 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.

    Справка. Разновидности тепловых насосов перечислены в порядке увеличения стоимости оборудования вместе с монтажом. Воздушные установки – самые дешевые, геотермальные – дорогие.

    Основной параметр, характеризующий тепловой насос для отопления дома, – коэффициент эффективности COP, равный отношению между полученной и затраченной энергией. Например, относительно недорогие воздушные отопители не могут похвастать высоким COP – 2.5…3.5. Поясняем: затратив 1 кВт электричества, установка подает в жилище 2.5—3.5 кВт теплоты.

    Способы отбора тепла водных источников: из пруда (слева) и через скважины (справа)

    Водяные и грунтовые системы эффективнее, их реальный коэффициент лежит в диапазоне 3…4.5. Производительность – величина переменная, зависящая от многих факторов: конструкции теплообменного контура, глубины погружения, температуры и протока воды.

    Важный момент. Водогрейные тепловые насосы не способны разогреть теплоноситель до 60—90 °С без дополнительных контуров. Нормальная температура воды от ТН составляет 35…40 градусов, котлы здесь явно выигрывают. Отсюда рекомендация производителей: подключайте оборудование к низкотемпературному отоплению – водяным теплым полам.

    Какой ТН лучше собирать

    Формулируем задачу: нужно построить самодельный тепловой насос с наименьшими затратами. Отсюда вытекает ряд логичных выводов:

    1. В установке придется использовать минимум дорогостоящих деталей, поэтому достичь высокого значения COP не удастся. По коэффициенту производительности наш аппарат проиграет заводским моделям.
    2. Соответственно, делать чисто воздушный ТН бессмысленно, проще пользоваться инверторным кондиционером в режиме обогрева.
    3. Чтобы получить реальную выгоду, нужно изготавливать тепловой насос «воздух – вода», «вода-вода» либо строить геотермальную установку. В первом случае можно добиться COP около 2—2.2, в остальных – достичь показателя 3—3.5.
    4. Без контуров напольного отопления обойтись не удастся. Теплоноситель, нагретый до 30—35 градусов, несовместим с радиаторной сетью, разве только в южных регионах.

    Прокладка внешнего контура ТН к водоему

    Замечание. Производители утверждают: инверторная сплит-система функционирует при уличной температуре минус 15—30 °С. В действительности эффективность обогрева существенно снижается. По отзывам домовладельцев, в морозные дни внутренний блок подает еле теплый поток воздуха.

    Для реализации водяной версии ТН необходимы определенные условия (на выбор):

    • водоем за 25—50 м от жилища, на большем расстоянии потребление электричества сильно вырастет за счет мощного циркуляционного насоса;
    • колодец либо скважина с достаточным запасом (дебетом) воды и место для слива (шурф, вторая скважина, сточная канава, канализация);
    • сборный канализационный коллектор (если вам позволят туда врезаться).

    Расход грунтовых вод рассчитать нетрудно. В процессе отбора теплоты самодельный ТН понизит их температуру на 4—5 °С, отсюда через теплоемкость воды определяется объем протока. Для получения 1 кВт тепла (дельту температур воды принимаем 5 градусов) нужно прогнать через ТН около 170 литров в течение часа.

    На отопление дома площадью 100 м² потребуется мощность 10 кВт и расход воды 1.7 тонны в час — объем впечатляющий. Подобный тепловой водяной насос сгодится для небольшого дачного домика 30—40 м², желательно – утепленного.

    Способы отбора теплоты геотермальным ТН

    Сборка геотермальной системы более реальна, хотя процесс довольно трудоемкий. Вариант горизонтальной раскладки трубы по площади на глубине 1.5 м отметаем сразу – вам придется перелопатить весь участок либо платить деньги за услуги землеройной техники. Способ пробивки скважин реализовать гораздо проще и дешевле, практически без нарушения ландшафта.

    Простейший тепловой насос из оконного кондиционера

    Как нетрудно догадаться, для изготовления ТН «вода – воздух» потребуется оконный охладитель в рабочем состоянии. Очень желательно купить модель, оборудованную реверсивным клапаном и способную работать на обогрев, иначе придется переделывать фреоновый контур.

    Совет. При покупке б/у кондиционера обратите внимание на шильдик, где отображены технические характеристики бытового прибора. Интересующий вас параметр – производительность аппарата по холоду (указывается в киловаттах или Британских тепловых единицах – BTU).

    При некоторой доле везения вам даже не придется выпускать фреон и перепаивать трубки. Как переделать кондиционер в тепловой насос:

    1. Снимите верхний кожух агрегата и открутите внешний теплообменник от поддона. Аккуратно отодвиньте радиатор, стараясь не перегибать трубки с хладагентом.
    2. Снимите наружную крыльчатку с общего вала.
    3. Изготовьте металлический бак по длине внешнего теплообменника, ширину сделайте на 10—15 см больше. В боковые стенки врежьте штуцеры подачи проточной воды.
    4. Чтобы радиатор не обмерзал, увеличьте площадь обмена, добавив по бокам пластины из меди либо алюминия (в зависимости от материала теплообменника).
    5. Погрузите радиатор в бак, желательно без разрезания фреоновых трубок. Сделайте герметичную крышку и уплотните вводы контура.
    6. Подсоедините к штуцерам шланги подачи и отбора воды, подключите циркуляционные насосы. Наполните и проверьте бак на герметичность.

    Рекомендация. Если теплообменник не удается поместить в резервуар без нарушения фреоновых магистралей, постарайтесь эвакуировать газ и разрезать трубки в нужных точках (подальше от испарителя). После сборки водяного теплообменного узла контур придется спаять и заправить фреоном. Количество хладагента тоже указано на табличке.

    Теперь остается запустить самодельный ТН и отрегулировать водяной поток, добиваясь максимальной эффективности. Обратите внимание: импровизированный отопитель использует полностью заводскую «начинку», вы только переместили радиатор из воздушной среды в жидкую. Как система работает вживую, смотрите на видео мастера–умельца:

    Как сделать тепловой насос своими руками из старого холодильника: чертежи, инструкция и советы по сборке

    В последние десятилетия у владельцев домов появился довольно большой выбор систем отопления. Уже необязательно подключаться к централизованным сетям и использовать традиционные источники. Можно выбрать оборудование, работающее на альтернативной энергии, но его главный недостаток – дороговизна. Согласны?

    Впрочем, если соорудить тепловой насос своими руками из старого холодильника, систему можно существенно удешевить. А мы расскажем вам как это сделать.

    В статье мы подобрали самые простые решения и снабдили их подробными чертежами и схемами. Поэтому для домашнего умельца разобраться в них не составит труда. Кроме того, здесь вы найдете пошаговую инструкцию по изготовлению отопительного оборудования. А размещенные видеоролики расскажут о конструктивных особенностях теплового насоса и особенностях его подключения.

    Насколько выгодно использование теплового насоса?

    Теоретически у любого человека есть большой выбор источников энергии. Помимо природного газа, электричества, угля, это еще и ветер, солнце, разница температур земли и воздуха, земли и воды.

    На практике выбор ограничен, т.к. все упирается в стоимость оборудования и его обслуживания, а также стабильность работы и сроки окупаемости установок.

    Каждый из источников энергии имеет как достоинства, так и серьезные недостатки, ограничивающие его использование.

    Установка отопительной системы с теплонасосом – это выгодно с точки зрения удобства эксплуатации. Во время работы оборудования нет шума, посторонних запахов, не требуется установка дымоходов или других вспомогательных конструкций.

    Система энергозависима, но для работы теплового насоса нужно минимальное количество электричества.

    Сами тепловые установки чрезвычайно экономичны и не требуют особых затрат на обслуживание, но их первоначальная стоимость очень высока.

    Далеко не каждый владелец дома или дачи может позволить себе покупку такого дорогого оборудования. Если собрать его самостоятельно и использовать детали от старого холодильника, можно существенно сэкономить.

    Самодельные установки обходятся буквально в копейки, а их использование позволяет заметно экономить.

    Единственный нюанс: производительность самоделок невысока, и они не могут быть полноценной заменой традиционным системам отопления. Поэтому их часто используют как дополнительные или альтернативные варианты отопления.

    5 основных выгод для владельцев установок

    К преимуществам систем обогрева с тепловыми насосами относят такие:

    1. Экономическая эффективность. При затратах 1 кВт электрической энергии можно получить 3-4 кВт тепловой. Это усредненные показатели, т.к. коэффициент преобразования тепла зависит от типа оборудования и особенностей конструкции.
    2. Экологическая безопасность. При работе тепловой установки в окружающую среду не попадают продукты сгорания или другие потенциально опасные вещества. Оборудование озонобезопасно. Его применение позволяет получить тепло без малейшего вреда для экологии.
    3. Универсальность применения. При установке систем отопления, работающих от традиционных источников энергии, владелец дома попадает в зависимость от монополистов. Солнечные батареи и ветрогенераторы не всегда рентабельны. Зато тепловые насосы можно устанавливать где угодно. Главное – правильно выбрать тип системы.
    4. Многофункциональность. В холодное время года установки отапливают дом, а в летнюю жару способны работать в режиме кондиционеров. Оборудование применяют в системах ГВС, подключают к контурам теплых полов.
    5. Безопасность эксплуатации. Теплонасосам не требуется топливо, при их работе не выделяются токсичные вещества, а предельная температура узлов оборудования не превышает 90 градусов. Эти отопительные системы не опаснее холодильников.

    Идеальных приборов не существует. Тепловые насосы надежны, долговечны и безопасны, но их стоимость напрямую зависит от мощности.

    Качественное оборудование для полноценного обогрева и горячего водоснабжения дома 80 м.кв. обойдется примерно в 8000-10000 евро. Самоделки маломощны, их можно использовать для отопления отдельных комнат или подсобных помещений.

    Теплонасосы способны прослужить 30 лет и более. Особенно рентабельно их применение для ГВС, а также в комбинированных отопительных системах, включающих теплые полы.

    Оборудование надежно и редко ломается. Если оно самодельное, то важно подобрать качественный компрессор, лучше всего – от холодильника или кондиционера проверенной марки.

    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.

    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:

    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.

    Как сделать тепловой насос

    Рассмотрим варианты изготовления теплового насоса своими руками

    Что такое тепловой насос

    Рассматриваем принцип работы и виды необычного устройства для экономичного отопления коттеджа – теплового насоса.

    Тепловой насос – устройство, которое использует тепло окружающей природы – воздуха, воды, грунта для отопления коттеджа и нагрева горячей воды. Сердце теплового насоса – фреоновый контур, включающий компрессор, расширительный клапан, два теплообменника и медный трубопровод.

    Принцип работы теплового насоса – перекачивание тепла из одной среды (воздух, вода, грунт) в другую – в систему отопления.

    Казалось бы, тепловой насос – сложное и непонятное устройство, одна абсолютное большинство из нас используют тепловой насос ежедневно. Дело в том, что холодильник – тоже тепловой насос: он также имеет фреоновый контур и компрессор, он также перекачивает тепло – охлаждая продукты и грея импровизированную “систему отопления” – решетку на задней стенке. Да и выглядит похоже.

    Принцип работы теплового насоса. Тепловой насос отбирает низкопотенциальное тепло у воздуха (-25…+35 градусов), у воды (+2…+7 градусов), у грунта (-5…+5 градусов), охлаждая эту среду на несколько градусов. Фреон во внутреннем контуре теплового насоса закипает и превращается в газ, компрессор сжимает газ, у которого резко уменьшается объем, но увеличивается давление и температура, далее разогретый фреон передает тепло через теплообменник в систему отопления. Далее цикл повторяется.

    Схема работы теплового насоса

    Важно отметить, что тепловой насос потребляет электроэнергию только на перекачку тепла (циркуляционные насосы) и привод компрессора – а прямого нагрева теплоносителя не происходит. За счет этого на 1 кВт потребленной электроэнергии можно получить от 3 до 5 кВт тепловой энергии! Законы сохранения энергии не нарушаются – они применимы только для замкнутой системы, а у нас их здесь три – контур источника тепла, фреоновый контур, контур системы отопления.

    Виды тепловых насосов и их краткое сравнение. Важнейшая классификация тепловых насосов – по источнику низкопотенциальной энергии, у которого они отбирают тепло, повышают его температуру и передают в систему отопления.

    • Воздушные тепловые насосы – первые в списке. Они охлаждают уличный воздух, получая таким образом низкопотенциальное тепло. Данные тепловые насосы довольно просты в установке – не требуется проводить земляные работы, но у них есть недостаток: их эффективность и тепловая мощность зависит от температуры уличного воздуха. Чем холоднее на улице, тем хуже они работают. К сожалению, без резервного котла в средних и северных широтах России они не могут являться полноценным теплогенератором.

    Воздушный тепловой насос DANFOSS установлен для отопления небольшого коттеджа

    • Водяные тепловые насосы – более стабильный вариант для отопления коттеджа. Как правило, его схемы работы заключается в том, что тепловой насос перекачивает воду из одной скважины в другую, отбирая у нее небольшое количество тепла. Производительность и эффективность таких тепловых насосов не зависит от температуры уличного воздуха, но нельзя дать 100% уверенность, что уровень воды в скважине не уменьшится.

    Принцип работы водяного теплового насоса

    • Грунтовый тепловой насос отбирает тепло у почвы. Этот тип тепловых насосов также способе круглый год отапливать дом (и быть единственным котлом в коттедже – тоже), и имеет довольно высокую эффективность. Система отбора низкопотенциаьного тепла здесь следующая: либо бурятся скважины, в которые опускаются геотермальные зонды (по которым по замкнутому контуру циркулирует теплоноситель, нагреваясь от грунта через стенки трубы), либо такой же контур раскладывается в горизонтальной плоскости (почти как теплый пол) в грунте. У каждого есть свои плюсы и минусы.

    Грунтовой тепловой насос с горизонтальным коллектором

    Грунтовой тепловой насос с вертикальными скважинами

    В целом, при правильном подходе, тепловой насос – удобный агрегат для отопления коттеджа, а в некоторых случаях он быстро окупается, несмотря на высокую первоначальную стоимость.

    Пример котельной с тепловым насосом DANFOSS для отопления и нагрева горячей воды
    zen.yandex.ru/media/teplo/

    С вами продолжает мастерить дед Андрей…

    «Все трудно лишь сначала»

    /русская народная поговорка/

    В предыдущей статье я рассказал, что такое тепловой насос и описал принцип его работы, сейчас же постараюсь рассказать, как его можно изготовить своими руками из подручных материалов.

    В связи с тем, что тепловой насос, это достаточно сложное техническое устройство, то при изготовлении его своими руками, необходимо воспользоваться готовыми агрегатами, бывшими в употреблении. Такими элементами собираемой конструкции могут послужить компрессор от старого холодильника или кондиционера. Прочие основные узлы агрегата (испаритель и конденсатор) – можно изготовить самостоятельно из материалов приобретаемых отдельно или имеющихся в наличии.

    Для выполнения работ, кроме компрессора, потребуются:

    · запорная арматура (вентили) и терморегулирующий клапан;

    · металлический бак или бочка, объемом 100 – 120 литров – 2 штуки;

    · фитинги для используемых трубок;

    · контрольно-измерительные приборы (термометр, манометр и прочие);

    · строительные материалы для изготовления каркаса, имеющиеся в наличии (фанера, ДСП, металлический профиль и уголок).

    Для справки: мощность компрессора холодильника достаточно не велика, поэтому при изготовлении теплового насоса использование агрегата от кондиционера является более предпочтительным.

    Изначально следует определиться, каким образом будет располагаться тепловой насос в месте его размещения, это может быть:

    · стационарно устанавливаемый агрегат – в этом случае все конструктивные элементы размещаются на стене и крепятся с использованием крепежных узлов (уголок, кронштейн и т.д.), после чего выполняется их зашивка строительными материалами с устройством дверок и смотровых окон;

    · мобильная установка – все элементы конструкции размещаются в изначально собранном каркасе, после чего он зашивается, как и в случае стационарного размещения.

    Для изготовления конденсатора (№ 7 на рисунке ниже) потребуется металлический бак и медные трубки, работы осуществляются следующим образом:

    · трубка навивается на какой-либо круглый предмет в виде змеевика, диаметр которого меньше, чем диаметр используемого бака;

    · бак или бочка, разрезаются пополам, и во внутреннее пространство помещается изготовленный змеевик, после чего бак (бочка) свариваются;

    · места вывода змеевика герметизируются, а на его выводах монтируются фитинги;

    · в верхнюю и нижнюю часть бака врезаются штуцера, обеспечивающие «вход» и «выход» теплоносителя.

    Изготовление испарителя (№2 на рисунке выше) осуществляется аналогично, как и конденсатора, однако для снижения затрат на изготовление устройства, можно использовать полипропиленовые трубы и бочку, изготовленную из пластика.

    Подготовив все конструктивные элементы, выполняется сварка внутреннего контура агрегата, с установкой терморегулирующего клапана (№ 4 на том же рисунке) и заполнением системы фреоном.

    Для удобства и безопасности использования собираемого устройства, в систему врезаются прибору контроля (манометры) и собирается электрическая схема включения компрессора (№ 5 на рисунке) в питающую сеть. Электрическая схема должна иметь в своем составе коммутационные и защитные приборы, обеспечивающие удобную эксплуатацию и обслуживание теплового насоса.

    При самостоятельном изготовлении и монтаже теплового насоса необходимо знать следующие тонкости выполнения работ, а именно:

    1) Ввод хладагента в конденсатор следует делать сверху, а выход – снизу, это обеспечивает отсутствие его пузырения во время работы использования.

    2) В испаритель хладагент должен подаваться снизу, что улучшает КПД использования агрегата.

    3) При сборке (пайке) внутреннего контура теплового насоса, необходимо не перегреть монтируемый теплорегулирующий клапан, в противном случае он может выйти из строя или работать не корректно.

    Когда все узлы собраны и система заполнена хладагентом, необходимо подключить внешний и внутренний контуры в соответствии с типом используемой системы («вода – вода», «земля – вода»). В этих контурах на их выводах (№№ 3, 6 и 8 на рисунке) должны быть установлены циркуляционные насосы (№ 1 на рисунке), обеспечивающие циркуляцию теплоносителей.

    Для справки: при наличии теплообменников заводского изготовления, пластинчатых или иного типа, их можно использовать в качестве конденсатора и испарителя.

    О том, как сделать самостоятельно еще какие-либо самоделки, расскажу в следующих статьях этого цикла.

    Отопление от тепловой энергии земли своими руками

    Многие наши соотечественники не понимают, о чем конкретно идет речь, когда говорят об отоплении жилища благодаря теплу земли. В это время западные страны уже давно практикуют такой вид обогрева дома, а его популярность все больше растет. Отопление с помощью газа и электроотопление у нас все еще наиболее популярно.

    Отопление дома теплом земли

    Богатства земли, по которой мы ходим, заключаются не только в драгоценных камнях и металлах, хранящихся в ней, и не в плодородной почве, но и в том, что глубина ее имеет огромные запасы геотермальной энергии. Извержения вулканов и гейзеры являются доказательством этого. Ядро нашей планеты имеет невероятно высокую температуру. Хоть и с приближением к поверхности земли грунт остывает, однако у нее есть геотермальное тепло, которое она может отдавать дальше.

    Отопление собственными руками в частном доме

    Система отопления загородного дома должна быть правильно подготовленной, чтобы ее проект стал экономически выгодным, легко выполнялся и являлся технологически современным. Давно используемые нами варианты отопления, где теплый воздух образуется при сгорании топлива, на сегодняшний день стоят довольно дорого, а все из-за постоянного роста цен на газ и электроэнергию. Помимо этого, традиционные методы обогрева помещения плохо отражаются на окружающей среде. Поэтому актуальным является вопрос геотермального отопления дома.

    Отличным устройством для обогрева зданий из земли является тепловой насос и работающая вместе с ним система. Его установкой и всем процессом устройства отопительной системы можно заняться самому. Данный прибор может перерабатывать энергию воздуха, воды и земли. Для получения тепла применяют хладагент, который, находясь в жидком состоянии, течет по системам труб, установленным в почву.

    На уровне полутора метров в глубине температура земли имеет одинаковый показатель, как летом, так и в зимний период – 8 градусов. Этого достаточно для «закипания» хладагента и его превращения в газ. Полученный состав всасывается специальным насосом компрессорного типа – выполняется его уменьшение в объеме и идет отдача тепла. На устройство приходит тепловая энергия, происходит нагревание теплоносителя системы обогрева дома. Из-за того, что охлаждающее вещество отдает тепло, он понижает свою температуру и благодаря специальному клапану снова становится жидким. Так происходит замыкание цикла.

    Обогрев дома с помощью тепловой энергии земли

    Безусловно, словосочетание «своими руками» к подаче тепла от геотермальных источников относится не полностью, а только лишь к креплению теплового прибора и отопительной системы в самом доме. Только два из существующих видов такого рода обогрева помещения вполне реально выполнить своими руками.

    Главный принцип работы теплового насоса для обогрева дома заключается в передаче тепловой энергии, воздуха и подземных вод отопительной системе с большими показателями температуры. Благодаря такому способу в 4-10 раз становятся ниже отопительные расходы. К преимуществам геотермального обогрева дома относятся

    • продолжительный период службы;
    • функционирование осуществляется автоматически.

    Схема альтернативного отопления дома

    Насос, перекачивающий тепло, может функционировать без поломок примерно 15-25 лет.

    Показатели при получении энергии от земли выглядит так: благодаря 1 кВт электроэнергии можно получить 5 кВт мощности. Если вы решили сами провести систему отопления от земли в своем дома, нужно знать некоторые нюансы его обустройства.

    Принципы установки систем:

    • С теплообменником вертикального типа и скважинным насосом. На глубину от 50 до 200 м такие устройства погружают в землю. Это наиболее эффективный метод получения тепла, а такую систему удобно подводить в дом. Здесь требуется на нужный уровень глубины пробурить скважину.
    • Горизонтального типа теплообменник для обогрева дома. В этом случае коллекторные системы находятся на том уровне, где грунт может промерзать. Недостаток его в значительном использовании территории: около 500 квадратных метров для обогрева дома, площадь которого примерно 200 квадратных метров. Здесь также имеется отличительное свойство: запрещается монтировать коллекторные системы рядом с деревьями, на расстоянии менее, чем полтора метра от ствола.
    • Теплообменник для отопления дома, размещаемый в водоеме. Из всех он считается относительно недорогим, поскольку не нуждается в значительном объеме работ с грунтом. Такой вариант подходит только в том случае, когда рядом с домом находится водоем, на расстоянии 100 м и ближе. В свою очередь необходимо, чтобы источник воды был нужной глубины и в холодный период не замерзал.

    Особенности выбора теплового насоса

    Во время выбора теплового насоса, важно учитывать энергетическое состояние дома. Весомое значение имеет не то, какая у вас система отопления, а какая теплоизоляция помещения. Будут меньше затраты на обогрев дома, если этот показатель будет на высшем уровне. В таком случае не обязательно нужно будет брать насос большой мощности, что даст возможность уменьшить финансовые затраты.

    Читайте также:  Импульсный блок питания 12В 5А: общие сведения, схема, процесс изготовления устройства своими руками
    Добавить комментарий