Из-за постоянного роста цен на энергоносители актуальными становятся альтернативные способы отопления. Например, практичный тепловой насос воздух-вода, получающий энергию из воздуха для обогрева. Установка не нуждается в дорогостоящих материалах, проста в использовании и безопасна.
Из-за высокой стоимости заводской сборки агрегата многие интересуются самостоятельным изготовлением такой системы. Мы расскажем, какие инструменты и материалы понадобятся домашнему мастеру для устройства самодельного теплового насоса. Здесь вы узнаете, какими техническими средствами следует запастись.
Особенности тепловой системы воздух-вода
Эта статья посвящена тепловому насосу, отличающемуся от других его видов, например… вода-вода и грунт-вода), обладает рядом достоинств:
- экономит электричество;
- Установка не требует больших землеройных работ, бурения скважин и получения особых разрешений.
- Подключив систему к солнечным батареям, можно добиться полного функционирования без внешних источников энергии.
Главное достоинство тепловой системы, использующей ветер для нагрева воды, — полная безопасность для окружающей среды.
Чтобы построить насос, нужно понять, в каких ситуациях система работает лучше всего и когда её применение бесполезно.
Специфика применения и работы
Тепловой насос эффективно функционирует только при температурах от -5 до +7 градусов Цельсия. В условиях выше +7 система будет производить больше тепла, чем требуется для обогрева, а при показателях ниже -5 – не сможет обеспечить достаточное количество тепла.
Это обусловлено тем, что концентрированный фреон, применяемый в конструкции насоса, закипает при -55 градусах Цельсия.
Системы могут генерировать тепло при температуре до -30 градусов, однако этого окажется мало для отопления, так как производительность тепла прямо пропорциональна разнице температур кипения хладагента и температуры окружающего воздуха.
В северных регионах, где зима приходит раньше, данная система не будет эффективна, но в южных областях её хватит на несколько морозных месяцев.
При наличии стандартных батарей тепловой насос функционирует менее эффективно. Устройство воздух-вода оптимально работает совместно с конвекторами и другими радиаторами большой площади. системами «теплый пол», «теплые стены» водного типа.
Помещение также следует тщательно утеплить снаружи, установив многокамерные окна, которые обеспечат более высокую теплоизоляцию, чем традиционные деревянные или пластиковые.
Самодельный тепловой насос Может эффективно обогревать дома площадью до ста квадратных метров и гарантированно выдавать мощность пять киловатт. Необходимо понимать, что фреон нельзя качественно залить в конструкцию, созданную в бытовых условиях, поэтому следует рассчитывать на температуру его кипения до минус двадцать два градуса.
Сконструированное дома устройство станет прекрасным источником тепла для гаража, теплицы и хозяйственных построек. небольшого частного бассейна Система часто служит для дополнительного отопления.
Электрокотел В условиях сильного холода (-15-30 градусов) использование теплового насоса нецелесообразно из-за низкой эффективности (не более 10%) и возможных затрат электроэнергии, поэтому может понадобиться традиционное оборудование для отопления.
Принцип действия системы
Воздух используется в устройстве как рабочее вещество. Кислород из наружного блока, расположенного снаружи, подается по трубам в испаритель, где соединяется с хладагентом.
При нагревании фреон испаряется (точка кипения −55 градусов), превращаясь в газ. Под давлением такой нагретый газ поступает в компрессор. Компрессор сжимает газ, повышая его температуру.
Нагретый фреон подается в контур накопительного бака, называемого также конденсатором. Там тепло передается воде, которая затем может применяться для системы отопления. ГСВФреон в конденсаторе теряет лишь часть тепла и сохраняет газообразное состояние.
Дроссель снижает температуру хладагента, превращая его в жидкость, которая поступает в испаритель. Затем цикл снова начинается.
Желающим самостоятельно соорудить тепловой насос Из вторсырья и устаревшей техники, например, старого холодильника, можно получить полезную информацию, изучив рекомендуемую статью.
Сооружение теплового насоса воздух-вода
В состав системы теплового насоса входят четыре ключевых компонента:
- наружного блока;
- емкости теплообменника-испарителя;
- блока для компрессора;
- накопительной емкости (конденсатора).
Анализируем конструкцию каждого блока по отдельности.
Сборка наружного блока
Для создания внешнего блока понадобится:
- КорпусТрадиционно для размещения подходит блок под сплит-систему, стиральную машину или другую крупногабаритную технику, в некоторых случаях его сооружают самостоятельно. приваривания После сборки конструкции из металла важно обработать его антикоррозийной порошковой краской.
- Вентилятор. Изделие можно взять из старого рабочего. системы кондиционирования или приобрести отдельно.
Вентилятору нужны широкие пластмассовые лопасти, а мотор лучше сделать съёмным для подключения датчика.
В внешний блок можно встроить испаритель и приборы для его функционирования, однако более разумно разместить эти компоненты в самостоятельном корпусе.
Установка наружного блока производится на расстоянии 2-10 метров от дома. Для него требуется возвести фундамент и соорудить навес для защиты от атмосферных осадков. Также необходимо установить решетку перед вентилятором, чтобы предотвратить попадание грязи, мусора и листьев в лопасти вентилятора и трубу.
Для предотвращения обледенения боковин и панелей рекомендуется установить обогреватели. В таком случае дополнительно прогревать корпус не потребуется. Место для установки блока должно быть хорошо проветриваемое и находиться подальше от открытых источников огня.
Блок с теплообменником-испарителем
Изделие можно купить у онлайн-поставщиков или сделать самому. Для самостоятельной сборки требуется бак объемом 80 литров и медь в виде проволоки с диаметром 10 мм и толщиной не менее 1 мм.
Длина рассчитывается индивидуально, учитывая необходимую мощность. Для установки мощностью 5 кВт достаточно 10 метров. В испарителе произойдет нагнетание и циркуляция фреона, а также его взаимодействие с воздухом.
Чтобы сделать теплообменник, надо собрать змеевик. Для этого проволоку наматывают вокруг трубы большого диаметра, не больше ширины бака. Срезы проволоки должны выступать выше высоты корпуса для соединения змеевика с компрессором и накопительным баком.
В корпус вставляют два штуцера для труб, делают два разъема для проводов. Стыки заделывают герметиком. Прикрепляют готовое устройство с помощью L-образных кронштейнов.
Установка реле оттаивания на испаритель рекомендуется из-за циркуляции воздуха с отрицательной температурой в баке. Конденсат в системе может привести к обледенению испарителя. Фильтр-осушитель поможет исключить образование влаги в системе.
Правила установки компрессора
Установка компрессора потребует отдельного корпуса с шумо- и виброизоляцией, так как большинство его модификаций гудят при работе. Можно использовать подержанный компрессор от холодильника или кондиционера, либо купить новый.
Для тепловых насосов подходят следующие типы компрессоров:
- Роторные Компрессоры — самые доступные по цене, но отличаются шумом, низкой производительностью и сроком службы в 8-10 лет.
- Спиральные Модификации устанавливаются во все современные модели кондиционеров и холодильников. Продолжительный срок службы (15-20 лет), бесшумность, эффективность, но высокая стоимость – вот характеристики этих модификаций.
- Поршневые Модели чаще всего размещают на промышленных холодильниках. Устройства характеризуются высоким коэффициентом полезного действия, долгим сроком службы (15-20 лет), однако обладают высокой шумовой нагрузкой и значительной стоимостью.
Тепловому насосу нужен компрессор однофазного типа. Перед приобретением следует выяснить, какой вид фреона использует устройство. Лучше купить модель на R22 или R422. С хладагентом этого вида работать удобнее, чем с другими видами фреона.
Трубки соединяют компрессор с блоком испарителя и конденсатора. Устройство позволяет фреону повысить температуру.
Конструирование накопительной емкости (конденсатора)
Для создания конденсатора понадобится корпус от старого бойлера на сто литров или другой бак из нержавеющей стали того же объёма. Требуется также змеевик из медной трубки. Для насоса мощностью пять киловатт подойдет проволока длиной двенадцать метров. Через трубку змеевика будет циркулировать горячий фреон, за счет чего нагревается вода.
Шаг №1: Создание змеевика
Для создания змеевика потребуется медная проволока с диаметром не менее 26 мм и стенкой толщиной от 1 мм. Проволоку нужно намотать на трубу, внутренний диаметр которой меньше диаметра бака.
Высота спирали должна быть равна высоте корпуса. Необходимо вывести выпуски трубы за пределы емкости для подключения змеевика с испарителем и компрессором.
Шаг №2: Подготовка корпуса
Чтобы установить змеевик, бак нужно разрезать. Сверху и снизу требуется сделать отверстия под медную проволоку, а также вырезать дополнительные отсеки для двух штуцеров: один для выхода воды, другой – для ее входа. После всех действий бак следует герметизировать.
Можно купить теплообменник-компрессор как готовую конструкцию. Установка такого прибора повышает мощность и эффективность системы.
Соединение внешнего блока с испарителем
Чтобы соединить внешний блок с испарителем, нужно проложить две полиэтиленовые трубы. ПНД Одна труба предназначена для забора воздуха, другая – для выпуска.
Трубы возможно зарыть в землю, добавив в траншею песок, или оставить на поверхности, если наружная часть корпуса находится близко к дому.
Соединение испарителя, компрессора и бака
В системе используется фреон. Для подключения змеевиков к компрессору и дросселю нужно обращаться к специалистам по холодильному оборудованию. Без опыта работы паяльником даже при наличии инструментов и материалов соединить элементы в единую систему для обеспечения работоспособности конструкции сложно.
Кроме того, понадобится множество вспомогательных деталей: трубы разной толщины и конструктивных вариантов. сливных крановКлапаны для отвода воздуха, предохранительные клапаны и фитинги для труб. труборезов для нарезки участков трубопровода.
Для работы понадобятся также специализированные приборы, доступные в любой мастерской по обслуживанию холодильников и кондиционеров.
Для соединения теплообменников, компрессора и дросселя в работоспособную систему эффективнее поручить задачу специалистам.
Внедрение систем управления установкой
Для контроля давления и температуры фреона применимо устройство с дисплеем из бытового кондиционера. Специалисты смогут качественно интегрировать его в систему в ходе паяных операций.
Можно установить специальное устройство — датчик вращения вентилятора. Датчик управляет скоростью вращения лопастей и автоматизирует работу циркуляционного насоса фреона.
Дополнительно можно установить таймер, электропускательУстройство для защиты компрессора от перегрева и другие детали доступны в магазинах автозапчастей и специализированных мастерских.
Определение требуемой мощности теплового насоса воздушного типа для системы водоснабжения.
Для обогрева помещения площадью от ста квадратных метров требуется тепловой насос большей мощности. Необходимую мощность установки можно примерно определить по таблице.
Для расчёта мощности компрессора, диаметра труб и других параметров при проектировании теплового насоса воздуха-воды целесообразно использовать один из предложенных способов.
- Использовать интернет-расчётчики на веб-страницах изготовителей теплообменников.
- Применить программное обеспечение CoolPack 1,46, Copeland.
- Обратиться к специалисту для проведения измерений и расчетов.
Площадь змеевика-конденсатора (ПЗК) можно вычислить по формуле:
ПЗК = М/0,8ДТ,
Где М — мощност установке в киловаттах; 0,8 — коэффициент теплопроводности при контакте воды и меди; ДТ — разница температур между поступающим и выходящим воздухом в системе.
Представленные параметры теплового насоса подходят для помещений площадью до 100 квадратных метров. Мощность установленного агрегата — 5 киловатт. С помощью специальных теплообменников можно повысить его мощность до 10-15 киловатт.
Обслуживание самодельной установки
Тепловому насосу для качественной работы требуется регулярное обслуживание. При эксплуатации зимой без встроенного подогрева корпуса необходимо периодически размораживать блок из-за образования льда на его поверхности.
Также необходимо периодически:
- Удалять с лопастей вентилятора посторонние предметы: листья, пыль, грязь, снег и подобное.
- Проводите смазку компрессора, следуя прилагаемой инструкции.
- Менять масло в компрессоре и вентиляторе.
Для бесперебойной работы системы нужно постоянно проверять состояние медного трубопровода, силового кабеля, поставляющего электроэнергию компрессору, вентилятору и остальным приборам.
Выводы и полезное видео по теме
Видеоролик расскажет о принципе работы и конструкции тепловых насосов, преобразующих энергию ветра.
Домашний тепловой насос, работающий по принципу воздух-вода, служит эффективным и экономичным способом дополнительно отапливать дом. Создание и установка такой системы доступны каждому.
Оставьте свои комментарии в блоке ниже. Может быть, у вас есть интересные факты и фотографии по теме статьи?
Спрашивайте, высказывайте свое мнение и делитесь советами, которые могут быть полезны для других пользователей сайта.