Повышение цен на топливо для отопления делает актуальными альтернативные способы обогрева. Например, популярностью пользуется тепловой насос воздух-вода, который использует энергию воздуха для нагрева помещений. Такая установка не требует дорогих расходных материалов, проста в управлении и безопасна.
Из-за высокой стоимости заводского варианта агрегата многие задумываются о самостоятельном его изготовлении. В этом тексте расскажем, что понадобится домашнему мастеру для создания собственного теплового насоса. Здесь вы узнаете, какие технические инструменты вам потребуются.
Особенности тепловой системы воздух-вода
В данной статье рассмотрено устройство теплового насоса, отличающееся от других его разновидностей, например. вода-вода и грунт-вода), обладает рядом достоинств:
- экономит электричество;
- Установка не нуждается в больших земляных работах, бурении скважин и получении особых разрешений.
- Подключив систему к солнечным панелям, можно добиться полного ее функционирования без внешнего источника энергии.
Тепловая система, получающая энергию из ветра и передающая её воде, абсолютно безопасна для окружающей среды.
Перед началом конструирования насоса следует определить ситуации, где система функционирует наиболее эффективно, и случаи, когда её применение нерационально.
Специфика применения и работы
Тепловой насос эффективно функционирует только при температуре от -5 до +7 градусов Цельсия. При более высокой температуре система производит больше тепла, чем нужно для обогрева помещения, а при показателе ниже -5 градусов недостаточно тепла для его обогрева. Это обусловлено тем, что фреон, находящийся в конструкции насоса, закипает при температуре -55 градусов Цельсия.
Система способна генерировать тепло даже при минус тридцати градусах, однако этого окажется мало для обогрева, так как производительность системы прямо пропорциональна разнице температур кипения хладагента и температуры наружного воздуха.
Эта система не подходит жителям северных регионов из-за раннего наступления холодов, но в южных областях может эффективно работать несколько холодных месяцев.
Стандартные батареи снижают эффективность работы теплового насоса. Лучше всего устройство воздух-вода работает с конвекторами и другими радиаторами большой площади. системами «теплый пол», «теплые стены» водного типа.
Помещение должно быть хорошо утепляющимся снаружи, с многокамерными окнами, дающими лучшую теплоизоляцию, чем традиционные деревянные или пластиковые.
Самодельный тепловой насосМощность обогревателя достигает 5 кВт и способен эффективно прогревать помещения площадью до 100 кв. м. Температура кипения фреона составляет не менее -22 градусов, поэтому заправка конструкции в бытовых условиях может быть некачественной.
Самодельное устройство обеспечит отоплением гараж, теплицу и хозяйственные постройки. небольшого частного бассейнаСистема применяется как вспомогательный источник тепла.
ЭлектрокотелВ периоды сильных морозов (-15-30 градусов) рекомендовано отключить тепловой насос для предотвращения лишних затрат электроэнергии, так как его эффективность тогда не превышает 10%. В остальных случаях может потребоваться традиционное отопительное оборудование.
Принцип действия системы
В этой конструкции рабочим веществом является воздух. Кислород из наружного блока, расположенного снаружи здания, через трубы подается в испаритель, где смешивается с хладагентом.
При нагревании фреон превращается в газ (точка кипения — -55 градусов), а затем под давлением попадает в компрессор. Компрессор сжимает газ, повышая его температуру.
Нагретый фреон подается в контур накопительного бака (конденсатора), осуществляя отдачу тепла воде. ГСВВ конденсаторе фреон отдаёт часть тепла, оставаясь газом.
Распыливаясь при прохождении через дроссель, хладагент охлаждается. В жидкой форме фреон поступает в испаритель, после чего цикл возобновляется.
Желающим самостоятельно соорудить тепловой насосИз использованных вещей и устаревшей техники, например, старого холодильника, даст представление статья, которую мы посоветовали.
Сооружение теплового насоса воздух-вода
Система теплового насоса включает четыре главных элемента.
- наружного блока;
- емкости теплообменника-испарителя;
- блока для компрессора;
- накопительной емкости (конденсатора).
Анализируем конструкцию каждого блока.
Сборка наружного блока
Для создания внешнего блока понадобится:
- КорпусТрадиционно используется блок под сплит-систему, стиральную машину и другую крупногабаритную технику, в некоторых случаях конструкция возводится собственноручно. привариванияМеталлические элементы требуют обработки антикоррозийной порошковой краской после сборки.
- Вентилятор.Изделие можно взять из старого рабочего предмета. системы кондиционирования или приобрести отдельно.
Вентилятор должен иметь массивные лопасти из пластика, а также, по возможности, разъемный мотор для подключения датчика.
В наружный блок возможно разместить испаритель и элементы управления им, однако более рационально расположить детали в отдельном корпусе.
Монтаж наружного блока выполняется в пределах 2-10 метров от здания. Необходимо соорудить фундамент и установить навес для защиты конструкции от атмосферных осадков. Дополнительно потребуется закрепить решетку перед вентилятором, чтобы предотвратить попадание пыли, мусора и листьев на лопасти вентилятора и трубы.
Для предотвращения обледенения боковин и панелей рекомендуется установить обогреватели. При их наличии дополнительный нагрев корпуса не требуется. Место для размещения блока должно быть хорошо проветриваемо и находиться подальше от открытых источников огня.
Блок с теплообменником-испарителем
Испаритель доступен для покупки у интернет-поставщиков или самостоятельного изготовления. Для сборки потребуется бак объемом 80 литров и медная проволока с диаметром 10 мм и толщиной от 1 мм.
Высчитывают длину индивидуально, учитывая необходимую мощность. Например, для устройства в 5 кВт подойдет длина 10 метров. В испарителе произойдет нагрев и движение фреона, а также его взаимодействие с воздухом.
Чтобы изготовить теплообменник, нужно соорудить змеевик: проволоку наматывают вокруг трубы большого диаметра, не превышающей ширину бака. Необходимо оставить срезы, выступающие за высоту корпуса, для соединения змеевика с компрессором и накопительным баком.
В корпус вставляют два штуцера для труб и два разъема для проводов. Сварные швы загерметизируют. Готовую конструкцию крепят при помощи L-образных кронштейнов.
Чтобы предотвратить обледенение испарителя из-за отрицательной температуры воздуха в баке, рекомендуется установить реле оттаивания. Для исключения образования влаги можно подключить к системе фильтр-осушитель.
Правила установки компрессора
Установка компрессора нуждается в корпусе с звуко- и виброизоляцией, так как почти все его модификации шумят при работе.
Для тепловых насосов подходят такие типы компрессоров:
- РоторныеКомпрессоры самые доступные по цене, но имеют недостатки: работают шумно, показывают низкую эффективность и функционируют 8-10 лет.
- СпиральныеМодификации устанавливают во все современные модели кондиционеров и холодильников.
Они долговечны (15-20 лет), бесшумные, эффективные, но имеют высокую стоимость. - ПоршневыеМодели в основном используют для промышленных холодильников. Устройства характеризуются высоким коэффициентом полезного действия, долгим сроком службы (15-20 лет), но отличаются большой шумностью и высокой стоимостью.
Тепловому насосу нужен компрессор однофазной модификации. Перед покупкой необходимо выяснить, с каким фреоном работает устройство. Лучше купить модель, работающую на R22 или R422. С хладагентом этого вида работать проще, чем с любым другим видом фреона.
Трубками компрессор соединяют с блоком испарителя и конденсатора. Устройство способствует повышению температуры фреона.
Конструирование накопительной емкости (конденсатора)
Для сборки конденсатора потребуется корпус объемом 100 литров из нержавеющей стали, например, от бойлера такого же объема. Также нужен змеевик из медной трубки. Для насоса мощностью 5 кВт подойдёт проволока длиной 12 метров. Горячий фреон будет циркулировать по трубке змеевика, обеспечивая нагрев воды.
Шаг №1: Создание змеевика
Для изготовления змеевика потребуется медная проволока с диаметром не менее 26 мм и толщиной стенки от 1 мм. Проволоку нужно намотать на трубу с меньшим поперечным сечением, чем у 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 в бак, его нужно разрезать. Сверху и снизу требуется сделать отверстия для медной проволоки, а также вырезать дополнительные отсеки для двух штуцеров: один предназначен для выхода воды, другой – для ее входа. После выполненных процедур бак необходимо загерметизировать.
Готовый теплообменник-компрессор можно купить отдельно. Устройство заводского изготовления позволяет повысить мощность и эффективность системы.
Соединение внешнего блока с испарителем
Чтобы соединить внешний блок и испаритель, нужно проложить две трубы из полиэтилена. ПНДЧерез одну трубу воздух пойдет, а через другую – выйдет.
Трубы возможно зарыть в грунт, добавив в траншею песок, или оставить на поверхности, если внешний кожух находится возле постройки.
Соединение испарителя, компрессора и бака
В системе циркулирует фреон. Для присоединения змеевиков к компрессору и дросселю необходимо обратиться к специалистам по холодильному оборудованию. Человеку без опыта пайки даже при наличии инструментов и материалов будет сложно грамотно соединить все элементы в единую систему для обеспечения работы конструкции.
Помимо этого, понадобится значительное количество вспомогательных материалов — труб разного диаметра и конструктивных вариаций. сливных крановклапаны для проветривания воздуха, предохранительные клапаны и зажимы для труб, стяжки труборезов для нарезки участков трубопровода.
Для работы также потребуются специальные инструменты, доступные в любой мастерской по обслуживанию холодильников и кондиционеров.
Для соединения теплообменников, компрессора и дросселя в единую рабочую систему предпочтительнее обращаться к специалистам.
Внедрение систем управления установкой
Для контроля давления и температуры фреона применяют плату с дисплеем, изъятую из какого-либо кондиционера. Специалисты в ходе работы по пайке могут качественно интегрировать конструкцию в установку.
Можно подключить датчик вращения вентилятора, который регулирует скорость работы лопастей и автоматизирует обороты циркуляционного насоса фреона.
Дополнительно можно установить таймер, электропускательУстройство для защиты компрессора от перегрева и все остальные детали доступны в магазинах по ремонту техники или на рынках запасных частей.
Определение мощности теплового насоса типа воздух-вода.
Для отопления помещения площадью от 100 квадратных метров понадобится тепловой насос большой мощности. Определить точную мощность установки поможет таблица.
Для определения мощности компрессора, диаметра труб и других параметров при проектировании теплового насоса воздух-вода, обратитесь к указанным способам.
- Использовать интернет-калькуляторы для расчета параметров, доступные на сайтах производителей теплообменников.
- Применить программное обеспечение CoolPack 1,46, Copeland.
- Обратиться к эксперту для проведения измерений и расчётов.
Площадь змеевика-конденсатора (ПЗК) можно вычислить по формуле:
ПЗК = М/0,8ДТ,
Мощность установки в киловаттах (М) умножается на коэффициент теплопроводности при контакте воды и меди (0,8), затем результат делится на разницу температур между поступающим и выходящим воздухом в системе (ДТ).
Тепловой насос с указанными параметрами предназначен для помещений площадью до 100 квадратных метров. Его мощность составляет 5 киловатт. При установке специальных теплообменников можно повысить мощность до 10-15 киловатт.
Обслуживание самодельной установки
Чтобы работать исправно, тепловому насосу требуется дополнительное обслуживание. Зимой, если корпус не оснащен дополнительным подогревом, блок нужно иногда отогревать от образующейся ледяной корки.
Также необходимо периодически:
- Убирать с лопастей вентилятора мусор: листья, пыль, грязь, снег и так далее.
- Следуйте инструкции по смазке компрессора.
- Менять масло в компрессоре и вентиляторе.
Для правильной работы системы нужно периодически проверять состояние медных труб, кабеля, подающего питание на компрессор, вентилятор и оборудование.
Выводы и полезное видео по теме
Видеоролик расскажет о принципе работы и конструкции теплового насоса, использующего энергию ветра.
Самодельная система теплового насоса типа «воздух-вода» — эффективный и доступный способ дополнительно обогреть дом. Любой может изготовить и смонтировать такую систему.
Добавьте свои комментарии к статье ниже. Возможно, у вас есть интересные факты или фотографии по этой теме? Спрашивайте, высказывайтесь и дайте посетителям сайта полезные советы.