Как сделать тепловой насос своими руками из холодильника

Виды тепловых насосов

Существует 3 вида альтернативных устройств, используемых при планировании отопления частных домов. Классифицируются они по типу источников тепла. Устройство типа «земля-вода» извлекает тепловую энергию из почвы с помощью зонда и коллектора. Теплоноситель переносит ее к насосу, откуда она отправляется в отопительную систему. Если ваш участок имеет большую площадь, целесообразно строить коллекторы ниже уровня промерзания. Зонды идеально подходят для маленьких участков. Устройство плана «воздух-вода» позволяет добывать тепло из воздуха при помощи конденсаторов и вентиляторов.

Тепловой насос «вода-вода» принимает тепло из подземных вод. При наличии пруда на участке тепло можно получать из него. Устройство перерабатывает энергию, холодная жидкость отправляется обратно. Тепловой насос «воздух-воздух» содержит хладагент, вещество, имеющее отрицательную температуру кипения. Чаще всего используют фреон из старого холодильника либо сплит-системы. Если в кондиционерах это вещество забирает тепло и отдает его окружающей среде, то в насосе оно извлекает тепло из воздуха снаружи, нагревая воздух в доме.

Этапы сборки теплового насоса

Для удобства разобьем процесс изготовления теплового насоса на отдельные этапы:

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.

Принцип действия устройства

Он основан на сборе тепла из окружающего пространства и использовании его для системы отопления дома с целью уменьшения затрат на эту функцию. Аппараты такого типа имеются во многих домах, это холодильники, сплит – системы и кондиционеры. Некоторые из них имеют двойное назначение, выполняя по выбору пользователя либо отопление, либо охлаждение помещений в зависимости от потребности.

Теоретической основой таких машин является обратный цикл Карно. Но, не вникая в подробности, просто опишем процесс работы такого устройства.

Рис.1. Принципиальная схема работы теплового насоса в сети отопления

Рабочим телом в таких устройствах, как и в холодильниках, является фреон или аммиак, который компрессором нагнетается в нагревательный контур. При этом давление внутри системы резко повышается, поскольку выход теплоносителя перекрыт дросселем. Полученным теплом согревается теплоноситель в системе отопления дома, как правило, температура достигает уровня 64оС. Горячий поток дополняет циркулирующий в основной отопительной сети, снижая потребление топлива. При определенном давлении дроссель открывается, и рабочее тело поступает в камеру испарителя. При этом его температура снижается. Дополнительное тепло получается из регистра сбора тепла. Далее цикл повторяется, как и в устройстве холодильника.

Что такое тепловой насос?

Тепловой насос — прибор, поглощающий из окружающей среды (вода, земля, воздух) низко потенциальную тепловую энергию и передающий ее в системы теплоснабжения с более высокой температурой.

Природа вокруг нас пропитана энергией. Даже мороз обладает теплом. Энергию невозможно извлечь из окружающей среды только при температуре -273 °С. Поэтому даже в самую лютую зиму загородный дом может отапливаться за счет энергии, полученной от природы.

В зависимости от источника энергии (вода, земля, воздух), происходит модификация тепловых насосов. Однако наиболее практичным и испытанным является геотермальный тепловой насос, применяющий энергию грунта. Он идеально подходит для российских условий.

Геотермальное отопление работает по одному из трех направлений:

1. Сквозь специальную трубу, установленную в скважине, грунтовые воды извлекаются на поверхность земли. Они имеют определенную температуру. Проходя через теплообменник, вода передает свое тепло, за счет которого совершается прогрев дома. Затем вода возвращается в грунт, ниже по течению.
2. В скважину глубиной примерно 75 — 100 метров опускается резервуар с антифризом, температура которого может повышаться от окружающего грунта. Тепловой насос разгоняет антифриз и пропускает его через теплообменник. За счет этого совершается отдача тепла.
3. В данном случае бурение скважины не предусматривается, однако дом должен находиться рядом с крупным водоемом. Специальная магистраль в виде зондов прокладывается по дну водоема. Таким образом происходит перекачивание воды и извлечение из нее тепла. Важный нюанс — достаточная глубина водоема, которая даже зимой под толщей льда позволит сохранять до 150 сантиметров свободной воды.

Использование геотермального отопления, как и любой системы теплоснабжения, позволит не только обогреть дом, но и обеспечить горячей водой, обогреть автостоянку или теплицу, нагреть воду в бассейне

Расчет отопления дома с тепловым насосом

Для нормальной работы теплоперекачивающей установки необходима качественная теплоизоляция здания. Поэтому перед покупкой теплового насоса необходимо утеплить стены, пол и потолки, после чего выполнить расчет тепловых потерь (Q).

Упрощенная формула подсчета количества тепла (Вт), уходящего из дома через ограждающие конструкции (стены, окна, пол, потолок) выглядит так:

Q = S х (разница температур воздуха в помещении и на улице)/ Rт.

S –площадь ограждающей конструкции в м2;

Rт – тепловое сопротивление материала ограждающей конструкции (берут из таблиц СНиП по строительной теплотехнике).

Поочередно подсчитав теплопотери стен, окон, пола и потолка их суммируют и получают количество киловатт, теряемых домом за 1 час в самый холодный период года. Мощность теплонасоса должна быть не меньше суммарной величины теплопотерь. Если кроме отопления установка будет греть воду для бытовых нужд, то ее мощность увеличивают на 20%.

Выбирая теплонасос «воздух-воздух» или «воздух-вода» следует ориентироваться на тепловую мощность, которую он развивает в области низких температур, поскольку она значительно ниже мощности при работе в теплый период года.

В качестве примера приведем параметры воздушно-водяной установки NIBE FIGHER F2300-14. Работая в температурном диапазоне от +7 до + 45С, она выдает около 18 кВт, а при температуре воздуха -15С всего 10,7 кВт.

Варианты отопления загородного дома с газом

Для реализации процесса зачастую используется специальное оборудование, котел может быть с открытой камерой, в этом случае, для сгорания природного топлива в него затягивается воздух из помещения.

Продукты сгорания выходят через дымоходы, но некоторые их остатки будут находиться в бытовом помещении, которое я бы советовал оборудовать принудительной вентиляцией. Положительной стороной этого оборудования и теплоносителя для системы отопления загородного дома можно смело считать естественную тягу, для хорошего функционирования электричество не потребуется.

Не менее эффективным считается котел с закрытой камерой, рабочий резервуар не сообщается с воздухом в помещении. Но из-за отсутствия тяги необходим специальный привод, которые будет нагнетать поток для вывода продуктов сгорания в дымоход, такое оборудование зачастую зависит от электроснабжения.

Варианты газового отопления

Газ может подаваться потребителю в двух типах:

1. С использованием централизованной магистрали.
2. Посредством дозаправки емкостей для хранения, расположенных в помещении либо на территории постройки (баллоны или газгольдеры).

В первом варианте за давлением в системе следит распределительное устройство, работающее с магистралью и трубопроводом потребителя. После чего топливо поступает к теплогенератору, что обеспечивает автономное газовое отопление загородного дома. Во втором типе снабжения природным ресурсом устанавливается специальный редуктор, который отвечает за выравнивание подачи газа между емкостью и точкой сгорания.

Отопление газгольдером

Установка такого массивного оборудования потребует достаточно затрат на первых этапах монтажа отопления в загородном доме, со временем приспособление начнет окупаться, ведь газ считается самым экономичным.

Газгольдеры отлично подходят для тех районов, где линия трубопровода подачи природного топлива не проведена или находится далеко, я достаточно часто встречал это в пригороде. Не стоит забывать об обязательном оснащении такого оборудования, сюда входит:

1. Клапан аварийного сброса давления.
2. Редуктор.
3. Клапан для заправки.
4. Кран для удаления конденсата из емкости.
5. Манометр и датчик уровня топлива.

Достаточно распространены продажи б/у газгольдеров, я не советую приобретать такое оборудование, ведь зачастую восстанавливаются исключительно наружные стенки, а внутренние составляющие повреждены на 50% ржавчиной. Не менее важно перед установкой приспособления продумать подъезд специального транспорта для дозаправки емкости, этот нюанс лучше решать на стадии планирования месторасположения приспособления.

Отопление сжиженным газом

Хотелось бы заметить то, что без должного утепления и антифриза для системы отопления загородного дома метод использования баллонов со сжиженным газом будет невыгодным. Применять такой альтернативный тип снабжения оборудования будет накладно, если площадь постройки превышает 200 кв. м.

Небольшие жилые объекты до 70 кв. м. получится достаточно продуктивно обслужить одним баллоном на 50 литров, с учетом погоды за окном его хватит от 2 до 7 суток. Поэтому на замену нужно обязательно иметь несколько емкостей, чтобы не получить впоследствии перебои в обогреве дома.

Виды тепловых насосов

По источнику сбора тепла выделяют следующие виды тепловых насосных агрегатов;

1. Грунт – вода;
2. Вода – вода;
3. Вода – воздух;
4. Воздух – воздух.

Первый вариант устройства – наиболее распространенный. Это обусловлено отсутствием водоемов, глубоким залеганием грунтовых вод, грунт же присутствует везде. Внешний контур выполняется из полимерных труб, укладывается двумя способами. При горизонтальном размещении сеть трубопроводов укладывают на площади до 50 квадратных метров на глубину, превышающую точку промерзания грунта. При вертикальном расположении труб они монтируются в шурфы до 100 метров глубиной. Собранное тепло передается теплоносителю водяного отопления.

Второй вариан т реализуется расположением контура сбора тепла в водоемах или скважинах грунтовых вод. Эффективность его несколько ниже, применение обусловлено наличием водного источника теплоты сниженного потенциала.

Конфигурацией теплового насоса типа «вода источника – вода системы отопления» является модель «вода – воздух». В этом случае тепловой поток передается системе воздушного отопления объекта – воздух нагревается в калорифере приточной установки вентиляции, распределяется по отдельным помещениям через воздуховоды.

Последний вид насоса отопления – система «воздух – воздух». Эта конфигурация встречается реже других. Причиной этого является низкая температура окружающего воздуха, модель может реализовать свой принцип работы в южных регионах в весенний (осенний) период.

Для чего необходимо выполнять расчет

Циркуляционный насос, установленный в системе отопления, должен эффективно решать две основные задачи:

1. создавать в трубопроводе такой напор жидкости, который будет в состоянии преодолеть гидравлическое сопротивление в элементах отопительной системы;
2. обеспечивать постоянное движение требуемого количества теплоносителя через все элементы отопительной системы.

Чтобы циркуляционный насос был в состоянии справляться с решением вышеперечисленных задач, выбирать такое устройство следует только после того, как будет сделан расчет отопления.

При выполнении такого расчета учитывают два основных параметра:

• общую потребность здания в тепловой энергии;
• суммарное гидравлическое сопротивление всех элементов создаваемой отопительной системы.

Таблица 1. Тепловая мощность для различных помещений

После определения данных параметров уже можно выполнить расчет центробежного насоса и, основываясь на полученных значениях, выбрать циркуляционный насос с соответствующими техническими характеристиками. Подобранный таким образом насос будет не только обеспечивать требуемое давление теплоносителя и его постоянную циркуляцию, но и работать без чрезмерных нагрузок, которые могут стать причиной быстрого выхода устройства из строя.

Обвязка

Есть два типа систем отопления — с принудительной и естественной циркуляцией. Системы с принудительной циркуляцией работать без насоса не могут, с естественной — работают, но в таком режиме имеют более низкую теплоотдачу. Тем не менее, меньшее количество тепла, это все-таки намного лучше, чем его полное отсутствие, потому в местностях, где электричество отключают часто, проектируют систему как гидравлическую (с естественной циркуляцией), а затем в нее врезают насос. Это дает высокую эффективность и надежность отопления. Понятное дело, что установка циркуляционного насоса в этих системах имеет отличия.

Все системы отопления с теплым полом принудительные — без насоса через такие большие контура теплоноситель не пройдет

Принудительная циркуляция

Так как система отопления с принудительной циркуляцией без насоса неработоспособна, его устанавливают прямо в разрыв подающей или обратной трубы (по вашему выбору).

Большинство проблем с циркуляционным насосом возникают из-за наличия в теплоносителе механических примесей (песка, других абразивных частиц). Они способны заклинить крыльчатку и остановить мотор. Потому перед агрегатом обязательно ставят сетчатый фильтр-грязевик.

Установка циркуляционного насоса в систему с принудительной циркуляцией

Также желательно с двух сторон установка шаровых кранов. Они дадут возможность заменить или отремонтировать устройство без слива теплоносителя из системы. Перекрываете краны, снимаете агрегат. Сливается только та часть воды, которая была непосредственно в этом куске системы.

Естественная циркуляция

Обвязка циркуляционного насоса в гравитационных системах имеет одно существенное отличие — необходим байпас. Это перемычка, которая делает систему работоспособной при неработающем насосе. На байпасе ставят один шаровый отсечной кран, который закрыт, все время, пока работает перекачка. В таком режиме система работает как принудительная.

Схема установки циркуляционного насоса в системе с естественной циркуляцией

Когда пропадает электричество или агрегат выходит из строя, кран на перемычке открывают, кран, ведущий на насос, перекрывают, система работает как гравитационная.

Особенности монтажа

Есть один важный момент, без которого установка циркуляционного насоса будет требовать переделки: требуется разворачивать ротор так, чтобы он был направлен горизонтально. Второй момент — направление потока. На корпусе есть стрелка, указывающая в какую сторону должен течь теплоноситель. Вот так и разворачивайте агрегат, чтобы направление движения теплоносителя было «по стрелке».

Тепловые насосы для отопления дома: типовые разновидности

Самый удобный способ классификации тепловых насосов предполагает разделение подобных агрегатов по типу среды, в которой проложен первичный контур, питающий теплом испаритель.

И согласно этому способу классификации тепловые насосы делятся на следующие разновидности:

• Геотермальные агрегаты (земля-вода).
• Гидротермальные насосы (вода-вода).
• Аэротермальные установки (воздух-вода).

Причем все виды тепловых насосов эксплуатируют общий принцип работы, но среда «обитания» первичного контура накладывает свой отпечаток и на функционирование, и на обустройство агрегата. Поэтому далее по тексту мы рассмотрим нюансы обустройства каждой разновидности тепловых насосов.

Установка «земля-вода»

Тепловой насос «земля-вода»

Первичный контур геотермального насоса заглубляют в грунт до отметки 5-6 метров. Причем такой монтаж практикуют при обустройстве систем с горизонтальным теплообменником. А в случае монтажа  вертикального первичного контура практикуется и 150-метровое заглубление, в особую скважину.

При этом минимальный объем работ характерен именно для вертикального размещения первичного контура. Поскольку при горизонтальном размещении необходимо распределить трубы теплообменника  по слишком большой площади (50 квадратный метров на каждую 1000 Ватт энергетической отдачи теплового насоса).

Ну а в качестве теплоносителя геотермальный тепловой насос использует совершенно безвредный соляной раствор, незамерзающий даже при отрицательных температурах.

Насос «вода-вода»

Первичный контур гидротермального насоса можно инсталлировать в естественный или искусственный водоем, обычный или сточный колодец, реку или рукотворный канал.

Тепловой насос «вода-вода»

Причем испаритель и  труба с теплоносителем погружаются в воду, как минимум, на 1,5-2 метра. Ведь поверхностные слои могут замерзнуть, повредив и функциональность, и целостность элементов теплового насоса.

Словом, для геотермального насоса придется подобрать «правильный» водоем. А вот сама инсталляция первичного контура происходит достаточно просто – полимерную трубу с тем же соляным раствором «топят» на нужной глубине, используя особы грузила.

И такой способ размещения первичного контура превращает обустройство насосной станции «вода-вода» в чрезвычайно простую и нетрудоемкую операцию. Поэтому, если поблизости есть подходящий водоем, то лучшим вариантом теплового насоса будет именно гидротермальный агрегат.

Агрегат «воздух вода»

Тепловой насос воздух-вода

По сути, это тот же кондиционер, правда, много больших размеров. Первичный контур с испарителем размещается «на воздухе», за пределами жилища, в специальном корпусе.

Причем для обеспечения работоспособности насоса в зимнее время этот корпус очень часто объединяют с вытяжным каналом вентиляционной системы жилища.

Словом, основное достоинство данной системы – простота монтажа, а вот эффективность работы насосов «воздух-вода» весьма сомнительна. Ну а в наших широтах они попросту не могут конкурировать с геотермальными или гидротермальными установками.

Разновидности жидкостных автономных отопительных систем

Отопительные системы обогрева индивидуального дома с использованием в качестве теплоносителя воды и незамерзающих жидкостей (антифризов) отличаются по ряду признаков, основные различия:

По типу используемого топлива. Самыми популярными видами энергии для нагрева теплоносителей являются электричество, газ, жидкие горючие углеводородные смеси (дизельное топливо, мазут, масло, керосин), большое количество твердых горючих материалов — дрова, уголь, торфяные брикеты и пеллеты различного состава. Электроэнергия может быть получена как от энергетических компаний, так и самостоятельно при использовании солнечных батарей, ветровых или гидравлических генераторов.

По виду тепловых генераторов. В современных отопительных системах для передачи энергии теплоносителю используют нагревательные котлы, имеющие конструктивные особенности и различия между аналогами для каждого вида топлива. При недостатке средств многие умельцы собирают автономное отопление своими руками, используя вместо заводских котлов самостоятельно собранные конструкции преимущественно на твердом топливе, типичный пример — металлическая печка в жилом помещении с расширительным баком на чердаке и стальной трубопроводной системой с радиаторами.

Рис. 7 Принцип работы и основные узлы газового конвектора

По материалу трубопровода. Полимерные трубы из полипропилена ПП, сшитого полиэтилена и металлопласта РЕХ постепенно вытесняет изделия из металлов, на объектах старой постройки по-прежнему используются наружные стальные трубопроводы для подводки воды к радиаторам. Некоторые домовладельцы при наличии значительных финансовых средств делают подводку теплоносителя через медные трубопроводы полностью или на отдельных участках. Современные продвинутые системы монтируют из специальных тонкостенных стальных труб по обжимной технологии соединения элементов сантехнической арматуры с помощью фитингов.

По методу подачи теплоносителя к теплообменникам. Существуют 2 основных способа подачи нагретой жидкости к патрубкам радиаторов отопления — однотрубный и двухтрубный, иногда используется комбинированное подключение. Для подсоединения трубопровода теплых полов применяется коллекторная разводка, позволяющая подключать к одному распределительному узлу несколько контуров, системы из большого числа радиаторов подсоединяют через гидрострелки или радиаторное коллекторы. При подключении теплообменных радиаторов используют различные схемы разводки трубопроводов — лучевую, тупиковую, попутную, специальную горизонтальную (ленинградка).

Также существуют различные способы подключения входных и выходных патрубков теплообменных радиаторов к тепловой магистрали — вертикальный, горизонтальный, диагональный, нижний.

Рис. 8 Схемы разводки труб

По расположению накопительного бака. Расширительный бак, являющийся важным элементом любой отопительной системы, может быть герметичного типа заводского изготовления (гидроаккумулятор красного цвета) и вмонтирован в контур в любом удобном месте — такие системы называют закрытыми, так как к теплоносителю не имеется прямого доступа. Перемещение жидкости по трубопроводу в системах данного типа осуществляется с помощью циркуляционного электронасоса, устанавливаемого внизу недалеко от котла рядом с гидроаккумулятором.

У другой разновидности отопительных систем, называемых самотечными, накопительный бак устанавливается вверху на чердаке, трубопроводы имеют небольшой уклон при подходе к радиаторам, на их выходе малый угол наклона выдержан в сторону котла. Циркуляция жидкости в системе происходит самотечным методом за счет того, что нагретая вода или антифриз имеют меньшую плотность и поэтому выталкиваются вверх более плотными холодными слоями.

Рис. 9 Открытая автономная система отопления

Отзыв о тепловых насосах «воздух-вода»

Тепловые насосы «воздух-вода» используют энергию атмосферного воздуха для нагрева (охлаждения) воды, обеспечивая работу систем отопления (охлаждения) и горячего водоснабжения, потребляя при этом значительно меньше электроэнергии в сравнении с традиционными электрическими приборами. Они широко применяются в Европе и Северной Америке для снижения затрат на отопление и ГВС.

Современные тепловые насосы воздух-вода способны эффективно вырабатывать тепловую энергию при температурах наружного воздуха до -25°С и даже -30°С, что обеспечивает возможность их применения в условиях суровой зимы.

Использование данного типа оборудования не требует специальных разрешений, а его монтаж достаточно прост — наружный блок устанавливается снаружи здания, а гидромодуль и накопительный бак (при их наличии, т.к. некоторые модели имеют моноблочную конструкцию) в любом помещении внутри дома.

В интернет-магазине Ru-Klimat представлены уже зарекомендовавшие себя в наших условиях модели ведущих производителей. У нас Вы можете купить тепловой насос воздух-вода с установкой по привлекательной цене.

• Для отопления дома тепловым насосом воздух-вода в качестве отопительных приборов наиболее эффективно использовать теплые полы.
• Это обусловлено принципиальной зависимостью производительности теплового насоса от разности температур наружного воздуха и теплоносителя на выходе устройства.
• Для теплого пола вполне достаточно температуры теплоносителя 35-50 °С, тогда как в традиционных секционных или панельных радиаторах она, как правило, должна поддерживаться на уровне 50-90 °С.

Недостатками использования теплых полов в качестве основного отопления можно считать большую инертность, что сильно замедляет реакцию на изменение температуры теплоносителя, и необходимость поддерживать температуру поверхности пола в пределах 30-35 °С, тогда как максимально комфортным является диапазон 25-27 °С.

Поэтому лучшим вариантом при отоплении тепловым насосом является совместное применение в качестве отопительных приборов теплых полов и низкотемпературных фанкойлов в соотношении тепловой мощности примерно 1:1.

При такой схеме фанкойлы будут выступать в роли доводчика температуры до комфортного уровня и амортизатора, быстро реагирующего на изменения температуры в помещении поддерживая ее на заданном уровне за счет увеличения или уменьшения интенсивности струи подогретого воздуха.

Еще одним явным преимуществом такой системы является ее готовность без дополнительных затрат решить задачи и отопления, и охлаждения, и даже воздухоочистки.

Фанкойл, по сути, это тепловентилятор, состоящий из вентилятора (fan) и теплообменника (coil). Еще их называют вентиляторными доводчиками.

Переключение режимов работы на обогрев или на охлаждение зависит только от температуры теплоносителя, поступающего в теплообменник. Фанкойлы бывают настенного, напольного, канального, кассетного, внутрипольного и т.д. исполнения.

Для эффективного отопления наиболее правильно применение напольных или внутрипольных вариантов.

Затраты и перспективы окупаемости

Расходы на оборудование и его монтаж в процессе сооружения геотермального отопления зависят от мощности агрегата и от производителя.

Производителя каждый выбирает, руководствуясь собственными соображениями и сведениями о репутации и надежности того или иного бренда. А вот мощность зависит от площади помещения, которое предстоит обслуживать.

В этом рисунке кратко отражена вся суть выгоды, получаемой от применения геотермальной отопительной системы. Именно такое соотношение входящей и исходящей энергии позволяет система сначала быстро окупиться, а потом и экономить средства своего владельца ( )

Если брать в расчет именно мощность, то стоимость тепловых насосов колеблется в следующих диапазонах:

• на 4-5 кВт – 3000-7000 условных единиц;
• на 5-10 кВт – 4000-8000 условных единиц;
• на 10-15 кВт – 5000-10000 условных единиц.

Если к этой сумме мы прибавим затраты, которые нужны на выполнение монтажных работ (20-40%), то мы получим сумму, которая для многих покажется абсолютно нереальной.

Но все эти затраты окупятся за вполне приемлемые сроки. В дальнейшем же вам придется оплачивать лишь незначительные расходы на электричество, необходимое для работы насоса. И это всё!

Из-за недостаточной для обогрева жилых строений эффективности геотермальных систем их используют в качестве дополнения к основным отопительным сетям или сооружают комплексно с двумя и более теплообменниками

Как показывает практика, геотермальное отопление особенно выгодно для домов, общая отапливаемая площадь которых составляет 150 кв. м. За пять-восемь лет все затраты на обустройство систем отопления в этих домах полностью окупаются.

Если геотермальное отопление не особо востребовано среди собственников частных домов, то эффективность гелеосистем уже оценили жители южных регионов. Технология сооружения солнечного отопления достаточна проста, а ее экономичность и практичность подтверждена многолетним опытом использования западными странами и нашими соотечественниками.

Дополнительная информация об альтернативных источниках энергии представлена в этой статье.

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).

Отопительная мощность аппарата больше холодильной и равна сумме двух параметров — производительность плюс тепло, выделяемое компрессором 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 , вы только переместили радиатор из воздушной среды в жидкую. Как система работает вживую, смотрите на видео мастера–умельца:

Теплонасос и его эффективность

Коэффициент мощности насоса означает отношение обогревательной мощности к потребляемой, проще говоря – сколько киловатт тепловой мощности приходится на выходе на каждый потребленный киловатт электроэнергии. К примеру, у обычно электрического обогревателя данный коэффициент равен около единицы. А для кондиционеров и тепловых насосов он начинается от 3,0 и может достигать 5,0, и даже больше. На данный показатель также оказывает влияние и теплопроводный контур.

Например, воздушный контур обойдется намного дешевле, однако, его использование в бытовых условиях может доставлять некоторый дискомфорт. Это происходит потому, что вентилятор, гоняющий воздух, будет разносить по помещениям и собственный шум, а также в зимний период прогревание воздуха занимает более длительное время. Таким образом, если жилое помещение находится в регионе, где зимой присутствуют сильные заморозки, то имеет смысл устанавливать бивалентную систему отопления (в ней будет использоваться сразу же два источника тепла). Такая система будет самостоятельно контролировать эффективность нагрева, например, если температура достигла определенного уровня и выше ее поднять посредством первого источника не получается, то автоматически подключается дополнительный источник тепла.

А вот на земляном контуре таких проблем, как правило, не возникает, ибо температура земли ниже уровня промерзания не падает менее 0 градусов по Цельсию. На глубине от 3-4 и до 40-50 метров она находится на уровне среднегодовой температуры воздуха, характерной для данной местности. А на глубине еще ниже, она даже начинает повышаться. Да и работает грунтовой теплообменник совершено бесшумно.

В то же время, практика показывает, что отопительный грунтовой комплекс может окупиться примерно лет за 20. И это только учитывая текущие цены на электроэнергию. Соответственно, в будущем цены на электричество будут продолжать расти, а срок окупаемости сокращаться. При этом, стоит помнить, что обычно производители заявляют минимальный срок службы теплового насоса в 20 лет, а на деле он может работать и все 100. Поэтому, его приобретение действительно может быть экономически оправдано.

Из опыта эксплуатации сделанного своими руками теплового насоса

Как показала практика использования, производительность представленного варианта невелика: 2,6-2,8 кВт. Говорить о высокой эффективности данного теплового насоса не приходится: на площади 60 м2 при -5 oC на улице, сам он поддерживает +17oC. Но система считалась и монтировалась под котел — радиаторы, при входящей температуры +45oC, больше выдать просто не могут. Система в доме работала старая и количество радиаторов не увеличено, но пока в холода догревались печкой.

Если в конструкцию добавить регенеративный теплообменник, это повысит эффективность на 10-15%. Учитывая то, что затраты невелики, можно делать. Понадобиться две медные трубки по 1,5 метра. Одна диаметром 22 мм, вторая — 10 мм. На более тонкую для увеличения площади теплообмена, наматывается 4-х жильный проводник (длина 3-4 метра, диаметр 4 мм), концы его припаиваются к трубке, чтобы не разматывались. Трубка с намотанной проволокой аккуратно вставляется в трубку большего диаметра. Ее нужно установить между компрессором и испарителем. Доработка незначительная, но довольно ощутимо повышает эффективность. Правда, при определенных условиях небезопасная: в компрессор может попасть теплый фреон, что приведет к выходу его из строя.

Доработка схемы: можно добавить регенеративный теплообменник, что поднимет производительность примерно на 15-20%

Второй вариант повышения эффективности, более безопасный и не менее эффективный — встроить дополнительный теплообменник для подогрева воды или гликоля.

На что обратить внимание, если вы решили делать тепловой насос своими руками. Есть несколько вещей, о которых узнать можно только на опыте:

• Пусковые токи конкретно этой установки были очень даже приличными. Не всегда ресурсов сети хватало для запуска установки. Потому, если делать серьезную установку, лучше брать трехфазный компрессор, и подводить, соответственно, трехфазный ввод. Да, недешево, но для стабильного старта однофазного компрессора требуется электронный стабилизатор приличной мощности, что тоже дешевым не назовешь.
• Тепловой насос на готовой радиаторной системе не даст нормальной температуры в помещении. Они рассчитаны на другую температуру теплоносителей, которую эти установки, тем более самодельные, дать в состоянии крайне редко. Потому или модернизируйте систему (добавив как минимум столько же секций радиаторов), или устанавливайте водяные полы.
• Если в колодце есть три кольца воды, это не значит, что дебет у него большой. Нужно знать, сколько он в состоянии давать воды при постоянном ее отборе.

Советы экспертов

• Для фиксации и стыковки разводки трубопровода оптимально зарекомендовал себя алюминиевый скотч с армированным покрытием.
• Прикреплять трубу к потолочным перекрытиям лучше всего с помощью хомутов.
• Воздуховоды, предназначенные для подачи прогретого воздуха необходимо располагать максимально низко возле пола, иначе он останется относительно холодным.
• При наличии в доме кондиционера, необходимо утеплять все конструкции из труб, чтобы на них не оседали пары, образующие конденсат влаги.
• При применении заборных рукавов с множеством колен, изгибов и неодинаковым сечением труб рекомендуется использовать дополнительные заслонки.
• Установка дополнительных фильтров для очистки воздуха увеличивает затраты на всю систему.

Долговечность системы и её обслуживание

Многих может отпугнуть заявленный производителем срок эксплуатации системы в 7–10 лет. На практике этот показатель существенно выше, просто тепловой насос может со временем терять в производительности.

В первую очередь это связано с постепенной утечкой хладагента во внешнюю среду и его загрязнение влагой и прочими примесями. На этот случай предусмотрена достаточно простая процедура обслуживания, заключающаяся в очистке теплоносителя и восполнении его концентрации.

Износ механических узлов, таких как компрессор или вентилятор, неизбежен. Однако хороший тепловой насос предусматривает возможность модульной замены составляющих его частей. Долговечность оборудования целиком определяется условиями его эксплуатации и техническим совершенством системы. Работа на пределе, периодическое обледенение внешнего блока и прочие нарушения штатного режима работы — вот что нужно исключить с самого начала, чтобы техника успела себя полностью окупить и при этом принесла в дом желанные тепло и комфорт от использования.

Своими руками что и как

Если уж монтировать геотермальное отопление своими руками, то внешний контур лучше все-таки купить в готовом виде. Конечно, мы рассматриваем лишь способы горизонтального расположения внешнего теплообменника: под поверхностью почвы или под водой. Скважинный вертикальный коллектор смонтировать самостоятельно гораздо сложнее, если вы не обладаете оборудованием и навыками бурения.

Тепловой насос – не слишком габаритное оборудование. В вашем доме он не займет много места. Ведь по размеру он сопоставим, например, с обычным твердотопливным котлом. Подключить к нему внутренний контур вашего дома – задача не сложная. Вообще-то делается всё точно так же, как и при организации отопления с использованием традиционных источников тепла. Главная трудность – устройство внешнего контура.

Такое расположение дома относительно пруда встречается чаще. Главное, чтобы водоём был не дальше, чем в 100 метрах от коттеджа

Лучшим вариантом будет использование водоёма, если такой найдется на расстоянии не более 100 метров. Необходимо, чтобы его площадь превышала 200 квадратных метров, а глубина – 3 метра, составляющие средний параметр промерзания. Если этот водоём вам не принадлежит, то проблемой может стать получение разрешения на его использование.

Если же водоём – это пруд, который находится у вас в собственности, то дело упрощается. Воду из пруда можно временно откачать. Тогда работы на его дне можно будет выполнять легко: нужно будет уложить трубы по спирали, закрепив их в этом положении. Земляные работы понадобятся только для рытья траншеи, которая нужна будет для присоединения внешнего контура к тепловому насосу.

После выполнения всех работ, пруд может быть снова заполнен водой. В ближайшие лет сто внешний теплообменник должен работать исправно и не доставлять хлопот его владельцу.

Если в вашем распоряжении оказался земельный участок, на котором вам только предстоит возводить жильё и растить сад, имеет смысл распланировать горизонтальный теплообменник грунтового типа. Для этого следует сделать предварительный расчет площади будущего коллектора, исходя из параметров, которые уже указаны выше: 250-300 квадратных метров коллектора на 100 кв. метров отапливаемой площади дома.