Как самому сделать тепловой насос. Тепловой насос как сделать

Как самому сделать тепловой насос

Экология потребления.Наука и техника:Высокая популярность тепловых насосов различных принципов действия объясняется не только наличием в стране любопытных народных умельцев, но и постоянным повышением стоимости отопления домов.

Высокая популярность тепловых насосов различных принципов действия объясняется не только наличием в стране любопытных народных умельцев, но и постоянным повышением стоимости отопления домов. Высокие цены на оборудование, высокие тарифы – все это заставляет попытаться сделать тепловой насос своими руками.

ПРИНЦИП РАБОТЫ

Достаточно вспомнить школьный курс физики, чтобы понять, что практически все, что нас окружает, обладает тепловой энергией. Так почему же не попытаться эту энергию заставить работать на человечество, тем более, что урона никакого окружающей среде при этом не наносится?

Схема работы отопительного прибора

Принцип работы любого теплового насоса построен на передаче тепла от одного источника ко второму. На практике можно увидеть алгоритм действия:

Теплоноситель поступает внутрь трубопровода, который находится в среде, обладающей некоторой тепловой энергией. Например, это может быть обычный грунт или компостная яма.
Далее теплоноситель движется к теплообменнику (или испарителю) и передает скопленную тепловую энергию на внутренний контур.
Хладагент, находящийся во внешнем контуре, нагревается внутри испарителя и приобретает газообразное состояние.
В таком состоянии хладагент попадает в условия высокого давления (компрессор). При этом его температура становится несколько выше.
Газ с высокой температурой попадает внутрь конденсатора, таким образом передавая тепловую энергию системе отопления дома.
Далее следует обратный ход хладагента, только уже в жидком состоянии, и цикл повторяется вновь.

Таким образом, можно «отобрать» у природы ее тепло, несколько увеличив температуру, и совершать обогрев на пользу человека. При этом затраты будут иметь место только на начальной стадии строительства всей такой системы с тепловым насосом.

РАЗНООБРАЗИЕ КОНСТРУКЦИЙ

По принципу действия тепловые насосы делятся на компрессионные и абсорбционные. В первом варианте необходимо подключение к внешнему источнику питания, во втором – тепловой насос питает себя сам.

Устройство системы геотермального отопления

В зависимости от того, что используется в качестве источника тепловой энергии, тепловые насосы делятся на:

Геотермальные. Такие насосы используют тепло земли или подземных вод. Бывают нескольких типов:

Замкнутого типа

А) Замкнутого типа горизонтальные. Такие насосы имеют коллектор, который располагается горизонтально ниже глубины промерзания грунта. Недостатком является довольно обширная занимаемая площадь.

Б) Замкнутого типа вертикальные. Коллектор помещается вертикально на глубину до 200 метров. Тип насоса применяется, когда требуется сохранить ландшафт или нет возможности обширных по площади территорий.

В) Замкнутого типа водные. Коллектор располагается в водоеме на определенной глубине, которая варьируется в зависимости от региона.

Открытого типа

Роль теплообменной жидкости играет вода, которая после прохода одного цикла выливается в грунт. Такая система оправдана при наличии огромного количества воды и при условии безвредного ее использования.

Воздушные. В таких конструкциях источником, который отбирает тепло, является воздух.

СИЛЬНЫЕ И СЛАБЫЕ СТОРОНЫ

Как и любой другой агрегат, тепловой насос обладает определенными преимуществами, но и одновременно не лишен некоторых недостатков. К сильным сторонам относятся:

Экономичность. Для того, чтобы передать в систему 1 кВт/ч тепловая установка при правильно изготовленной конструкции тратит около 0,2-0,4 кВт/ч.
Происходит упрощение систем вентиляции. Наличие замкнутого контура не требует сложных конструкций систем вентилирования воздуха.
Уровень пожарной безопасности значительно высокий. В отличии от традиционных систем отопления возникать пожару при тепловом насосе практически не от чему.
Возможность совершать не только нагрев, но и охлаждение помещения. То, что в холодное время года может показаться теплым, летом кажется холодным. Практический пример человеческого восприятия температуры: +100С в сентябре чувствуется как очень сильный холод. Такая же температура, но в феврале, кажется достаточным теплом.
Надежность. Современная автоматика хоть промышленного, хоть самодельного происхождения, довольно надежная и не требует особых знаний или навыков.
Насосы тепловые без исключения по виду и типу всегда компактные и малошумные.
Недостатки:
Геотермальный насос имеет большую стоимость даже при условии самостоятельного изготовления, а также сложные операции по монтажу коллектора.
Воздушные тепловые насосы имеют гораздо ниже коэффициент по преобразованию тепла.
Нагреваемая вода зачастую имеет невысокую температуру.

САМОСТОЯТЕЛЬНОЕ ИЗГОТОВЛЕНИЕ

Собственноручно сделать тепловой любого типа не является особой преградой, чтобы качественно и, главное, дешево организовать отопление или кондиционирование помещения.

Специализированные форумы пестрят постами о всех прелестях самостоятельного решения проблемы. Приводятся схемы, уточняются нюансы, озвучиваются реальные цифры. В качестве основных деталей придется достать или изготовить самостоятельно:

Компрессор. Идеальным решением станет приобретение компрессора от кондиционера или холодильника. Важно подобрать необходимую мощность.
Конденсатор. В место него может выступить емкость из нержавеющей стали толщиной от 1 мм. Довольно дорогостоящий элемент, но его наличие обязательно, как и компрессора.
Медный змеевик. Особых проблем не вызывает – медная трубка продается практически везде. Важно соблюсти шаг при намотки змеевика.
Испаритель. Подойдет пластиковая емкость любой формы. Литраж зависит от типа насоса.

Собрать все детали воедино и заставить их эффективно работать – это главная задача. Чтобы все правильно выполнить и не переделывать много раз, то лучше детально ознакомиться с информацией, представленной в сети интернет. опубликовано econet.ru

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet

econet.ru

Как самому сделать тепловой насос?

Написано 6 января 2018от generator-prosto.

Принцип работы

Теплоноситель поступает внутрь трубопровода, который находится в среде, обладающей некоторой тепловой энергией. Например, это может быть обычный грунт или компостная яма.
Далее теплоноситель движется к теплообменнику (или испарителю) и передает скопленную тепловую энергию на внутренний контур.
Хладагент, находящийся во внешнем контуре, нагревается внутри испарителя и приобретает газообразное состояние.
В таком состоянии хладагент попадает в условия высокого давления (компрессор). При этом его температура становится несколько выше.
Газ с высокой температурой попадает внутрь конденсатора, таким образом передавая тепловую энергию системе отопления дома.
Далее следует обратный ход хладагента, только уже в жидком состоянии, и цикл повторяется вновь.

Разнообразие конструкций

В зависимости от того, что используется в качестве источника тепловой энергии, тепловые насосы делятся на:

Геотермальные. Такие насосы используют тепло земли или подземных вод. Бывают нескольких типов:

Замкнутого типа

Открытого типа

Воздушные. В таких конструкциях источником, который отбирает тепло, является воздух.

Сильные и слабые стороны

Экономичность. Для того, чтобы передать в систему 1 кВт/ч тепловая установка при правильно изготовленной конструкции тратит около 0,2-0,4 кВт/ч.
Происходит упрощение систем вентиляции. Наличие замкнутого контура не требует сложных конструкций систем вентилирования воздуха.
Уровень пожарной безопасности значительно высокий. В отличии от традиционных систем отопления возникать пожару при тепловом насосе практически не от чему.
Возможность совершать не только нагрев, но и охлаждение помещения. То, что в холодное время года может показаться теплым, летом кажется холодным. Практический пример человеческого восприятия температуры: +100С в сентябре чувствуется как очень сильный холод. Такая же температура, но в феврале, кажется достаточным теплом.
Надежность. Современная автоматика хоть промышленного, хоть самодельного происхождения, довольно надежная и не требует особых знаний или навыков.
Насосы тепловые без исключения по виду и типу всегда компактные и малошумные.
Недостатки:
Геотермальный насос имеет большую стоимость даже при условии самостоятельного изготовления, а также сложные операции по монтажу коллектора.
Воздушные тепловые насосы имеют гораздо ниже коэффициент по преобразованию тепла.
Нагреваемая вода зачастую имеет невысокую температуру.

Самостоятельное изготовление

Компрессор. Идеальным решением станет приобретение компрессора от кондиционера или холодильника. Важно подобрать необходимую мощность.
Конденсатор. В место него может выступить емкость из нержавеющей стали толщиной от 1 мм. Довольно дорогостоящий элемент, но его наличие обязательно, как и компрессора.
Медный змеевик. Особых проблем не вызывает – медная трубка продается практически везде. Важно соблюсти шаг при намотки змеевика.
Испаритель. Подойдет пластиковая емкость любой формы. Литраж зависит от типа насоса.

Как сделать тепловой насос - Учебник сантехника

Единственным недочётом промышленных тепловых насосов есть их большая цена. Исходя из этого большая часть пользователей предпочитает изготавливать эти устройства самостоятельно. Об этом мы и поведаем.

Принцип работы

Существует пара способов получения тепла за счет применения цикла Карно. Он снабжает увеличение температуры теплоносителя при его резком сжатии. По тому же принципу, но с обратным эффектом, работают многие климатические холодильники устройства (и компрессорные кондиционеры, к примеру). Главный рабочий цикл реализуется в рабочих камерах этих агрегатов и предполагает обратный эффект – охлаждение хладагента благодаря его резкого расширения.

Исходя из этого одним из доступных способов независимого изготовления тепловых насосов есть применение функциональных узлов, входящих в состав типового климатического оборудования. При изготовлении насоса из холодильника его испаритель и конденсатор делают функцию теплообменников, забирающих тепловую энергию из внешней среды и направляющих ее на обогрев теплоносителя.

Порядок сборки

Порядок изготовления теплового насоса из готовых функциональных узлов:

Подготовка компрессорной части теплового насоса, применение соответствующего узла от простого холодильника либо кондиционера. (Данный узел обязан крепиться посредством «мягкой» подвески на кронштейнах, размещенных на стене рабочего помещения в эргономичном месте).
Изготовление конденсатора. Потребуется особый бак (оптимальнее – из «нержавейки») объемом порядка 100 литров, в который монтируют змеевик. (В качестве змеевика может употребляться готовая бронзовая трубка от ветхого холодильника).
Перед тем, как сделать тепловой насос, готовый бак разрезается на протяжении продольной оси на две равные части. По окончании закрепления и установки змеевика в теле одной из половинок части бака свариваются между собой, образуя замкнутую емкость. (При сварке изделий из нержавейки нужно применять электроды, предназначенные для работы с этим металлом).
По завершении сборки конденсатора — изготовление следующего необходимого узла насоса - испарителя. Пригодится пластиковая герметичная емкость объемом 70-80 литров. В ней нужно поместить змеевик из трубки на ? дюйма. На концах данной трубки необходимо подготовить резьбовой сгон, снабжающий подсоединение к змеевику соответствующих труб (в качестве последних смогут употребляться простые водопроводные трубы). По окончании сборки испаритель кроме этого закрепляется на стене с применением кронштейнов нужного размера.

Для окончательной сборки всей системы в целом, включая сварку бронзовых трубок и закачку в емкости теплоносителя (фреона), рекомендуется пригласить эксперта. Попытка выполнить операции с холодильным оборудованием самостоятельно может закончиться плачевно, впредь до получения травм.

По завершении сборки главной части тепловой системы переходим к подсоединению распределения и устройств забора тепла (обогревательных батарей и теплообменника).

Особенности подключения внешних устройств

Нюансы распределения устройств и подключения забора тепла:

Теплообменник в грунте нужно размещать на солнечной стороне участка. Это разрешает применять энергию солнца в качестве дополнительного источника тепла.
Имеющийся в компрессоре хладагент направляться заменить так называемым «раствором», в состав которого входят вода и фреон. Это повышает эффективность работы тепловой системы.
Вместо простых радиаторов для обогрева дома рекомендуется применять устройства меньшей мощности, не уступающие по эффективности классическим системам («теплый пол», к примеру).
Соединительные трубы должны прокладываться так, дабы теплопотери на этих участках были минимальными. При необходимости возможно будет предусмотреть дополнительную изоляцию.

В жаркие дни (при наличии в доме действенной вентиляции) тепловой насос может употребляться для пассивного кондиционирования воздуха.

Со всеми тонкостями процедур по подключению внешних устройств вы имеете возможность ознакомиться в следующем видео, размещенного по адресу одного из источников, нижеуказанных.

Видео

В этом видео детально рассказывается об изюминках тепловых насосов:

Это видео о тепловом насосе воздух-вода, изготовленном своими руками для отопления либо нагрева воды:

uchebniksantehnika.ru

Как применить тепловой насос для отопления дома — Как сделать своими руками?

Реализация отопления дома с использованием тепловых насосов является самым экологически чистым и достаточно экономичным в применении, поскольку они используют для получения тепла − грунтовые воды, озера, реки, воздух и землю. По своей сути они являются инверсией, широко применяемого в быту, холодильника, который отбирает тепло внутри холодильной камеры и выводит его наружу, а тепловой насос отбирает тепло в окружающей среде и направляет внутрь помещения. Для его работы также необходима электроэнергия, а при использовании источников электропитания в виде солнечных батарей и ветряных генераторов это является самым эффективным преобразованием электрической энергии в тепловую, чем использование обычных электронагревательных отопителей.

Тепловой насос работает с использованием испарения и конденсации хладагента, что позволяет обеспечить перемещение тепла из одного места в другое. Для этого используется компрессор, который перемещает хладагент внутри системы. К основным конструктивным составляющим теплового насоса относятся: конденсатор, дроссельный клапан, испаритель и компрессор, питающийся от электросети. Хладагент, используемый в тепловом насосе, кипит при +3°С и это позволяет извлекать из достаточно холодного окружения необходимое количество тепла, чтобы после сжатия и «перекачки» получить высокую температуру в тепловом конденсаторе, которая позволит обогреть дом и обеспечить его теплом и горячим водоснабжением. Коэффициент полезного действия теплового насоса представляет собой отношение тепла на выходе «теплового резервуара» к потребляемой для его создания мощности. Он позволяет проводить сравнение тепловых насосов по энергоэффективности. Хороший тепловой насос имеет КПД равным 3 ÷ 4, который говорит о том, что на 1 кВт электроэнергии он будет выдавать 3 — 4 кВт тепла. Поэтому по финансовой эффективности тепловые насосы уступают пока только газовым котлам, работающим на природном газе.

Основными источниками тепла для тепловых насосов являются: грунтовые воды, земля и воздух.

Отбор тепла из грунтовых вод

Такой способ сбора тепла применим на приусадебных участков, где есть грунтовые воды. Поскольку температура грунтовой воды колеблется в пределах от +5 °С до +10 °С, она является идеальным энергоносителем для такой системы отопления. Для этого необходимо пробурить две скважины глубиной 30 ÷ 50 метров − одну для забора воды, доставляемой к тепловому насосу, а вторую, находящуюся на расстоянии в 15 метров от первой, для инфильтрации отработанной в нем воды. Тепловой насос с такой схемой отбора тепла позволяет создать одновалентную систему отопления и горячего водоснабжения в доме без использования дополнительных источников теплоснабжения. КПД такой системы составляет 5 ÷7.

Отбор тепла из земли

Поскольку температура грунта даже в самые морозные дни в слоях, которые находятся ниже глубины промерзания ( 1,5 ÷ 2 метра) находится в диапазоне 4°С ÷ 8,5°С что на уровне, достаточном для экономичной работы теплового насоса. Для этого необходимо создать тепловой коллектор.в котором отбор тепла может осуществляться либо солевым раствором, либо хладагентом, циркулирующим по полиэтиленовым трубкам. КПД таких тепловых насосов может быть в пределах 4 ÷ 6,5. При создании теплового коллектора требуется большой объем земляных работ на приличной площади, поскольку необходимо, чтобы соблюдалось оптимальное расстояние между трубами 1,5 метра и, при необходимости его уменьшить, было не менее 1,2 метра. Под эти земляные работы лучше выбирать участок с влажным грунтом, поскольку на сухом участке придется увеличивать общую длину трубопровода. Для ориентировки приведу тепловые мощности, приходящие на 1 м трубопровода в средних широтах: в глине − 50 ÷ 60 Вт; в песке − 30 ÷ 40 Вт. Для северных широт значительно меньше. Поэтому для теплового насоса производительностью в 10 кВт необходим трубопровод длиной в 350 ÷ 450 метров, для укладки которого понадобится площадь участка порядка около 400 м2.

Отбор тепла из воздуха

Если ни вода, ни земля в условиях вашего приусадебного участка не подходят как источник тепла, то можно использовать для этих целей наружный воздух. По сути это кондиционер работающий наоборот. Большим достоинством такого теплового насоса является простота его установки. Но такая система идеально подойдет лишь для регионов, где зимняя температура не бывает ниже -25 °С. КПД такого теплового насоса может быть в пределах 2,5 ÷ 4,7. Имеются модели, работающие и при -40°С, но их эффективность значительно ниже. Их КПД от 1,5 ÷ 2,2. Использование таких тепловых насосов должна предусматривать создание бивалентной схемы отопления с использованием дополнительных источников теплоснабжения при экстремальных морозах. Для этого подойдет не большой электро нагреватель.

Отбор тепла из водоёма

В качестве источника тепла можно использовать близлежащий водоём, уложив коллектор на его дно. Необходимо чтобы глубина водоема в этом месте была не менее 2 метров. КПД теплового насоса такой же как при отборе тепла от земли. Ориентировочное значение тепловой мощности на 1 м такого трубопровода — 30 Вт. Поэтому для установки теплового насоса производительностью 10 кВт необходимо уложить в водоем коллектор длиной 300 м. Чтобы коллектор не всплывал, необходимо каждый его погонный метр утяжелить грузом в 5 кг.

Учитывая все выше сказанное при выборе теплового насоса как основного элемента системы отопления дома важен точный расчет, поскольку система излишней мощности приведет к ненужным расходам. Для минимизации больших затрат на реализацию проекта необходимо определиться с требуемой его тепловой производительностью, полученную по результатам расчета, а сам дом должен быть надлежащим образом утеплен. Для прикидочных расчетов можно использовать следующие данные: тепловая потребность старых домов с изношенной изоляцией равна 75 Вт/ м2, новых построек с хорошей теплоизоляцией — 50 Вт/ м2, а низкоэнергетических домов — 30 Вт/ м2. Чтобы рассчитать общую тепловую потребность, нужно данные величины умножить на площадь отапливаемых помещений. Эффективность тепловых насосов увеличивается если на выходе требуется более низкая температура, например для теплых полов, однако они обеспечат и радиаторное отопление и тепло-воздушные системы.

Для достижения максимальной энергоэффективности часто практикуется использование тепловых насосов совместно с дополнительным отопителем по бивалентной схеме отопления. Дело в том, что в доме с большими потерями тепла установка насоса повышенной мощности (свыше 30 кВт) невыгодна. Потребность в такой мощности лишь пара месяцев в году, а остальное время она будет лишь перегревать помещения. Поэтому обычно выбирают тепловой насос мощностью 70–80% от максимальной отопительной потребности. А в самые холодные дни ему в помощь подключается дополнительный отопитель.

Эти системы надёжны в эксплуатации и требуют минимального обслуживания после установки, внутренние компоненты имеют расчетный срок службы 25 лет и коллекторы отбора тепла работоспособны 50 лет.Кроме того тепловые насосы обеспечивают не только полноценное отопление зимой и возможность кондиционирования воздуха летом без назойливого шума кондиционера.

Ну вот вроде и всё что хотел рассказать по этому вопросу в своем обзоре надеясь, что информация будет полезной. Ведь чтобы выбрать что Вам надо, надо знать что выбирать.

С уважением Гарий Махов

thewalls.ru