Как соорудить и произвести установку теплового насоса своими руками

Тепловой насос – инновационное устройство, относящееся к альтернативным источникам энергии. Извлекая тепло из природных ресурсов вокруг, прибор является экономичным устройством с большой степенью автономности.

Характеристики

На отоплении и водоснабжении частного дома хочется сэкономить большинству рачительных хозяев. Для таких целей подходит тепловой насос.

Его вполне возможно соорудить своими руками, хорошо при этом сэкономив − заводской прибор стоит очень недешево.

Свойства и устройство

Прибор имеет внешний и внутренний контур, по которым движется теплоноситель. Составляющие стандартного прибора: тепловой насос, устройство для забора и устройство для распределения тепла. Контур изнутри состоит из компрессора с питанием от сети, испарителя, дроссельного клапана, конденсатора. Используют также в приборе вентиляторы, систему труб, геотермальные зонды.

• не выделяет никаких вредных веществ, абсолютно экологичный;
• нет затрат на покупку и доставку топлива (электроэнергия затрачивается только на перемещение фреона);
• нет необходимости дополнительных коммуникаций;
• абсолютно пожаро — и взрывобезопасный;
• полноценное отопление зимой и кондиционер летом;
• сооруженный тепловой насос своими руками – это автономная конструкция, требующая минимум усилий по управлению.

Применение

Теплонасос, собранный своими руками, подойдет для таких случаев:

• если есть желание сэкономить на топливе для обогрева дома;
• если к дому невозможно подвести газ или сделать это слишком хлопотно, когда покупать баллонный газ – не выход из ситуации;
• нет желания и возможностей топить углем, дровами, электричеством, иным топливом;
• если хозяин дома является приверженцем использования экологически чистой альтернативной энергии. Устройство достаточно практичное даже наряду с наличием возможностей применять другие источники энергии.

Тепловой насос своими руками изготовляется для дома, основываясь на технологиях забора тепла из земли, воды, воздуха. Он используется для отопления, нагрева воды и даже кондиционирования внутри помещения.

Принцип работы

Все окружающее нас пространство есть энергия — нужно только уметь ее использовать. Для теплового насоса нужно, чтобы температура окружающей среды была больше 1С°. Тут следует сказать, что даже земля зимой под снегом или на некоторой глубине сохраняет тепло. Работа геотермального или любого другого теплонасоса основывается на транспортировке тепла от его источника с помощью теплоносителя к контуру отопления дома.

Схема работы прибора по пунктам:

• носитель тепла (вода, грунт, воздух) наполняет находящийся под грунтом трубопровод и нагревает его;
• затем теплоноситель транспортируется в теплообменник (испаритель) с последующей передачей тепла на внутренний контур;
• во внешнем контуре находится хладагент – жидкость с низкой точкой кипения под низким давлением. Например, фреон, вода со спиртом, гликолевая смесь. Внутри испарителя это вещество нагревается и становится газом;
• газообразный хладагент направляется в компрессор, сжимается под высоким давлением и нагревается;
• горячий газ попадает в конденсатор и там его тепловая энергия переходит к теплоносителю системы отопления дома;
• завершается цикл превращением хладагента в жидкость, и она, вследствие потери тепла, возвращается назад в систему.

Тот же принцип используется для холодильников, поэтому тепловые насосы для дома можно применять как кондиционеры для охлаждения помещения. Проще говоря, тепловой насос – это такой холодильник с обратным действием: вместо холода вырабатывается тепло.

Тепловые насосы своими руками можно сконструировать на основе трех принципов — по источнику энергии, теплоносителю и их комбинации. Источником энергии может быть вода (водоем, река), грунт, воздух. Все виды насосов основаны на одном принципе работы.

Классификация

Выделяют три группы устройств:

• вода-вода;
• грунтово-водяные (геотермальные тепловые насосы);
• используют воду и воздух.

Тепловой коллектор «грунт-вода»

Тепловой насос своими руками — самый распространенный и эффективный способ добычи энергии. На глубине нескольких метров грунт имеет одну постоянную температуру и мало подвержен погодным условиям. На внешнем контуре такого геотермального насоса применяется специальная экологически безопасная жидкость, в народе называемая «рассолом».

Наружный контур геотермального насоса создают из пластиковых труб. Их вкапывают в грунт вертикально или горизонтально. В первом случае на один киловатт может понадобиться достаточно значительная площадь работ – 25–50 м2. Площадь нельзя использовать для посадочных работ — тут допускается только высадка однолетних цветущих растений.

Вертикальный коллектор энергии требует несколько скважин на 50–150 м. Такое устройство более эффективное, тепло передают специальные глубинные зонды.

«Вода-вода»

На большой глубине температура воды постоянная и стабильная. Источником низкопотенциальной энергии может служить открытый водоем, грунтовые воды (колодец, скважина), сточные воды. Принципиальных различий в конструкции для отопления такого типа с разными теплоносителями нет.

Устройство «вода-вода» наименее трудозатратное: достаточно оснастить трубы с носителем тепла грузом и поместить в воду, если это водоем. Для грунтовых вод потребуется более сложная конструкция и может возникнуть нужда в сооружении колодца под сброс воды, проходящей через обменник тепла.

«Воздух-вода»

Такой насос немного уступает двум первым и в холодное время его мощность снижается. Но он более универсальный: для него не нужно копать землю, создавать скважины. Нужно только установить необходимое оборудование, например, на крыше дома. Для этого не требуется сложных монтажных работ.

Основным преимуществом является возможность повторно использовать тепло, покидающее помещение. Зимой рекомендуют иметь еще один источник тепла, поскольку мощность такого обогревателя может значительно уменьшиться.

Этапы монтажа

Тепловой насос своими руками можно сделать полностью из старых запчастей, взятых, например, из нерабочего кондиционера.

Расходы, окупаемость, мощность

Заводской прибор стоит около 4000 евро и выше. Самодельный насос для отопления 100 м² площади окупится приблизительно по прошествии 2-х лет. Для домов с не очень хорошей теплоизоляцией мощность должна быть 75 Вт/м²., с хорошей теплоизоляцией достаточно — 50 Вт/м², а при использовании современных теплоизоляционных материалов — хватит и 30 Вт/м².

Идеальным вариантом будет, когда насос включается в проект для отопления дома с наличием теплого пола и плиточного покрытия.

Процесс создания

Сначала нужно достать компрессор от нерабочего кондиционера, необязательно нового. Дешевле будет приобрести его в мастерских по ремонту холодильников. Компрессор крепится к стене кронштейнами (подойдет L-300).

Для изготовления конденсатора подойдет бак из нержавейки на 100–120 л. Он разрезается пополам, внутри устанавливается змеевик. Змеевик можно изготовить самому из сантехнической медной трубки или от холодильника. Тут нужны толстые стенки – от 1 мм и больше. Трубка наматывается на обычный баллон (газовый, кислородный) с равномерным расстоянием между витками и фиксируется в таком положении перфорированным алюминиевым уголком (им оформляются углы под шпаклевкой). Он приматывается к змеевику, чтобы каждый виток располагался против дырки в уголке.

В результате будет ровный шаг витков и прочность конструкции. После создания змеевика половинки емкости свариваются. Резьбовые соединения также ввариваются. Затем создается испаритель. Для него может подойти обычная пластиковая емкость на 60–80 л. с вмонтированным внутри змеевиком из трубы диаметром ¾ дюйма. Простые трубы для водопровода используют для транспортировки воды.

Испаритель крепится на стене L-кронштейном. А вот закачку фреона должен сделать специалист по холодильному оборудованию: он сварит трубки и закачает в них фреон. После чего конструкцию подключают к системе отопления внутри дома, а затем – к наружному контуру.

Особенности для каждого вида

Вертикальный насос для отопления «грунт-вода» требует создания скважины на 50–150 м. В нее помещаются геотермальные зонды и подключаются к насосу. Зонды берут тепло из грунта, которое переносится с незамерзающей водой к насосу, а оттуда уже в систему отопления. Для маленьких участков подходят зонды, для больших – горизонтальный коллектор.

Для горизонтального аппарата типа «грунт-вода» нужно создать коллектор из системы труб. Его располагают ниже уровня промерзания (1–1,5 м) и выглядит он как своеобразный змеевик под землей. Снимается слой почвы, укладываются трубы и грунт засыпается обратно. Можно уложить трубы в отдельных траншеях.

Для агрегата по типу «вода-вода» собирается из ПНД-труб, которые заполняются носителем тепла и после этого переносятся к водоему. Трубы имеют вид большого змеевика на дне водоема. Желательно разместить их в его центре.

Аппарат типа «воздух-вода» не требует трудоемких земляных работ. Выбирается место около дома или на его крыше, где самодельный тепловой насос соединяется с внутридомовым отоплением. Тепло извлекается вентиляторами и испарителем.

Отопление дома кондиционером: особенности, достоинства и недостатки

Отопление кондиционером в зимний период становится всё более популярным. Это обусловлено появлением нового поколения устройств, оснащённых функцией «зима-лето» и способных осуществлять полноценный обогрев жилья. Стоимость таких приборов несколько превышает стоимость традиционных моделей, однако потраченные средства быстро окупаются в сезон холодов.

Целесообразность процесса

Кондиционеры с функцией отопления конструктивно отличаются от своих более старых аналогов. Приборы оснащены тепловым насосом, благодаря чему становятся очень экономичными: один затраченный на работу кондиционера киловатт электроэнергии на выходе отдаёт от 2,5 до 4,2 кВт тепла. Приборы способны эффективно отапливать помещение при наружных температурах от 0 до -15 градусов, однако более мощные экземпляры легко справляются и с 30-ти градусными морозами. Для сравнения: масляный обогреватель, потребляя тот же киловатт электричества, способен отдавать всего 0,95 киловатт тепла.

Из этого следует, что средств на обогрев при помощи кондиционера уходит в два раза меньше, чем при отоплении дома обогревателем. Однако выбирать кондиционер в качестве источника тепла целесообразно в лишь в негазифицированных регионах, либо в местах, где вместо природного газа используется дорогой сжиженный пропан. В иных случаях, отопление при помощи кондиционера, безусловно, дороже отопления природным газом, и предпочтение должно быть отдано в пользу последнего.

Принцип работы

Процесс обогрева кондиционером принципиально отличается от сути процесса отопления электрическим обогревателем. И если в обогревателях электроэнергия тратится непосредственно на накаливание ТЭНов, то в кондиционерах – исключительно на работу компрессорного оборудования, вентиляторов и заслонок. Принцип обогрева кондиционером заключается в нагревании хладагента, находящегося в наружном блоке, с дальнейшим его нагнетанием при помощи компрессора во внутренний блок, расположенный в помещении. Далее, посредством вентилятора разогретый воздух, направление которого определяют заслонки, подаётся в комнату и осуществляет её обогрев.

Нагрев уличного воздуха происходит в процессе понижения его температуры. Например, кондиционер забрал воздух при температуре -15 градусов, и отдал его обратно на улицу в ещё более охлаждённом состоянии, с температурой -25. Разница в 10 градусов была использована для теплоотдачи, в результате которой образовался тёплый воздух, который и был подан компрессором во внутренний блок. Однако при таком способе обогрева важно регулярно следить за наружными температурами и ни в коем случае не допускать работы прибора, если температура опустится ниже предельно допустимой. Нижний температурный предел указывается в техническом паспорте изделия и не может быть проигнорирован потребителем.

В противном случае, техника начнёт работать на износ и быстро выйдет из строя. Однако последние модели кондиционеров с функцией обогрева оснащены специальным блоком, подогревающим загустевшее масло, что исключает риск перегрузки компрессорного оборудования и отключение прибора. Также решена проблема обмерзающих дренажных шлангов, которая была чревата затеканием конденсата в дом. На современных моделях установлены маломощные подогреватели, которые предохраняют патрубки от перемерзания и не дают конденсату превратиться в лёд. Все приборы оборудованы системой защитной блокировки, которая автоматически отключит прибор, в случае понижения внешней температуры ниже предельно допустимой отметки.

Плюсы и минусы

Растущая популярность обогрева помещений при помощи кондиционеров обусловлена рядом неоспоримых достоинств этого способа:

• принцип обогрева не предполагает сжигание кислорода, как происходит при работе электрообогревателей. Это способствует сохранению в помещении комфортного микроклимата и исключает чрезмерное высушивание воздуха;
• обогрев при помощи кондиционера намного экономичнее отопления масляным обогревателем;
• простота в управлении прибором и отсутствие риска получить ожог позволяет без опасения использовать кондиционер в доме, где есть маленькие дети и животные;
• высокий КПД, превышающий данный параметр электрических обогревателей в 2-3 раза, позволяет эффективно согреть пространство, затратив при этом меньше электричества;
• принудительная работа вентиляционного оборудования помогает прогреть помещение практически моментально;

• многофункциональность устройства обусловлена его использованием в любое время года. Зимой и в межсезонье прибор будет работать на обогрев, а в летний период – охлаждать жилище;
• быстрый процесс установки и широкая доступность сервисного обслуживания;
• простой уход. Чистить и промывать сплит-систему можно самостоятельно;
• приемлемая стоимость. Приобретение кондиционера с функцией обогрева обойдётся немного дешевле, чем покупка отопительного газового котла;
• полная экологическая безопасность системы обогрева обусловлена отсутствием выброса СО2 и других продуктов сгорания, которые, например, выбрасываются при сжигании газа в котлах открытого типа.

К минусам такого вида отопления относят снижение эффективности работы кондиционера, которое происходит прямо пропорционально с понижением внешних температур. Модели, способные эффективно работать в диапазоне от -15 до -30 градусов, стоят достаточно дорого. Ещё одним недостатком является эффект неравномерного прогрева. Например, при высоком расположении сплит-систем пол в помещении будет оставаться холодным. Однако выход из данной ситуации всё же имеется. Для более равномерного обогрева всего помещения можно приобрести датчики климат-контроля, которые автоматически перенаправляют тёплые потоки на нужные участки помещения.

Сплит-системы с тепловыми насосами

Для более эффективной работы кондиционера на обогрев, в систему дополнительно включают тепловые насосы. Мощность теплового насоса разрабатывается для каждого помещения индивидуально и зависит от размера помещения и мощности кондиционера. Прибор, оборудованный дополнительными усилителями обогрева, способен не только нагревать воздух помещения, но и обеспечивать проживающих горячей водой. Обеспечение горячим водоснабжением происходит по следующей схеме: фреон, разогретый в результате теплоотдачи, идёт в теплообменник, где отдаёт своё тепло воде. Вода, в свою очередь, проходит по канальным трубам, расположенным в контуре теплового насоса. Далее горячая вода выходит из сплит-системы и по трубопроводу уходит к потребителю. В летние же месяцы система работает как обычный охладитель.

Основными достоинствами сплит-систем, оборудованных тепловыми насосами, является высокий коэффициент полезного действия. Так, при потреблении одного киловатта электроэнергии, прибор способен выдать 5 кВт тепла. Это гораздо выше, чем при обогреве кондиционером, не снабженном тепловым насосом и работающем в стандартном режиме. Данные комплексы получили название инверторных и зарекомендовали себя как одни из наиболее экономичных и эффективных систем обогрева. Большинство приборов способно работать при температуре воздуха -25 градусов, а их монтаж не требует сложных работ по обустройству трубопроводов и дымоходов, установке радиаторов отопления и строительства котельных. Прибор занимает очень мало места, не загромождает пространство и гармонично вписывается в современный интерьер.

Критерии выбора

От правильного выбора кондиционера будет зависеть качество обогрева помещения, что напрямую сказывается на комфорте жилья. Прежде чем приобрести систему, следует чётко определить её функциональные обязанности. В случае, если предполагается обустройство горячего водоснабжения, необходимо остановить свой выбор на инверторных установках, оборудованных дополнительным блоком-гидромодулем. Решающее значение на выбор кондиционера оказывают внешние температуры воздуха в зимний период. И если в южных регионах страны можно ограничиться приобретением традиционной модели, то в условиях резко-континентального климата с понижением ночных температур до – 30 градусов, покупать следует серьёзный прибор, оборудованный тепловым насосом и системой защиты от промерзания масла и конденсата.

При выборе устройства с гидроблоком следует помнить, что если прибор установлен снаружи, то на зиму его придётся утеплять. Особенно это относится к загородным домам, в которых проживание в зимний период осуществляется периодически либо вообще отсутствует. При внутреннем расположении гидроблока, прибор можно подключить к системе «тёплый пол» и радиаторам. Монтаж такого оборудования, безусловно, будет стоить определённых затрат, однако они быстро окупятся в период эксплуатации устройства.

Отзывы владельцев

Опираясь на личный опыт владельцев частных домов, использующих кондиционер в качестве системы отопления, можно отметить большое количество положительных отзывов. Отмечается высокая эффективность прибора и значительное сокращение расходов на отопление. Некоторые потребители отмечают, что отопить дом кондиционером выходит дешевле, чем при использовании центрального отопления. Особенно это касается тех регионов страны, где тарифы за магистральное теплоснабжение сильно завышены. Обращается внимание и на тот факт, что, несмотря на кажущуюся несерьёзность такого отопления, кондиционер обогревает помещение ничуть не хуже газового котла и намного превосходит электрические обогреватели по своей эффективности.

Потребители, дома которых подключены к центральному отоплению, также используют сплит-системы весной и осенью – в период, когда централизованное тепло либо уже отключено либо ещё не подключалось. В этом отношении сплит-система очень удобна для семей с маленькими детьми, для которых необходим стабильный тепловой комфорт, не зависящий от момента начала и окончания отопительного сезона. Однако отмечаются и некоторые минусы такого способа обогрева. Некоторые потребители жалуются на низкую эффективность традиционных моделей при понижении внешних температур ниже -5 градусов и говорят о необходимости включать дополнительные источники тепла. Однако, в данном случае речь, скорее всего, идёт о старых моделях, которые предназначены больше для кондиционирования, нежели для обогрева.

Отопление дома кондиционером становится всё более распространённым. Это связано, в первую очередь, со слабой газификацией большей части страны, особенно территорий Восточной Сибири и Дальнего Востока. Второй причиной выступает возможность создания автономной системы отопления, пользоваться которой можно вне зависимости от начала отопительного сезона, по своему личному усмотрению. Третья причина перехода владельцев частных домов на сплит-обогрев обусловлена многофункциональностью прибора, позволяющей использовать его в качестве охладителя летом и в качестве отопителя зимой.

О том, можно ли отопливать дом кондиционером, смотрите в следующем видео.