Отопление фреоном

Как сделать тепловой насос своими руками из старого холодильника

Прежде чем приступить к изготовлению теплового насоса, необходимо выбрать источник тепла и решить вопрос со схемой работы установки. Кроме компрессора понадобится и другое оборудование, а также инструменты.Выполнение схем и чертежей. Чтобы установить тепловой насос, необходимо сделать скважину, потому что источник энергии должен находиться под землей. Глубина скважины должна быть такой, чтобы температура земли составляла не менее 5 градусов. Для этой цели также подойдут любые водоёмы.

Конструкции тепловых насосов похожи, поэтому вне зависимости от того, каким будет источник тепла, можно использовать практически любую схему, найденную в сети. Когда схема будет выбрана, необходимо выполнить чертежи и указать в них размеры и места соединения узлов.

Так как рассчитать мощность установки достаточно трудно, можно воспользоваться средними значениями. Например, для жилого помещения, имеющего низкие теплопотери, потребуется отопительная система с мощностью 25 Вт на кв. метр. Для здания, которое хорошо утеплено, это значение составит 45 Вт на кв. метр. Если у дома, достаточно высокие теплопотери, мощность установки должна быть не менее 70 Вт на кв. метр.

Выбор нужных деталей. Если компрессор, снятый с холодильника, поломан, то предпочтительнее приобрести новый. Не рекомендуется производить ремонт старого компрессора, ведь в будущем это может негативно повлиять на работу теплового насоса.

Для изготовления прибора также будут необходимы терморегулирующий клапан и 30-сантиметровые L-образные кронштейны.
Дополнительно потребуется приобрести следующие детали:

• герметичная тара из нержавейки объёмом 120 литров;
• емкость из пластика объёмом 90 литров;
• три трубы из меди разного диаметра;
• трубы из металлопластика.

Для работы с металлическими деталями понадобятся сварочный аппарат и болгарка.

Сборка узлов и установка теплового насоса

В первую очередь следует установить на стену компрессор, используя кронштейны. Следующий шаг – работа с конденсатором. Бак из нержавейки нужно разделить на две части при помощи болгарки. В одну из половин монтируется медный змеевик, затем емкость необходимо заварить и сделать в ней резьбовые отверстия.

Чтобы изготовить теплообменник, нужно намотать на емкость из нержавейки медную трубу и закрепить концы витков рейками. Присоединить к выводам сантехнические переходы.

К баку из пластика также необходимо прикрепить змеевик – он будет выполнять роль испарителя. Затем закрепить его на участке стены при помощи кронштейнов.

Как только работа с узлами будет окончена, нужно подобрать терморегулирующий клапан. Конструкцию следует собрать и заправить систему фреоном (для этой цели подойдет марка R-22 или R-422).

Подсоединение к заборному устройству. Вид устройства и нюансы подсоединения к нему будут зависеть от схемы:

• «Вода-земля». Следует установить коллектор ниже линии промерзания земли. Необходимо, чтобы трубы находились на таком же уровне.
• «Вода-воздух». Такую систему устанавливать легче, так как нет необходимости в бурении скважин. Коллектор монтируется в любом месте около дома.
• «Вода-вода». Коллектор изготавливается из металлопластиковых труб, а после помещается в водоём.

Также можно установить для обогрева дома комбинированную отопительную систему. В такой системе тепловой насос работает одновременно с электрическим котлом и используется как дополнительный источник отопления.

Тепловой насос для обогрева дома вполне можно собрать самостоятельно. В отличие от покупки готовой установки, это не потребует больших финансовых затрат, а результат обязательно порадует.

Как это работает

Принцип действия теплового насоса основан на цикле Карно, который большинство из нас изучали в средней школе на уроках физики. Рассмотрим обобщенную схему прибора.

• Система представляет собой замкнутый трубопровод, в котором находится фреон. Контур оснащен компрессором, приводящим в движение газ, и расширительным клапаном. Это устройство предназначено для создания высокого давления фреона. При этом вступает в силу важнейший физический закон — при сжимании газ нагревается, а при понижении давления остывает.
• На участке выхода фреона из компрессора, газ сжат и благодаря чему имеет высокую температуру, а проходя через расширительный клапан, происходит резкая потеря давления и газ теряет свою температуру. В замкнутом фреоновом контуре, кроме компрессора и клапана есть еще и два теплообменника. Один находится сразу после компрессора в системе высокого давления газа, а второй устанавливается после дросселирующего устройства.
• Протекая по теплообменнику, фреон отдает часть своей тепловой энергии теплообменнику системы отопления, после чего газ остывает и поглощает тепло воздуха, протекающего по системе вентиляции. Принцип работы теплового насоса очень напоминает принцип работы холодильника.
• В качестве отопительных приборов могут выступать радиаторы отопления, фанкойлы, теплые полы. Такое устройство называется воздух — вода.

Вместо отопительного контура может выступать приточная вентиляция, поступающий воздух будет нагреваться от конденсаторного теплообменника. Устройство, которое будет работать по такой схеме, называется тепловой насос воздух-воздух.

Как рассчитать мощность оборудования

Для того, чтобы самостоятельно произвести расчет теплового насоса, требуется определить все теплопотери по каждому помещению. Основные потери тепла происходят:

• Из-за разницы температур между помещением и улицей через стены.
• Через естественные неплотности в окнах и дверях.
• Через вентиляционную систему.

Чтобы не утомлять вас сложными вычислениями и ненужными расчетами, в среднем, теплопотери жилого помещения составляют от 60 до 100 Вт. В качестве примера можно взять небольшой частный дом, общая площадь помещений которого будет равна 150 м.кв. Тогда при теплопотерях в 60 Вт на их покрытие потребуется мощность аппарата в 9 кВт. Но нужно сюда прибавить около 700 Вт на обогрев воды в системе отопления. В итоге получается, что на коттедж, общей площадью в 150 м.кв. потребуется устройство, мощностью 9,7 кВт.

Изготавливаем аппарат своими руками

Прочитав эту статью многие уже решив для себя «прикупить по случаю» тепловой насос и свести к нулю свои затраты на отопление и кондиционирование, с удивлением обнаружили, что стоимость этого оборудования как минимум шестизначная. Именно поэтому те, кто после такой информации не потерял энтузиазма и пытаются сделать такой прибор самостоятельно.

Для изготовления вам понадобятся основные узлы, включающие в себя:

1. Компрессор для теплового насоса.
2. Испарительный теплообменник.
3. Конденсаторный теплообменник.
4. Дросселирующее устройство.
5. Медный трубопровод.

Прежде всего, следует выбрать месторасположение компрессора и само устройство. Его лучше всего взять от кондиционера. Компрессор при помощи кронштейнов нужно зафиксировать на стене.

Следует изготовить конденсаторный теплообменник. Для его изготовления потребуется бак, изготовленный из нержавейки. Объем бака приблизительно 100-130л. В него следует вставить змеевик и заварить горловину. Выходы змеевика вывести из бака при помощи резьбовых соединений. Кто хоть раз изготавливал самостоятельно змеевик для самогонного аппарата, тому будет проще, конструкция практически одинаковая.

На готовый конденсатор нужно намотать медную трубу и тщательно ее зафиксировать. Концы трубы вывести при помощи сгонов.

В качестве испарителя подойдет пластиковая бочка на 100 л. Ее необходимо закрепить на стене при помощи кронштейнов.

Дросселирующее устройство следует приобрести с учетом особенностей конструкции и диаметров трубопровода.

В качестве соединительных труб для водяного контура можно использовать обычные сантехнические трубы ПВХ с уплотнителями.

Пайка фреонового контура и заправка его газом должна осуществляться профессионалами.

После проведения всех мероприятий изготовление теплового насоса своими руками подошло к концу.

Область применения этих климатических аппаратов очень велика. На сегодняшний день это один из самых экономически выгодных, экологически чистых и безопасных способов организации отопления в жилых, административных и производственных помещениях.

RuslanG (пишу когда есть время 🙂

Пишу потому что. Чтобы самому не забыть. Делайте что хотите :). Не бойтесь начинать, откроете что-то и узнаете новое.

вторник, 25 декабря 2012 г.

ТН (тепловой насос) без теплообменников, безжидкостная система отопления

Часть первая. Система отопления с ТН без жидкости — непосредственный конденсатор

26.12.2012г. Замерз один из контуров в отоплении дома из-за низкой температуры воздуха в доме. Это натолкнуло на мысль непосредственного конденсатора.

При всей распространенности жидкостного (водяного) отопления оно имеет существенный недостаток — это «замерзаемость». Можно конечно в систему добавить «незамерзайку», но проблемы от этого не исчезнут. Во первых гликоль немного ядовит и при разгерметизации разливается лужей которая сохнет очень долго, и как говориться «воздух не озонирует». В третьих создать абсолютно герметичную систему отопления из-за большого количества соединений МП трудновато (хоть и возможно). В третьих если появилась убыль из системы отопления то как ее восполнить? Добавка воды из водопровода разбавит гликоль и спирт и через некоторое количество «разбавлений» система станет уже не такой «незамерзающей». Спирт не ядовит, но имеет склонность к разрушению цветных металлов из которых состоит запорная и переходная арматура.

В случае теплового насоса у нас есть конденсатор задача которого «забрать тепло фреона» и отдать его дому. По сути теплообменник. С другой стороны МП в полу или стене тот же самый теплообменник только распределенный по всему дому. Так почему их не объеденить? Возмем к примеру теплый пол, для дома на 150 кв.м. у меня уйдет примерно 500 метров МП млм подобной трубы. Что составляет 0,016 * 3,14 * 500 = 25 кв.м. теплообменной поверхности, причем тепло отдается не воздуху, а полу площадь которого 150 кв.м. Площадь теплообменника в ТН на 10 кВт составляет в лучшем случае 2.5 кв.м.
Трубка МП диаметром 16мм при скорости 1 куб.м. воды в час содержит в себе воду со скоростью 1 / (0,016 *0,016 * 3,14 / 4) = 4976 метра в час или 1,38 м/с. Вода несет энергию 0,016 * 0,016 * 3,14 / 4 * 1000 * 4 200 = 844 Вт на градус при 1 м/с или 844 * 1,38 = 1160 Вт на градус при циркуляции в 1 куб.м в час воды. При охлаждении воды на 5 градусов в теплых полах и увеличении циркуляции до 2 куб.м. в час получим мощность теплых полов 1160 * 5 * 2 = 11600 Вт. Уже как бы заметно. Если режим полов +40 на +35 при дельте в конденсаторе еще 5 градусов получим температуру конденсации примерно (+40 + 35) / 2 + 5 = 42,5.

Теперь предположим мы заменим МП трубу на медную (непосредственный испаритель).
Чтобы получить те же 11 600 Вт нам необходимо конденсировать 11 600 / 168 000 = 0,07 кг фреона R22 (теплота конденсации 168 кДж/кг) в секунду или 252 кг в час. Это примерно в 8 раз меньше ( 2 / 0,252 = 7,9) чем в случае с водой. Таким образом в системе с фреоновыми теплыми полами циркуляция жидкости меньше в 8 раз при одинаковой мощности. Учитывая что внутренний диаметр МП 16 около 12 мм в фреоновом контуре можно обойтись меньшим диаметром трубки по крайней мере в корень из 8 раз что приводит нас к диаметру 6мм.

Теперь деньги.

МП 500 метров обойдется примерно 500 * 35 = 17500 рублей.
Медная трубка 6мм стоит около 800 руб за 15 метров или 500 * 800 / 15 = 26 700 рублей.

Вроде бы дороже, но в случае МП в ТН нужен теплообменник (конденсатор) стоит около 20000 рублей, и нужен циркуляционный насос стоит 2500 рублей. Итого в случае МП материалы потянут 17 500 + 20000 + 2500 = 40000 рублей. Это без учета незамерзающей жидкости.

В случае медной трубки монтаж дороже все таки ее паять нужно, но разница в 13 тыс рублей наверно покроет затраты.

Теперь еще один момент в случае если ТН работает в режиме испарение -10, конденсация +42,5 в случае водяных полов. КОП составит 2,539.

В режиме непосредственного конденсирования во фреоновый теплый пол, температура конденсации станет около (+40 + 35 ) = 37,5 градусов и КОП соответственно 2,897.

Переход от МП к медно трубке даст выигрыш в эффективности теплового насоса (ТН) 2,897 / 2,539 = 1,14, или 14% плюс к эффективности ТН. Это прямая экономия электроэнергии.

Замечание.
1. Одной веткой вести 500 метров медной трубкой 6мм нет никакого смысла, возникнет также проблема гидросопротивления. Зато медную трубку можно брать параллельными контурами в пределах одной комнаты длиной по 15 метров. Герметичность стыков медной трубки (паяные) гораздо надежнее фитингов для МП. Фреон при конденсации сам отрегулирует температуру. То есть при конденсации идет автовыравнивание температуры контура — это когда фреон больше конденсирует там где температура ниже. Такой теплый пол сам старается выровнить температуру по всему объему трассы. Если в какой-то ветке начнет подниматься температура (под ковром например) — фреон станет меньше конденсироваться или перестанет совсем, тем самым больше фреона станет конденсироваться в холодных участках.
2. Фреон содержит масло из компрессора, необходимо учесть его возврат в компрессор. Если компрессор находиться примерно на одном уровне по высоте с фреоновым теплым полом, то проблем возникать по идее не должно.

Часть вторая. Геоконтур без гликоля (спирта) — непосредственный испаритель

15 комментариев:

Этот комментарий был удален администратором блога.

Это все здорово, но как регулировать температуру? Если нужна разная теплоотдача по комнатам? Использовать инвертерный компрессор? Это сильно дороже?

По разным комнатам регулируют клапанами или кранами, аналогично воде — только у вас фреон в трубке. Бывают ручные и электрические, если электрический соленоидный клапан, то на каждую комнату можно контроллером выставить требуемую температуру.