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:
- Компрессор для теплового насоса.
- Испарительный теплообменник.
- Конденсаторный теплообменник.
- Дросселирующее устройство.
- 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.
Источник
Расходы и необходимая мощность
Тепловой насос стоит дорого, в среднем 4000-6500 евро, в зависимости от качества изделия. Но практика показывает, что столь значительные расходы окупятся примерно за полтора — два года, а если сделать насос на отопление самостоятельно, как и планируется, то даже быстрее.
Касаемо мощности устройства, то она может быть разной. Для зданий с плохой термоизоляцией мощность должна составлять примерно 75 ватт на м. кв., если же дом более современный и для изоляции использовались материалы хорошего качества, то хватит и 50 ватт. А при использовании специальных изоляционных технологий можно обойтись и 30 ваттами. Желательно, чтобы тепловой насос стал частью проекта дома еще на этапе строительства.
Пошаговая инструкция по изготовлению оборудования
Прежде чем разобраться со способами, как можно сделать тепловой насос из холодильника, следует определиться с источником тепла и схемой работы прибора. Помимо компрессора холодильника потребуются другие узлы. Также придется докупать или арендовать некоторые инструменты.
Даже если придется покупать компрессор и другие узлы, самодельная установка обойдется гораздо дешевле, чем готовое оборудование промышленного изготовления.
Этап #1. Подготовка схемы и чертежа
Источник энергии должен быть расположен под землей. Для установки теплонасоса придется пробурить скважину или хотя бы вырыть траншею на глубину, где температура грунта не бывает ниже 5 градусов. Также можно использовать водоемы естественного или искусственного происхождения.
Независимо от источника тепла конструкции теплонасосов схожи, поэтому подойдет почти любая схема, которую можно найти в сети.
После ее выбора следует подготовить подробные чертежи, где будут указаны точные размеры, расстояния и точки подключения узлов установки.
Хотя расчеты мощности установки затруднены, можно ориентироваться на средние показатели. Так, для дома с повышенными показателями теплоэффективности нужна система отопления мощностью 25 Вт/м.кв. Это идеальный вариант, если теплопотери минимальны.
Для хорошо утепленного дома этот показатель составляет 45 Вт/м.кв., а для здания с относительно большими теплопотерями – 70 Вт/м.кв.
Этап #2. Подбор необходимых деталей
Компрессор можно снять со старого холодильника. Если он неисправен, лучше купить новый. Не стоит ремонтировать: это нерентабельно, а работоспособность самоделки будет под вопросом.
Для сборки конструкции также потребуется терморегулирующий клапан. Желательно, чтобы все комплектующие были от одной системы и легко совмещались.
Для монтажа теплонасоса понадобятся 30-сантиметровые L-образные кронштейны.
Также придется докупить некоторые детали:
качественную герметичную емкость из нержавеющей стали объемом 120 л;
большой пластиковый бак объемом 90 л;
3 медные трубы различных диаметров;
полимерные (лучше всего металлопластиковые) трубы.
Для сборки системы потребуется стандартный набор инструментов, а для резки и соединения металлических деталей – болгарка и сварочный аппарат.
Этап #3. Монтаж узлов системы
Компрессор устанавливают на стену с помощью кронштейнов, после чего приступают к изготовлению конденсатора. Для этого металлический бак разрезают болгаркой пополам. В одну часть устанавливают медный змеевик, после чего емкость сваривают и подготавливают в ней резьбовые отверстия.
Виды насосов
Имеются различные виды тепловых насосов, но все они основаны на использовании принципа получения тепла или холода методом разделения тепловой энергии и ее переноса. Лишь один ТН Френетта отличается. Кавитационный способ получения тепловой энергии при помощи гидродинамического генератора является разновидностью теплового насоса.
Тепловая энергия, которая расходуется на отопление здания, является следствием преобразования энергии, осуществляемого при помощи теплового насоса. Причем получают тепло без сжигания топлива, а при помощи охлаждения наружной среды и выделения тепловой энергии внутри помещения, то есть в этом случае закон сохранения энергии соблюдается: сколько тепловой энергии забирается из внешней среды, столько же и выделяется внутри здания. Большинство таких устройств бытового назначения используют тепло солнца, которое накапливается поверхностью земли, водой или воздухом.
Поэтому по типу первого контура все конструкции можно разделить на воздушные, грунтовые и водяные.
По виду теплоносителя (В — вода, Г — грунт) в контурах насосы можно разделить на восемь типов:
Они могут использовать также тепло выпускаемого воздуха, подогревая приточный, то есть работать в режиме рекуперации.
Воздух-воздух
По принципу работы тепловой насос напоминает тот, что применяется в кондиционере в режиме обогрева, но имеет единственное отличие. ТН настроен на отопление, а кондиционер на снижение температуры в комнате.
Принцип действия установки В—В заключается в следующем: воздух даже при низких температурах имеет некоторое количество энергии. Только при абсолютном нуле тепловая энергия отсутствует. Большинство ТН способны получать тепло при температуре –15 °С. В настоящее время некоторые производители выпускают станции, сохраняющие отбор тепла при –30 °С. Забор тепла происходит при помощи испарения фреона, который циркулирует по внутреннему контуру. Для этой цели используется испаритель, в котором хладагент преобразовывается из жидкого состояния в газообразное. При этом поглощается тепло.
Следующим блоком, который расположен в системе теплоснабжения В—В, является компрессор, который фреон из газообразного состояния превращает в жидкое. При этом выделяется тепло. Эффективность установки В—В напрямую зависит от температуры окружающей среды. Чем она ниже, тем и производительность станции меньше.
Воздух-вода
ТН типа воздух-вода является наиболее универсальной моделью. Она весьма эффективна в теплое время года, но в холодное время года производительность существенно падает. Простой монтаж является преимуществом системы. Подходящее оборудование монтируется в любом месте. Тепло, которое удаляется из помещения в виде газа либо дыма, может повторно использовать.
Водяной ТН берет тепло из грунтовых вод, которые прокачиваются через испаритель. Подобный насос отличается неплохой эффективностью и повышенной стабильностью: эффективность — это результат значительной теплоотдачи воды.
Разумеется, для использования установки такого типа, нужно чтобы грунтовые воды на территории имелись в достаточном количестве. Желательно, чтобы вода находилась не глубже 30 метров.
Вода-вода
При такой системе во внутреннем контуре циркулирует легко испаряющаяся жидкость, например, фреон. В качестве контура внутри помещения могут быть водяные трубы, регистры или батареи, заполненные водой.
В качестве внешнего контура может выступать любой водоем, с достаточно большим количеством воды. Это может быть река, озеро или пруд. В этом случае теплоноситель забирает тепло с внешнего контура и отдает его контуру внутреннему.
Геотермальный
В качестве источника тепла у ТН используется запасенная тепловая энергия земли. Такие насосы считаются самыми эффективными, потому что температура грунта остается постоянной в течение всего года.
Эти системы подразделяются на горизонтальные и вертикальные. Но для такого метода нужно довольно большая площадь под горизонтальные трубы, а для вертикальных систем необходимо выполнить значительные земляные работы.
Типы теплонасосов для отопления дома
Различают компрессионные и абсорбционные теплонасосы. Установки первого типа наиболее распространены, и именно такой тепловой насос можно собрать из холодильника или старого кондиционера, использовав готовый компрессор.
Также потребуются расширитель, испаритель, конденсатор. Для работы абсорбционных установок необходим абсорбент-хладон.
По виду источника тепла установки бывают воздушными, геотермальными, а также использующими вторичное тепло (например, сточных вод и т.п.).
Во входном и выходном контурах используют один или два разных теплоносителя, и в зависимости от этого выделяют такие типы оборудования:
Система может быть эффективной только в том случае, если потребляет меньше энергии, чем отдает. Эту разницу называют коэффициентом преобразования. Он зависит от многих факторов, но наиболее значимый – температура теплоносителя входного и выходного контуров. Чем больше разница, тем лучше работает система.
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.
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.
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.
Солнечная тепловая панель из старых холодильников
В этой статье мастер-самодельщик представит нам свою конструкцию солнечной тепловой панели. Причем, для ее изготовления не понадобится больших затрат.
Инструменты и материалы: -Несколько старых холодильников; -Щетка; -Компрессор; -Мыльный раствор; -Кусачки; -Отвертка; -Слесарные ключи; -Ножовка; -Струбцины; -Брусок деревянный; -Крепеж; -Силикон; -Валик; -Краска; -Медная трубка; -Паяльные принадлежности; -Стекло; -Стеклорез; -Стамеска; -Молоток;
Шаг первый: теория По утверждению мастера-самодельщика солнечная радиация, в широтах проживания автора, генерирует до 1000 Вт м². С помощью солнечных панелей можно «собрать» до 500 Вт / м², а с помощью тепловых панелей до 800 Вт / м².
Солнечные тепловые панели особенно полезны для производства горячей воды для бытовых нужд. В этом случае они называются солнечными водонагревателями.
3 — 4 м² солнечных тепловых панелей покрывают 90% потребностей в горячей воде для двух человек в течение всего года. При пасмурной погоде используется накопительный бак с горячей водой.
Окупаемость проекта составляет 2-3 года. Конструкция панели схожа с промышленной: солнечный коллектор, содержащий теплоноситель, зажат между изолятором и листом стекла. В качестве коллектора мастер использует радиатор холодильника, а дверь холодильника использует, как изолятор.
Шаг второй: выбор материала Для максимальной эффективности солнечной тепловой панели трубки должны иметь небольшой диаметр ( в данном случае 4 мм). Благодаря этому температура жидкости в теплоносители быстро увеличивается при попадании на него солнечных лучей. Для уменьшения теплопотерь пространство между радиатором, стеклом и теплоизолятором должно быть минимально, но радиатор не должен прикасаться к ним.
Температура внутри панели может достигать 150°C, соответственно нужно выбирать материал устойчивый к высокой температуре и ультрафиолетовому излучению.
Так же нужно учитывать низкие температуры в зимнее ночное время.
Радиаторы холодильников должны быть покрашены в черный цвет и направлены к солнцу под правильным углом.
Шаг третий: радиатор Для своих целей мастер использовал неисправные холодильники, приобретенные на пунктах сбора металлолома. Откусил трубки радиатора, как можно ближе к компрессору. Промыл решетку мыльной водой. Продул трубки радиатора воздухом. Шаг четвертый: дверь Дверь мастер будет использовать в качестве теплоизоляционной панели. Разбирает дверь, снимает все выступающие части ручки, болты, резинки, пластиковые панели. Поверхность должна быть ровной, и мастер срезает выступы.
Шаг пятый: сборка По словам мастера лучший размер панели 1,5 — 2 м². Если панель будет больше, она будет тяжелее и для нее нужно стекло большего размера. Если меньше, то будет менее эффективная и придется увеличивать кол-во панелей.
В зависимости от модели холодильника для панели 2 м² понадобятся 3-4 решетки и 2-3 двери. С помощью деревянных бруском мастер собирает три двери в одну раму. Тщательно изолирует щели по периметру рамы.
Красит раму черной акриловой краской.
Дальше мастер закрепляет радиаторы на раме. Между радиаторами и рамой устанавливает пробковые прокладки.
Теперь нужно соединить трубки радиаторов в одно целое. Для магистральной трубки нужно плюсовать диаметр каждой трубки радиаторов. Т.е. три радиатора с диаметром трубок 3 мм, значит магистральная трубка должна быть 9 мм. Магистральных трубок должно быть две, одна на вход, другая на выход. Для проекта нужно стекло толщиной 4-5 мм. Стекло мастер «добыл» из старых стеклопакетов. Разобрал их. Вырезал по размеру. Приклеил к рамке с помощью герметика. Шаг шестой: установка При соединении нескольких панелей необходимо трубки, выходящие на поверхность изолировать. Так же необходимо прибавлять 2 мм к диаметру магистральной трубки для каждой последующей панели. Т.е. конечная панель 9 мм, следующая 11 мм, следующая 13 мм и т.д.
При установке панелей следует учитывать угол. В идеале солнечная панель должна быть перпендикулярна солнечным лучам и располагаться с южной не затененной стороны.
Панели должны быть расположены, как можно ближе к теплообменнику. В магистраль встраивается расширительный бачок и термоклапан. Термоклапан должен открываться при температуре жидкости в панели выше 10°C , чем в теплообменнике и закрывается, если температура выше всего на 5°C. В зимнее время в качестве жидкости нужно использовать антифриз.
Панель изготовлена и по словам мастера работает и экономит деньги.
Весь процесс по изготовлению солнечной тепловой панели можно посмотреть на видео. Источник (Source)
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Выбор типа теплового насоса
Основным показателем этой системы обогрева является мощность. От мощности в первую очередь будут зависеть и финансовые затраты на покупку оборудования и выбор того либо иного источника низкотемпературного тепла. Чем выше мощность тепловой насосной системы, тем больше стоимость комплектующих элементов.
В первую очередь имеется в виду мощность компрессора, глубина скважин для геотермических зондов, либо площадь для размещения горизонтального коллектора. Правильные термодинамические расчеты являются своеобразной гарантией того, что система будет эффективно работать.
При наличии рядом с личным участком водоема наиболее рентабельным и производительным выбором станет тепловой насос вода-вода
Для начала следует изучить участок, который планируется для монтажа насоса. Идеальным условием будет наличие на этом участке водоема. Использование варианта типа вода-вода значительно сократит объем земляных работ.
Использование тепла земли напротив предполагает большое количество работ, связанных с выемкой грунта. Системы, которые в качестве низкопотенциального тепла используют водную среду, считаются наиболее эффективными.
Устройство теплового насоса, извлекающего тепловую энергию из грунта, предполагает проведение внушительного количества земляных работ. Закладывается коллектор ниже уровня сезонного промерзания
Использовать тепловую энергию грунта можно двумя способами. Первый предполагает бурение скважин диаметром 100-168 мм. Глубина таких скважин, в зависимости от параметров системы, может достигать 100 м и более.
В эти скважины помещают специальные зонды. При втором способе используется коллектор из труб. Такой коллектор размещается под землей в горизонтальной плоскости. Для этого варианта необходимо достаточно большая площадь.
Для укладки коллектора идеальными считаются участки с влажным грунтом. Естественно, бурение скважин обойдется дороже, нежели горизонтальное расположение коллектора. Однако не на каждом участке есть свободные площади. На один кВт мощности теплового насоса нужно от 30 до 50м² площади.
Сооружение для забора тепловой энергии одной глубокой скважиной может оказаться немногим дешевле рытья котлована
Но веский плюс заключается в существенной экономии места, что важно для владельцев небольших участков. В случае с наличием на участке высоко залегающего горизонта грунтовых вод, теплообменники можно устроить в двух расположенных на расстоянии около 15 м друг от дружки скважинах
В случае с наличием на участке высоко залегающего горизонта грунтовых вод, теплообменники можно устроить в двух расположенных на расстоянии около 15 м друг от дружки скважинах
В случае с наличием на участке высоко залегающего горизонта грунтовых вод, теплообменники можно устроить в двух расположенных на расстоянии около 15 м друг от дружки скважинах.
Отбор тепловой энергии в таких системах путем перекачивания грунтовой воды по замкнутому контуру, части которого расположены в скважинах. Такая система нуждается в установке фильтра и периодической чистке теплообменника.
Самая простая и дешевая схема теплового насоса основана на извлечении тепловой энергии из воздуха. Некогда она стала базой для устройства холодильников, позже согласно ее принципам разработаны были кондиционеры.
Самая простая тепловая насосная система получает энергию из воздушной массы. Летом она участвует в отоплении, зимой в кондиционировании. Минус системы в том, что в самостоятельном исполнении агрегат с недостаточной мощностью
Эффективность различных типов данного оборудования не одинакова. Наименьшими показателями обладают насосы, использующие воздушную среду. К тому же эти показатели напрямую зависят от погодных условий.
Грунтовые разновидности тепловых насосов имеют стабильные показатели. Коэффициент эффективности данных систем варьируется в пределах 2,8 -3,3. Наибольшей эффективность обладают системы вода-вода. Это связано, в первую очередь, со стабильностью температуры источника.
Надо заметить, что чем глубже расположен в водоеме коллектор насоса, тем стабильнее будет температура. Для получения мощности системы в 10КВт, необходимо около 300 метров трубопровода.
Основным параметром, характеризующим эффективность работы теплового насоса, считается его коэффициент преобразования. Чем выше коэффициент преобразования, тем эффективнее считается тепловой насос.
Коэффициент преобразования теплового насоса выражается через отношение показателей теплового потока и электрической мощности, затраченной на работу компрессора
