Как сделать тепловой насос из холодильника своими руками

Как сделать тепловой насос из холодильника своими руками

Как сделать тепловой насос своими руками из старого холодильника: чертежи, инструкция и советы по сборке

В последние десятилетия у домовладельцев довольно большой выбор систем отопления. Больше нет необходимости подключаться к централизованным сетям и использовать традиционные источники. Можно выбрать оборудование, работающее на альтернативной энергии, но его главный недостаток – высокая стоимость. ты согласен с этим?

Однако, если мы сами построим тепловой насос из старого холодильника, система может быть намного дешевле. И мы расскажем, как это сделать.

В этой статье мы выбрали самые простые решения и снабдили их подробными чертежами и схемами. Так что домашнему энтузиасту своими руками разобраться в них не составит труда. Кроме того, здесь вы найдете пошаговую инструкцию по изготовлению отопительных приборов. А размещенные видео расскажут об особенностях конструкции теплового насоса и особенностях его подключения.

Насколько выгодно использование теплового насоса?

Теоретически у всех есть самые разные источники энергии. Помимо природного газа, электричества, угля, это еще ветер, солнце, разница температур между землей и воздухом, землей и водой.

На практике выбор ограничен, все зависит от стоимости оборудования и его обслуживания, а также от стабильности работы и срока окупаемости.

Каждый источник энергии имеет как преимущества, так и серьезные недостатки, ограничивающие его использование.

Монтаж системы отопления с тепловым насосом – выгодно с точки зрения удобства эксплуатации. Отсутствует шум при работе устройства, нет посторонних запахов, нет необходимости устанавливать дымоходы или другие вспомогательные конструкции.

Система энергонезависима, но тепловой насос требует минимального количества электроэнергии.

Сами нагревательные устройства чрезвычайно экономичны и требуют небольшого обслуживания, но их первоначальная стоимость очень высока.

Не каждый владелец дома или сада может позволить себе приобрести столь дорогостоящее оборудование. Если собрать их самостоятельно и использовать детали от старого холодильника, можно существенно сэкономить.

Самодельные установки стоят буквально копейки, а их использование позволяет существенно сэкономить.

Единственный нюанс: у самодельных КПД невысокий, и они не могут быть полноценной заменой традиционным системам отопления. Поэтому их часто используют как дополнительные или альтернативные варианты обогрева.

5 основных выгод для владельцев установок

Преимущества систем отопления с тепловым насосом заключаются в следующем:

Экономическая эффективность. При стоимости 1 кВт электроэнергии можно получить 3-4 кВт тепловой энергии. Это средние цифры, поскольку коэффициент преобразования тепла зависит от типа устройства и конструктивных особенностей. Экологическая безопасность. Во время работы ТЭЦ в окружающую среду не выделяются продукты сгорания или другие потенциально опасные вещества. Устройства озонобезопасны. Его использование позволяет получать тепло без малейшего вреда для окружающей среды. Универсальность использования. Устанавливая системы отопления на традиционных источниках энергии, домовладелец попадает в зависимость от монополистов. Солнечные батареи и ветряные турбины не всегда рентабельны. Но тепловые насосы можно установить где угодно. Главное правильно выбрать тип системы. Универсальность. В холодное время года установка обогревает дом, а в летнюю жару может работать как кондиционеры. Аппараты применяются в установках ГВС, подключенных к контуру теплого пола. Безопасность эксплуатации. Тепловые насосы не нуждаются в топливе, при работе не выделяют никаких токсичных веществ, а температурный предел узлов устройства не превышает 90 градусов. Эти отопительные системы не опаснее холодильников.

Идеальных устройств не бывает. Тепловые насосы надежны, долговечны и безопасны, но их стоимость напрямую зависит от мощности.

Качество оборудования для полноценного отопления и горячего водоснабжения домов 80 кв. это будет стоить около 8-10 тысяч евро. Самодельные с малой мощностью, их можно использовать для обогрева отдельных помещений. или хозяйственные постройки.

Читайте также:  Установка секционных ворот гаража своими руками: приготовление отверстия, сборки и регулировки

Тепловые насосы могут использоваться 30 лет и более. Их использование особенно выгодно для нагрева воды для бытового потребления, а также в комбинированных системах отопления, в том числе с подогревом полов.

Оборудование надежное и редко выходит из строя. Если он самодельный, важно выбрать качественный компрессор, желательно – от холодильника или кондиционера проверенной марки.

Типы теплонасосов для отопления дома

Есть компрессорные и абсорбционные тепловые насосы. Наиболее распространены установки первого типа и это такой тепловой насос, который можно собрать из холодильника или старого кондиционера с помощью сборного компрессора.

Также требуются расширитель, испаритель, конденсатор. Абсорбционные установки требуют использования абсорбирующего абсорбента.

В зависимости от типа источника тепла, установки могут быть воздушными, геотермальными или использующими вторичное тепло (например, сточные воды и т. Д.).

Во входных и выходных цепях используется один или два разных теплоносителя, в зависимости от этого различают следующие типы устройств:

    воздух в воздух; вода-вода; вода-воздух; воздух-вода; грунтовые воды; вода со льдом.

Система может быть эффективной только в том случае, если она потребляет меньше энергии, чем отдаёт. Эта разница называется коэффициентом конверсии. Это зависит от многих факторов, но наиболее важным является температура теплоносителя во входном и выходном контурах. Чем больше разница, тем лучше работает система.

Тепловой насос для отопления дома своими руками

В отличие от устройств альтернативной энергетики, таких как солнечные батареи или ветряные турбины, тепловой насос менее известен. И не зря. Самая популярная система грунтовых вод работает стабильно и не зависит от погоды или климата. И вы можете сделать их сами.

    Немного теории Где лучше «взять» жару Базовая схема Устройство испарителя и конденсатора Подача программы

Немного теории

Самый простой способ использовать естественное тепло земли для обогрева вашего дома – это когда в регионе присутствует геотермальная вода (как в Исландии). Но такие условия очень редки.

И в то же время тепловая энергия есть везде – ее просто нужно добыть и ввести в эксплуатацию. Для этого и нужен тепловой насос. Что это:

    Он черпает энергию из низкотемпературных природных источников; сохраняет его, т. е. поднимает температуру до высокого уровня; передает их теплоносителю системы отопления.

В принципе, используется стандартная схема компрессорного холодильника, но «наоборот». В первом контуре циркулирует естественный хладагент. Он закрыт с теплообменником, который служит испарителем для второго контура.

1 – земля; 2 – рассольный контур; 3 – циркуляционный насос; 4 – испаритель; 5 – компрессор; 6 – конденсатор; 7 – отопительная установка; 8 – хладагент; 9 – дроссель

Второй контур – это сам тепловой насос, внутри которого находится фреон. Схема теплового насоса состоит из следующих ступеней:

В испарителе фреон нагревается до точки кипения. Это зависит от типа фреона и давления в этой части системы (обычно до 5 атмосфер). В газообразном состоянии фреон поступает в компрессор и сжимается до давления 25 атмосфер, при этом его температура повышается (чем больше сжатие, тем выше температура). Это фаза накопления тепла – от большого объема с низкой температурой переход к малому объему с высокой температурой. Сжатый газ поступает в конденсатор, где тепло передается теплоносителю системы отопления. После охлаждения фреон попадает в дроссельную заслонку (также известную как регулятор потока или термостатический расширительный клапан). Когда давление падает, фреон конденсируется и возвращается в испаритель в виде жидкости.

Читайте также:  Собираем мойку своими руками - инструкция и ВИДЕО

Где лучше «отбирать» тепло

В основном есть три среды, из которых можно «извлечь» тепло:

1. Воздух. При нормальном давлении все фреоны кипят при отрицательных температурах (например, R22 – около -25 ° C, R404 и R502 – около -30 ° C). Но для того, чтобы циркулировать по системе, вам нужно создать избыточное давление на первом этапе – испарении. Те же 4 атмосферыв испарителе требуется, чтобы температура наружного воздуха была не ниже 0 ° C для R22 и -5 ° C для R404 и R502. В наших регионах этот тип теплового насоса можно использовать для отопления вне отопительного сезона и для горячего водоснабжения в теплое время года.

2. Вода. Это более стабильный источник тепла, если цистерна зимой не промерзает до дна. Но дом должен быть не только у озера или реки, но и на первой линии.

3. Земля. Самый стабильный источник тепловой энергии. Могут использоваться две схемы – горизонтальная и вертикальная. Горизонтальные кажутся проще, потому что не требуют сверления. Но придется провести много земляных работ при рытье траншейной системы на глубину ниже уровня промерзания почвы (для средних широт это от 1 метра на западе европейской части страны и до 1,6-1,8 ближе до Урала, в Сибири ситуация «еще хуже». Вертикальная схема более универсальна и эффективна, но требует значительной глубины бурения, однако можно использовать несколько неглубоких скважин вместо одной глубокой.

Принципиальная схема

Схема работы самого теплового насоса не сложна: испаритель – компрессор – конденсатор – заслонка – испаритель.

«Сердце» системы – компрессор. Можно купить новые, но дешевле найти бывшие в употреблении. Конечно, речь идет не о компрессорах малой мощности для бытовых холодильников, а о моделях, которые устанавливаются в сплит-системах. Ориентироваться следует не на потребляемую мощность, а на мощность в режиме обогрева (которая на 5-20% выше, чем в режиме охлаждения).

Модель компрессора подбирается из расчета 1 кВт на 10 квадратных метров отапливаемой площади.

Внимание! Мощность можно указывать не только в киловаттах, но и в BTU (английская единица измерения тепловой энергии, принятая для климатических приборов). Конвертер прост – разделите значение BTU на 3,4.

При расчете параметров теплового насоса, включая теплообменники, используйте программное обеспечение, предназначенное для моделирования, расчета и оптимизации систем охлаждения, например CoolPack.

Уже на этапе расчетов (а точнее путем настройки «входов») можно оптимизировать систему, выбрав оптимальные тепловые режимы.

Использование теплового насоса эффективно в случае низкотемпературных систем отопления, например, теплый пол с температурой не выше 35-40 ° C. Кстати, такая же температура прописана медицинскими требованиями для системы ГВС.

Для каждого типа фреона существует оптимальная температура «на входе» и «выходе», точнее температура кипения и конденсации, но разница у всех не превышает 45-50 ° С.

Может показаться, что повышение температуры на выходе из теплового насоса будет иметь положительный эффект, но это не так. Разница температур также увеличится, что снизит коэффициент преобразования (коэффициент преобразования, т. е. эффективность нагревательного устройства). К тому же потребуется более мощный компрессор и дополнительный расход электроэнергии.

Невозможно достичь идеального COP (потери компрессора, потребление энергии, потери тепла при транспортировке внутри системы и т. Д.), Поэтому фактические значения обычно находятся в диапазоне от 3 до 5.

Есть еще один способ повысить эффективность – использование двухвалентной системы отопления.

Читайте также:  Фундамент на различных типах грунтов - отвал, болото, песок, глина

Фактически, отопительная система должна работать на полную мощность только 15-20% сезона. В это время можно использовать дополнительные нагревательные устройства (например, керамический обогреватель или конвектор). Снижение номинальной тепловой мощности до 80% позволит сэкономить на компрессоре, уменьшить глубину скважины или длину труб горизонтальной схемы, снизить энергозатраты на обслуживание самого теплового насоса.

Заданная номинальная мощность теплового насоса и COP определяют, какой геотермальный теплообменник будет использоваться в расчетах: горизонтальный или вертикальный. В среднем с каждого «горизонтального» счетчика (при расстоянии между трубами не менее 0,7 м) снимается 20 Вт, с «вертикального» – 50 Вт. Точные значенияоднако они зависят от типа породы и ее влажности. Лучшие значения – для грунтовых вод.

Интересно! Есть и другие грунтовые теплообменники – «спиральные» или «корзиночные». В основном это вертикальный зонд из трубы в виде спирали, что позволяет уменьшить глубину сверления.

После определения длины горизонтального контура или глубины вертикального зонда рассчитайте размер испарителя и конденсатора.

Изготовление испарителя и конденсатора

Можно приобрести готовые теплообменники как для испарителя (низкого давления), так и для конденсатора (давление до 25 бар). Но дешевле изготавливать их из медных трубок для кондиционеров (разработанных специально для работы с хладагентами высокого давления) и самодельных емкостей.

Важный! Медная сантехническая труба не такая «чистая» и гибкая. Хуже с пайкой и накаткой при сборке.

Рассчитайте площадь теплообменника, которая прямо пропорциональна тепловой мощности и обратно пропорциональна разнице температур теплоносителей на входе и выходе каждого из комбинированных контуров (заземления и системы отопления).

Зная диаметр и площадь труб, определите длину каждого змеевика для испарителя и конденсатора.

Лучше сделать емкость конденсатора из нержавеющей стали (температура поступающих паров фреона может быть достаточно высокой):

    возьмите готовую емкость подходящей емкости (чтобы в нее поместился змеевик из медной трубки); поместите в него змеевик (вход вверху, выход внизу); снимаем концы медной трубки для подключения к компрессору и ТРВ (пайкой или фланцем); Для изготовления переходников в баке для подключения труб системы отопления; приварить крышку.

Испаритель работает при более низких температурах, поэтому для его изготовления можно использовать более дешевый пластиковый сосуд с вырезными переходниками для подключения к контуру земли. От конденсатора он также отличается расположением змеевика теплообменника – вход (жидкая фаза фреона из ТРВ) снизу, выход в компрессор сверху.

Монтаж схемы

После завершения теплообменников устанавливается газогидравлический контур:

    Установите компрессор, конденсатор и испаритель на место; паяные или фланцевые медные трубы; подключить испаритель к насосу контура заземления; подключить конденсатор к системе отопления.

1 – циркуляционный насос контура почвы; 2 – испаритель; 3 – вывод контура заземления; 4 – терморегулирующий вентиль; 5 – компрессор; 6 – для системы отопления; 7 – конденсатор; 8 – возврат системы отопления

Электрическая цепь (компрессор, подземный контурный насос, противоаварийная автоматика) должна быть подключена в отдельную цепь, которая должна выдерживать достаточно высокие пусковые токи.

Обязательно использование автоматических защит, а также аварийного отключения от реле температуры: на выходе воды из конденсатора (при перегреве) и на выходе теплоносителя из испарителя (при переохлаждении). .

Оцените статью
Добавить комментарий