Самодельные тепловые насосы

Наблюдая стремительное развитие науки и техники, активное внедрение инновационных технологий и научных открытий, можем констатировать, что этот процесс не обошёл стороной и такую сферу, как отопление жилья. Можем убедиться, что человечество здесь неустанно развивает свои возможности, учёные предлагают новые принципы и методы, которые можно использовать для обогрева дома или квартиры Усовершенствованные радиаторы, конвекторы, устройство водяного пола с обогревом, устройство инфракрасного пола – всё это наука подарила человечеству для того, чтобы сделать дом более тёплым и комфортным.

К относительно новым технологиям относится и отопление загородного дома тепловым насосом. Эта система у нас не является ещё широко распространённой, нельзя даже сказать, что каждый человек слышал о ней или понимает, что она собой представляет. С другой стороны тепловой насос для отопления дома очень популярен в странах Скандинавии – там они встречаются довольно часто. Их можно использовать как в комбинации с радиаторами, так и в системах водяного пола. Если изучить отзывы, которые получила подобная система отопления, можно с уверенностью сказать, что она очень перспективна и в будущем приживётся и у нас.

Принцип действия и виды тепловых насосов

При том, что сегодня немногие у нас могут похвастаться знакомством устройством и принципом действия этого аппарата, он работает по хорошо знакомой нам схеме. Система отопления такого рода работает по тому же принципу, что холодильник или кондиционер. Учёные такой алгоритм называют принципом Карно – он был описан ещё в середине 19 века. Система с помощью теплоносителя собирает тепло в окружающей среде и отдаёт его в нужной точке. Если в качестве примера привести холодильник, то фреон забирает тепло из морозилки и выбрасывает его в помещение. За счёт этого в морозилке держится минусовая температура, а задняя стенка холодильника нагревается.

По тому же алгоритму работает и тепловой насос – теплосборник прячется глубоко в грунте или в открытом водоёме и соединяется контуром с системой отопления в доме.

С помощью теплоносителя тепло собирается от грунтовых вод, открытых водоёмов, подземных источников и доставляется в помещение в обогревающие приборы а также в магистраль пола с подогревом. Практика показывает, что в качестве источника тепловой энергии можно использовать любой объект, температура которого выше абсолютного нуля.

По аналогии с реверсивным кондиционером, устройство может работать на нагрев и на охлаждение в зависимости от потребности. Если нужно обогреть помещение, он доставляет тепло, если необходимо охладить – он забирает его.

Если расписать подробно принцип действия подобной установки, он будет выглядеть следующим образом:

• По внешнему контуру, расположенному во внешней среде, происходит циркуляция теплоносителя, который при этом нагревается до определённой температуры.
• После попадания теплоносителя в теплообменник тепло передаётся на внутренний контур.
• Хладагент в испарителе нагревается и переходит в газообразное состояние.
• Потом он в виде газа поступает в компрессор, там происходит его принудительное сжатие, вследствие чего он существенно нагревается.
• Далее сжатое газообразное вещество поступает в конденсатор и отдаёт своё тепло в радиаторы или контур водяного пола для обогрева дома с помощью теплоносителя.
• Хладагент остывает, становится жидкостью, снова возвращается во внешний контур и происходит повторный цикл.

Рассмотрим, какие бывают виды тепловых насосов:

• Грунт-вода – отзывы говорят о том, что такие устройства наиболее стабильны и их выбор лучше всего подходит для использования круглый год. Внешний контур в этой разновидности закладывается в грунте на определённой глубине. Как правило, на таких глубинах температуры стабильны круглый год, что и обуславливает стабильность такого устройства. Контур можно сделать как горизонтальным, так и вертикальным. При горизонтальном расположении неудобство состоит в необходимости выделить большую площадь под контур – этот участок нельзя будет использовать для других целей. При вертикальном расположении этот недостаток устраняется, однако потребуется бурить глубокие скважины – это можно сделать только при помощи специалистов и специального оборудования.
• Вода-вода – внешний контур устраивается в открытых водоёмах либо в грунтовых водах через специальные скважины. При таком методе мы получаем наиболее высокий коэффициент полезного действия.
• Воздух-вода – внешний контур располагается снаружи дома. В наших краях при минусовых температурах этот способ не очень эффективен.
• Воздух-воздух – такое устройство может отлично работать и при отрицательной температуре. Для этого нужен воздуховод – мы можем сделать его своими руками. Однако при температуре ниже -10 градусов затраты на электричество будут чрезвычайно высокими и экономический эффект работы агрегата будет отрицательным.
• Гидродинамический аппарат – здесь тепловой эффект получается в результате преобразования механической энергии от работы электрического генератора в тепловую, которая переносится с помощью теплоносителя. Гидродинамический аппарат можно сделать своими руками.

Выбор вида теплонасоса должен учитывать тепловые потери в доме, особенности здания и земельного участка. Ну и разумеется, выбор не в последнюю очередь должен учитывать финансовые возможности владельца и экономический эффект от работы устройства.

Достоинства теплового насоса

Рассмотрев принцип работы, особенности и разновидности тепловых насосов, мы должны подробнее обратиться к их достоинствам, которые делают подобные устройства столь эффективными и многообещающими:

• Экономический эффект – подобные агрегаты очень эффективно используют затраченную энергию, их коэффициент полезного действия очень высок. Кроме того здесь для нагрева теплоносителя используется энергия окружающей среды – это крайне выгодно и перспективно.
• Универсальность и повсеместность – для забора тепла годится практически любая среда, что делает подобные аппараты применимыми практически в любом месте планеты. Специфика их работы позволяет обойтись даже без электричества – можно применять дизельные или бензиновые генераторы. Кроме того такие аппараты могут работать как на нагревание, так и на охлаждение.
• Экологичность – устройство использует энергию окружающей среды, не сжигает никакие токсичные вещества и не загрязняет окружающую среду вредными для здоровья токсичными выбросами.
• Безопасность – поскольку здесь не используется топливо, нет опасности взрыва или пожара. Не приходится опасаться и отравления угарным газом или продуктами сгорания топлива – подобные установки практически безвредны.
• Подобная система может быть изготовлена своими руками. Все узлы и подключения можно сделать в домашних условиях, самостоятельно смонтировать и запустить своими руками.

Как изготовить своими руками самодельный тепловой насос

Как мы смогли убедиться использование теплового насоса чрезвычайно выгодно – высокий коэффициент полезного действия, экономичность, экологичность, безопасность. С ним могут работать радиаторы отопления, а также система водяного пола с подогревом.

Однако не всегда есть желание или возможность тратить большое количество денег на дорогостоящее оборудование. В таком случае все узлы и подключения можно сделать своими руками – самостоятельно изготовленный агрегат будет служить для нагрева батарей или водяного пола не хуже, чем сделанный на заводе.

Практически весь процесс можно разделить на следующие этапы:

• Необходим грамотный термодинамический расчёт – он должен учитывать особенности участка, здания, наличие пола с подогревом и радиаторов, их количество и мощность, тип теплоносителя, а также другие факторы, которые влияют на эффективность и экономичность работы установки.
• Приобретаем компрессор – для наших целей годится компрессор от кондиционера. Его можно разместить где-нибудь на стене дома.
• Конденсатор вполне можем сделать своими руками. Берём подходящую ёмкость, разрезаем на две половинки, помещаем внутрь змеевик из медной трубки в металлическом или пластиковом корпусе. Свариваем половинки бака и делаем резьбовые патрубки для подключения.
• Всю необходимую пайку и закачку фреона должен делать специалист – в процессе выполнения этих работ можно получить травму.
• Выполняем все необходимые подключения к внутреннему контуру, по которому с помощью теплоносителя обогреваются радиаторы и система водяного пола.
• Монтируем во внешней среде магистраль для забора тепла и выполняем все подключения.
• В качестве теплоносителя используем, как правило, обыкновенную воду.

После изготовления и монтажа необходима тщательная проверка оборудования. После того, как все испытания прошли успешно, можем запускать его в эксплуатацию.

Заключение

Отопление с помощью теплового насоса сегодня не очень известно в наших краях, однако мировая практика показывает, что подобные установки очень перспективны. Ввиду своей эффективности, экономичности и экологичности они всё становятся всё популярней среди владельцев частных домов. Кроме того, для работы используется энергия внешней среды, что чрезвычайно выгодно и удобно.

Как показывает опыт, установка подобного рода на участке площадью 400 м² полностью окупает себя на протяжении нескольких лет. Использование горючего топлива постепенно уходит в прошлое и человечество всё уверенней начинает пользоваться неиссякаемыми ресурсами окружающей среды.