Воздушные тепловые насосы

Наука не стоит на месте, и производители стараются от нее не отставать. Это касается и техники, которая призвана преобразовывать один вид энергии в другой. Поэтому в последнее время появляется все больше разного оборудования, способного превратить, в частности, в тепло различные виды энергии. 

В случае с тепловыми насосами, что также относятся к инновационному оборудованию для получения тепла, немного иная ситуация. Здесь незначительное тепло преобразуется в гораздо большее, благодаря которому отапливаются дома, теплицы или подогревается вода в бассейнах. Первичная тепловая энергия забирается из грунта, воды или воздуха, соответственно и тепловые насосы бывают грунтовые, водяные или воздушные. Несмотря на то, что это достаточно сложные с технической точки зрения агрегаты, многие желают сделать их своими руками. Конечно же, земляные или водные подобные устройства слишком сложны, а вот воздушный тепловой насос, который еще называют «воздух вода», немного попроще, поэтому, рассмотрев устройство и то, как работают воздушные тепловые насосы, далее остановимся на том, как их можно сделать своими руками в домашних условиях.

Воздушный тепловой насос, принцип действия

Собственно, технологически ничего новаторского в работе прибора воздух вода, по сути, нет. По такой же схеме работают холодильники или, скажем, кондиционеры. Другое дело, что интересна сама идея, когда тепловая энергия внешнего воздуха как бы концентрируется, нагревая при этом воду в системе отопления дома.

Если отобразить процесс такого преобразования схематически, то выглядит это примерно так:

• низкотемпературный носитель энергии, коим является внешний воздух, нагнетается вентилятором и обдувает испаритель, где находится вещество с очень низкой температурой кипения (хладагент). Испаритель сообщается с конденсатором, с которым они образуют замкнутую систему.
• хладагент, нагреваясь от энергии внешнего воздуха, закипает, и в виде пара по имеющемуся контуру попадает в конденсатор, где снова переходит в жидкое состояние, отдавая тепло через теплообменник воде, что циркулирует в системе отопления.
• перешедший в состояние жидкости фреон, что чаще всего используется в качестве хладагента, снова попадает в испаритель и цикл его преобразований начинается сначала.

Однако, циркуляция фреона по контуру сама по себе не происходит. Для этого в систему включен особый компрессор, который не только обеспечивает круговое движение хладагента, но и нагнетает его в конденсатор под давлением, отчего температура фреона резко подскакивает.

Кроме компрессора, воздушный тепловой насос имеет еще одно энергозависимое устройство. Это достаточно мощный вентилятор, с помощью которого испаритель обдувается.

Тепловая энергия, что через систему теплообменника передается воде в системе отопления, способна нагреть теплоноситель максимум до 55-60 градусов. При такой температуре циркулирующей жидкости обыкновенные батареи отопления использовать малоэффективно. В этом случае лучше применять системы отопления с намного большей площадью, например теплые полы. 

Воздушные тепловые насосы, плюсы и минусы

Чудес не бывает, так же как и идеальных устройств. У каждого агрегата есть свои положительные стороны и недостатки.

Если сравнивать насосы воздух вода с грунтовыми или водяными, преимуществами первых можно считать: 

• относительную легкость монтажа;
• повсеместное наличие низкокалорийного энергоносителя, то есть воздуха, что дает возможность использовать оборудование как для отопления частного дома, так и городских квартир в многоэтажных зданиях; 
• возможность совместить данное оборудование с системой вентиляции или кондиционирования. 

К недостаткам же можно отнести такие особенности:

• зависимость энергоэффективности преобразователя тепловой энергии от внешних температур, при -6 градусах воздуха его работа уже не эффективна, если брать во внимание бытовые образцы. Некоторые мощные и более совершенные промышленные модели работают и при -20 градусах.
• все тепловые насосы, в том числе и воздух вода, не являются автономными устройствами, так как для их работы необходима электроэнергия. Если брать в среднем, то такие агрегаты при расходе 1 кВт электричества генерируют около 12 кДж тепловой энергии.

Однако у этих генерирующих тепло устройств есть еще один несомненный плюс, что заключается в том, что прибор можно собрать своими руками.

Схема сборки теплового агрегата воздух вода

Понятно, что на пустом месте ничего не делается, поэтому для работы нужно запастись такими деталями:

• достаточно мощным компрессором от какой-нибудь сплит-системы, который разумнее будет приобрести б/у в одной из мастерских по ремонту соответствующего оборудования;
• бак из нержавеющей стали, что можно демонтировать со стиральной машины старого типа;
• какой-нибудь пластиковый резервуар наподобие полипропиленового бидона;
• трубы из меди с сечением около 1 см, которые, скорее всего, придется покупать;
• набор, состоящий из предохранительного и стравливающего воздух клапанов, а также крана для слива;
• разнообразные средства для крепежа, многие из которых наверняка есть у вас дома;
• фреон.

Запасшись всем необходимым, можно приступать к сборке теплогенерирующего оборудования своим руками.

Последовательность процесса выглядит следующим образом:

1. Медную трубу превращаем в соответствующий внутренним размерам нержавеющего бака змеевик.

2. Устанавливаем получившееся витое изделие в предназначенный для него бак. Последний герметично закрываем. Сверху делаем вывод выпускающего штуцера, снизу, - впускающего. В результате у нас получился конденсатор с отводными патрубками для системы отопления дома.

3. Прикрепляем на постоянное место, лучше к стене, компрессор. Теперь нужно соединить напорный патрубок компрессора с верхним патрубком медного змеевика.

4. Изготавливаем еще один змеевик, подобный первому, но с учетом габаритов пластикового бидона.

5. Устанавливаем получившееся медное изделие в бидон, не забыв сделать два выведенных патрубка. С торца теперь нужно закрепить вентилятор, чтобы получился испаритель теплогенератора, сделанного своими руками. Испаритель закрепляется с наружной стороны дома или в шахте для вентиляции (в квартире).

6. Теперь соединяются нижние патрубки конденсатора и испарителя. Это соединение прерывается регулирующей заслонкой.

7. Осталось соединить верхний патрубок испарителя и всасывающий выпуск компрессора, и наш тепловой насос воздух вода готов к пробным испытаниям, перед которыми нужно не забыть залить фреон в компрессор.

Вот так вот несложно и, впринципе, недорого, можно собрать тепловой насос воздушного типа в домашней мастерской своими руками. Таким образом можно не только сэкономить средства, но и сделать этакий предмет гордости, который, к тому же, послужит для отопления дома.