Тепловий насос для опалення своїми руками
Проблема опалення і гарячого водопостачання найчастіше вирішується традиційними способами, а саме установкою газових, дизельних, електричних котлів. Безумовно, даний варіант перевірений і надійний, проте має ряд мінусів. Далеко не завжди поруч з будинком, дачею, котеджем проходить газова магістраль. Для використання солярки необхідно встановлювати додаткові резервуари, електрику - занадто марнотратно, вугілля і дрова крім незручності застосування, вимагають спеціального сховища і спеціального устаткування.
Але головне, кожен з перерахованих котлів працює за принципом формування тепла з газу, електрики, дизельного палива і т.д. Іншими словами, чим більше згорить «солярки», наприклад, тим тепліше буде в будинку. З економічної точки зору такий підхід не можна назвати раціональним і вигідним, особливо в умовах складного кліматаУкаіни і нестабільних цін на паливо.
Тепловий насос для роботи використовує більш дешеві джерела енергії, які оточують нас - вода, грунт, повітря. Більш того, пристрій не виробляє тепло, а лише переносить його в приміщення, витрачаючи при цьому мінімум електрики.
Для наочності. Один кіловат споживаної електрики, перетворюється в п'ять, а іноді і шість кіловат теплової потужності. Ефективність використання очевидна!
Теплові насоси (ТН): принцип дії
Система опалення з використанням ТН включає дві основні складові:
- Сам тепловий насос.
- Джерело тепла або низькопотенційне тепло.
Принцип дії багато в чому нагадує роботу холодильника, але тільки в зворотному напрямку. Тобто тепло забирається ззовні, проходить через ТН і перенаправляється в будинок.
Конструктивно тепловий насос складається:
- компресор
- випарник
- конденсатор
- Дросельний клапан.
Більш докладно робота теплового насоса представлена на малюнку
- У випарник потрапляє низькопотенційне тепло передається по трубах. В якості носія використовується будь-яка рідина, що не, здатна витримувати низькі температури зовні приміщення.
- Далі в випарнику надходить тепло передається холодоагенту (фреону) циркулюючому по замкнутій системі. З огляду на низьку температуру кипіння фреону, він перетворюється на пару.
- Проходячи через компресор, холодоагент піддається впливу високого тиску, і його температура різко збільшується (згідно із законами фізики).
- Газоподібний фреон потрапляє в конденсатор, де і відбувається теплообмін з контуром опалювальної системи будівлі. Тепло йде в приміщення, а холодоагент остигає і знову набуває рідкий стан.
- Проходячи через дросельний (редукційний) клапан, тиск фреону знижується, він знову потрапляє у випарник і цикл роботи ТН повторюється.
Як видно зі схеми, електроенергія витрачається лише на роботу компресора, що пояснює економічну доцільність використання теплових насосів для опалення приміщень.
Види теплових насосів
Класифікація ТН залежить від теплового джерела. Розрізняють три основних види теплових насосів:
- Грунтові (геотермальний тепловий насос).
- Використовують воду в якості теплообмінного речовини.
- Повітряні.
- грунтові ТН
Протягом літа земля інтенсивного накопичує тепло, яке зберігає протягом року. Даний вид енергії прекрасно підійде для опалення та гарячого водопостачання.
- На ділянці землі розташованому поруч з будинком викопуються траншеї, в які вкладаються поліетиленові труби (можна використовувати звичайні тонкостінні Ø40 мм).
- Труби заповнюються незамерзаючої рідиною (наприклад антифризом), проводиться опресовування на предмет виявлення протікання і траншеї закопуються.
- Кінці колектора заводяться в будинок і підключаються до теплового насосу.
Важливо! Труба має пролягати нижче зони промерзання. На цьому рівні теплообмінна рідина завжди буде зберігати позитивну температуру.
Забираючи низькопотенційне тепло з грунту, антифриз або інший носій передає його в ТН, де відбувається перетворення (через випарник, компресор, конденсатор) в високотемпературне тепло.
Насоси, извлекающие теплову енергію з грунту, вважаються максимально ефективними. Адже навіть в сильні морози, температура на глибині незмінна і енерговитрати на опалення не збільшуються.
Для влаштування земляного контуру буде потрібно на 1м2 площі будинку, приблизно 5 п.м. труби. Це не багато і за кілька днів можна виконати всі роботи самостійно.
Теплові насоси - вода
Використовувати теплову енергію води можна двома способами:
- Пристрій колектора (за принципом грунтового) в прилеглому водоймі. Однак слід враховувати, що глибина його повинна бути досить для незамерзання в сильні морози.
- Буріння свердловин. В цьому випадку низькопотенційне тепло «відбирається» у грунтових вод. Буриться дві свердловини: перша - для забору тепла, друга - скидання води. Може здатися, що даний варіант пов'язаний з великими витратами. Зовсім не обов'язково. Адже якщо будинок не підключений до централізованої системи подачі води, то бурити свердловину доведеться в будь-якому випадку.
Тепловий насос з використанням водних ресурсів зі свердловини, дозволяє влаштовувати ефективну систему ГС і опалення на невеликих за площею ділянках, без прив'язки до озер, річок та інших водойм.
Повітряні теплові насоси
Атмосферне повітря - найдоступніший і дешевий джерело тепла. Але як забрати з нього необхідну теплову енергію? Все досить просто. Необхідно встановити на вулиці (наземне або настінне положення) великий радіатор. У нього повинен бути вбудований вентилятор, який виконує функції обдування і розвинене ребра.
Робота теплового насоса нагадує дію кондиціонера. Тільки останній виводить тепло назовні, а ТН навпаки переміщує його всередину приміщення.
Сьогодні споживачеві пропонуються теплові повітряні насоси за принципом мультісплітсістем, коли від одного зовнішнього блоку, / теплова енергія забезпечує кілька внутрішніх. Яскравим прикладом служать кондиціонери, які працюють не тільки на охолодження, але і опалення.
Слід пам'ятати, що ефективність повітряного ТН зменшується в міру зниження температури за межами приміщення. Зазвичай високому ККД підтримується при температурі навколишнього повітря до -15 градусів.
Гаряче водопостачання та опалення
Використовуючи теплові насоси, забезпечується функціонування систем:
- Опалення (традиційне радіаторне, а також «тепла підлога»).
- Гарячого водопостачання - для будь-яких споживачів (немає необхідності установки бойлерів та інших пристроїв).
Залежно від теплоносія у вхідному / вихідному контурі розрізняють теплові насоси: «грунт-повітря», «грунт-вода», «повітря-повітря», «повітря-вода», «вода-вода», «вода-повітря». Іншими словами, тепло може нагрівати всередині будинку повітря або системи з циркулюючої в них водою.
Переваги використання теплових насосів
Слід виділити ряд основних переважних характеристик:
- Стабільне джерело теплової енергії (вода, повітря, грунт).
- Екологічність - відсутність продуктів згоряння та ін. Які є обов'язковими у разі використання дизельного, твердопаливного, газового обладнання.
- Проста експлуатація, що не вимагає постійного втручання.
- Безпека використання. Тепловий насос для опалення будинку не займеться, не вибухне і т.д.
Але головне достоїнство - економічність. Безумовно, на теплові насоси ціна немаленька, плюс тимчасові / фінансові витрати на установку, але все це швидко окупиться. Можна навести приклад. Встановлена система в новий будинок близько 100м2. окупається вже через пару років, а далі «чиста економія».
Чи можна зробити тепловий насос своїми руками
Прокласти земляний контур, спорудити колектор в воді або свердловині, встановити радіатор для забору повітря - під силу кожному. Що стосується безпосередньо ТН, то краще купувати готове обладнання. Однак якщо з'явилося бажання експериментувати, то ось приклад складання теплового насоса з підручних матеріалів:
- Компресор - його доведеться купити в одній з фірм або сервісних центрів займаються холодильним обладнанням / кондиціонуванням.
- Для випарника підійде пластикова бочка, близько 60 літрів з вмонтованим змійовиком. Для поставки і зливу теплоносія застосовують звичайні труби для водопроводу.
- Конденсатор можна виконати з нержавіючого бака. Він ріжеться навпіл, в нього вставляється змійовик, після чого бак зварюється. Також необхідно зробити нарізні сполучення для виведення контуру, який «піде» в приміщення.
- Змійовики і фреоновий контур краще виготовляти з мідного трубки.
На цьому виготовлення теплового насоса своїми руками закінчено. Далі необхідно викликати фахівця, який грамотно з'єднає (зварить) мідні трубки і заповнить систему фреоном.
Але все-таки краще відразу купити тепловий насос в зборі, а ось уже системи подачі низько потенційного тепла з грунту і води, виконати самостійно.