Самостоятельное изготовление теплового насоса для отопления дома

Сегодня многие интересуются, как создать тепловой насос для отопления дома своими руками. Преимущество обогрева подобной системы состоит в экономии энергоресурсов, экологичности и возможности полной автоматизации. Значительно сэкономить средства можно, если умелец примется за монтаж теплового насоса самостоятельно, используя подручные материалы и доступное оборудование.

Принцип действия

Как работает тепловой насос для отопления дома? Сложность системы с тепловым насосом складывается из простых для понимания элементов, основа которых строится на паре законов термодинамики. Принцип работы теплового насоса для отопления дома в физическом понимании:

• При преобразовании газообразного вещества в жидкое состояние выделяется тепло.
  
• При переходе жидкого вещества в газообразное состояние тепло поглощается.

Переносчиком тепла является фреон, который обладает свойством низкотемпературного кипения. В жидком состоянии фреон попадает в испаритель, здесь он взаимодействует с теплоносителем внешней части (коллектора или зонда). Получив энергию, испаряется и продолжает путь по трубкам циркуляции уже в газообразном состоянии.

Компрессор создает в системе, по которой движется фреон, высокое давление. Фреон, пройдя конденсатор, отдает энергию воде из системы отопления, переходя при этом в жидкое состояние. В расширительном клапане происходит понижение давления, минуя клапан вновь попадает в испаритель.


Работа системы отопления на базе теплового насоса строится на перекачки тепла из внешнего пространства в закрытое помещение. В качестве среды забора тепла может быть любая среда, имеющая плюсовую температуру:

• вода водоема или скважины;
  
• масса грунта, расположенная ниже точки замерзания;
  
• воздушная среда.

Виды конструкций

Виды конструкций различают по среде забора тепла, сохраняя общий принцип работы тепловых насосов:

1. Почва – вода. Забор тепла происходит от массы почвы. Забор тепла может осуществляться двумя способами: вертикальным зондом или горизонтальным коллектором.
   
2. Вода – вода. Забор тепла происходит от массы грунтовой воды или открытого водоема.
   
3. Воздух – вода. Забор тепла происходит от массы внешней воздушной среды. Такой вид конструкций не является эффективным в местах с суровыми зимами. Зато воздушные тепловые насосы для отопления дома имеют неоспоримое преимущество: для их осуществления нет нужды в земляных работах.

Тепловые насосы, изготовленные на заводах, с гарантией выдают в систему нагрев воды до 60 градусов. Но не секрет, что народные самоделки не всегда отстают от заводских параметров, а иногда и превосходят их.

Конструкция «почва – вода»

Этот вид конструкций является оптимальным в том случае, когда доступ к водным массам осложнен или невозможен.

В случае использования вертикального зонда началом стабильной работы теплового насоса будет глубина в 20 метров, но обычно применяют скважины, глубина которых варьируется от 50 до 100 метров. При сложности бурения такой глубины возможно использования нескольких зондов с глубиной от 5 до 20 метров либо переход на забор тепла посредством горизонтального коллектора.


В скважину пропускают трубу, по которой будет циркулировать незамерзающая жидкость (например, рассол). Для сохранности конструкции зонда, скважину заливают раствором бетона, который кроме того, что предохранит от разрушительных воздействий, обладает свойством хорошей теплоотдачи.

Использование коллекторного способа забора тепла особенно удобно при начале строительства жилого объекта, так как предполагает обширную площадь для монтажа системы коллектора. Так, например, для того чтобы обеспечить здание в 150 кв. метров надёжным теплом, потребуется площадь участка в 250 квадратов.

Коллекторную систему располагают на глубине ниже точки замерзания грунта. Нормой считается глубина от 1.5 до 5 метров. В качестве материала коллектора используют пластиковые трубы.


Существуют два способа для монтажа коллекторной системы:

• Либо вскрывается полностью необходимая площадь участка, затем укладываются трубы, а после укладки их закапывают грунтом.
  
• Во втором способе под трубы роются траншеи, в которые и укладывают кольцами трубы коллектора.

Оба способа укладки могут быть оптимальными при разных условиях работы и средств.

Конструкция «вода – вода»

Тепловой насос «вода – вода» признается специалистами самой эффективной системой, так как у воды идеальный коэффициент теплоотдачи. При скважинном способе заборе тепла принцип зондового забора вида «почва – вода», отличие в том, что скважина бетоном не заливается, и глубина забора тепла может быть значительно меньше.


Так же эффективным способом является бурение для системы двух скважин – с одной происходит постоянный забор воды, а в другую скважину сливают воду, которая успела отдать часть своей тепловой энергии.

Забор тепла с открытого водоема является самым удобным и эффективным из всех видов систем теплового насоса. Однако положение дел таково, что не у каждого есть домик на берегу озера, пруда или реки. Тепловой насос «вода – вода» чаще используется для промышленных объектов, которые изначально строились недалеко от водоемов.


Неплохим способом является забор тепла со сточных вод канализации, так как температура стоков всегда выше температуры окружающей среды. Такое сооружение может дать, пусть небольшой, но стабильный обогрев.

Как выглядит и работает подобная система можно из видео:

Конструкция «воздух – вода»

Система обойдется умельцу минимальными вложениями. Подойдет как дополнительный способ обогрева, если нет возможности провести земляные работы. Главный недостаток – самодельное устройство не будет эффективно работать, если уличная температура опустится ниже 7°С мороза.

Кроме монтажных работ в компрессорной, предстоит дополнительный монтаж внешней части сплит-системы, которую можно недорого приобрести в сервисных службах оборудования кондиционеров.


Рекомендуем:

Система теплового насоса собственными силами

Прежде, чем задуматься о плане, как сделать тепловой насос, нужно соразмерить собственные силы:

• если не уверены в собственной компетенции, но на бригаду специалистов нет средств, всегда можно найти умельцев среди знакомых;
  
• монтаж внешней части теплового насоса не терпит долгого сооружения – обладаете ли вы достаточными средствами, чтобы сооружение не превратилось в долгострой;
  
• перед созданием системы позаботьтесь о полном комплекте материала и оборудования для монтажа. Покупка нового дорогого материала не всегда оправдывает себя, иногда достаточно приобрести оборудование бывшее в употреблении.

Тепловой насос своими руками

После того, как мы разобрались, каким образом работает тепловой насос для отопления дома, соразмерили силы и подготовили все необходимое, можно приступать непосредственно к осуществлению проекта.

Порядок работы:

• Монтаж внешней части системы: бурение скважин или другие работы, связанные с установкой зондов или коллекторов. Перед началом земляных работ проводится расчет, проектирование и разметка.
  
• Монтаж компрессора – основной составляющей насоса. В качестве компрессора может подойти устройство, применяемое в кондиционерах, так как принцип работы тепловых насосов особых требований к характеристикам оборудования не предъявляет, а самодельные тепловые насосы прежде всего нуждаются в доступности для семейного бюджета.
  
  Для компрессорной нужно выделить собственное помещение, не слишком тесное для обслуживания и ремонта, обладающее хорошей звукоизоляцией и характеристиками, пригодными для эксплуатации контроллеров в случае автоматизации системы. Монтажная работа заключается в закреплении компрессора на стене при помощи кронштейнов.
  
  
• Сборка конденсатора. В качестве корпуса используется бак из нержавеющего материала емкостью более 100 литров. Бак разрезается на части так, чтобы свободно помещался змеевик из медной трубки. Для качественной намотки змеевика применяют корпус газового баллона. Размер витков будет составлять около 35-40 см в диаметре.
  
  После чего витки трубки фиксируют перфорированным уголком. Параметры трубки: длина около 35 метров, толщина стенки – 1мм. Необходимо обеспечить герметичность выхода трубок змеевика и резьбовые соединения в корпусе для ввода систему отопления. После установки змеевика части корпуса сваривают в целое.

• Сборка испарителя. Для корпуса подойдет пластмассовая емкость, объемом около восьмидесяти литров. Змеевик выполняется из медной трубки меньшего диаметра. Подвод воды в емкость осуществляется посредством обычных труб.
  
• Работа специалиста. Следующие работы рекомендуется доверить специалисту – они заключаются в пайке трубок, подключении компрессора и закачке фреона. Тем, кто решился выполнить соединения самостоятельно: компрессор подключается к трубке из нижнего вывода конденсатора, а верхний вывод подключают к регулирующему клапану. Однако после пайки трубок для заправки системы фреона лучше вызвать специалиста, заодно и попросить, чтобы проверил вашу работу.
  
• Подключение внешней части. Трубы от зондов или коллекторов внешней части теплового насоса подключаются к испарителю. Способы подключения ничем не отличаются от того, как обычно цепляются водопроводные трубы. Единственно, что нужно позаботиться о теплоизоляции трубопроводов на выходе из глубины и вводе в компрессорную.
  
• Подключение отопительной системы. Система отопления квартиры или дома подключается к баку конденсатора.
  
• После пуско-наладочных работ самодельный тепловой насос готов! Пуско-наладочные работы заключаются в устранении проявившихся течей, отработке режима работы, в настройке автоматики, в отладке нюансов, которые неизбежно возникают при вводе системы в рабочее состояние.

Оптимально делать тепловой насос для отопления дома своими руками, когда жилой объект только начинает сходить со страниц проекта в реальность. В европейских странах такое сооружение почти всегда входит обязательным включением при современном проектировании и строительстве малоэтажек.

В России же многие домовладельцы только мечтают о таком надежном, безопасном и бесхлопотном отоплении. Специалисты считают, что за геотермальными насосами будущее и они постепенно вытеснят традиционные способы отопления.