Теплый пол через теплообменник и мини помпу своими руками

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 18.09.2024

Принципиальные вопросы которые необходимо разъяснить касательно отопления с использованием теплового насоса - это оптимальная система отопления и утепление дома .

Особенностью тепловых насосов является зависимость его эффективности (коэффициента преобразования) от перепада температур между первичным контуром (например, гео-зондом) и вторичным контуром (системой отопления). Чем меньше этот перепад, тем выше эффективность теплонасосной системы отопления и ниже эксплуатационные затраты на отопление (меньше расход электроэнергии). Т.е. чем ниже температура в системе отопления, тем выше эффективность теплового насоса.

Система отопления - водяной пол

Водяной теплый пол - это самая низкотемпературная система отопления и идеально подходит для работы с низкотемпературными источниками тепла, каковым является и тепловой насос.

Температура теплоносителя в системах водяных полов не превышает +55°C, что соответствуют максимальной температуре теплоносителя на выходе наиболее распространенных тепловых насосов.

Применение напольного отопления позволяет максимально снизить температуру теплоносителя, которая в свою очередь зависит от того как хорошо утеплено здание. Чем лучше утепление - тем ниже необходимая температура теплоносителя. Как пишут немцы: прежде чем ставить тепловой насос - утепли дом.

Утепление дома

Таким образом, хорошо утепленное здание позволяет решить несколько задач:

снизить теплопотери и, соответственно, уменьшить необходимую тепловую мощность теплового насоса, а следовательно и общую стоимость тепло-насосной установки (тепловой насос, первичный гео-контур и т.д.).
применить низкотемпературную систему отопления "водяной теплый пол" без применения более высокотемпературных радиаторов.
снизить температуру теплоносителя и этим повысить коэффициент преобразования (COP, Coefficient of Performance) теплового насоса, что снизит расход электроэнергии и, соответственно, затраты на отопление.

Рассчитывать на то, что дом из бруса или бревна будет теплым было бы наивно. Отопить только водяным полом без радиаторов их проблематично, мощность теплонасосной установки будет большой. Теплым будет дом утепленный не хуже действующих строительных нормативов (СП/СНиП). Как правило, это дома с эффективным утеплением ограждающих конструкций. Теплопотери не более 70 Вт/м2 позволяют без проблем применять для отопления водяной теплый пол без радиаторов, мощность теплового насоса и размеры геотермального контура (соответственно и стоимость) будут меньше. Очень теплым будет какой ни будь каркасный дом или дом из сип-панелей с толщиной утеплителя от 200 мм и более. Чем ближе теплопотери к параметрам пассивного дома, тем лучше точки зрения применения теплового насоса.

Наиболее оптимальный режим работы теплового насоса

Кроме того, с точки зрения энергоэффективности наиболее оптимальным будет прямая работа теплового насоса без занижения температуры теплоносителя насосно-смесительными узлами, без которых многие в нашей стране работу водяного теплого пола себе не представляют. Многие тепловые насосы имеют встроенные циркуляционные насосы для работы на систему отопления, в т.ч. водяной пол. Т.е. в таком случае тепловой насос работает с минимально возможной температурой теплоносителя на выходе и, соответственно, с максимальной эффективностью.

Коллектор в устройстве теплого водяного пола служит для корректирования температуры в теплоносителе. Нагрев, которого происходит котлом с регулировкой параметров при помощи программ. Стандартные показатели тепла равны 55 градусов Цельсия, что бы комфортная температура теплого пола составляла 30 °С.

Если система имеет смесительный узел, который может самостоятельно отрегулировать высокую подачу температуры способом добавления холодной воды.

Но при монтаже теплого пола с отсутствием коллектора горячая вода должна поступать нужной температуры, соответственно это требует установки в системе отдельного котла.

Индивидуальный радиаторный вариант отопления пола нуждается во втором котле или в подключении к центральному отоплению. Средние нормы тепла в батареях равны 69-79 градусов Цельсия. А это на 20 градусов больше рекомендованного тепла для пола с подогревом.

Особенности подключение теплого пола без смесительного узла

Часто возникающая оплошность при установке системы с отсутствием смесительного узла – это монтаж на очень крупные размеры помещения.

Основные требования при установке:

Стены в помещении должны быть утеплены (снаружи или внутри);
На полу должна быть проложена теплоизоляция;
Качественные стеклопакеты;
Монтаж пола вблизи от системы обогрева;
Площадь комнаты не больше 25 м2.

Недостатки системы без коллектора:

Большие потери тепла на пути от нагревательного прибора и самом агрегате трубопровода. Соответственно необходимо сберечь тепло на поверхности пола.

Элементарный принцип сборки – это присоединить конструкцию теплых полов к центральному отоплению. Минусом такой системы является риск поломок трубопровода теплого пола из-за подачи высокой температуры воды в радиаторах.

После того как трубопровод проложен его подключают к котлу. Насос нужной мощности обеспечит скорость движения элемента нагрева по трубопроводу.

Модели насосов бывают ручного и автоматического управления. Прибор ставится на подающую часть трубы. При отсутствии в системе коллектора насос размещается под котлом.

Соединительную конструкцию завершает клапан, который следует установить между трубой и насосом.

Для стабильной работы теплого пола с отсутствием коллектора, рекомендуется подобрать добротный электро или газовый котел с не маленькой мощностью. Лучше приобрести котел в комплекте с насосом.

Отличия конструкций радиаторного отопления и водяного теплого пола

Радиаторному отоплению характерны высокие температуры теплоносителя, температура подачи примерно равна 70 градусам, а обратная отдача 50 °С. Особенности монтажа – насос устанавливается не на подающую сторону, что бы исключить вероятность перегрева.
Температура пола при обогреве должна быть не больше 26-30 °С, комфортная температура для щадящей работы насоса составляет 40 °С.
Циркуляционная скорость радиаторного отопления не велика, из-за перепада температуры вполне будет достаточно установить котел со встроенным в него насосом.
Тонкие пластиковые трубы являются радиатором теплого водяного пола. Длина труб может достигать более ста метров в одной монтажной системе. Соответственно и насосное устройство должно быть мощным, чтобы проталкивать воду через трубопровод.

Система с трехходовым клапаном

Сборка термостатического клапана (трехходового) производится на трубы подачи тепла, к противоположному потоку присоединяется перемычка.

Данный прибор регулирует температуру подачи тепла, которая подводится к насосу. Клапан функционирует как смеситель с термочувствительным элементом.

Преимущества клапана — это защита системы от слишком высоких температур (перегрева) и при необходимости во время поломки автоматически перекроет подачу теплоносителя и обратного потока. Благодаря этому клапан берет на себя часть работы смесительного узла.

Когда площадь пола слишком велика, могут происходить большие потери тепла при возвращении теплоносителя. Поэтому лучше установить клапан на краю с холодным входом это даст эффект того, что в устройстве теплообмена отсутствует лишний конденсат.

Выбираем насос

Можно ли обойтись без смесительного узла? Можно, но без насоса вряд ли. Циркуляционная станция увеличит давление и равномерно прогреет воду, не будет делать избыточное давление, и протолкнет воду с требуемой скоростью.

Перед выбором насоса нужно определиться с фирмой, моделью, материалом из которого он состоит.

Большинство распространенных ошибок, которые допускаются при монтажных работах:

Трубы залили в пол и забыли про изоляцию. Фольгированная подложка не подходит, лучше, если это будет вспененный полистирола. В противоположном случае половина тепла уйдет на обогрев перекрытий либо грунта.
Монтаж производится лишь под плитку (исключение — электрический вид полов с подогревом). При профессиональной сборке можно отапливать постройки с толстым слоем покрытия на полу.
Конструкция теплого пола подключена к котлу без смесителя. Это необходимая часть, которая поддерживает температуру для питания системы.
Укладка металлопластиковых труб улиткой во всех помещениях.

Различные комнаты нуждаются в разных подходах монтажа. Например, труба, которая проходит от наружных стен на расстоянии 40-80 см, должна быть смонтирована плотно для компенсации потери тепла.

Вывод

Схема монтажа теплого пола подбирается с расчетом площади конкретной комнаты, исходя из варианта его обогрева. Укладка труб улиткой – универсальный и экономный способ обогрева помещения при любых погодных условиях.

Чем больше длина пластиковых труб, тем мощнее должен быть насос. Ведь потребуется хороший напор и необходимость преодоления большого гидравлического сопротивления.

Лучше приобретать и устанавливать регулируемые насосы, которые имеют три скорости.

Полезное видео

Регулировка теплого пола без смесителя на видео ниже:

Могли бы вы подумать, что устройство, в основе которого лежит технология обычного холодильника сможет выполнять качественное отопление не только бассейна, но и всего дома? Всё это выполняет обычный тепловой насос, который, более того, можно самостоятельно изготовить в домашних условиях.

Самодельный тепловой насос Френетта

1 Принцип работы

Технология, лежащая в основе теплового насоса, по сути своей, мало чем отличается от технологии функционирования обычного холодильника. Как вы знаете, холодильник, для обеспечения низкой температуры выкачивает тепло из камер, и передает его наружу, через радиаторы.

Хладагент (фреон, либо аммиак), циркулирует по системе, состоящей из внутреннего и внешнего контура. Внешний контур расположен в среде забора тепла. В качестве такой среды может выступать воздух, земля, либо вода.

По сути, любая естественная среда обладает достаточным количеством рассеянной тепловой энергии, которая собирается хладагентом, и передается в систему для переработки. Для начала процессов необходимо, чтобы теплообменник повысил свою температуру на 4-5 градусов. Это очень важный момент, так как теплообменник напрямую влияет на все условия вокруг.

Далее, из внешнего контура нагретый хладагент попадает во внутренний контур. Первый блок – испаритель, трансформирует теплообменник из жидкого состояния в форму газа. Это возможно благодаря тому, что фреон, при невысоком давлении внешней среды, обладает очень низкой температурой кипения.

Далее, из испарителя фреон в газообразной форме попадает в компрессор, где газ сжимается, вследствие чего резко повышается его температура. После этого газ попадает в третий блок – конденсатор. В нём газ отдает свою температуру воде — теплоносителю системы отопления дома, после охлаждения он обратно принимает жидкую форму, и выполняется повторная циркуляция.

Главной характеристикой продуктивности теплового насоса для отопления выступает коэффициент преобразования, который зависит от соотношения тепловой мощности, выдаваемой насосом, к количеству потребляемой тепловой энергии.

Схема действия стандартного теплового насоса

1.1 Как устроен тепловой насос?

Конструкция классических тепловых насосов делится на два основных контура – внешний и внутренний. Очень важную роль в них играет теплообменник, как основной провоцирующий фактор. Внешний контур состоит из труб, по которым циркулирует теплообменник (хладагент).

Такой контур может иметь разные способы реализации и расположения, однако он всегда выполняет только одну функцию – выполнять циркуляцию хладагента в среде забора тепла, и перемещать теплообменник к компрессору. Трубы внешнего контура выполняются из пластика, или других материалов с высокой теплопроводностью.

Внешний контур – сам насос, состоит из конденсатора, компрессора, испарителя и редукционного клапана.

Кроме этого, выделяют гидродинамический ТН, конструкция которого отличается от обычного теплового насоса для отопления. Гидродинамический насос состоит из силового агрегата (двигателя), теплогенератора, и соединительной муфты, которая передает произведенную приводом энергию на генератор, где происходит нагрев рабочей жидкости для отопления.
к меню ↑

1.2 Виды агрегатов и их отличия

В зависимости от вида среды, в которой тепловой насос черпает энергию, выделяют такие виды ТН:

Воздушный тепловой насос является самым бюджетным вариантом альтернативного отопления, он может быть обустроен своими руками, так как для его функционирования нет необходимости обустраивать сложную систему внешнего контура.

Стандартная схема подключения теплового насоса бытового назначения

Однако воздушный насос обладает одним существенным недостатком, который делает его использование в нашем климате неоправданным – с понижением температуры воздуха резко снижается его эффективность.

Если для отопления бассейна вы хотите сделать тепловой насос своими руками, насос типа воздух-вода– лучший вариант. Причем для бассейна такой вариант будет предпочтительным, так как с ним достаточно просто работать и он чрезвычайно практичен.

Внешний контур для забора тепла расположен в незамерзающем водоеме – искусственном, либо естественном. По уровню теплоотдачи вода является наиболее эффективной средой. На практике, использование поверхностных водоемов неоправданно, так как они замерзают в холодное время года.

Максимальная стабильность и эффективность отопления тепловым насосом достигается при использовании грунтовых вод. Для этого создаются специальные скважины, в которых размещается внешний контур системы.

Несмотря на то, что данная технология отопления является наиболее трудоемкой, её использование имеет смысл, так как температура грунтовых вод не подвергается существенным изменениям в разное время года. Оптимальный вариант для отопления бассейна либо небольших жилых помещений.

Для забора тепла используется грунт, что обуславливает необходимость создания коллекторов (для горизонтального размещения труб внешнего контура), либо неглубоких скважин (для вертикального размещения — 1 погонный метр скважины дает 40-60 Ватт тепла).

Процесс сборки самодельного теплового насоса из медных туб и обмоток

Также существует тепловой насос Френетта – он работает по отличающейся технологии, и не с обычными тепловыми насосами не имеет ничего общего. Данный насос представляет собою две цилиндрические емкости – большую и меньшую, при этом, емкость с меньшими размерами размещается внутри большого сосуда.

Свободное пространство между ними заполнено маслом. Внешний цилиндр неподвижно зафиксирован, а внутренняя емкость подсоединена к валу привода, при работе которого, вследствие сил трения возникающих при вращательных движениях цилиндров, масло нагревается до очень высокой температуры и передается к радиаторам отопления.

Такой механизм обладает достаточно высокой эффективностью, и при этом, его можно без проблем изготовить своими руками.
к меню ↑

2 Как сделать и установить тепловой насос своими руками?

Тепловой насос своими руками изготовить вполне реально, однако для этого необходимо найти хороший компрессор.

Сделать это можно, заглянув к какому-то местному мастеру по ремонту бытовой техники, где распотрошив старый кондиционер, вы за небольшую сумму получите вполне качественный компрессор (их ресурс работы намного больше, чем среднестатистический срок жизни кондиционеров).

В качестве конденсатора можно использовать бак из нержавейки, ориентировочно на 100 литров. А для контура, по которому будет циркулировать теплообменник, отлично подойдут тонкие медные сантехнические трубки.

Тепловой насос своими руками – этапы изготовления:

С помощью уголка, либо L-образных кронштейнов крепим компрессор к стене в том месте, где будет размещаться тепловой насос.
Далее, из медных трубок делаем змеевик – обматываем их вокруг цилиндра подходящей формы. Следите за тем, чтобы шаг намотки по всем змеевику был идентичен.
Бак разрезается на две части, внутрь вставляется змеевик, после чего бак сваривается обратно. При этом в нём создается несколько резьбовых входных отверстий – сверху и снизу, через которые наружу выводятся крайние трубки змеевика.
В качестве испарителя используем обычную пластиковую бочку, в которую заводятся трубы внутреннего контура (либо любую другую емкость, объем которой идентичен конденсаторному баку).
Для транспортировки прогретой воды используются обычные ПВХ трубы.

Обмотка для самодельного теплового насоса из стали

Для заправки системы фреоном рекомендуется обратиться к специалисту.

Чтобы сделать тепловой насос Френетта своими руками нам необходимо обзавестись такими материалами:

Стальной цилиндр (диаметр выбирайте исходя из мощности насоса, которая необходима вам для отопления: чем больше рабочая поверхность – тем более эффективным будет устройство);
Стальные диски, с диаметром на 5-10% меньше, чем диаметр цилиндра;
Электродвигатель (лучше всего изначально подбирать привод с удлиненным валом, так как на него будут устанавливаться диски);
Теплообменник – любое техническое масло.

От количества оборотов, которое может выдать двигатель, будет зависеть температура, до которой насос Френетта сможет прогреть воду для отопления дома, либо бассейна. Чтобы вода в радиаторах прогрелась до 100 градусов необходимо, чтобы привод обеспечивал 7500—8000 оборотов/мин.

Вал силового агрегата на подшипниках размещаем внутри стального цилиндра. Место, где вал входит в цилиндр должно быть надежно уплотнено, поскольку наличие даже малейших вибраций быстро выводит механизм из строя.

На вал двигателя монтируются рабочие диски. Необходимое расстояние между ними можно задать, накручивая после каждого диска гайки. Количество дисков определяется в зависимости от длины цилиндра – они должны равномерно заполнять весь его объем.

В верхней и нижней части цилиндра просверливаем два отверстия: к верхнему будет подведены отопительные трубы, в которые будет подаваться масло, а к нижнему отверстию подсоединяется обратная труба для возврата использованного масла с радиаторов.

Вся конструкция закрепляется на металлической раме. После того как агрегат собран, цилиндр заполняется маслом, к нему подключаются патрубки отопительной магистрали и выполняется герметизация соединений.

Тепловой насос, созданный на производстве

Но помните, что при прогреве бассейна и других крупных емкостей с водой необходим насос достаточной мощности, иначе вы просто будете использовать его не по назначению, и желаемых результатов не получите.
к меню ↑