Коаксиальный зонд теплового насоса своими руками
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 17.09.2024
За спиной уже 3 года полноценной эксплуатации теплового насоса по его прямому назначению и сейчас я хочу поделиться своими впечатлениями. Я провел расчеты и был шокирован — такого результата никто не ожидал!
Итак, переходим к тепловым насосам. Они различаются по тому, откуда они забирают тепло и по тому, куда его отдают. Важный момент, известный из законов термодинамики (8 класс средней школы) — тепловой насос не производит тепло, он его переносит. Именно поэтому его КОП (коэффициент преобразования энергии) всегда больше 1 (то есть тепловой насос всегда отдает тепла больше, чем потребляет из сети).
3. На основании этих рассуждений был выбран канальный полупромышленный кондиционер Mitsubishi Heavy, модель FDUM71VNX. По состоянию на осень 2013 года, комплект состоящий из двух блоков (внешний и внутренний) стоил 120 тысяч рублей.
4. Внешний блок установлен на фасаде с северной стороны дома, там где меньше всего ветра (это важно).
5. Внутренний блок установлен в холле под потолком, от него с помощью гибких шумоизолированных воздуховодов обеспечена подача горячего воздуха во все жилые помещения внутри дома.
6. Т.к. подача воздуха находится под потолком (организовать подачу горячего воздуха около пола в каменном доме решительно невозможно), то очевидно, что забирать воздух нужно на полу. Для этого с помощью специального короба забор воздуха был опущен на пол в коридоре (во всех межкомнатных дверях также установлены переточные решетки в нижней части). Рабочий режим — 900 кубометров воздуха в час, за счет постоянной и стабильной циркуляции совершенно нет разницы по температуре воздуха между полом и потолком в любой части дома. Если быть точным, то разница составляет 1 градус по Цельсию, это даже меньше, чем при использовании настенных конвекторов под окнами (с ними перепад температуры между полом и потолком может достигать 5 градусов).
7. Кроме того, что внутренний блок кондиционера за счет мощной крыльчатки способен прогонять в режиме рециркуляции большие объемы воздуха по дому, не нужно забывать о том, что для людей наобходим свежий воздух в доме. Поэтому система отопления также выполняет роль системы вентиляции. По отдельному воздушному каналу с улицы в дом подается свежий воздух, который при необходимости подогревается (в холодное время года) с помощью автоматики и канального ТЭНа.
8. Раздача горячего воздуха осуществляется через вот такие решетки, расположенные в жилых комнатах. Также стоит обратить внимание на то, что в доме нет ни одной лампы накаливания и используются исключительно светодиоды (запомните этот момент, это важно).
11. Счетчик технического учета электроэнергии был установлен осенью 2013 года. То есть ровно 3 года назад. Нетрудно подсчитать, что среднегодовое потребление электрической энергии составляет 7000 квтч (на самом деле сейчас эта цифра немного меньше, т.к. в первый год расход был большим из-за использования осушителей во время отделочных работ).
12. В заводской комплектации кондиционер способен работать на обогрев при температуре окружающего воздуха не ниже -20 градусов по Цельсию. Для работы при более низких температурах требуется доработка (на самом деле она актуальна при эксплуатации даже при температуре -10, если на улице высокая влажность) — установка греющего кабеля в дренажный поддон. Это необходимо для того, чтобы после цикла разморозки внешнего блока вода в жидком состоянии успела покинуть дренажный поддон. Если она не успеет это сделать, то в поддоне будет намерзать лед, который впоследствии выдавит раму с вентилятором, что, вероятно, приведет к обламыванию лопастей на нём (можете посмотреть фотографии обломанных лопастей в интернете, я сам с этим чуть не столкнулся т.к. положил греющий кабель не сразу).
13. Как я уже упоминал выше — в доме везде используется исключительно светодиодное освещение. Это важно, когда речь заходит о кондиционировании помещения. Возьмем стандартную комнату, в которой расположено 2 светильника, по 4 лампы в каждом. Если это лампы накаливания мощностью 50 ватт, то суммарно они потребляют 400 ватт, в то время как светодиодные лампы будут потреблять менее 40 ватт. А вся энергия, как мы знаем из курса физики, в конечном итоге все равно превращается в тепловую. То есть освещение на лампах накаливания это такой неплохой обогреватель средней мощности.
14. Теперь поговорим о том, как работает тепловой насос. Всё, что он делает — переносит тепловую энергию из одного места в другое. Именно по такому принципу работают и холодильники. Они переносят тепло из холодильной камеры в помещение.
Есть такая хорошая загадка: Как изменится температура в комнате, если в ней оставить включенный в розетку холодильник с открытой дверцей? Правильный ответ — температура в комнате будет расти. Для просты понимания это объяснить можно так: комната это замкнутый контур, в него по проводам поступает электричество. Как мы знаем энергия в конечном итоге превращается в тепловую. Именно поэтому температура в комнате и будет расти, ведь в замкнутый контур извне поступает электричество и в нём же остается.
Немного теории. Теплота это форма энергии, которая передается между двумя системами из-за разницы температур. При этом тепловая энергия переходит из места с высокой температурой к месту с более низкой температурой. Это естественный процесс. Перенос тепла может осуществляться за счет теплопроводности, теплового излучения или путём конвекции.
Существует три классических агрегатных состояния вещества, преобразование между которыми осуществляется в результате изменения температуры или давления: твердое, жидкое, газообразное.
Для изменения агрегатного состояния тело должно либо получить, либо отдать тепловую энергию.
• При плавлении (переход из твердого состояния в жидкое) поглощается тепловая энергия.
• При испарении (переход из жидкого состояния в газообразное) поглощается тепловая энергия.
• При конденсации (переход из газообразного состояния в жидкое) выделяется тепловая энергия.
• При кристаллизации (переход из жидкого состояния в твердое) выделяется тепловая энергия.
Тепловой насос использует в работе два переходных режима: испарение и конденсацию, то есть оперирует веществом, находящимся либо в жидком, либо в газообразном состоянии.
15. В качестве рабочего тела в контуре теплового насоса используется хладагент R410a. Это фторуглеводород, закипающий (переход из жидкого состояния в газообразное) при очень низкой температуре. А именно, при температуре — 48,5 градусов по Цельсию. То есть, если обычная вода при нормальном атмосферном давлении кипит при температуре +100 градусов по Цельсию, то фреон R410a кипит при температуре почти на 150 градусов ниже. Более того, при сильно отрицательной температуре.
Именно это свойство хладагента используется в тепловом насосе. Путем целеправленного измерения давления и температуры ему можно придать необходимые свойства. Либо это будет испарение при температуре окружающей с поглощением тепла, либо конденсации при температуре окружающей среды с выделением тепла.
16. Вот как выглядит контур циркуляции теплового насоса. Его основные компоненты: компрессор, испаритель, расширительный клапан и конденсатор. Хладагент циркулирует в замкнутом контуре теплового насоса и попеременно меняет свое агрегатное состояние с жидкого на газообразное и обратно. Именно хладагент передает и переносит тепло. Давление в контуре всегда избыточно по сравнению с атмосферным.
Как это работает?
Компрессор всасывает холодный газообразный хладагент низкого давления поступающий из испарителя. Компрессор сжимает его под высоким давлением. Температура повышается (тепло от работы компрессора также добавляется к хладагенту). На этом этапе мы получается газообразный хладагент высокого давления и высокой температуры.
В таком виде он поступает в конденсатор, обдуваемый более холодным воздухом. Перегретый хладагент отдает свое тепло воздуху и конденсируется. На этом этапе хладагент находится в жидком состоянии, под высоким давлением и со средней температурой.
Далее хладагент поступает в расширительный клапан. В нём происходит резкое снижение давления, вследствие расширения объема, который занимает хладагент. Уменьшение давления приводит к частичному испарению хладагента, что в свою очередь снижает температуру хладагента ниже температуры окружающей среды.
В испарителе давление хладагента продолжает снижаться, он еще сильнее испаряется, а необходимое для этого процесса тепло отбирается от более теплого наружного воздуха, который при этом охлаждается.
Полностью газообразный хладагент снова поступает в компрессор и цикл замыкается.
17. Попробую еще раз объяснить попроще. Хладагент кипит уже при температуре -48,5 градусов по Цельсию. То есть, условно говоря при любой более высокой температуре окружающей среды он будет иметь избыточное давление и в процессе испарения забирать тепло из окружающей среды (то есть уличного воздуха). Есть хладагенты используемые в низкотемпературных холодильниках, у них температура кипения еще ниже, вплоть до -100 градусов по Цельсию, но его не получится использовать для работы теплового насоса на охлаждение помещения в жару из-за очень высокого давления при высоких температурах окружающей среды. Хладагент R410a это некий баланс между возможностью работы кондиционера как на нагрев, так и охлаждение.
Вот, кстати, хороший документальный фильм снятый в СССР и рассказывающий о том, как устроен тепловой насос. Рекомендую.
Идеальный тепловой насос работающий только на обогрев должен иметь площадь поверхности внешнего теплообменника (испарителя) в несколько раз превышающую площадь поверхности внутреннего теплообменника (конденсатора). На практике мы возращаемся к тому самому балансу, что тепловой насос должен уметь работать как на обогрев, так и охлаждение.
20. Слева можно видеть практически полностью покрытый инеем внешний теплообменник, кроме двух секций. В верхней, не замерзшей, секции фреон имеет еще достаточно высокое давление, что не позволяет ему эффективно испаряться с поглощением тепла из окружающей среды, в нижней же секции он уже перегрет и не может больше забирать тепло извне. А фотография справа дает ответ на вопрос почему внешний блок кондиционера был установлен на фасаде, а не спрятан от глаз на плоской кровле. Именно из-за воды, которую нужно отводить от дренажного поддона в холодное время года. Отводить эту воду с кровли было бы значительно сложнее, чем с отмостки.
Как я уже писал, во время работы на обогрев при отрицательной температуре на улице испаритель на внешнем блоке обмерзает, на нём кристаллизуется вода из уличного воздуха. Эффективность обмерзшего испарителя заметно снижается, но электроника кондиционера в автоматическом режиме контролирует эффективность теплосъема и периодически переключает тепловой насос в режим разморозки. По сути режим разморозки это прямой режим кондиционирования. То есть из помещения забирается тепло и переносится на внешний, обмерзший теплообменник, что растопить на нём лед. В это время вентилятор внутреннего блока работает на минимальной скорости, а из воздуховодов внутри дома поступает прохладный воздух. Цикл разморозки обычно длится 5 минут и происходит каждые 45-50 минут. Ввиду высокой тепловой инерционности дома, никакого дискомфорта во время разморозки не ощущается.
Практика показывает, что средний коэффициент конвертации с учетом потерь в самые холодные зимние месяцы в Московской области составляет 2,5. Но не забывайте про межсезонье и даже лето. А как я уже писал выше, если у вас энергоэффективный, хорошо теплоизолированный дом, без паразитных источников тепла, то даже летом солнце не способно его прогреть до комфортной температуры +22 градуса и в холодние летние дни потребуется также использовать тепловой насос для обогрева. А при уличной температуре более +10 градусов мы получим пятикратную (!) экономию электроэнергии по сравнению с электрическими конвекторами.
Кстати, есть еще один интересный момент. Ресурс у кондиционера при работе на обогрев в разы выше, чем при работе на охлаждение.
22. Осенью прошлого года я установил счетчик электрической энергии Smappee, который позволяет вести статистику энергопотребления по месячно и предоставляет более менее удобную визуализацию проведенных измерений.
23. Smappee был установлен ровно год назад, в последних числах сентября 2015 года. Он также пытается показать стоимость электрической энергии, но делает это исходя из заданных вручную тарифов. А с ними есть важный момент — как известно, у нас повышают цены на электроэнергию 2 раза в год. То есть за представленный период измерений тарифы менялись 3 раза. Поэтому не будем обращать внимание на стоимость, а подсчитаем количество потребленной энергии.
На самом деле с визуализацией графиков потребления у Smappee есть проблемы. Например, самый короткий столбец слева это потребление за сентябрь 2015 года (117 квтч), т.к. у разработчиков что-то пошло не так и на экране за год почему-то 11, а не 12 столбцов. Но суммарные цифры потребления подсчитаны безошибочно.
А именно, 1957 квтч за 4 месяца (включая сентябрь) в конце 2015 года и 4623 квтч за весь 2016 год с января по сентябрь включительно. То есть суммарно было израсходовано 6580 квтч на ВСЁ жизнеообеспечение загородного дома, который круглогодично отапливался, независимо от нахождения в нём людей. Напомню, что летом этого года впервые пришлось использовать тепловой насос для обогрева, а на охлаждение летом он не работал ни разу за все 3 года эксплуатации (кроме автоматических циклов разморозки, разумеется). В рублях, по текущим тарифам в Московской области это менее 20 тысяч рублей в год или около 1700 рублей в месяц. Напомню, что в эту сумму входит: отопление, вентиляция, нагрев воды, плита, холодильник, освещение, электроника и техника. То есть это фактически в 2 раза дешевле, чем ежемесячная плата за квартиру в Москве аналогичной площади (разумеется без учета взносов на содержание, а также сборов на капитальный ремонт).
24. А теперь давайте подсчитаем сколько же денег позволил сэкономить тепловой насос в моём случае. Сравнивать будем электрическим отоплением, на примере электрокотла и радиаторов. Считать буду по докризисным ценам, которые были на момент установки теплового насоса осенью 2013 года. Сейчас тепловые насосы подорожали из-за обвала курса рубля, а техника вся импортная (лидеры по производству тепловых насосов — японцы).
Электрическое отопление:
Электрический котел - 50 тыс рублей
Трубы, радиаторы, фитинги и т.д. - еще 30 тыс. рублей. Итого материалов на 80 тысяч рублей.
Тепловой насос:
Канальный кондиционер MHI FDUM71VNXVF (внешний и внутренний блок) - 120 тыс. рублей.
Воздуховоды, адаптеры, теплоизоляция и т.д. - еще 30 тыс. рублей. Итого материалов на 150 тысяч рублей.
Но это не всё. Воздушное отопление с помощью теплового насоса это заодно кондиционер в теплое время года (то есть кондиционер все равно нужно ставить, так ведь? значит добавим еще минимум 40 тысяч рублей) и вентиляция (обязательна в современных герметичных домах, еще минимум 20 тысяч рублей).
Переведем перенесенную энергию в рубли, предположив, что 1 квтч электрической энергии стоит 4,5 рубля (усредненный дневной/ночной тариф в Московской области). Получаем 27000 рублей экономии, по сравнению с электрическим отоплением только за первый год эксплуатации. Вспомним, что разница на стадии ввода системы в эксплуатацию составляла всего 10 тысяч рублей. То есть уже за первый год эксплуатации тепловой насос СЭКОНОМИЛ мне 17 тысяч рублей. То есть он окупился в первый же год эксплуатации. При этом напомню, что это не постоянное проживание, при котором экономия была бы еще больше!
Но не забываем про кондиционер, который конкретно в моем случае не потребовался ввиду того, что построенный мною дом оказался переутепленным (хотя и используется однослойная стена из газобетона без дополнительного утепления) и он просто не нагревается летом на солнце. То есть скинем 40 тысяч рублей из сметы. Что имеем? ЭКОНОМИТЬ на тепловом насосе в таком случае я стал не с первого года эксплуатации, а со второго. Не велика разница-то.
25. И напоследок несколько слов про электрические отопительные приборы. Меня замучали вопросами о всяких инфракрасных обогревателях и нано-технологиях не сжигающих кислород. Отвечу коротко и по делу. Любой электрический обогреватель имеет КПД 100%, то есть вся электрическая энергия переходит в тепловую. На самом деле это касается любых электрических приборов, даже электрическая лампочка дает тепло ровно в том количестве, в котором она его получила из розетки. Если же говорить про инфракрасные обогреватели, то их преимущество заключается в том, что они греют предметы, а не воздух. Поэтому самое разумное применение для них — обогрев на открытых верандах в кафе и на автобусных остановках. Там, где есть необходимость передать тепло напрямую предметам/людям, минуя нагрев воздуха. Аналогичная история про сжигание кислорода. Если где-то в рекламном проспекте вы видите эту фразу, знайте — производитель держит покупателя за лоха. Горение это реакция окисления, а кислород это окислитель, то есть он сам себя сжечь не может. То есть это все бред дилетантов, прогулявших уроки физики в школе.
Все материалы про строительство загородного дома своими руками в хронологическом порядке можно посмотреть здесь.
Отопление тепловым насосом на сегодняшний день является одним из самых выгодных способов, сравнимым по стоимости с магистральным газом или отоплением углем. Но один из недорогих тепловых насосов (далее ТН) системы воздух-воздух или воздух-вода это то, что их можно установить далеко не везде (из-за климата). Он отключается при минус 30 гр. и при этой низкой температуре его эффективность падает.
Для бесперебойной работы ТН нужен грунтовый или по другому геотермальный. Как правило, прокладка 200-300 м трубы для нагрева теплоносителя связана с большим объемом земляных работ. Или с большим числом бурения скважин.
Для удешевления этих работ можно применить траншейно-ямачную прокладку:
Прокопать экскаватором траншею на 3 м и ямобуром заглубиться еще на 1,5 м. В них установить теплообменники (ПНД-труба на стойках, обвязанная спиралью).
Но из сухого грунта труднее всего извлекать тепло. Нужно считать, какой общей длины понадобится трубы на Вашу площадь дома и его теплопотери.
На сегодня эта геотермальная система отопления является не дешевой. Но с разницей от затрат на подключение магистрального газа или угольного котла в 200-300 тыс. руб. Для дома стоимостью в 5-6 млн. руб. это не такая большая разница. Об окупаемости не идет речь. Речь идет о первоначальных вложениях и об удобстве системы отопления.
Существует интересная идея, как дополнительно извлекать тепло из грунта. Перед установкой бетонных колец септика, один из теплообменников поместить под ним или даже – внутри него. Таким способом, то тепло, которое будет уходить с канализационными массами – будет возвращено обратно. Но полностью отапливать дом от септика не получится. Его можно заморозить и ТН встанет. Смысл именно в дополнительном извлечении тепла. Схематично это выглядит так:
А на практике, может выглядеть так:
При охлаждении воды мы забираем 1,17 Вт/литр на 1 градус охлаждения. При сливе воды в канализацию семьей в среднем 1 м3/сутки и при охлаждении воды с +20 до +10 гр, получаем 10,17 кВт тепловой энергии в сутки можем вернуть назад. Плюс тепло от грунта вокруг септика. Неплохо в теории. На практике вода быстро отдает тепло грунту, а не теплообменнику. И выкачивать септик до конца будет не желательно.
Встречал идеи извлекать тепло из компостных, навозных закладок и установок получения биогаза. В них бактерии поднимают температуру до 30 гр. даже зимой. И если понижать ее до 20 гр. (не замораживая бактерии), то это тоже дополнительная энергия. Например, на фермерских хозяйствах.
Другое дело, если рядом с домом проходит центральная канализация. Температура в ней может доходить до 20-25 гр. Это бесплатное тепло и при таком градиенте температур будет огромный коэффициент СОР со значением до 4 (1 кВт электроэнергии затратили – 4 кВт тепла получили).
Центральную канализацию можно сравнить со всегда теплой речкой. Отбор тепла из этого потока никак не отразится. Нужно только согласовать врезку в канализацию зонда, теплообменника нужной длины. Коммунальные службы могут потребовать проект на эту врезку в их систему. А, может быть, и плату.
Так же эта схема подойдет для тех, у кого рядом имеется река или водоем. Но в этом случае, нужно проект согласовывать с природоохранными органами (если все делать официально). И в качестве теплоносителя нужно будет использовать не этиленгликоль, а пропиленгликоль.
Читатель скажет, ладно бурение скважин и закладка теплообменников – это в основном работа, но стоимость самих тепловых насосов, автоматики с компрессором зашкаливает. Импортные модели дорогие, соглашусь. Но есть и российского производства ТН.
На просторах интернета в целом, и в YouTube в частности можно найти описание различных видов самодельных тепловых насосов. Не может не радовать, что несмотря на наличие промышленных высокоэффективных образцов, интерес людей к самостоятельной сборке тепловых насосов не угасает.
Возможно причина тому, наследие со времен Советского Союза воспитанное такими журналами как "Mоделист-конструктор", "Юный техник" и др. Возможно также высокие цены на тепловые насосы, отсутствие государственных субсидий и компенсаций затрат на внедрение экологичных энергосберегающих решений которые применяются для развития альтернативного отопления в Европе. Также, возможно причина к стремлению сделать тепловой насос своими руками,- это неточные подсчеты. Часто, когда человек увлеченно занимается сборкой теплового насоса, и несет небольшие расходы в больших количествах, он забывает отследить себестоимость сборки и подключения теплового насоса в целом под ключ. Реальность заключается в том, что при промышленной сборке в том виде, который задумывается воплотить в самоделке, себестоимость будет всегда дешевле, если не использовать бесплатные комплектующие, которые шли в мусорное ведро, но им дали вторую жизнь. Какова бы ни была мотивация человека (любознательность или материальная мотивация), собирающего тепловой насос своими руками в любом случае это хороший опыт, который влечет за собой развитие темы тепловых насосов в России в целом.
Одним из наиболее распространенных способов использование низкопотенциального тепла в самостоятельно изготовленных тепловых насосах. Это различные схемы на "перелив воды". Вода берется из скважины или водоемов или другого источника низкопотенциального тепла, и скачивается или переливается в другую емкость, при этом, с помощью установленного по пути ее движения теплообменника, в котором кипит фреон, отбирается тепло с низкой температурой, для его последующего преобразования в высокотемпературный нагрев (при помощи обратного холодильника т.е. теплового насоса). В этой схеме есть как свои плюсы так и минусы. Плюсом может служить то, что при наличии хорошего водоносного слоя и дебита скважины нет необходимости делать длинный геотермальный контур теплосборника, а можно обойтись лишь двумя скважинами, одну из которых в любом случае нужно делать для водоснабжения дома. Вторым плюсом схем на перелив является то, что при наличии хорошего дебита воды в скважинах мощность теплового насоса, установленного по этой схеме фактически не ограничена. Вода перемешивается в водоносном слое под землей и вступает в теплообмен с фактически неограниченным объемом грунта и воды. Там где нужно было бы перекопать многие кубометры грунта размещая горизонтальные теплосборники или пробурить также километровые вертикальные геотермальные зонды, там достаточно всего лишь 2-х труб для забора из слива воды соответственно. В целом на этом основные преимущества данной схемой заканчивается.
- Главным недостатком является надежность, которая прежде всего зависит от качества и физических свойств воды как теплоносителя. Если в схеме используются пластинчатые теплообменники, то они будут нуждаться в обязательном техническом обслуживании. На пластинах могут осаждаться загрязнения: известковый налет что будет блокировать теплосъем, увеличивать температурное сопротивление, уменьшать эффективность всего теплового насоса в целом и привести к его поломке. Кожухотрубные испарители или самодельные теплообменники конструкции типа "труба в трубе" более неприхотливые к загрязнениям и могут выдержать даже небольшое обмораживание. При сравнимый эффективности и мощности обходятся существенно дороже пластинчатых теплообменников.
- 2-й недостаток данной системы, это большие энергозатраты на перекачку воды. Безусловно вода является одной из самой теплоемкой жидкостью на Земле. Однако теплообмен с водой при низких температурах ограничен фазовым переходом воды в твердое состояние. А также аномалией воды (когда в твердом состоянии вода занимает больший объем, чем при жидком состоянии), что сопровождается разрывом труб и повреждением теплообменной аппаратуры. Для решения этих проблем нужно устанавливать дополнительные датчики протока, а также специальную защитную автоматику. Один куб/час прокаченной воды, остуженной на 1°С позволяет извлечь порядка 1,16кВт*час тепла.
- 3-е,- это меньшая экологичность по сравнению с другими альтернативными источниками низкопотенциальной энергии, это прежде всего в сравнении с ДХ-геотермальным контуром или гликолевым контуром с промежуточным теплоносителем в различных вариантах. Это связано с возможным загрязнением воды при соприкосновении с воздухом в открытых системах, после чего вода сливается под землю не фильтруясь через многометровый слой песка и грунта. Конечно можно сделать надежное оборудование исключающие все возможные загрязнения водоносного слоя. Однако есть риски все же остаются.
Самодельный тепловой насос показанный на видео берёт низкопотенциальное тепло подземных вод при помощи самодельного теплообменника "труба в трубе" длиной порядка 20 м. Тепловая мощность является сильно завышенной для места установки. Поэтому проверить, как будет работать этот тепловой насос при стопроцентной загруженной мощности в течение 3 дней или недели не было никакой возможности. Проверка работы данного теплового насоса проходила при температуре на улице близкой -30°С, но в доме был дополнительный источник нагрева (газовый котел).
Температура воды в скважине при столь низких температурах на улице была +8..+9°С градусов тепла. Циркуляционные насосы (второй был поставлен на всякий запасной случай) по 50 Вт потребления каждый. Две скважины в данном случае являются сообщающимися сосудами. Но вся система при таком решении должна находиться под вакуумом. Иначе вода "упадет" в скважину под собственным весом, что является недостатком такого рода решения, так как при потере вакуума исчезает проток и возникает риск замораживания и поломки системы. Более того под своим собственным весом равным около 10 метров водного столба, вода закипает и разрывается, соответственно применимо такое решение только в индивидуальных случаях, где воду можно поднимать поверхностными водяными насосами.
Комната порядка 40 квадратных метров площади, в которой установлен внутренний блок разогревалась до 30 градусов тепла в течение 30 минут. При работе теплового насоса в режиме кондиционирования июльской жаре 2011 года (около 30 градусов) комната остывала до 20 градусов менее чем за 30 минут.
GK GK 2019-12-15 21:52:21ZВижу, у вас вода перекачивается относительно маломощным цирк. насосом (второй - дублёр). Расскажите, пожалуйста, поподробнее, как вам удалось построить перекачку (или ссылку, если где-то эта система обсуждалась). Наверное, нужно перед началом сезона (или в случае иного разрыва потока) всосать воду из скважины, чтобы заполнить систему?
GK GK 2019-12-16 08:52:45Z@ETNO KLIMAT Спасибо!
vlad55775 2021-06-07 18:13:49Zпочему использовали шланг ПВХ А НЕ ПНД?
ETNO KLIMAT 2021-06-07 19:58:20Z..а почему бы и нет? Слишком круто для 2010-го года?))
ETNO KLIMAT 2021-06-07 19:59:56Zхотя наверно скорее 2009 год
vlad55775 2021-06-07 20:02:35Z@ETNO KLIMAT дорохо бохато!
Как поживает данный тепловой насос?
ETNO KLIMAT 2021-06-08 11:18:47Z@vlad55775 Вытащил, разобрал переделал и сделал заново еще 3 варианта))
vlad55775 2021-06-08 12:40:53Z@ETNO KLIMAT хотелось бы подробности и циверки )
Подскажите а возможен такой вариант вы переделавыеите кондиционер клиента в такой тепловой насос.
Ваша работа и теплообменник а с клиента скважина и кондиционер, такое возможно?
ETNO KLIMAT 2021-06-08 18:59:26Z@vlad55775 извиняй друже, я чёт уже перерос это.. поковыряй канал, там немного другие игрушки давно.. и на более интересные проекты выложить времени нет(.. как память прошлому осталось конечно. У нас теперь машинки посерьезнее.
vlad55775 2021-06-08 19:11:10Z@ETNO KLIMAT МАШИНКА ПОСЕРЬЕЗНЕЙ ЭТО ПОНЯТНО.я про массовый эффект.так как купить тепловой насос за 200к и геоконтур за 200к не каждый сможет.а вот переливные скважины +кондиционер это уже бюджетно.это. мое мнение
ETNO KLIMAT 2021-06-08 19:33:05Z@vlad55775 а как газ поставить за 600 или машину купить за лям? Или котлы с обвязкой по 200 и зависимостью от поставщиков топлива? Газгольдер как за 300 закапать в расчете по 11руб. а теперь бац и 30руб/литр. Как коробку стен дома купить за 3 ляма? Массовый гемор это если честно а не эффект. С сомнительной ответственностью к грунтовой воде.. Дешевле сделать дорого, то что важно. а съекономить на айфоне или машину попроще. ИМХО.
vlad55775 2021-06-08 19:44:42Z@ETNO KLIMAT ясно,попробую сначало сам сделать абиссинку посмотрю что и как .и хотелось бы сделать тепловой насос на абиссинку и кондиционере, вода-воздух. Ещё хочу попробовать DX контур, медные трубы опустить в абиссинку а трубы вытащить,по идее это на моем грунте (песок)должно быть быстро и дёшево.но это пока теория
vlad55775 2021-06-08 20:09:36Z@ETNO KLIMAT это называется особый путь.
Андрей Рачков 2021-02-12 09:11:46ZКакой расход воды?
ETNO KLIMAT 2021-10-09 20:01:20Zне знаю не измерял
ETNO KLIMAT 2019-10-06 19:10:46ZВ этих краях это пофиг.. вода под давлением поднимается до уровня грунтовых вод от 30 метров до 7. Вливание холодной получается уже в другой слой. Скважины на разной высоте. И воды море, и глубокий столб воды.
Брусничка 2020-04-11 14:21:53ZЯ правильно понял цирукляционник поднимает воду из скважины?
ETNO KLIMAT 2020-04-11 14:53:34Zугу, но есть нюанс)
ETNO KLIMAT 2020-04-11 18:19:15Z@Брусничка У вас так не получиться. Ставьте погружной насос.
vlad55775 2021-06-08 12:43:19Z@ETNO KLIMAT подскажите что за нюанс?
Если допустим у меня верховодка вода на 5метра от поверхности а циркуляционный будет на 2 метрах от поверхности то так работать будет?
ETNO KLIMAT 2021-06-08 18:55:47Z@vlad55775 Зависит от того как "его попросить")), если сообщающимися сосудами, то наверн согласиться)
vlad55775 2021-06-08 19:12:33Z@ETNO KLIMAT циркуляционные насосы разряжение выдерживают?
ETNO KLIMAT 2021-06-08 19:40:27Z@vlad55775 маленькое разрежение. но зависимость от качества и уязвимость перед малейшей разгерметизацией.. в моём случае поверхностным насосом имелась возможность вытянуть лишний воздух. и если что в кране было бы понятно по воде с воздухом
vlad55775 2021-06-08 19:47:24Z@ETNO KLIMAT ясно ,как считаете если вместо абиссинку сделать DX? Я имею ввиду способ бурения.
Vital Vitals 2020-06-05 21:49:05ZНихрена не понятно, но интересно просто пипец.
ETNO KLIMAT 2020-06-06 11:24:53Z)) Пишите спрашивайте. подписывайтесь. один есть путь устранения любопытства.. изучение.
mixa xm 2021-11-29 14:32:42Z@ETNO KLIMAT какой у вас кондёр взят за донора?
ETNO KLIMAT 2021-11-29 19:25:10Z@mixa xm самсунг какой-то. выше написано в описании кажется было. это 11лет назад
Определенное количество тепла есть в любой среде, окружающей нас, но при условии, что ее температура будет выше нуля градусов по Цельсию. Возникает вопрос: отчего бы не применить это тепло для отопления собственного жилья? Это вполне осуществимо, но для этого нужен тепловой насос.
Тепловой насос своими руками
Типы тепловых насосов
Принцип работы насоса заключается в следующем: тепловой источник, энергопотенциал которого достаточно низок, передает свое тепло носителю с высшей температурой. Как это работает на практике, можно увидеть на рисунке. К слову, холодильные устройства работают по тому же принципу, поэтому летом тепловой насос успешно может функционировать в роли кондиционера.
Схема теплового насоса
Классификаций насосов может быть несколько, но правильно было бы разделить их по типу теплоносителя, в роли которого могут выступать:
Принцип работы теплового насоса
Энергия, полученная с использованием такой системы, может быть использована для различных целей: обогрева помещения, кондиционирования, нагрева воды. Сочетание типов теплоносителей и выполняемых функций тоже может быть разным. Исходя из этого, насосы делятся на три группы.
Стоит отметить, что проще будет соорудить насос для использования в озерах и реках (водоемов открытого типа), в то время как для подземных потребуются дополнительные работы и затраты. Конструкция устройства будет усложненной, потребуется специальный резервуар для сосредоточения влаги из теплообменника. Для контура используются пластиковые трубы, которые можно установить как в вертикальном, так и в горизонтальном положении под землей. Вертикальный коллектор является более эффективным, поскольку для него бурятся скважины по 100-150 метров глубиной, а там температура может держаться дольше.
Как устроить тепловой насос вода-вода
Важно! Горизонтальные коллекторы запрещается применять в хозяйственных целях, только для посадки растений и газона. На один киловатт мощности устройства может потребоваться примерно 20-50 метров квадратных.
Принцип работы тепловых насосов грунт-вода
Тепловой насос своими руками
Принцип действия – обобщенная схема
Чтобы понять принцип действия теплового насоса, ознакомимся вначале с обобщенной схемой его устройства. Благодаря этому, у нас появится возможность двигаться от простого к сложному.
Разбираемся с принципом действия теплового насоса
Начать следует с замкнутого контура. В этом контуре движется газ, который циркулирует благодаря компрессору. Согласитесь, сейчас у данной конструкции практически нет никаких функций, однако если оборудовать ее некоторыми компонентами, то можно получить функционирующий тепловой насос.
В первую очередь, добавляем в нашу схему расширительный клапан.
Добавлен расширительный клапан
Сейчас в нашем контуре имеются две области — высокого и низкого давления. Вместе с тем, мы можем наблюдать немаловажный физический эффект: сжимающийся газ нагревается, а во время снижения давления, напротив, его температура снижается.
Контур состоит из двух областей
Максимальная в данном случае температура наблюдается в точке, где газ выходит из компрессора.
Температура газа на выходе из компрессора самая высокая
Наименьшая же температура наблюдается на выходе из расширительного клапана.
Температура газа на выходе из расширительного клапана самая низкая
Далее в систему добавляем пару теплообменников.
В систему добавлены теплообменники
Газ, у которого высокая температура, при прохождении через теплообменник будет большую часть тепла отдавать внешнему потребителю. Вместе с тем, газ, температура которого низкая, при прохождении через теплообменник, напротив, будет поглощать тепловую энергию из наружного источника.
Прохождение горячего газа через теплообменник
Конструкция, которая у нас получилась, имеет все функции, которые должны присутствовать у теплового насоса. Но чтобы она была полноценной, необходимо оснастить ее источником низкотемпературного тепла, а также выполнить подключение к отопительной системе.
У этой конструкции имеются все функции теплового насоса
Самым оптимальным для нашего региона вариантом является применение геотермальных зондов, которые и будут служить источниками упомянутого выше низкотемпературного тепла.
Использование геотермальных зондов
Что же касается отопительных приборов, то в качестве таковых могут использоваться батареи, теплые полы/стены.
Подключение к отопительным приборам
Расходы и необходимая мощность
Тепловой насос стоит дорого, в среднем 4000-6500 евро, в зависимости от качества изделия. Но практика показывает, что столь значительные расходы окупятся примерно за полтора — два года, а если сделать насос на отопление самостоятельно, как и планируется, то даже быстрее.
Возможно, Вас заинтересует информация о том, для чего нужа помпа для фонтана
Касаемо мощности устройства, то она может быть разной. Для зданий с плохой термоизоляцией мощность должна составлять примерно 75 ватт на м. кв., если же дом более современный и для изоляции использовались материалы хорошего качества, то хватит и 50 ватт. А при использовании специальных изоляционных технологий можно обойтись и 30 ваттами. Желательно, чтобы тепловой насос стал частью проекта дома еще на этапе строительства.
Делаем тепловой насос своими руками
Да, тепловые насосы действительно стоят дорого, даже если устанавливать их своими руками, поэтому не каждый может позволить себе такую покупку. Но можно изготовить его своими руками, используя детали б/у или те, которые есть в хозяйстве.
Тепловой насос можно сделать из деталей, имеющихся в хозяйстве
Если планируется установка в старом здании, то для начала нужно проверить состояние счетчика и электропроводки. Порядок работ следующий.
Шаг 1. Первое, что вам нужно сделать – купить компрессор. Более дешевый вариант – найти компрессор от старого кондиционера. Он идеально подходит для изготовления насоса. Крепить деталь к поверхности стены следует, используя крепежи-кронштейны (модель L 300).
Шаг 2. Затем необходимо изготовить конденсатор, для чего потребуется стальная емкость V=100 л. Ее необходимо разрезать пополам, а внутрь поместить медный змеевик подходящего диаметра с толщиной стенок более одного миллиметра.
Конденсатор изготавливаем из нержавеющего стального бака
Изготовление змеевика
- Возьмите обычный использованный толстостенный баллон (например, газовый) и аккуратно намотайте на него трубку, чтобы дистанция между соседними витками была подходящей.
- Затем каждый из витков трубки нужно зафиксировать. Для этого понадобится перфорированный профиль (уголок из алюминия), крепящийся к змеевику таким образом, чтобы напротив каждого отверстия располагался виток. Благодаря этому вы укрепите конструкцию и откорректируете шаг витков.
Еще один пример готового змеевика
Шаг 3. Когда закрепите змеевик, половинки емкости нужно сварить обратно.
Шаг 5. Следующий этап заключается в привлечении специалиста. Дело в том, что самостоятельно сварить трубы и закачать фреон непросто, особенно при отсутствии необходимых знаний. Эксперт по ремонту холодильников отлично с этим справится.
Важно! Категорически не рекомендуется делать это самому, если знаний о холодильном оборудовании у вас нет! Это может стать причиной не только поломки системы, но и увечий разной степени.
Водяной тепловой насос в сборе
Особенности установки различны для каждого из типов тепловых агрегатов.
В этом случае растраты неизбежны, так как нужно пробурить скважину, а сделать это без бурильной установки невозможно. Глубина скважины должна составлять минимум 50 и максимум 150 метров. В готовую скважину опускаете геотермальный зонд, который впоследствии подключается к насосу.
Для горизонтальных систем потребуется коллектор, изготовленный из труб. Такой коллектор должен размещаться ниже уровня замерзания грунта, который зависит от климатических особенностей местности, но зачастую не превышает 1.5 метра.
Для установки коллектора снимите верхний слой почвы. Можно использовать для этого спецтехнику или сделать все лопатой, что значительно дешевле. После укладки труб засыпьте землю обратно.
Есть другая технология укладки труб – вырыть для каждой отдельную канаву. Таких канав должно быть несколько и все они должны размещаться ниже уровня промерзания почвы. Помещаем в них трубы, засыпаем.
Соединение коллектора производите на суше, применяя ПНД-трубы. После этого заливаете в систему теплоноситель и перемещаете к воде. Коллектор желательно погружать в центральную часть водоема или же просто на нужную глубину.
Как упоминалось выше, для такого рода насосов никакие масштабные работы не требуются, ведь тепло извлекается из воздуха. Нужно только подобрать место – крыша здания, к примеру – и установить коллектор. Далее последний подключается к отопительной системе.
На этом изготовление и монтаж теплового насоса закончен. Надеемся, что статья была действительно полезной для вас!
Читайте также: