Как сделать тепловой насос воздух-вода для отопления дома

В связи с постоянным повышением стоимости тепловых носителей популярными становятся альтернативные способы теплоснабжения. Например, практичный тепловой насос воздух вода, использующий для обогревания энергию воздуха. Установка не просит очень дорогих расходников, удобная в работе, безвредна.

В связи с немалой стоимостью заводской сборки агрегата у большинства появляется интерес построить данную систему собственными силами.

Специфики тепловой системы воздух-вода

Теплонасос, которому посвящена данная публикация, в отличии от остальных модификаций аналогичного устройства (в особенности, вода-вода и грунт-вода), обладает рядом положительных качеств:

  • экономит электричество;
  • для установки не понадобятся большие работы с землей, бурение колодцев, получение специализированных разрешений;
  • если присоединить систему к фотоэлектрическим панелям, то можно обеспечить полную ее автономность.

Значительное преимущество тепловой системы, извлекающей энергию ветра и передающей ее воде, состоит в стопроцентной безопасности в экологическом плане.

Прежде чем приступить к конструированию насоса, нужно узнать, в каких вариантах система проявляет себя очень эффективно, а когда ее применение не имеет смысла.

тепловой, насос, отопление, теплового насоса

Тепловая насосная система, извлекающая энергию из массы воздуха, может применяться для подогрева всех видов тепловых носителей, применяющихся на территории СНГ: воды, воздуха, пара

Характерность использования и работы

Тепловой насос продуктивно работает только в диапазоне температур от -5 до +7 градусов. При температуре воздуха от +7 система будет производить больше тепла, чем нужно, а при показателе ниже -5 – недостаточно для обогревания. Связывают это с тем, что концентрированный фреон, который находится в конструкции, закипает при температуре -55 градусов.

В теории система может производить тепло и в 30-градусный холод, однако его будет мало для обогревания, ведь тепловая мощность зависит от разности температуры кипения хладагента и температуры окружающей среды. Благодаря этому населению Северных регионов, где холода наступают раньше, данная система не подойдёт, а в домах Южных областей она сумеет эффектно прослужить несколько холодных месяцев.

Если в помещении установлены типовые батареи, то тепловой насос будет работать менее эффектно. Прекраснее всего приспособление воздух-вода комбинируется с конвекторными обогревателями и другими радиаторами с площадью больших размеров, а еще с системами «пол с подогревом», «тёплые стены» водного типа. Также само помещение должно быть отлично утеплено с наружной стороны, владеть вмонтированными многокамерными окнами, обеспечивающими одну из лучших теплоизоляцию, чем традиционные древесные или пластиковые.

тепловой, насос, отопление, теплового насоса

Теплонасос прекраснее всего сочетается с гидравлической системой «пол с подогревом», не требующей нагрева теплового носителя более 40 — 45? С

Рукодельный тепловой насос сумеет эффектно обогревать дома площадью до 100 кв. м и гарантировано выдавать мощность в 5 кВт. Необходимо иметь в виду, что фреон нереально залить очень качественно в конструкцию, сделанную в домашних условиях, в связи с этим необходимо рассчитывать на температуру его кипения до -22 градусов. Приспособление домашней сборки прекрасно подходит для обеспечения теплом гаража, теплицы, нежилых помещений и др.

Система в большинстве случаев применяется в качестве добавочного обогревания. Электрический бойлер или иное классическое оборудование для отопительного периода понадобится при любых обстоятельствах. Во время крепких морозов (-15-30 градусов) теплонасос рекомендуется отключать, во избежание растрат электрической энергии, потому что в данный этап его результативность составляет не более 10%.

тепловой, насос, отопление, теплового насоса

Теплонасосы поставляют большое количество энергии для обогревания воды в крытых приватных бассейнах (+)

Рабочий принцип системы

Рабочее вещество в конструкции – воздух. Через внешний блок, устанавливающийся на улице, кислород по трубам поступает в атомайзер, где сочетается с хладагентом. Фреон под воздействием температуры становится газообразным (потому как закипает при -55 градусах) и в нагретом виде под давлением поступает в нагнетатель воздуха. Приспособление сжимает газ, таким образом повышая его температуру.

Горячий фреон поступает в контур бака накопительного (конденсатора), где происходит теплоотдача воде, которую потом можно использовать для организации теплоснабжения и ГСВ. В конденсаторе фреон лишается только части собственного тепла, и все еще будет в газообразном состоянии. Проходя через дроссель, хладагент распрыскивается, благодаря чему его температура становится меньше. Фреон становится жидким и в подобном виде переходит в атомайзер. Цикл повторяется.

тепловой, насос, отопление, теплового насоса

На рисунке схематически показана реализация принципа простого теплонасоса, разделенного компрессором и расширителем на 2 контура — большого и малого давления

Сооружение теплонасоса воздух-вода

Система теплонасоса состоит из четырех ключевых компонентов:

  • наружного блока;
  • емкости теплообменника-испарителя;
  • блока для нагнетателя воздуха;
  • аккумулирующей ёмкости (конденсатора).

Рассмотрим специфики конструирования каждого из блоков.

Сборка наружного блока

Для создания внешнего блока потребуется:

  • Корпус. Классически подходит блок из-под сплит-системы, машины для стирки, другой габаритной техники, порой строят собственными силами путем приваривания элементов из металла. Важно после сборки обработать металл антикоррозийной краской порошкового типа.
  • Вентилятор. Изделие можно взять из старой рабочей системы кондиционирования или приобрести отдельно.

Модель вентилятора должна владеть широкими пластиковыми лопастями и, будет лучше, с отсоединяемым мотором, дабы предоставилась возможность присоединить его к датчику.

тепловой, насос, отопление, теплового насоса

Для сборки наружного блока понадобиться корпус и вентилятор из-под системы кондиционирования. Приблизительные параметры блока – 75х85х30 см

В внешний блок можно поставить атомайзер и дополнительные компоненты для его работы, но лучше всего данные детали поместить в отдельный корпус.

Устанавливают внешний блок на расстоянии 2-10 м от дома. Важно соорудить под него фундамент и поставить выступ крыши, дабы обезопасить конструкцию от осадков. Также следует укрепить решётку перед вентилятором, во избежание проникания грязи, мусора, листьев в лопасти вентилятора и трубы. Дополнительно будет лучше установить обогревательные приборы, защищающие боковины и панели от обледенения. В данном варианте добавочное нагревание корпуса не потребуется.

Место для установки блока должно быть отлично вентилируемым, пребывать в удалении от источников открытого огня.

Блок с теплообменником-испарителем

Атомайзер можно купить уже готовый, воспользовавшись услугами поставщиков в сети, или создать собственными силами. Для этого понадобиться 80-литровый бачок и проволока из меди диаметром 10 мм и толщиной не меньше 1 мм. Длина высчитывается персонально с учетом необходимой мощности. Для устройства 5 кВт можно взять 10 м. В атомайзере произойдет нагрев и циркуляция фреона, а еще контакт с воздухом.

Для создания трубного змеевика необходимо соорудить полотенцесушитель. Для этого проволоку обматывают вокруг толстостенной трубы у которых диаметр, не превышающим ширину бачка. Важно оставить срезы, выступал за высоту корпуса. Они потребуются для соединений змеевика с другими системными элементами – компрессором и накопительным бачком.

тепловой, насос, отопление, теплового насоса

Для создания змеевика медную трубку со стенками около 1 мм обматывают вокруг баллона с газом, трубы или наполненной водой бутылки из пластика

В корпус врезают 2 штуцера для подключения трубопроводов, создают два разъема для выхода проволки. Соединения герметизируют.

Прикрепляют конструкцию которая готова при помощи L-образных спайдерных крепежей.

Рекомендуется дополнительно установить на атомайзер реле оттаивания, потому как в бачке произойдет воздушная циркуляция, температура которого негативная. В данном варианте конденсат, скапливающийся в системе, может привести к покрытию льдом атомайзера. Также, дабы убрать образования влаги, можно внедрить в систему фильтр-осушитель.

Правила установки нагнетателя воздуха

Для установки нагнетателя воздуха понадобится отдельный корпус со звуко- и виброизоляцией, потому как почти что все вариации устройства шумят в ходе работы.

Нагнетатель воздуха можно взять б/у из-под холодильника, кондиционера или купить новую модель.

Для теплонасосов подходят такие варианты компрессоров:

  1. Винтовые компрессоры считаются самыми недорогими, но владеют рядом минусов – шумят, владеют небольшой эффективностью и служат 8-10 лет.
  2. Спиральные вариации устанавливают во все самые новые модели кондиционеров, холодильников. Они долговечные (15-20 лет), безвучные, эффектные, но выделяются большой ценой.
  3. Поршневые модели в основном ставят на промышленные холодильники. Изделия владеют хорошим КПД, долговечные (15-20 лет), но очень шумные и не дешёвые.

Для теплонасоса следует выбрать нагнетатель воздуха однофазной вариации. Перед приобретением важно выяснить, с каким видом фреона работает приспособление. Будет лучше купить модель, работающую на R22, лучше на R422. С хладагентом этого вида работать легче, чем с любым остальным видом фреона.

Нагнетатель воздуха подключают трубками к блоку атомайзера и конденсатора. Благодаря устройству фреон повышает собственную температуру.

Конструирование аккумулирующей ёмкости (конденсатора)

Для производства конденсатора понадобиться корпус из-под 100-литрового водонагревателя косвенного нагрева или любой иной нержавеющий бачок того же объема. Также нужен полотенцесушитель, сделанный из медной трубки. На насос мощностью 5 кВт можно взять 12-метровую проволоку. По трубке змеевика будет проходить горячий фреон, из-за чего происходит водонагрев.

Шаг №1: Создание змеевика

Для производства змеевика понадобиться проволока из меди диаметром не меньше 26 мм и стенка имеет толщину от 1 мм. Ее следует накрутить на трубу, имеющую меньшее поперечное сечение, чем у бачка. Высота спирали должна совпадать с высотой корпуса. Важно оставить выпуски трубы за границами емкости, дабы иметь шанс присоединить полотенцесушитель с атомайзером и компрессором.

Шаг №2: Подготовка корпуса

Для установки змеевика бачок нужно разрезать. Снизу и сверху понадобиться создать отверстия для выходов проволоки из меди, а еще вырезать добавочные отсеки для установки 2-х штуцеров, один из них предназначается для выхода воды, а другой – для ее входа. После проделанных процедур бачок нужно покрывать герметиком.

Теплообменник-компрессор можно выбрать отдельно в виде готовой системы. При помощи устройства заводской сборки можно сделать больше мощность и КПД установки.

тепловой, насос, отопление, теплового насоса

Хладагент с обозначением R22 согласно Монреальским постановлениям к 2030 году задумано вывести из обращения. Для наполнения системы лучше применять его заменитель — хладагент R422

Соединение внешнего блока с атомайзером

Для соединений наружного блока и атомайзера понадобится проведение 2 труб из полиэтилена ПНД 32. Через одну трубу воздух будет проходить, через иную – выходить.

Трубы можно закопать в землю, заранее досыпав в ров любой песчаный материал, или оставить на поверхности, если внешний корпус размещается недалеко от дома.

Соединение атомайзера, нагнетателя воздуха и бачка

В данной системе двигается фреон. Для присоединения змеевиков с компрессором и дросселем, нужно обратиться к профессионалам по холодильной технике. Человеку, не содержащего опыта в паяльных работах, даже если есть наличие материалов и инструментов тяжело будет правильно объединить все детали в одну систему, дабы обеспечить работу конструкции.

Кроме того, понадобится много добавочных материалов — трубок разного диаметра, разных модификаций кранов для слива воды, клапанов для травления воздуха, предохранительных клапанов, а еще клипс для труб, хомутов, труборезов разнообразного диаметра и прочих специальных устройств, которые есть в наличии в любой мастерской по ремонту холодильников и кондиционеров.

Высококачественная закачка фреона также выполняется с применением особенного оборудования. Благодаря этому для объединения теплообменных аппаратов, нагнетателя воздуха и дросселя в рабочую систему удобнее и выгодно обратиться к специалистам.

Внедрение систем управления установкой

Для слежения за давлением и температурой фреона можно применять плату с монитором из-под любого кондиционера. В процессе паяльных работ при помощи экспертов конструкцию можно правильно внедрить в установку.

Также возможно присоединить специализированное приспособление – датчик вращения вентилятора. Он изменяет частота вращения лопастей, а еще автоматизирует обороты насоса циркуляционного фреона.

Как дополнение можно поставить таймер, электропускатель, устройство, которое защищает нагнетатель воздуха от перегревания. Все данные детали можно выбрать в ремонтных мастерских или на рынке запасных частей.

Расчет мощности теплонасоса воздух-вода

Для обогревания помещения с площадью от 100 кв. м понадобится тепловой насос с большой мощностью. Определить достаточную мощность установки можно примерно, применяя таблицу:

тепловой, насос, отопление, теплового насоса

Данные таблицы помогут высчитать площадь змеевика для создания установки той либо другой мощности

Чтобы узнать, какая мощность обязана быть у нагнетателя воздуха, трубы каких диаметров необходимо применять и остальные значительные данные на конструкторском уровне теплонасоса воздух-вода, нужно обратиться к одному из вариантов:

  • Воспользоваться онлайн-калькуляторами, расположенными на сайтах изготовителей теплообменных аппаратов.
  • Применить ПО CoolPack 1,46, Copeland.
  • Позвать профессионала, который произведет нужные измерения и расчеты.

Площадь змеевика-конденсатора (ПЗК) можно определить по формуле:

ПЗК = М/0,8ДТ,

где М — мощность установки в кВт; 0,8 — показатель теплопроводимости при контакте воды и меди; ДТ — разница температуры между поступить и выходящим воздухом в системе.

Параметры теплонасоса, вышеприведенные, подходят для помещения до 100 кв. метров. Мощность установки — 5 кВт.

Если покупать специализированные трубные змеевики, то вполне реально нарастить мощность установки до 10-15 кВт.

тепловой, насос, отопление, теплового насоса

На рисунке представлена система, в которой трубные змеевики, нагнетатель воздуха, дроссель соединены в одном баке. В конструкции применяются фабричные трубные змеевики (+)

Обслуживание самодельной установки

Для высококачественной работы теплонасос нуждается в добавочном обслуживании. Если применять приспособление в зимний период (если учесть, что в корпусе не поставлен добавочный обогрев), то иногда блок придется отогревать, потому как на его поверхности будет возникать ледяная корка.

Также нужно иногда:

  • Чистить лопасти вентилятора от мусора – листьев, пыли, грязи, снега и т.д.
  • Делать смазку нагнетателя воздуха как указано в инструкции к нему.
  • Менять масло в компрессоре и вентиляторе.

Также, для хорошего функционирования системы нужно постоянно Выверять целость трубопровода из меди, кабеля силового, питающего нагнетатель воздуха, вентилятор и прочие устройства.

Нужное видео по теме

С принципом действия и устройством теплонасоса, перерабатывающего энергию ветра, ознакомит следующий ролик:

Рукодельный тепловой насос системы воздух-вода считается одним из продуктивных и дешевых устройств для добавочного обогревания жилья. Сделать и установить данную систему сумеет каждый у кого есть желание.

Тепловой насос воздух-вода своими руками с баком. Днепропетровск


Оставить комментарий

Яндекс.Метрика