В котельных сжигается газ, уголь или мазут. В результате этого образуется тепло, которое при помощи теплоносителя по трубам подается в многоквартирные дома. В частном секторе для получения теплоснабжения также могут сжигать газ, уголь или дрова. В некоторых редких случаях для отопления может использоваться электроэнергия.
В настоящее время имеются эффективные разработки тепловых насосов (далее — ТН). Их можно использовать для отопления домов частного сектора, садовых домиков и гаражей.
Особенности тепловых насосов
Для получения тепловой энергии в ТН не используются энергоносители, и поэтому не наносится вред окружающей природе. Такая установка производит тепловой энергии больше, чем потребляет электроэнергии.
Принцип работы
В основе работы ТН лежит принцип переноса тепла от более холодного источника к более теплому. То есть более холодное он делает еще холоднее, а более теплое — еще теплее. Это значит здесь не заложена идея вечного двигателя, потому что в сумме количество тепла сохраняется неизменным, а электроэнергия тратится только на разделение и перенос тепла.
Для чего нужны
Тепловой насос можно применить как для отопления, так и для охлаждения, потому что при помощи его происходит разделение и перенос тепла. Значит ту часть установки, которая становится холоднее, можно использовать для понижения температуры, а другую часть — для повышения.
Виды насосов
Имеются различные виды тепловых насосов, но все они основаны на использовании принципа получения тепла или холода методом разделения тепловой энергии и ее переноса. Лишь один ТН Френетта отличается. Кавитационный способ получения тепловой энергии при помощи гидродинамического генератора является разновидностью теплового насоса.
Тепловая энергия, которая расходуется на отопление здания, является следствием преобразования энергии, осуществляемого при помощи теплового насоса.
Причем получают тепло без сжигания топлива, а при помощи охлаждения наружной среды и выделения тепловой энергии внутри помещения, то есть в этом случае закон сохранения энергии соблюдается: сколько тепловой энергии забирается из внешней среды, столько же и выделяется внутри здания.
Большинство таких устройств бытового назначения используют тепло солнца, которое накапливается поверхностью земли, водой или воздухом.
Поэтому по типу первого контура все конструкции можно разделить на воздушные, грунтовые и водяные.
По виду теплоносителя (В — вода, Г — грунт) в контурах насосы можно разделить на восемь типов:
- В—В;
- Г—В;
- Г—воздух;
- воздух—В;
- воздух—воздух;
- В—воздух;
- хладагент—В;
- хладагент—воздух.
Они могут использовать также тепло выпускаемого воздуха, подогревая приточный, то есть работать в режиме рекуперации.
Воздух-воздух
По принципу работы тепловой насос напоминает тот, что применяется в кондиционере в режиме обогрева, но имеет единственное отличие. ТН настроен на отопление, а кондиционер на снижение температуры в комнате.
Принцип действия установки В—В заключается в следующем: воздух даже при низких температурах имеет некоторое количество энергии. Только при абсолютном нуле тепловая энергия отсутствует. Большинство ТН способны получать тепло при температуре –15 °С.
В настоящее время некоторые производители выпускают станции, сохраняющие отбор тепла при –30 °С. Забор тепла происходит при помощи испарения фреона, который циркулирует по внутреннему контуру.
Для этой цели используется испаритель, в котором хладагент преобразовывается из жидкого состояния в газообразное. При этом поглощается тепло.
Следующим блоком, который расположен в системе теплоснабжения В—В, является компрессор, который фреон из газообразного состояния превращает в жидкое. При этом выделяется тепло. Эффективность установки В—В напрямую зависит от температуры окружающей среды. Чем она ниже, тем и производительность станции меньше.
Воздух-вода
ТН типа воздух-вода является наиболее универсальной моделью. Она весьма эффективна в теплое время года, но в холодное время года производительность существенно падает.
Простой монтаж является преимуществом системы. Подходящее оборудование монтируется в любом месте. Тепло, которое удаляется из помещения в виде газа либо дыма, может повторно использовать.
Водяной ТН берет тепло из грунтовых вод, которые прокачиваются через испаритель. Подобный насос отличается неплохой эффективностью и повышенной стабильностью: эффективность — это результат значительной теплоотдачи воды.
Разумеется, для использования установки такого типа, нужно чтобы грунтовые воды на территории имелись в достаточном количестве. Желательно, чтобы вода находилась не глубже 30 метров.
Вода-вода
При такой системе во внутреннем контуре циркулирует легко испаряющаяся жидкость, например, фреон. В качестве контура внутри помещения могут быть водяные трубы, регистры или батареи, заполненные водой.
В качестве внешнего контура может выступать любой водоем, с достаточно большим количеством воды. Это может быть река, озеро или пруд. В этом случае теплоноситель забирает тепло с внешнего контура и отдает его контуру внутреннему.
Геотермальный
В качестве источника тепла у ТН используется запасенная тепловая энергия земли. Такие насосы считаются самыми эффективными, потому что температура грунта остается постоянной в течение всего года.
Эти системы подразделяются на горизонтальные и вертикальные. Но для такого метода нужно довольно большая площадь под горизонтальные трубы, а для вертикальных систем необходимо выполнить значительные земляные работы.
Цены на разные виды тепловых насосов
тепловой насос
Какой насос лучше сделать
Для того чтобы накопить опыт по изготовлению ТН, желательно собрать такой агрегат из старого кондиционера или из старого холодильника. В этом случае можно наглядно увидеть, как работает система.
Еще одно немаловажное преимущество— это использование готовых деталей от холодильника или кондиционера.
Собрать тепловой насос для отопления дома своими руками, используя тепловую энергию земли, будет следующим шагом в этом направлении.
Сборка простого насоса из кондиционера
Современные кондиционеры могут выполнять функцию ТН воздух—воздух. Но их производительность падает вместе с температурой наружного воздуха.
Доработав кондиционер, можно получить действительно работающую модель насоса. Для этого можно собрать самодельный ТН своими руками по рабочим вариантам чертежей из кондиционера, который отбирает энергию не у наружного воздуха, а от проточной воды. В этом случае от кондиционера используется только компрессор.
Этапы работы:
- К компрессору нужно сделать теплообменник. Медная трубка длиной 30 метров наматывается в форме змеевика на цилиндр. После чего эту конструкцию нужно поместить в стальную емкость, которая имеет патрубки для воды.
- Компрессор необходимо присоединить к нижнему вводу теплообменника, а к верхнему подключить регулирующий клапан.
- Заправить систему фреоном лучше всего поручить мастеру.
- Дальше следует всю конструкцию проверить и произвести пробный пуск ТН.
- После устранения недостатков система отключается от напряжения, все закрепляется, закрывается защитными кожухом и включается в работу.
Сборка насоса из старого холодильника
Тепловой насос изготовить из старого холодильника можно двумя способами.
В первом случае холодильник должен находиться внутри помещения, а снаружи требуется проложить 2 воздуховода и врезать в переднюю дверку. По верхнему воздух попадает в морозилку, происходит охлаждение воздуха, и по нижнему воздуховоду он покидает холодильник. Помещение греется от теплообменника, который расположен на задней стенке.
По второму способу своими руками сделать тепловой насос тоже довольно просто. Для этого понадобится старый холодильник, его надо только встроить снаружи отапливаемого помещения.
Такой обогреватель может работать при наружной температуре до минус 5 ºС.
Изготовление геотермальной установки
Изготовить геотермальную установку своими руками вполне возможно. При этом для обогрева жилища используется тепловая энергия земли. Конечно, это трудоемкий процесс, но и выгода при этом получается существенная.
Расчет контура и теплообменников насоса
Площадь контура для ТН составляется из расчета 30 м² на каждый киловатт. Для жилого помещения площадью 100 м² нужно около 8 киловатт/час энергии. Значит площадь контура будет составлять 240 м².
Теплообменник можно сделать из медной трубки. Температура на входе 60 градусов, на выходе 30 градусов, тепловая мощность 8 киловатт/час. Площадь теплового обмена должна быть 1,1 м². Медная трубка диаметром 10 миллиметров, коэффициент запаса 1,2.
Длина окружности в метрах: l = 10 × 3,14 / 1000 = 0,0314 м.
Количество медной трубки в метрах: L = 1,1 × 1,2 / 0,0314 = 42 м.
Необходимое оборудование и материалы
Во многом успех при изготовлении ТН зависит от степени подготовленности и знаний самого исполнителя, а также от наличия и качества всего необходимого для монтажа теплового насоса.
Перед началом работ нужно приобрести оборудование и материалы:
- компрессор;
- конденсатор;
- контроллер;
- полиэтиленовые фитинги, предназначенные для сборки коллекторов;
- труба на земляной контур;
- циркуляционные насосы;
- водопроводный шланг или труба ПНД;
- манометры, термометры;
- трубка медная диаметром 10 миллиметров;
- утеплитель для трубопроводов;
- комплект уплотнений для герметизации.
Как собрать теплообменный блок
Теплообменный блок состоит из двух составных частей. Испаритель нужно собрать по принципу «труба в трубе». Внутренняя медная трубка заполняется фреоном или другой быстро закипающей жидкостью. По наружной циркулирует вода из скважины.
Перед сборкой конденсатора необходимо медную трубку намотать в виде спирали и поместить в металлическую бочку емкостью не менее 0,2 м³. Медная трубка заполняется фреоном, а бочка с водой подключается к системе отопления дома.
Обустройство грунтового контура
Для того чтобы подготовить необходимую площадь для грунтового контура, требуется выполнить большой объем земляных работ, которые желательно проводить механизированным способом.
Можно использовать 2 метода:
1. При первом способе необходимо снять верхний слой грунта на глубину ниже его промерзания. На дно получившегося котлована уложить змейкой свободную часть наружной трубы испарителя и произвести рекультивацию почвы.
2. Во втором способе нужно сначала прокопать траншею по всей планируемой площади. В нее укладывается труба.
Затем нужно проверить герметичность всех соединений и заполнить трубу водой. Если протечек нет, можно засыпать конструкцию землей.
Заправка и первый запуск
После окончания монтажа необходимо заполнить систему хладагентом. Данную работу лучше всего поручить специалисту, потому что для заправки внутреннего контура фреоном применяются специальные приборы. При заполнении нужно замерить давление и температуру на входе компрессора и на выходе.
После окончания заправки нужно включить оба циркуляционных насоса на самую низкую скорость, затем запустить компрессор и контролировать работу всей системы по термометрам. При прогреве магистрали возможно обмерзание, но после полного прогрева системы обмерзание должно растаять. Циркуляционный насос grundfos вы найдете ответ по ссылке.
Видео
В этом видео показано, как можно из кондиционера сделать тепловой насос.
Из данного видео вы узнаете все о ТН: принцип работы, типы, преимущества и недостатки, правила монтажа.
Как сделать геотермальное отопление дома своими руками
27717 просмотров
Прогрессивный способ геотермального отопления дома использует принцип работы, заключающийся в применении тепла земли для обогрева помещения. Так как традиционное топливо относится к исчерпаемым природным ресурсам, то стоит побеспокоиться заранее о переходе на новейшие неисчерпаемые источники энергии.
Лидерами в производстве и эксплуатации систем геотермального обогрева домов являются страны Скандинавии. Они популяризируют это вариант установок и предлагают его в регионы, имеющие широкий потенциал его использования.
Применение оборудования
Неверно считать, что отопление от земли можно использовать только там, где присутствуют горячие водные источники, есть теплые гейзеры и прочие природные подземные отопительные источники. Новейшие технологии позволяют успешно эксплуатировать геотермальное отопление дома и в умеренных широтах.
На сегодня в нашей стране этот вид обогрева пока еще относится к альтернативным способам получения тепла. Однако, в большинстве случаев он является практически идеальным для дачных или загородных домов. Установленное геотермальное отопление дома своими руками способно работать в двух режимах:
- обогрев в зимнее время;
- охлаждение во время жарко погоды.
- Таким образом формируется наиболее благоприятная атмосфера в помещении.
- ВИДЕО: Как работает геотермальное отопление
Эксплуатация системы
В доме необходимо установит тепловой насос. Он будет отбирать энергию от грунта или грунтовых вод, отдавая ее циркулирующему в доме по трубам теплоносителю. Этот принцип работы был выявлен еще в 19 веке французским физиком Сади Карно.
Составными элементами базового узла являются:
- компрессор;
- испаритель;
- конденсатор;
- дроссельный клапан.
Компрессор занимается «сжатием» тепла и перемещением его к потребителям. Сам прибор нуждается во внешнем источнике электропитания.
Работа теплового насоса проводится по следующему алгоритму:
- Коллектор-теплозаборник должен содержать внутри жидкость, имеющую низкую температуру замерзания. Часто при изготовлении геотермального отопления своими руками внутрь заливают воду с повышенным содержанием солей, разбавленный водой спирт, гликолевые смеси.
- В модуле испарителя тепло отдается хладагенту, имеющему невысокую температуру кипения, в это время он закипает и переходит в парообразное состояние.
- Установленный в цепи компрессор способствует повышению давления пара, из этого следует повышение температуры вещества до 78-800С.
- Попадая в конденсатор вещество-хладагент переходит в жидкую фазу, одновременно с этим выделяется энергия для контура отопления.
- Возврат образовавшейся жидкости в компрессор осуществляется сквозь дроссельный клапан.
Так как тепловой насос для отопления дома работает по принципу рефрижератора, то его часто называют «холодильником наоборот». Во многих случаях энергия из земли применяется для монтажа теплых полов.
Правильно проведенные расчеты и грамотно выполненный монтаж теплообменника способны обеспечить отдачу от одного потребленного насосом киловатта пятикратное увеличение мощности на выходе.
С этой статьей читают: Альтернатива газовому отоплению
ВИДЕО: Как работает геотермальный тепловой насос
Монтаж теплообменника
Актуальными типами установки являются такие варианты:
- вертикальный, когда нужно бурить несколько скважин;
- горизонтальный, где выкапывают траншеи ниже глубины промерзания;
- подводный, когда укладка проводится по дну ближайшего водоема.
Бурение скважин
Для эффективного использования тепловой энергии земли, если участок возле строения небольшой, необходимо бурить глубинные скважины. В глубине земли на нескольких метрах сохраняется стабильная положительная температура. Применение таких геотермальных скважин обеспечивает теплом контур теплообменника. Далее это тепло передается второму внутреннему контуру, расположенному в помещении.
Часто бурение нескольких скважин обходится даже ниже, чем проведение укладки по дну водоема. Благодаря этому процесс становится доступным для большего количества желающих.
Процесс проводится малогабаритной буровой установкой и небольшим количеством вспомогательной техники. Это практически не затрагивает окружающую территорию. Обустройство скважины допускается даже в воде, но она не должна быть ближе, чем на 2-3 м от жилого строения.
Максимальная используемая глубина составляет до 200 м, но часто эффективность появляется с уровня в 50 м. На следующем этапе выполняется обустройство скважины. Внутрь полости ставится трубка из пластика, диаметром от 40 мм. В нее пропускают от одной до четырех петель коллектора.
Геотермальный зонд
Полость между грунтом и наружной стенкой трубки необходимо заполнить теплопроводным материалом. Выполняется проводка теплотрассы с подключением к тепловому насосу.
Энергия воды
Этот вариант по стоимости – самый рациональный, поскольку не требует подготовки траншей, котлована и прочих земельных работ. Но такой способен доступен далеко не для каждого – минимальный объем водоема, достаточный для отопление дома 100 кв.м. должен быть не менее 200 куб.м и располагаться не далее, чем 100 метров от домостроения.
В водоемы трубы прокладываются по дну, чтобы не допустить их промерзания в пик морозов.
Проведение расчетов
Чтобы выполнить расчет системы, необходимо учитывать базовые параметры:
- на глубине, превышающей в средней полосе России 15-20 м, температура выдерживается на уровне +8-+100С;
- для вертикальных конструкций принято брать в расчетах получаемое значение мощности в 50 Вт на 1 м высоты, а более точные значения зависят от степени влажности породы, присутствия грунтовых вод и пр.;
- сухая порода дает 20-25 Вт/м;
- увлажненная глина либо песчаник 45-55 Вт/м;
- твердые гранитные породы обеспечат до 85 Вт/м;
- наличие грунтовой воды дает до 110 Вт/м.
Использование теплового насоса
Долговечность системы зависит от характеристик и условий, в которых работает тепловой насос. В геотермальных установках он способен работать примерно 1800 часов в год. Это является средним значением для широт без термальных подземных источников.
Принцип работы теплового насоса
Принцип работы системы термального отопления идентичен и никак не связан со страной производителя или брендом. Геотермальные насосы могут различаться по дизайну исполнения, размеру, внешнему виду, но коэффициент производства тепла всегда будет одинаков у насосов разных фирм и разных стран. Связано это именно с особенностью переработки природной энергии в тепловую.
Нельзя допускать слишком большую выработку насоса, так как этот процесс способен привести к значительному понижению температуры грунта вокруг скважины, а иногда доходит до ее промерзания.
Последствия таких просчетов в итоге приводят к пагубным последствиям – грунт проседает неравномерно, в каких-то местах уходит очень глубоко, в результате чего повреждаются защитные пластиковые трубы. Если дом располагается рядом, то может произойти деформация фундамента или стен за счет геологических изменений.
Периодически необходимо принимать меры по «регенерации» грунта, для чего в теплообменник поставляют дополнительную тепловую энергию. Это может быть энергия солнечного коллектора либо подогрев зонда, когда используется тепловой насос в режиме охлаждения помещений.
В заключение необходимо отметить, что геотермальная установка пока доступна не всем. В некоторых случаях срок окупаемости может продлиться более 10 лет, но в конечно итоге именно такие способы обогрева дома в скором будущем станут не просто альтернативными, но единственно возможными.
ВИДЕО: Геотермальные тепловые насосы
Геотермальный тепловой насос для отопления своими руками
Все статьи — отопление — тепловой насос 
Тепловой насос – это устройство для переноса тепла от источника к потребителю. Тепловой насос нагревает воду в системе отопления или горячего водоснабжения благодаря сжатию компрессором газа фреона, изначально подогретого от источника тепла (воды или воздуха).
Владельцы собственных домов имеют возможность выбирать разные варианты установок для отопления. В зависимости от региона проживания подбирается наиболее оптимальная. С развитием отопительных агрегатов стало необязательно подключать жилье к централизованным источникам тепловой энергии.
Сегодня можно купить или создать оборудование, которое работает с возобновляемыми источниками энергии. Каждый заинтересованный человек может сделать геотермальный тепловой насос для отопления своими руками, затратив минимум средств.
Подобная установка изготавливается из обычного холодильника. Чтобы понять какие детали нужно использовать, необходимо следовать подробной инструкции, представленной в этой статье.
Как работает тепловое отопление
Чтобы холодной зимой в комнатах дома можно было комфортно находится с минимумом одежды, можно использовать, в качестве источника энергии, геотермальный насос для отопления.
Подобная установка отличается выгодными характеристиками при использовании. Запроектированное и введенное в эксплуатацию тепловое отопление своими руками не станете источником шума, неприятного запаха.
Для его функционирования не требуется создание дымоотводящих каналов и прочих конструкций.
Подобная система хотя и зависит от источника электроэнергии, но отличается малым его потреблением. Покупные тепловые установки для отопления отличаются высокой ценой. Из-за этого не каждый может их купить для дачи или дома. Самостоятельное их создание потребует деталей из холодильника, что положительно скажется на экономии средств.
Единственный недостаток таких агрегатов – сравнительно невысокая эффективность прогрева помещений, в сравнении с привычными отопительными системами. По этой причине их используют в качестве дополнительных или альтернативных установок.
Принцип работы
Принцип работы теплового отопления основан на теплообменном цикле, в котором теплоносителем выступает газ фреон.
Важно! Фреон кипит при минусовой температуре.
1 Цикл начинается с испарителя. Фреон здесь находится в жидкой фазе. Получая тепло от воды (отопление вода-вода) или от воздуха (отопление воздух-воздух-воздух) фреон нагревается, кипит и испаряется.
2 Газ поступает в компрессор. Компрессор должен поднять давление газа до определенного значения, чтобы фреон “сконденсировался” в жидкость при более высокой температуре.
3 Насыщенный фреон поступает в конденсатор, где отдает всю свою энергию в виде тепла в контур водяного отопления отапливаемого помещения.
4 Фреона движется в дросселирующее устройство(дроссельный клапан). Давление газа падает. Начинается новый цикл.
Что нужно чтобы сделать тепловой насос своими руками
Существует единая классификация тепловых насосов в зависимости от того откуда забирается и куда отдается тепловая энергия:
Приведем пример сооружения первых двух вариантов теплового насоса.
Делаем тепловой насос вода-вода своими руками
Рассмотрим создание отопительного агрегата на примере обычного холодильника. Основной частью всей будущей системы выступает компрессор. Дополнительно придется использовать другие инструменты.
Самодельная тепловая установка обойдется гораздо дешевле покупной даже если нужно будет купить компрессор. Самоделка может подключаться к теплому полу или водным низкотемпературным батареям.
Работы проводятся в несколько шагов:
Шаг 1. Создание схемы.
Тщательно прорабатывается направление прокладки трубопровода к источнику воды (колодец, скважина, септик, природный водоем).
Источник тепла не влияет на основную конструктивную схему оборудования. Из этого следует, что тепловой насос вода вода своими руками по любому будет работать. Для его создания подойдет простая инструкция.
После этого подготавливаются детальные чертежи. На них указываются основные расстояния, размеры узлов и точки подсоединения коммуникаций. Из короба холодильника достается компрессор. Он предназначен для перемещения фреона по трубкам.
Рассчитать требуемую мощность отопительной установки довольно трудно, поэтому рекомендуется пользоваться усредненными значениями. Если дом обладает высокими теплотехническими показателями, система отопления должна иметь мощность 25 Вт/кв.м. Такой агрегат подходит, если потери тепла мизерные. Сооружение, которое не утеплено и теряет много энергии, необходимо добиться показателя 70 Вт/кв.м.
Шаг 2. Поиск подходящих деталей.
Дополнением к компрессору выступает терморегулятор. Идеально, если оба элемента сняты с одного холодильника. Это позволит им работать вместе эффективно. Назначение собранного узла – транспортировать хладагент по трубкам от источника тепла. Лучше обзавестись не шумным компрессором.
Чтобы собрать тепловой насос своими руками понадобиться: бак пластиковый на 90 литров; металлическая герметичная емкость на 120 литров; металлопластиковые трубы и 3 медных (разного сечения).
Совмещение всех узлов требует стандартных инструментов. Соединение металлических элементов проводится сваркой, резка – болгаркой.
Шаг 3. Установка основных узлов.
Сначала монтируется компрессор. Его прикрепляют к стене при помощи кронштейнов. Дальше начинают делать конденсатор. Металлическая емкость разрезается на две части и внутри его крепиться змеевик из медных труб. После этого конструкцию сваривают, в нужных местах делают отверстия с резьбой.
Теплообменник изготовляется из металлического бака, объемом 120 литров, поверх которого наматывается медная труба. Ее концы надежно закрепляются для возможности соединения с другими трубчатыми элементами.
Пластиковый бак служит испарителем. На него навешивают змеевик. Он не нагревается до высокой температуры, поэтому можно не использовать металлическую емкость. Готовый элемент теплового насоса монтируется на стене.
Теперь главные узлы готовы, можно приступать к закачке фреона (лучше использовать R-22, пока не вступило в силу новое соглашение регламентирующее использовать только фреон R-422). Данная процедура опасна, поэтому можно воспользоваться услугами специалиста, если не уверены в своих силах.
Шаг 4. Подключение к источнику тепла.
В данном случае изготавливается коллектор и помещается в воду. Подходящим материалом выступают полимерные трубы.
Самостоятельно созданная установка будет забирать тепло из водоема (колодца, скважины) и отдавать системе теплого пола.
Насосы отопления воздух воздух
Подобные отопительные установки отличаются меньшей эффективностью чем предыдущий вариант.
Чтобы тепловой насос воздух воздух своими руками поддерживал оптимальную температуру в помещениях, можно использовать обычную сплит систему, только модернизированную. Для увеличения мощность создается система, подобная той, которая применялась для варианта «вода-вода». Только теперь забор тепла происходит из воздуха. Воздушный коллектор монтируется на стене дома или на крыше.
Теплый воздух получается благодаря обдуву теплообменника вентилятором кондиционера.
Видео: делаем тепловой насос своими руками
Созданное тепловое отопление своими руками позволяет экономить значительные средства, поскольку из 1 кВт вырабатывается 3-4 кВт. Хотя это непростое занятие, которое может потребовать много свободного времени. В случае проблем с работоспособностью устройства, можно воспользоваться помощью мастера по холодильным установкам.
Вместе со статьей «Геотермальный тепловой насос для отопления своими руками» читают:
Геотермальный тепловой насос своими руками — Отопление и утепление — сайт о тепле в вашем доме
Насосы указанной конструкции функционируют на источниках природной энергии, являющихся возобновляемыми, таких, как тепло низкопотенциальное, присущее:
Воздуху:
- Наружному (температурный диапазон от -15 до +15 градусов);
- Отводимому из здания (соответственно от 15 до 25);
Грунтам следующих мест заложения:
- Поверхностным (в них температура составляет от 0 до 10 градусов);
- Глубинному, ниже 20 метров (постоянная температура +10 градусов);
Водам:
- Подпочвенным (от 4 до 10 градусов);
- Грунтовым (более +10);
- Находящимся в открытых водоёмах, речным и озёрным (от 0 до 10);
- Сбросовым водам (сточным водам). Температура в этих случаях зависит от технологического режима сброса.
Геотермальный тепловой насос своими руками собрать можно. Он будет потреблять определённый объём электроэнергии, но соотношение расхода последней и тепловой, получаемой в процессе работы, (от 1:3 до 1:7) позволяет говорить о высокой экономичности изделия.
Внутреннее устройство геотермального теплового насоса
Принцип работы и внутреннее устройство сильно напоминают кондиционер, функционирующий на нагрев. Судите сами:
- На дне водоёма (в грунте) монтируются коллекторы для перемещения теплоносителя. Именно здесь аккумулируется тепловая энергия и вычленяют холод;
- Насос поднимает антифриз, вобравший тепло, вверх;
- Он поступает в бак, именуемый буферным (ББ), в котором происходит передача тепла нагреваемой, таким образом, воде;
- Отдавший тепло антифриз возвращается в коллектор.
Геотермальные тепловые насосы для отопления, своими руками собранные, могут использоваться в качестве основного, либо резервного источника тепла.
Это тепловое оборудование аккумулирует содержащееся во внешней среде тепло и передаёт его циркулирующему теплоносителю. Упомянутый процесс реализуется через использование следующих основных узлов:
- Испарителя – располагается под землёй, ниже уровня промерзания грунта. Его основной задачей является поглощение тепла из грунта;
- Конденсатор – этот узел повышает температуру используемого антифриза (А) до нужного значения;
- Насос тепловой – обеспечивает циркуляцию (А) в системе, и выполняет контроль над функционированием всего устройства;
- ББ – в нём собирается тёплый антифриз и запасённая им энергия передаётся теплоносителю. Имеет внутренний бак с водой, поступающей из СО. В центре данного бака устанавливается змеевик. По нему прогоняется антифриз.
Сборка геотермального теплового насоса своими руками
Принимая решение изготовить геотермальный насос своими руками, требуется поменять электросчётчик, установленный в доме, в том случае, если выдерживает нагрузку менее 40А. Объясняется это тем, что конструкция потребляет очень высокий пусковой ток, когда включается компрессор.
Средняя стоимость комплектующих для сборки изделия мощностью в 9 кВт/час составит порядка 500 евро, с учётом покупки:
- Труб из меди разных диаметров;
- переходников разных размеров и муфт;
- столитрового металлического бака (нержавейка);
- отвоздушивателя;
- электродов;
- клапанов, выполняющих роль предохранительных;
- запорной арматуры;
- бочка из пластика;
- собственно компрессор;
- контрольно-измерительное оборудование (манометры, термометры);
- фреон для заправки системы;
- крепёж;
- соединительные шланги;
- элементы автоматики и т.п.
Геотермальный тепловой насос своими руками собирается в несколько этапов. Сначала подбирается компрессор для будущего кондиционера. Например, два однофазных 24000БТУ, позволяющих собрать каскад, тепловая суммарная мощность (N) составит 16 кВт. При несинхронном запуске появляется возможность уменьшения потребного значения тока пуска. Закрепить на стене их можно специальными кронштейнами.
Собственно конденсатор можно изготовить из металлического 100-литрового бака. Бак разрезается и внутрь устанавливается змеевик, выполненный из трубки d=10 мм (медь). Толщина стенки используемой трубки должна быть ≥ 1 мм. Готовый конденсатор тоже монтируется на стену.
Геотермальный насос своими руками должен иметь змеевик, который изготавливается посредством равномерного накручивания трубки из меди вокруг металлического баллона (можно газового) с одинаковым шагом.
Проверяется резьбовое соединение, после чего бак заваривается.
Испаритель изготавливается из пластмассового бака ёмкостью в 80 литров, внутрь которого также устанавливается медный змеевик, выполняемый из трубы диаметром ¾”. Готовый испаритель также закрепляется на стене специальными кронштейнами L-образной формы. Подводящая и сливная магистрали выполняются из простой металлопластиковой трубы.
Приобретя всё необходимое, и выполнив первичную работу, упомянутую выше, рекомендуется пригласить на окончательную сборку и выполнение наладочных и пусковых работ мастера, разбирающегося в холодильном оборудовании. У него сборка системы, заправка её фреоном и последующая настройка получатся более качественно.
Расчет мощности агрегата и проведение расчетов
В зависимости от выбранного варианта укладки (вертикально, либо горизонтально) геотермальные тепловые насосы для отопления своими руками начинают делать со стадии предварительного расчёта будущей конструкции.
Расчёт коллектора
Значение тепла, которое может сниматься с погонного метра, определяется широким кругом параметров (качество грунтов, глубина заложения труб, близость подпочвенных вод и т.п.). Примерной цифрой, используемой для предварительных расчётов, является значение 20 Вт/м. Это обобщённый показатель:
- для сухого песка значение равно 10;
- для глины:
- сухой – 20 Вт/м;
- влажной – 25 Вт/м;
- с повышенным содержанием воды – 35 Вт/м.
Для расчётов принимается, что разница показателей температуры циркулирующего теплоносителя в магистралях подачи и обратки составляет 3 градуса.
На месте, где укладывается коллектор, не стоит возводить никаких построек, чтобы не снижать обогрев земли УФИ лучами.
Собирая геотермальный тепловой насос своими руками, следует помнить, что трубы кладутся на расстоянии не менее 700 – 800 мм. Оптимальной длиной вырытой траншеи считается 30 – 150 метров.
В контуре, именуемом первичным, роль теплоносителя выполняет раствор гликоля (25%), его теплоёмкость — 3,7 кДж/(кг*К).
Необходимо учитывать и тот факт, что антифриз при эксплуатации увеличивает в 1,5 раза снижение давления в ходе его циркуляции по трубам (в сравнении с водой).
Начинаются расчёты с определения расхода антифриза.
Загрузка...
