Тепло в доме – главная характеристика, учитываемая при постройке или покупке жилища. Для отопления помещений в исторические периоды использовались разные средства. Многие помнят те времена, когда в качестве отапливающих средств использовали дрова, уголь, забрасываемые в печь, титан или другие устройства для обогрева домов и помещений. Большую популярность набирают теплонасосы для жилого дома. Но эти агрегаты не всем пользователям «по карману» (стоимость теплового насоса, приобретенного в магазине, высокая), поэтому многие обладатели частного жилища конструируют тепловые насосы своими руками.
Общее представление
Насосы для отопления дома не могут сами воспроизводить тепло, они, являясь посредниками, перемещают его в место проживания, используя возможности внешних энергетических источников. Использование такого способа обогрева эффективно и экономично.
Вокруг нас много источников энергии, «вырабатывающих» ее постоянно и позволяющих потреблять в своих целях. В наше время набирает обороты популярность нетрадиционных отопительных систем: на солнечных батареях, с использованием ветряных мельниц и т.п. Отопление дома тепловым насосом — относительно новый и экономичный способ, вызывающий интерес у владельцев частных домов.
Кпд теплового насоса — соотношение выходящего тепла к потребляемой мощности. Это главная характеристика теплонасосов (ТН). Не стоит поддаваться влиянию некоторых рекламных слоганов, обещающих огромные цифры (в процентах) этого показателя. Тепловые насосы для отопления дома не обладают коэффициентом полезного действия свыше ста процентов, т.к. эта физическая величина в замкнутом пространстве (какова суть системы отопления тепловым насосом) не может превышать 100%.
Отношение отопительной энергии из внешнего источника и от ТН распределено так: 75 и 25 процентов. Насосы для отопления частных домов помогают сэкономить ¾ средств, регулярно «выкладываемых» владельцами на традиционное отопление (газовое, дизельное, эекстро- топливо). Уменьшенный расход денежных вливаний – главное преимущество самодельных устройств.
Структура отопительной системы такого действия состоит из двух компонентов: теплоисточник и тепловой насос, способный перемещать его в здание. Проведена аналогия того, как работает тепловой насос с процессом, происходящим при функционировании холодильника, только в «перевернутом» отображении. Поэтому популярен тепловой насос своими руками из холодильника. В холодильной машине энергопоставщик – электричество, а тепловой насос для отопления дома использует наружный источник с более низким энергетическим потенциалом. Полученное тепло передается к устройству с более высокой температурой.
- компрессорного устройства;
- агрегата-испарителя;
- прибора-конденсатора;
- клапана дроссельного.
По трубе тепло с низким потенциалом поступает к испарителю, где «работает» охлаждающий элемент (фреон) по замкнутой системе. Невысокая фреоновая температура кипения позволяет хладагенту поменять свое состояние на пароообразное. Хладагент в виде пара поступает в компрессор и под действием высокого давления (по физическим законам) сильно нагревается.
Следующий «пункт следования» газообразного фреона – конденсатор, в котором газ отдает тепло контуру отопительной системы, через которые происходит обогрев помещения. Температура хладагента снижается, и он вновь становится жидким, попадая в таком состоянии в испаритель, минуя дроссельный кран (для снижения давления фреона). Рабочий цикл замыкается, и все повторяется заново.
«Достать» тепло с низким показателем потенциала помогают теплообменники, которые получают тепло из грунта, грунтовых вод, воздуха, воды.
Разновидности тепловых насосов для отопления дома: расчет
Классифицируют ТН по разным показателям.
Компрессионные ТН используют механический или электроэнергетический источник, для запуска абсорбционного насоса прибегают к помощи электричества и топлива.
Грунт-вода
Максимальный эффект приносит тепловой насос грунт-вода. Достаточно опустить устройство на глубину пяти метров от верхней части грунта, как можно достичь такого уровня, где температура практически не меняется, она мало зависит от погодных условий, что и используют, сооружая грунтовой теплообменник своими руками. Вблизи жилой постройки копают траншею, в которую помещается тепловая труба из полиэтилена, заполненная «незамерзайкой» (используют антифриз). Коллекторные концы подключают к тепловому насосу, находящемуся в доме. Тепловая трубка своими руками значительно сэкономит средства. Принцип работы одинаков для всех ТН.
Вода-вода: цена за качество
Тепловой насос вода-вода своими руками потребляет тепловую энергию воды – из близлежащего водоема (озеро, пруд и др.) или из специально пробуренной скважины. Отдаленность водоема не должна превышать ста метров, т.к. более удаленное расположение потребует вкладывать средства на прокладку «лишних» труб к нему. Обязательное условие такого устройства – глубина коллектора должна быть такова, чтобы вода не замерзала в сильные морозы. Такие конструкции аналогичны ТН «грунт-вода», но для их запуска потребуются дополнительные траты на утяжеление и погружение в воду полиэтиленовых труб.
В идеальном варианте для такой конструкции нужны две скважины, участвующие в для заборе и сбросе воды. Забранная жидкость проходит очистку, перед тем как попадет в теплообменники. Незначительный запас воды в водоеме станет ограничителем по использованию такого принципа работы теплонасоса. Местом для погружения внешнего контура могут быть и проточные водные источники, и канализационное септическое устройство. Тепловые насосы для отопления должны быть изготовлены очень качественно.
Воздух-воздух
Потребление «дармового» источника тепла – атмосферного воздуха — положено в основу такого агрегата как тепловой насос воздух-воздух своими руками. Любая среда (если температура не ниже абсолютного нуля (- 273°)) обладает тепловыми энергетическими запасами. Извлечение ее –задача теплового насоса.
Теплоэнергия забирается с помощью радиатора больших размеров, установленного на улице. Он монтируется на земле или на наружной стороне дома и снабжается вентилятором (для обдува и нагнетания воздуха). Тепловой насос из кондиционера своими руками – отличный вариант для конструкции такого типа.
Существуют и «готовые системы» — промышленные кондиционеры, способные и обогревать, и охлаждать. Воздушный насос своими руками зависит напрямую от внешней температуры, эффективность заметно снижается при понижении показателей градусника до минус пятнадцати градусов.
Воздух-вода
Не слишком эффективное устройство в плане того, что есть зависимость от внешних погодных условий. Но в то же время есть преимущество – не нужно сооружать глубокие скважины и удалять ненужный грунт. Тепловой насос воздух-вода своими руками позволяет осуществить повторное использование тепла, выходящего из нагретого помещения в водном, газовом, дымовом виде и т.п.
Сооружение и установка теплового насоса своими руками
Тепловые насосы для отопления своими руками — целесообразный и быстро окупаемый проект. Для собственного конструирования агрегата нужно:
- Купить компрессор.
- Соорудить испаритель (из пластиковой бочки объемом около шестидесяти литров) со змеевиком внутри
- Смастерить конденсатор, используя медный змеевик (толщина не менее одного миллиметра), помещенный в металлический или пластмассовый бак (лучше применять нержавеющий). Емкость разрезается на две равные части, в него вставляется змеевик и после этого бак запаивается.
- Привлечь специалиста по запаиванию трубки и наполнению емкости фреоном.
- Полученную конструкцию присоединить к тепловой системе помещения.
- Подключить наружный контур. Особенности этой работы зависят от типа ТН.
Перед началом конструирования такой системы обогрева жилых помещений желательно сделать точный термодинамический расчет, чтобы потом не разочароваться, ведь не всегда затраты на создание ТН своими руками оправданы. Инженер-проектировщик справится с поставленной задачей и учтет многочисленные параметры (затраты на установку мощного оборудования, «способности» здания к потере тепла и др.)
Плюсы теплонасосов
Кратко сформулировать плюсы ТН можно так:
- стабильность;
- экологичность;
- простота эксплуатации;
- безопасность.
Источники энергии не дадут сбоев при нормальном их использовании, ведь в этом качестве используются постоянные «величины» — вода, воздух, грунт. При применении ТН нет вредных для здоровья человека выбросов, какие неизбежны при обогреве дизельным топливом, газом, углем и т.п. Пользоваться теплонасосом несложно, его эксплуатация не предполагает каждодневного вмешательства в работу системы.
Тепловой насос при соблюдении правил его использования не взорвется и не загорится.
Тепловой насос для отопления дома должен быть по максимуму функциональным.