Как сделать тепловой насос своими руками

Цена на энергоносители постоянно растет, вследствие чего отопление частного жилого дома его владельцам обходится очень дорого. По этой причине многие ищут альтернативные источники его обогрева. Одним из новых устройств является тепловой насос, извлекающий тепло из природных источников, которое затем используется для отопления. Его можно купить, но по высокой цене. А некоторые умельцы уже научились собирать тепловой насос своими руками.

Конструкция и особенности

Такой прибор включает в себя внутренний и внешний контур, по ним и проходит теплоноситель. Составляющие конструкции следующие:

• конденсатор;
• компрессор с питанием;
• клапан дроссельный;
• испаритель.

Дополнительно он может быть оснащен трубами, вентиляторами и геотермальными зондами. Теплонасос по сравнению с другими альтернативными источниками тепла обладает рядом преимуществ. В их числе:

• экологичность, отсутствие выделения вредных веществ в среду;
• не нужно дополнительно покупать топливо;
• дополнительные коммуникации прокладывать не потребуется;
• прибор совершенно безопасен;
• зимой может работать на обогрев, а летом на охлаждение.

В этом видео вы узнаете, как сделать тепловой насос:

При этом если собрать тепловой насос для отопления дома своими руками, он будет представлять собой автономную конструкцию, для управления которой не нужны специальные умения и много времени. Его можно назвать идеальным решением для таких случаев, когда к дому нельзя подвести газ, а отапливать его дровами, углем, электричеством или другой энергией нет желания.

Такое решение позволит сэкономить большие суммы на обогреве дома. Также его можно использовать одновременно вместе с другими источниками энергии, тем самым оптимизировать затраты. Благодаря насосу можно нагревать воду, отапливать помещение и даже охлаждать его.

Особенности работы

Многие простые вещи, которые окружают людей, являются источником энергии. Главное — это научиться правильно их использовать, тогда решить вопрос о том, как сделать тепловой насос своими руками, можно будет очень просто.

Для того чтобы прибор работал, температура среды должна быть выше 1 градуса тепла, при этом сохранять тепло почва способна даже на глубине и под снегом. Из земли или воздуха тепло перемещается к контуру отопления и используется по назначению.

Принцип работы прибора такой:

• трубопровод, находящийся под землей, наполняется водой, воздухом или грунтом, и за их счет нагревается;
• носитель тепла переходит в испаритель, затем передает его во внутренний контур;
• во внутреннем контуре имеется фреон, гликолевая смесь или спиртовая вода (хладагент). В испарителе вещество нагревается и преобразуется в газ;
• потом газообразное вещество переходит в компрессор, под высоким давлением сжимается и нагревается;
• нагретый газ переходит в конденсатор, после чего его энергия идет в теплоноситель отопительной системы дома;
• когда цикл преобразования хладагента в жидкость заканчивается, вещество теряет тепло и возвращается в систему.

По аналогичному принципу работают и холодильники, соответственно, такие самодельные насосы могут использоваться и с целью охлаждения. Но в большинстве случаев он больше выручает зимой, когда нужно оптимизировать расходы на отопление.

Разновидности приборов

Принцип работы устройства не зависит от того, какой источник энергии и теплоноситель используется. Как заводские, так и самодельные конструкции в качестве источников используют:

• воздушную среду;
• землю;
• воду.

Грунтовые — наиболее сложные в изготовлении, а теплонасосы для жилого дома своими руками воздушного типа собрать проще всего, поскольку они имеют простую конструкцию и легко устанавливаются.

Сами устройства подразделяются на три категории: вода-вода, воздух-вода и земля-вода. Первое слово обозначает среду, в которой и берется тепло, а второе — тип носителя, которому она передается. Например, если речь идет о носителе вода-вода, то тепло берется в водоеме, а теплоносителем выступает жидкость.

Геотермальная конструкция

Грунтовой термальный насос считается наиболее эффективным и является самым распространенным. Почва на глубине в несколько метров почти не подвергается погодным изменениям и имеет постоянную температуру. На внешнем контуре устройства используется безопасная и экологичная жидкость.

Наружный контур прибора изготавливается на основе пластиковых труб, которые вкапывают в землю по вертикали или горизонтали. При вертикальном способе на один киловатт энергии потребуется обработать площадь не менее 25 квадратных метров. Ее нельзя будет при этом использовать для посадки огородных культур, только для однолетних цветущих растений.

Потребуется пробурить скважину на глубину от 50 до 150 м, в которую будут установлены геотермальные зонды для последующего подключения к насосу. Они будут брать грунтовое тепло, затем оно с водой перенесется в насос, а из него — в отопительную систему.

Если участок большой, то нужно вместо зонда обустроить большой горизонтальный коллектор. Он изготавливается на основе системы труб и размещается на глубине ниже уровня промерзания (от 100 м) и напоминает подземный змеевик. Сначала требуется снять слой земли, уложить туда трубы, потом засыпать назад. Для укладки можно использовать отдельные траншеи.

Система «Вода-вода»

Особенность воды, используемой в качестве источника энергии, в том, что на большой глубине она сохраняет постоянную температуру. В качестве энергоресурса могут использоваться:

• открытые водоемы (реки, озера, заливы);
• грунтовые воды (вода из колодца или скважины);
• сточные воды.

Обустроить насос такого типа выйдет намного проще по сравнению с грунтовым. Трубы для носителя оснащаются грузом и помещаются в воду (если речь идет о водоеме). В случае если она берется из грунта, конструкция потребуется куда сложнее, иногда требуется даже постройка специального колодца для сброса воды, которая будет проходить сквозь тепловой обменник. Сами трубы напоминают крупный змеевик на дне водоема, но лучше размещать их по центру.

Аппараты воздушного типа и их сборка

Агрегат типа «Воздух-вода» во всех отношениях уступает двух другим, но его собирать проще. При этом он имеет большую универсальность, не нужно ни бурить скважины, ни выкапывать землю. Однако будет нужно поставить специальное оборудование, но специальных навыков это не требует.

Прибор имеет широкую распространенность, но есть и свои минусы. Так, по сравнению с двумя другими, он имеет низкую производительность, а мощность зависит от сезонных условий, она падает в холодное время года.

По этой причине воздушный насос можно рассматривать преимущественно как вспомогательный, а не основной источник тепловой энергии. Но тепло, покидающее помещение, в нем может быть использована повторно.

Чтобы собрать тепловой насос «Воздух-вода» своими руками, нужно выбрать место на крыше или рядом с домом, там его соединить с отоплением внутри дома. Тепло будет извлекаться с помощью испарителей и вентиляторов.

Алгоритм сборки аппарата такого типа следующий:

• потребуется взять компрессор для кондиционера (например, два однофазных). На основе таких приборов будет получена тепловая мощность в 16 кВт, если их запускать не синхронно, то пусковой ток можно будет снизить. Компрессоры прикрепляются к стене с помощью кронштейнов;
• затем нужен конденсатор — для него нужно взять бак из нержавеющей стали емкостью на 100 л, разрезать его и вставить внутрь змеевик из медной трубы с небольшим диаметром. Стенка трубки должна иметь толщину от 1 мм;
• для производства змеевика можно взять медную трубку и равномерно намотать вокруг баллона с соблюдением одинаковых шагов;
• к баку приваривают резьбовые соединения и затем заваривают;
• делается испаритель — для него нужен пластиковый бачок емкостью до 80 л, в него вставляется змеевик на основе медной трубы на три четверти дюйма. Испаритель тоже нужно прикрепить к стене с помощью кронштейнов;
• слив и подводка воды будут проводиться с применением металлопластиковых труб.

Когда все готово, потребуется собрать все детали воедино, закачать фреон и проверить, как устройство работает. Это можно сделать самостоятельно при наличии соответствующих навыков или обратиться к помощи специалиста по холодильному оборудованию.

К деталям предъявлены и свои требования. Например, компрессор и испаритель должны иметь запас мощности не менее, чем на 20%, поскольку насос может не справляться со своей задачей. Важно правильно выбирать и фреон. Рекомендуемые марки — R-22 и R-422. Соединения должны быть герметичными, а магистрали, по которым он будет проходить, частыми. При заправке изнутри потребуется создание вакуума, а для этого тоже будет нужно специальное оборудование.

Цена на продукцию

Тепловые насосы за последние годы получили широкое распространение во всем мире, особенно в США, Китае и странах Западной Европы. Причина такой популярности — это частичная государственная компенсация при установке. В России они не так хорошо известны, но все больше заинтересовывают владельцев частных домов ввиду возможности сэкономить на электроэнергии.

Приборы можно приобрести в готовом виде, стоимость продукции зависит от источника энергии, мощности оборудования и производителя. Например, теплонасос со средней мощностью производства Польши без учета затрат на монтаж обойдется примерно в 340 тысяч рублей.
Если изготавливать теплонасос своими руками, затраты все равно будут, но намного ниже. В обоих случаях период окупаемости оборудования составляет 2 года.

Решить проблему обогрева загородного дома бывает весьма трудно, особенно при отсутствии традиционных источников энергии в доступности. И даже при их наличии стоимость отопления может быть высокой. Тепловой насос является хорошей альтернативой для тех, кто хочет оптимизировать расходы или предпочитает использовать природные источники энергии.