Устройство и изготовление своими руками теплового насоса воздух-вода

Насколько выгодно использование теплового насоса?

Теоретически у любого человека есть большой выбор источников энергии. Помимо природного газа, электричества, угля, это еще и ветер, солнце, разница температур земли и воздуха, земли и воды.

На практике выбор ограничен, т.к. все упирается в стоимость оборудования и его обслуживания, а также стабильность работы и сроки окупаемости установок.

Каждый из источников энергии имеет как достоинства, так и серьезные недостатки, ограничивающие его использование.

Галерея изображений
Фото из
Сжигание дерева – самый первый способ получения тепла. Достоинство этого источника энергии заключается в его доступности и эффективности. Недостатков гораздо больше: приходится тратить много сил на поддержание тепла, в окружающую среду попадают токсичные продукты горения, а вырубка лесов уже давно стала серьезной экологической проблемой

Газ – дешевое топливо. Обогрев зданий с помощью газовых котлов – самый выгодный вариант. Однако далеко не в каждой местности есть возможность подключиться к магистрали централизованного газоснабжения. Еще один минус: с каждым годом стоимость энергоресурсов растет

Альтернатива подключения к газовой трубе – установка газгольдера. Бытовые приборы (отопительный котел, водонагреватель, плита для приготовления пищи) работают на сжиженном газе. Это хорошее решение для дома, если нет другой возможности обеспечить дом газом. Недостаток – дороговизна оборудования, его монтажа и обслуживания

Электричество считается идеальным источником энергии – относительно безопасным, чистым, простым в использовании. Однако обогревать дом с помощью электроэнергии – дорогое удовольствие, поэтому ее используют для дополнительных или альтернативных отопительных систем

Преимущества котлов на жидком топливе – безопасность, высокий КПД, длительный срок эксплуатации, автономность работы. Для их установки не требуется разрешение и согласование документов с соответствующими инстанциями. Недостаток один, но существенный – высокая стоимость жидкого топлива для котла

Существует множество видов тепловых насосов, и каждый из них имеет собственные достоинства и недостатки. К плюсам относят экологичность, экономичность, безопасность, долговечность и бесперебойность работы оборудования, а минус – дороговизна. Единственный способ удешевить отопление – сделать теплонасос своими руками

Солнце – прекрасный источник электроэнергии. Он экологически безопасен, неисчерпаем, а солнечные батареи требуют минимального обслуживания. Однако такое оборудование не отличается ни высоким КПД, ни стабильностью работы. К тому же оно занимает большую площадь

Главные достоинства энергии ветра – возобновляемость, неисчерпаемость, экологичность. Ветрогенераторы часто устанавливают в местностях, где нет возможности подключиться к централизованным сетям подачи электроэнергии или газа. Для стабилизации работы ветряки нередко используют в сочетании с солнечными панелями. Недостатки – серьезные начальные вложения, шум при вращении лопастей

Дрова как источник тепловой энергии

Отопление с помощью природного газа

Установка газгольдера на участке

Электрические котлы отопления

Жидкотопливные отопительные котлы

Грунтовый тепловой насос

Солнечные батареи в качестве источника энергии

Использование ветрогенераторов для получения энергии

Установка отопительной системы с теплонасосом – это выгодно с точки зрения удобства эксплуатации. Во время работы оборудования нет шума, посторонних запахов, не требуется установка дымоходов или других вспомогательных конструкций. Система энергозависима, но для работы теплового насоса нужно минимальное количество электричества.

Теплонасос – хорошая альтернатива привычным отопительным системам. Чтобы сократить начальные расходы на оборудование, можно его собрать своими руками

Сами тепловые установки чрезвычайно экономичны и не требуют особых затрат на обслуживание, но их первоначальная стоимость очень высока.

Далеко не каждый владелец дома или дачи может позволить себе покупку такого дорогого оборудования. Если собрать его самостоятельно и использовать детали от старого холодильника, можно существенно сэкономить.

Тепловые насосы промышленного производства дороги. Считается, что их установка окупается в среднем за 5-7 лет работы, однако этот срок зависит от начальной цены конструкции и может быть гораздо большим

Самодельные установки обходятся буквально в копейки, а их использование позволяет заметно экономить.

Единственный нюанс: производительность самоделок невысока, и они не могут быть полноценной заменой традиционным системам отопления. Поэтому их часто используют как дополнительные или альтернативные варианты отопления.

Как собрать тепловой насос в домашних условиях?

Поскольку термодинамический расчет теплового насоса представляет для большинства домашних мастеров — самодельщиков немалую сложность, приводить его здесь мы не будем. Наша задача – представить несколько действующих моделей, чтобы любой энтузиаст мог взять какую-нибудь из них за основу для создания собственного детища.

Простейший тепловой насос из старого холодильника был описан в статье журнала «Инженер» за 2006 г. Он позиционируется, как нагреватель воздух – воздух для небольшого помещения или теплицы. Кстати, какой бы ни был мощный бытовой холодильник, на обогрев даже небольшого дома его не хватит, а вот на 1 комнатку – вполне. Решение реализуется 2 способами, причем внутренняя автоматика отключения демонтируется и все агрегаты соединяются напрямую для непрерывной работы. В первом случае старый холодильник находится в помещении, конструкция насоса показана на схеме:

Снаружи к нему прокладывается 2 воздуховода и врезается в переднюю дверку. Воздух по верхнему каналу попадает в морозилку, охлаждается и опускается к нижнему воздуховоду из-за увеличения плотности. Затем он покидает корпус холодильника, вытесняемый верхним потоком. Помещение прогревается от теплообменника, расположенного на задней стенке агрегата. По второму способу сделать своими руками тепловой насос так же просто, надо лишь встроить холодильник в наружную стену, как изображено на схеме:

Изготовление и монтаж

Изготавливают насос по такому алгоритму:

  • компрессор закрепляется на стене;
  • из труб делается змеевик (чтобы его сделать, нужно трубы обмотать вокруг емкости подходящей формы);
  • бак режется пополам, внутрь него помещается змеевик и заваривается;
  • в емкости оставляется несколько отверстий, через которые трубы змеевика выводятся наружу;
  • для изготовления испарителя используют бочку из пластика, идентичного с баком размера, в нее заводят трубы внутреннего контура;
  • устанавливаются трубы (монтажные схемы тёплых водяных полов в квартире) из ПВХ, транспортирующие нагретую воду;
  • самостоятельно заправлять агрегат фреоном не рекомендуется, лучше доверить это действие специалисту.

Стоимость работ в различных регионах нашей страны может разительно отличаться. Кроме этого стоимость работы и насоса зависят от его типа и системы теплоснабжения.

  • В г. Санкт-Петербурге монтаж теплового насоса, вне зависимости от его типа, обойдется Заказчику в сумму от 35000,00 рублей;
  • В г. Москва монтажные организации, вне зависимости от типа теплового насоса, готовы выполнить работы «под ключ» за сумму свыше 45000,00 рублей;
  • В г. Краснодар монтаж теплового насоса будет стоить от 40000,00 рублей.
  • Если же говорить о монтаже систем отопления с использованием тепловых насосов, то средние цены на комплекс работ с учетом стоимости оборудования выглядят следующим образом:

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Мотоблок Патриот Урал ТОП-3 рейтинг лучших моделей 2020 года отличительные характеристики устройства инструкция по эксплуатации и отзывы покупателей

A) Монтаж геотермальных бытовых тепловых насосов:

  • Мощностью – 4-5 кВт (50 – 100 м²) – от 130000,00 до 280000,00 рублей;
  • Мощностью – 6-7 кВт (80 – 120 м²) – от 138000,00 до 300000,00 рублей;
  • Мощностью – 8-9 кВт (100 – 160 м²) – от 160000,00 до 350000,00 рублей;
  • Мощностью – 10-11 кВт (130 – 200 м²) – от 170000,00 до 400000,00 рублей;
  • Мощностью – 12-13 кВт (150 – 230 м²) – от 180000,00 до 440000,00 рублей;
  • Мощностью – 14-17 кВт (180 – 300 м²) – от 210000,00 до 520000,00 рублей.

B) Стоимость монтажа воздушных тепловых насосов:

  • Мощностью до 6,0 кВт (50 – 100 м²) – от 110000,00 до 215000,00 рублей;
  • Мощностью до 9,0 кВт (80 – 120 м²) – от 115000,00 до 220000,00 рублей;
  • Мощностью до 12,0 кВт (100 – 160 м²) – от 120000,00 до 225000,00 рублей;
  • Мощностью до 14,0 кВт (130 – 200 м²) – от 127000,00 до 245000,00 рублей;
  • Мощностью до 16,0 кВт (150 – 230 м²) – от 130000,00 до 250000,00 рублей;
  • Мощностью до 18,0 кВт (180 – 300 м²) – от 135000,00 до 255000,00 рублей.

Устройство и принцип работы теплового насоса

   Агрегат в комплексе с механизмами забора и распределения тепла является основной частью такой отопительной системы. Внутренняя схема насоса содержит в себе электрический компрессор, дроссельный клапан, испаритель и конденсатор.

   Разберем поэтапно, как функционируют тепловые насосы вода-вода.

  1. Подающаяся в коллектор незамерзающая жидкость, поглощает тепловую энергию, направляя ее к насосу. Роль такой жидкости может играть гликолевая смесь, спиртовый или же соляной раствор.
  2. На этапе испарителя тепловая энергия переходит на хладагент, тот вскипает, образуя пар.
  3. Компрессор напрямую воздействует на повышение его давления, тем самым увеличивая температуру.
  4. Тепловая энергия проходит через конденсатор и переходит к теплоносителю внутренней системы отопления. На этом этапе хладагент еще больше охлаждается с целью исключения остатков тепла и подается снова в коллектор, где начинает цикл заново.

   Если рассмотреть принцип работы холодильника наизнанку, мы увидим то, как устроена схема функционирования теплового насоса.

В сравнении с электрическими нагревательными котлами насосы на воду довольно экономичны в плане энергопотребления.

Как подобрать тепловой отопительный насос воздух-вода

Правильно выбрав тепловой насос для отопления дома воздух-вода, можно раз и навсегда решить вопрос обогрева жилых и промышленных помещений. Подбор подходящей тепловой станции выполняют следующим образом:

  • Тип корпуса – производители предлагают две базовых конструкции. Низкотемпературный моноблочный тепловой насос типа воздух-вода примечателен тем, что в помещении не устанавливается никакого оборудования, все необходимые узлы расположены на улице (либо в отдельном изолированном помещении). В дом входит только подающий и обратный трубопровод отопления. Сплит – системы, больше предназначены для бытового использования. Внешний блок устанавливается на улице и подключается к емкости накопителю. Разогретый фреон разогревает конденсатор, который методом косвенного нагрева передает тепло жидкости, используемой в качестве теплоносителя.
  • Функциональные возможности – некоторые модели предназначены для подключения только к системе водяного обогрева здания. Применение других теплонасосов воздух-вода, подходит для отопления и горячего водоснабжения.
  • Зависимость производительности от температуры окружающей среды – бытовые модели обычно ограничены температурой от +45°С до -15°С, можно приобрести оборудование, способное вырабатывать тепловую энергию даже при -25-32°С. Эффективность системы отопления дома с ТН воздух – вода, напрямую зависит от этого параметра.

Дополнительно, к параметрам при выборе, обращают внимание на мощность оборудования, компанию производителя, выпускающую теплонасос и себестоимость установки, включая проведение монтажных работ

Как сделать расчет необходимой мощности ТН воздух-вода

Существует два понятия, предварительный (в первом приближении) и проектный расчёт мощности. Первый можно выполнить самостоятельно, второй делает специализированное учреждение. В первом приближении, на каждый квадратный метр рассчитывают 70 Вт мощности ТН. Дальнейшие расчеты выполняют следующим образом:

  1. Подсчитывают общую отапливаемую площадь.
  2. Умножают полученную сумму на 0,7.
  3. Полученный результат будет соответствовать минимально необходимой мощности оборудования.

Чтобы обеспечить максимальную экономичность отопления дома с помощью теплового насоса системы воздух-вода, потребуется грамотная проектная документация и квалифицированное выполнение монтажных работ.

Производители тепловых насосов отопления воздух-вода

Буквально 10 лет назад, на рынке предлагались всего несколько моделей тепловых насосов. Сегодня выбор стал намного больше. Ведущие немецкие производители, российские, японские и китайские компании, выпускают оборудование, с той или иной долей теплоэффективности.

Судя по отзывам покупателей, наиболее востребованными являются насосы следующих компаний:

  • Viessmann – более 30 лет занимается выпуском тепловых насосов. С тех пор, продукция компании существенно изменилась. Были учтены пожелания потребителей, внедрены новые технологии. В ТН Viessmann используется инновационная автоматика, полностью регулирующая весь процесс работы, оптимизирующая процесс обогрева, в согласии с погодными условиями.
  • Buderus – модели отличаются высокой производительностью. Предназначены для бытового и промышленного применения. Полностью соответствуют особенностям отечественной эксплуатации. В серии Buderus предлагаются насосы для обогрева площади до 500 м² и выше.
  • Stiebel Eltron – еще одна немецкая компания, пользующаяся неизменным спросом у отечественного потребителя. В качестве достоинств можно выделить большой ассортимент предлагаемого оборудования, функциональность устройств и возможность подбора по индивидуальным запросам. Модели Stiebel Eltron имеют высокий уровень СОР и отличаются экономичностью.
  • Heliotherm – австрийские теплонасосы, имеющие один из лучших показателей СОР среди всего термального оборудования. Имеют официальное представительство в РФ, что во многом облегчает монтаж, обслуживание систем и выполнение гарантийных обязательств. Теплонасосами Heliotherm оснащены более 15 000 различных объектов.

Стоимость установки ТН воздух-вода

Последние модели тепловых насосов обойдутся в 160-1200 тыс. руб. Цена варьируется, в зависимости от производителя. На стоимость сильно влияет «раскрученность» бренда. Китайские модели, имеют меньшую цену, но и уступают по надежности и показателям СОР.

Монтаж теплонасосов воздух-вода обычно входит в стоимость. Большинство производителей, дополнительно, бесплатно делают проект и предоставляют другие услуги по обслуживанию. Рассчитать полную стоимость, включая покупку ТН и его установку можно с помощью он-лайн калькуляторов.

Тепловой насос из кондиционера своими руками

Поскольку принцип работы кондиционера такой же, как и у теплового насоса, то в такой схожести и заключается его особенности, но имеются некоторые отличия. Одним из отличий является: температурный режим техники с климатическими режимами. Системы типа сплит не рекомендуется использовать при низких показателях температуры.

Для того чтобы создать насос из кондиционера, нужно провести ряд переплавок и модификаций таким образом:

  1. Первый вариант сборки теплового насоса заключается в переделке кондиционера. В таком способе необходимо поменять внутренний и наружный блок местами. Во внутреннем блоке присутствует испаритель, который необходим для того чтобы переедать тепло низкого потенциала. Во внешнем блоке имеется конденсатор, он занимается передачей тепловой энергии. И как носитель тепла может использоваться вода и воздух. В другом варианте конденсатор устанавливают в специальный резервуар, в котором будет создаваться обмен теплом.
  2. Второй вариант заключается монтаже в систему четырех ходового переключающегося клапана. Выполнение таких работ проводится только специалистами. В особенности это касается теплового зонта.
  3. Третий способ заключается в разборке кондиционера на детали. С помощью этих деталей будет производиться сборка теплового насоса по обычной его схеме испаритель, компрессор, конденсатор.

К выполнению работ необходимо подойти очень внимательно, а лучше вызвать специалиста. От того как будет собран тепловой насос зависит его продуктивная выработка тепла. Так же перед тем как приступать к выполнению сборки теплового насоса необходимо задумается над утеплением дома. В случае если дом не имеет отличные показатели по теплоизоляции, то продуктивность обогрева помещения тепловым насосом значительно снижается и не только его, а и других обогревателей, если такие имеются. Насосы такого типа использовать лучше в системах отопления с низкими температурами. Отличным использованием будет подключение к тепловому насосу теплого пола. Если учесть все особенности сборки, то вполне реально изготовить такой насос самостоятельно.

Особенности тепловой системы воздух-вода

Тепловой насос, которому посвящена эта статья, в отличие от других модификаций подобного устройства (в частности, вода-вода и грунт-вода), обладает рядом достоинств:

  • экономит электричество;
  • для установки не потребуются масштабные земельные работы, бурение скважин, получение специальных разрешений;
  • если подключить систему к солнечным батареям, то можно обеспечить полную ее автономность.

Веское преимущество тепловой системы, извлекающей энергию ветра и передающей ее воде, заключается в стопроцентной экологической безопасности.

Перед тем, как приступать к конструированию насоса, необходимо выяснить, в каких случаях система проявляет себя максимально эффективно, а когда ее использование нецелесообразно.

Тепловая насосная система, извлекающая энергию из воздушной массы, может использоваться для подогрева всех видов теплоносителей, применяющихся на территории СНГ: воды, воздуха, пара

Специфика применения и работы

Тепловой насос продуктивно работает исключительно в температурном диапазоне от -5 до +7 градусов. При температуре воздуха от +7 система будет вырабатывать больше тепла, чем необходимо, а при показателе ниже -5 – недостаточно для обогрева. Это связано с тем, что концентрированный фреон, находящийся в конструкции, закипает при температуре -55 градусов.

Теоретически система может вырабатывать тепло и в 30-градусный мороз, но его будет недостаточно для обогрева, ведь теплопроизводительность напрямую зависит от разности температуры кипения хладагента и температуры воздуха.

Поэтому жителям Северных регионов, где холода наступают раньше, эта система не подойдет, а в домах Южных областей она сможет эффективно прослужить несколько холодных месяцев.

Если в помещении установлены стандартные батареи, то тепловой насос будет работать менее эффективно. Лучше всего устройство воздух-вода сочетается с конвекторами и иными радиаторами с большой площадью, а также с системами «теплый пол», «теплые стены» водного типа.

Также само помещение должно быть хорошо утеплено снаружи, обладать встроенными многокамерными окнами, обеспечивающими лучшую теплоизоляцию, чем обычные деревянные или пластиковые.

Тепловой насос лучше всего взаимодействует с водяной системой «теплый пол», не требующей нагрева теплоносителя свыше 40 – 45º С

Самодельный тепловой насос сможет эффективно обогревать дома площадью до 100 кв. м и гарантировано выдавать мощность в 5 кВт. Следует понимать, что фреон невозможно залить достаточно качественно в конструкцию, созданную в бытовых условиях, поэтому следует рассчитывать на температуру его кипения до -22 градусов.

Устройство домашней сборки идеально подойдет для снабжения теплом гаража, теплицы, подсобных помещений, небольшого частного бассейна и др. Система обычно используется в качестве дополнительного обогрева.

Электрокотел или иное традиционное оборудование для отопительного сезона потребуется в любом случае. Во время сильных морозов (-15-30 градусов) тепловой насос рекомендуется выключать, чтобы избежать растрат электроэнергии, ведь в этот период его эффективность составляет не больше 10%.

Тепловые насосы поставляют достаточное количество энергии для обогрева воды в крытых частных бассейнах (+)

Принцип действия системы

Рабочее вещество в конструкции – воздух. Через наружный блок, устанавливающийся на улице, кислород по трубам поступает в испаритель, где взаимодействует с хладагентом.

Фреон под действием температуры становится газообразным (поскольку закипает при -55 градусах) и в нагретом виде под давлением поступает в компрессор. Устройство сжимает газ, тем самым увеличивая его температуру.

Горячий фреон поступает в контур накопительного бака (конденсатора), где происходит отдача тепла воде, которую впоследствии можно использовать для организации отопления и ГСВ. В конденсаторе фреон лишается только части своего тепла, и все еще находится в газообразном состоянии.

Проходя через дроссель, хладагент распрыскивается, в результате чего его температура понижается. Фреон становится жидким и в таком виде переходит в испаритель. Цикл повторяется.

На рисунке схематически показана реализация принципа элементарного теплового насоса, разделенного компрессором и расширителем на два контура – высокого и низкого давления

Желающим самостоятельно соорудить тепловой насос из бросовых материалов и отслужившей техники, к примеру, из старого холодильника, поможет информация, изложенная в рекомендуемой нами статье.

Виды тепловых насосов

Существуют два вида установок. В одном тепловая энергия атмосферного воздуха передается для нагрева жидкого теплоносителя в системе отопления и горячей воды для хозяйственных нужд. В другом случае нагревается непосредственно воздух внутри помещения, без возможности нагрева горячей воды, это принцип называется воздух-воздух.

Кроме атмосферных существуют геотермальные и гидротермальные тепловые насосы. В их работе тепло отбирается из пробуренной скважины или водоема. Однако дополнительные расходы, связанные с бурением, защитой от коррозии, обеспечением электробезопасности и заиливанием, существенно усложняют монтаж и увеличивают сумму капитальных затрат.

Обзор производителей

Расходы на монтаж с учетом стоимости скважин могут составить от 5 до 10 тысяч долларов. При использовании открытого водоема будет дешевле в 1,5—2 раза.

Производители тепловых насосов делятся на три ценовых категории:

  1. Дешевые китайские. Например, Meeting (КНР), максимальная мощность — 7 кВт, отапливаемая площадь — 50—100 м2, цена — 95200 руб.
  2. Под американским брендом производятся в том же Китае. Например, Mammoth (США/КНР), максимальная мощность — 7,8 кВт, отапливаемая площадь — 50 м2, цена — 261000 руб.
  3. Самые дорогие традиционно — немецкие. Например, Stiebel Eltron (ФРГ), максимальная мощность — 9,9 кВт, отапливаемая площадь — 50 м2, цена — 645000 руб.

Рекомендуется выбрать оператора, предоставляющего весь комплекс услуг:

  • проектирование;
  • поставка;
  • монтаж;
  • пусконаладочные работы;
  • сервисное обслуживание.

Цены на разные модели тепловых насосов

тепловой насос

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.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий