Теплообменник фреон вода для теплового насоса – Комплектующие для теплового насоса

Содержание

схема теплообменника, фреон-вода, контроллер самодельный, компрессор сплит

Для хозяев частных домой всегда остро стоит вопрос обогрева дома. Можно использовать центральное газовое или водное отопление, но можно изучить и другие варианты. Такой альтернативой является тепловой насос. Сэкономить можно с помощью самостоятельного сооружения, используя старую технику.

Принцип работы и схема теплового насоса

Теплонасосы способны работают от натуральных источников энергии. Прибор выделяет тепло без дизельного или твердого топлива.

При обустройстве отопительной системы главную роль занимает теплонасос. Его постройка требует особого внимания.

Сам насос не может выделить тепло, он просто переносит его в дом. На это требуется небольшое количество электричества. Достаточно иметь тепловой насос и внешний источник энергии для обогрева здания. Работает насос противоположно холодильнику. Тепло забирается снаружи и направляется в помещение.

Схема теплового насоса:

Компрессор – промежуточный элемент системы;
Испаритель – элемент передачи низкопотенциальной энергии;
Дроссельный клапан – по нему перемещается фреон в испаритель;
Конденсатор – в нем хладагент охлаждается и отдает свое тепло.

Сначала энергия выделяется из природных источников и попадает в испаритель. Дальше тепло передается фреону. В компрессоре хладагент поддается высокому давлению и его температура повышается. Дальше фреон направляется в конденсатор, где и происходит его отдача отопительной системе. Хладагент возвращается в испаритель, где процесс повторяется.

Энергосберегающие трубы для сохранения энергии помогут сэкономить и сберечь тепло. Как установить такую систему можно узнать на сайте: https://homeli.ru/stroitelstvo-doma/inzhenernye-sistemy/kanalizatsiya/energosberegayushchie-sistemy

Самодельный тепловой насос из холодильника: этапы создания

Тепловой насос – достаточно дорогой прибор. Но при желании можно своими руками соорудить устройство из старого холодильника или кондиционера. Холодильное устройство имеет в своей системе две необходимые для насоса детали – конденсатор и компрессор.

Этапы сборки теплового насоса из холодильника:

Сначала собирается конденсатор. На вид это волнистый элемент. В холодильнике он размещен сзади.
Конденсатор необходимо уложить в прочный каркас, который хорошо удерживает тепло и переносит действие высоких температур. В определенных случаях приходится разрезать тару, чтобы беспроблемно установить конденсатор. По окончанию монтажа емкость сваривается.
Дальше идет установка компрессора. Необходимо, чтобы агрегат был в хорошем состоянии.
Функцию испарителя выполняет обыкновенная пластиковая бочка.
Когда все будет подготовлены, следует скрепить элементы между собой. К отопительной системе теплообменник крепится трубами из ПВХ.

Так получается самодельный тепловой насос. Закачку фреона должен проводит профессионал, так как жидкость непроста в работе. К тому же для ее закачки необходимо иметь специальное оборудование.

Тепловые насосы из старой бытовой техники отлично подходят для обогрева небольших помещений хозяйственного назначения.

Холодильник может выполнить роль радиатора. Потребуется сделать два воздухоотвода, которые обеспечат его циркуляцию. Один отвод принимает холодный воздух, второй – выпускает горячий.

Биогаз набирает популярность, как альтернативный источник энергии. О его преимуществах читайте в статье: https://homeli.ru/stroitelstvo-doma/inzhenernye-sistemy/kanalizatsiya/biogaz-svoimi-rukami

Виды теплонасосов: нюансы работы теплообменника фреон-вода

Природный источник энергии может представлять собой систему скважинного типа, грунтового или водоемного. Каждый вариант уникальный. Отличается принцип работы и монтаж.

Когда источником энергии является скважина, необходимо пробурить соответствующее отверстие в земли. В 1 м источника можно добыть 50-60 Вт энергии. Для нормальной работы теплонасоса потребуется 20 м.

Особенности получения энергии со скважины:

Главные плюсы – компактность и большая теплоотдача;
Минус – сложности при бурении скважины.

Когда источником тепла выступает грунт, то труба залегает на глубину ниже уровня промерзания земли. Для укладки трубы можно вырыть котлован или траншею.

Добыча энергии с земли достаточно трудный процесс, который требует большой площади, которая не будет доступной к эксплуатации.

Если поблизости размещены водоемы, то можно положить трубу в источник воды. Главное требование – достаточная глубина. В 1 кв м воды можно получить 30 Вт энергии. Для фиксации труб на глубине к ним прикрепляется груз.

В некоторых случаях в качестве источника используют воздух. Такой насос содержит хладагент. В этом случае подходит фреон из холодильника. Вещество забирает тепло из воздуха и отдает помещению.

Все составляющие солнечной батареи доступны и не дороги. И собрать конструкцию можно своими руками. обо всех этапах работы читайте в следующем материале: https://homeli.ru/stroitelstvo-doma/inzhenernye-sistemy/otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami

Контроллер для теплового насоса и другие элементы системы вода-вода

Трубы помещаются в ближайший водой в достаточно глубиной. Важно, чтобы вода полностью не промерзала. Конденсатор подключается к отопительной системе дома. Сама работа имеет 4 этапа.

Этапы работы насоса вода-вода:

Хладагент принимает тепло от внешнего источника, нагревается и закипает;
Фреон в виде газа поступает в компрессор, там он сжимается под давлением;
Теплоотдача отопительной системе, хладагент снова принимает жидкое состояние;
Фреон возвращается на изначальные позиции и готов к принятию тепла.

Главное в данной системе – компрессор. Фреон не сможет самостоятельно сконденсироваться, если в доме высокая температура. Для этого потребуется повышенное давление, что и выполняет данный элемент.

Так теплонасос берет наружное тепло, добавляет собственное, а также нагревается в компрессоре. Водный источник охлаждается, а дом обогревается. Автоматику работы гарантирует контроллер. Все данные отмечены на датчиках давления и температуры.

Как сделать тепловой насос своими руками из старого холодильника (видео)

Тепловой насос имеет простой принцип работы. Переделка существующей сплит-системы требует особых знаний, но можно черпать энергию из натуральных источников. Ими может послужить колодец, грунт, водоем, воздух.

homeli.ru

схема теплообменника, фреон-вода, контроллер самодельный, компрессор сплит

Собрать тепловой насос своими руками вполне доступно любому человекуДля хозяев частных домой всегда остро стоит вопрос обогрева дома. Можно использовать центральное газовое или водное отопление, но можно изучить и другие варианты. Такой альтернативой является тепловой насос. Сэкономить можно с помощью самостоятельного сооружения, используя старую технику.

Содержание:

- Принцип работы и схема теплового насоса
- Самодельный тепловой насос из холодильника: этапы создания
- Виды теплонасосов: нюансы работы теплообменника фреон-вода
- Контроллер для теплового насоса и другие элементы системы вода-вода
- Как сделать тепловой насос своими руками из старого холодильника (видео)

Принцип работы и схема теплового насоса

При обустройстве отопительной системы главную роль занимает теплонасос. Его постройка требует особого внимания.

Тепловой нанос черпает энергию из земли, воды или воздуха

Схема теплового насоса:

Компрессор – промежуточный элемент системы;
Испаритель – элемент передачи низкопотенциальной энергии;
Дроссельный клапан – по нему перемещается фреон в испаритель;
Конденсатор – в нем хладагент охлаждается и отдает свое тепло.

Самодельный тепловой насос из холодильника: этапы создания

Этапы сборки теплового насоса из холодильника:

Сначала собирается конденсатор. На вид это волнистый элемент. В холодильнике он размещен сзади.
Конденсатор необходимо уложить в прочный каркас, который хорошо удерживает тепло и переносит действие высоких температур. В определенных случаях приходится разрезать тару, чтобы беспроблемно установить конденсатор. По окончанию монтажа емкость сваривается.
Дальше идет установка компрессора. Необходимо, чтобы агрегат был в хорошем состоянии.
Функцию испарителя выполняет обыкновенная пластиковая бочка.
Когда все будет подготовлены, следует скрепить элементы между собой. К отопительной системе теплообменник крепится трубами из ПВХ.

Прежде чем сделать тепловой насос, необходимо остановиться на двух моментах – что это за агрегат и каковы его принципы работы

Тепловые насосы из старой бытовой техники отлично подходят для обогрева небольших помещений хозяйственного назначения.

Виды теплонасосов: нюансы работы теплообменника фреон-вода

Особенности получения энергии со скважины:

Главные плюсы – компактность и большая теплоотдача;
Минус – сложности при бурении скважины.

Для нормальной работы теплонасоса требуется 35-50 м трубы

Добыча энергии с земли достаточно трудный процесс, который требует большой площади, которая не будет доступной к эксплуатации.

Контроллер для теплового насоса и другие элементы системы вода-вода

Этапы работы насоса вода-вода:

Хладагент принимает тепло от внешнего источника, нагревается и закипает;
Фреон в виде газа поступает в компрессор, там он сжимается под давлением;
Теплоотдача отопительной системе, хладагент снова принимает жидкое состояние;
Фреон возвращается на изначальные позиции и готов к принятию тепла.

Показатели контрольно-измерительного прибора помогают ориентироваться в различных ситуациях

Как сделать тепловой насос своими руками из старого холодильника (видео)

thewalls.ru

Теплообменники

При самостоятельном изготовлении теплового насоса часто встает вопрос «как сделать теплообменник». Желание сделать самодельный теплообменник понятно — промышленные изделия достаточно дороги и труднодоставаемы. Постараемся помочь самоделкиным 🙂

Для пластинчатых теплообменников, с их очень высокой эффективностью вопрос по занижению
площади теплообмена остро не стоит. На один м2 площади теплообмена
они легко выдают 5 kW мощности при дельте t один градус.
То есть при дельте 5 градусов 1 м2 выдаст 25 kW. Но такую дельту
получить сложно из-за скорости и небольшой длины каналов в коротких ПТО.
Для большей дельты надо выбирать более длинные ПТО
Это для вода/вода и расходе воды через него 5м/сек.
При дальнейшем увеличении скорости сред гидравлические потери даже для пластинчатого будут расти, кроме того прирост теплоотдачи
незначителен. Кроме того, хотя теплоотдача велика, большей мощности
не получить, не будет расти дельта.

Для теплообменника «труба в трубе» таких показателей достичь сложнее.
При скорости омывания 5 м/сек теплоотдача может быть почти такой же,

5 kW на м2 на град. Но гидропотери не позволят нормально эксплуатировать такой теплообменник, поэтому он должен быть коротеньким.
Мощность одного будет маленькая, надо будет параллельно сотню-другую.
Спаяли в пакет — вот и получился почти пластинчатый, но дороже.
И эффективность все же меньше-нет извилистых каналов как в пластинчатом.
Поэтому для трубы в трубе оптимальный параметр цена/эффективность
достигается при 0,8 kw м2 град при скорости воды 1м/сек.
При 1,5м/сек и 5 град дельты получаем 5 kW на метр площади при ещё терпимых гидропотерях.
Дальнейшая интенсификация повышением скорости считается неоправданной.

Хотя кипение и конденсация происходят по разному и теплоотдача от пара
намного отличается от жидкости, общие усредненные коэффициенты теплоотдачи по всей длине теплообменника в нашем диапазоне примерно похожи. Ну может туда-сюда 20-30%.
В испарителе сначала жидкость, затем выкипающая парожидкостная смесь и в конце перегрев пара.
В конденсаторе все наоборот, снятие перегрева пара, затем насыщение парожидкостной смеси, в конце переохлаждение жидкости.
Если использовать отдельные переохладители, предконденсаторы, регенераторы, экономайзеры тогда считать надо по каждой фазе отдельно.
Выбор фреонов для тепловых насосов невелик, гликоль надо использовать по возможности
максимально разбавленный водой. И дешевле и теплоотдача лучше.
Жидкостные теплообменники в нашем случае могут быть пластинчатые, труба в трубе и разнообразные змеевики в кожухе.
Теплоотдача от воды и от фреона отличаются, но с оребрением заморачиваться не будем.

Применение гликоля ещё сильнее снижают разницу в теплоотдачах.
Теплоотдача от парожидкостной смеси фреона и от воздуха отличаются раз в 30-50 ( зависит от % соотношения пар/жидкость)
Поэтому для воздушных обязательно применяется оребренная труба различных профилей с коэффициентом оребрения со стороны воздуха никак не менее 40.
Вот при таких условиях нам достаточно знать коэффициенты теплообмена.
Иначе изучение может затянуться.

в которую помещают теплообменник.
В случае с оребренной трубой создать турбулентный поток жидкости в непосредственной близости от трубы сложнее. Из-за большей вязкости будут застойные зоны, мешающие интенсификации теплообмена путем перемешивания (турбулизации) потока.
Теплообмен в таких местах будет идти только посредством теплопроводности.
Теплопроводность воды низкая 0,58, у гликолей ещё меньше, без конвекции
никуда не годится по сравнению с алюминием (200) или медью (400) из
которых делают трубы и оребрение.
У воздуха вообще 0,02 зато вязкость маленькая.
В этом случае можно применять очень густое оребрение, с высотой ребер в 10-20 раз больше толщины. Толщина при этом 0,2-0,5 мм. Расстояние между ними ограничивается условиями образования инея.
Теплоотдача у жидкостей намного лучше, поэтому длина ребра возможна всего раза в 2-4 больше толщины, в зависимости от теплопроводности материала из которого его изготовили, да и профиль желательно треугольного сечения. Вязкость не позволяет располагать слишком часто.
Длиннее делать бессмысленно, температура ребра по мере удаления от трубы снижается из-за ограниченной теплопроводности применяемого материала.

Поэтому в самодельных теплообменниках из обычной трубы можно получить лучшие результаты на воде, просто увеличивая скорость. Помогут эффективности короткие, толстые и редкие треугольные ребра.
Для воздуха длинные, тонкие и частые.
Ну и направление протока вдоль оребрения трубы желателен.

vmestogaza.ru

Тепловой насос своими руками + фото

Хорошей альтернативой традиционному отоплению загородного дома, особенно если нет возможности подвести газ, может явиться тепловой насос. Действие такого насоса основано на использовании новейших научных разработок в области использования различных альтернативных источников энергии. Требуемое тепло получается извлечением из земли, воздуха и воды.

У нас в России тепловые насосы пока новинка, но в других развитых странах они выпускаются и успешно применяются уже более тридцати лет. На нашем рынке низкий спрос можно объяснить двумя основными причинами:

незнание населением принципов действия и свойств тепловых насосов из-за практически полного отсутствия сведений об этом в средствах массовой информации и печати;
высокой стоимостью тепловых насосов.

Перед тем как сделать тепловой насос своими руками, необходимо остановиться на двух моментах: что это за агрегат и каковы принципы работы такого насоса.

Схема работы теплового насоса

Тепловой насос — это машина, которая поглощая из окружающей среды (земля, воздух, вода) низко потенциальную тепловую энергию может передавать её в системы теплового снабжения в виде нагретого воздуха или воды. Рабочим телом для теплопередачи является фреон.

Практически, тепловой насос — это холодильник с обратным действием, вместо холода вырабатывается тепло. Электроэнергия затрачивается только для перемещения фреона по внутреннему контуру насоса, поэтому затраты на неё относительно невелики.

Вся система работает при отоплении как котёл, а при охлаждении как кондиционер.

Принцип действия

Контур хладагента теплового насоса

Фреон, имеющий низкую температуру кипения, при прохождении через испаритель переходит из своего жидкого состояния в газообразное. Данный процесс происходит при температуре около минус пяти градусов и низком давлении в системе.
Из испарителя фреон в газообразном состоянии поступает в компрессор, в котором происходит его сжатие до создания высоких показателей давления и температуры.
Потом горячий газ проходит во второй теплообменник, конденсатор, в котором осуществляется процесс теплообмена между теплоносителем из обратки отопления и горячим газом.
Производительность теплового насоса Фреон, отдав тепловую энергию системе отопления, охлаждается и вновь переходит в своё жидкое состояние, а теплоноситель, получивший тепло, поступает в систему отопления.
Давление фреона по-прежнему ещё высокое, но при прохождении через редукционный клапан, оно снижается.
Далее фреон вновь поступает в испаритель и снова повторяется весь цикл.
Использование теплового насоса вместо традиционных источников получения тепла имеет следующие несомненные преимущества:
Отпадает необходимость денежных затрат на приобретение топлива, доставку и хранение.
Высвобождается довольно значительная территория, занимаемая под котельную, помещения склада топлива и подъезда к нему.
Занимает минимум места, не нарушая интерьер дома и внешний вид фасада.
Для работы установки нет необходимости в проводке дополнительно никаких коммуникаций, достаточно обычной электрической бытовой сети.
При работе насоса не происходит выделение никаких вредных веществ, нет возможности отравления ядовитым газом или возгорания.
Тепловые насосы пожаро- и взрывобезопасны при эксплуатации.
Установка обеспечивает полноценное отопление дома зимой и заменяет кондиционер летом, работая в отличие от кондиционера, полностью бесшумно.

Обратите внимание! Выделяемое в летнее время тепло можно успешно использовать для подогрева бассейна.

Изготовление

Тепловой насос

Тепловой насос может быть изготовлен из имеющихся в хозяйстве деталей или путем приобретения дешёвых бывших в употреблении запасных частей. Порядок изготовления установки следующий:

Приобретаем готовый компрессор в специализированных магазинах или используем компрессор от обычного кондиционера. Закрепляем его к стене, где будет располагаться наша установка. Надёжность крепления обеспечивается двумя кронштейнами L-300.
Изготавливаем конденсатор. Для этого из нержавеющей стали бак с объемом около ста литров разрезаем пополам. Устанавливаем в бак змеевик из тонкой медной трубки с толщиной стенки не менее 1 мм. Для змеевика можно приобрести сантехническую трубку или применить медную трубку от старого холодильника. Змеевик изготавливаем следующим образом:

на кислородный или газовый баллон наматывается медная трубка, важно выдержать небольшое расстояние между витками, которое должно быть одинаковым;
для фиксации положения витков трубки берём два перфорированных алюминиевых уголка и прикрепляем их к змеевику таким образом, чтобы каждый виток нашей трубки был расположен напротив отверстия в уголке. Уголки обеспечат одинаковый шаг расположения витков и придадут геометрическую неизменяемость всей конструкции змеевика.

После установки змеевика, половинки бака свариваем между собой, предварительно вварив необходимые резьбовые соединения.
Изготавливаем испаритель. Берем обычную закрытую ёмкость из пластмассы объёмом 60 или 80 литров. В неё вмонтируем змеевик из трубки диаметром в ¾ дюйма и резьбовые соединения для труб слива и поступления воды (допускаются обычные водопроводные трубы). Готовый испаритель также закрепляем на стене при помощи L -кронштейнов необходимого размера.
Приглашаем мастера для сборки системы, сварки медных трубок и закачки фреона. Не имея опыта работы с холодильным оборудованием, не надо пробовать выполнить эту работу самостоятельно. Это может привести к выходу из строя всей конструкции и чревато получением тяжёлых травм.

После готовности основной части нашей системы, необходимо выполнить её подсоединение к устройствам распределения и забора тепла.

Сборка установки забора тепла зависит от типа насоса и источника тепла.

Видео

В следующем видеоматериале подробно рассказано об особенностях тепловых насосов:

Подробнее об устройстве самодельного насоса в следующем ниже видео:

Фото

Устройство теплового насоса

Установка теплового насоса

Тепловой насос вода-вода

Тепловой насос в системе коммуникаций

Система отопления тепловым насосом вода-вода

Схема теплового насоса воздух-воздух

Принцип работы воздушного теплового насоса

Использование воды как источника тепла

Геотермальное отопление с помощью теплового насоса

stroysvoimirukami.ru

Тепловой насос своими руками

Тепловой насос — штука интересная, но дорогая. Примерная стоимость оборудования + устройства внешнего контура от 300$ до 1000$ за 1 кВт мощности. Зная «рукастость» российского люда, легко предположить, что уже не один тепловой насос, сделанный своими руками, работает на просторах нашей необъятной и разноклиматической родины. Чаще всего встречаются самодельные аппараты, которые изготовили «холодильщики». И это понятно, ведь тепловой насос и морозильная камера работают по одному и тому же принципу, просто система тепловых установок ориентирована на сбор тепла, а не на его отведение, и компрессор используется большей мощности.

О принципе работы читайте тут.

Что может стать источником тепла для теплового насоса

Тепло для обогрева помещения можно отбирать у воздуха на улице. Но тут неминуемо возникнут сложности при эксплуатации: слишком велики колебания температуры даже среднесуточные, не говоря уже о том, что нормальную эффективность тепловой насос показывает при температуре выше 0^oC. А как много регионов у нас имеют зимой такую картину? Весной, да и то не ранней, и не на всей территории, и не постоянно.

Источником тепла для вашего дома с отоплением от теплового насоса может стать любая среда

Намного более приемлемым выглядит источник тепла, расположенный в воде. Если рядом есть речка, озеро или приличной глубины пруд — это просто здорово: можно трубопровод просто утопить. Важно только чтобы там рыбаки с донками не рыбачили.

Еще один неплохой вариант — колодец, однако есть вероятность, что упадет уровень воды и придется вам искать другой источник. Но пока все нормально, работать будет неплохо: средняя температура воды в подземных горизонтах 5-7 ^oC. Этого для работы теплового насоса более чем достаточно.

Вы будете, возможно, удивлены, но использовать можно и канализацию — там температуры выше, чем в колодцах. Трубопровод можно будет разместить в сточной яме или колодце, но при условии, что он будет покрыт водой постоянно. И трубу нужно будет выбрать химически стойкую.

Горизонтальный подземный коллектор — дело чрезвычайно трудоемкое: снять грунт придется с нескольких соток на глубину ниже точки промерзания. Это очень большие объемы, которые в одиночку или даже с помощником не осилить. И, как показала практика, в наших климатических условиях такие системы малоэффективны: слишком суровы зимы.

С вертикальными коллекторами дело не лучше — без бурильной техники обойтись вряд ли удастся. Количество и глубина скважин зависят от грунта: разброс возможного съема тепла с метра скважины очень большой. От 25 Вт/м в сухом щебенистом и песчаном грунте, до 80-85 Вт/м во влажных щебенистых и песчаных почвах или в граните. Соответственно и разница в длине скважин в 3 раза и выше.

Вот схема отопления дома тепловым насосом. При использовании, как в описываемом примере, двух скважин и при отсутствии замкнутого контура, расстояние между двумя колодцами должно быть не менее 20 метров. И нужно учесть направление потока, чтобы холодная вода от насоса не снижала температуру в «донорской» скважине

В описываемом примере самодельного теплового насоса, источник тепла — колодец с хорошей скоростью поступления воды. Вода прибывает настолько быстро, что покрывает расход на бытовые потребности и ее хватает для переноса нужного количества тепла (была рассчитана необходимая скорости подачи воды, и соответственно подобран насос). Но источником тепла для этой модификации может служить любой из описанных выше, кроме воздуха. Определившись с источником тепла, можно будет изготовить тепловой насос для отопления дома.

Тепловой насос вода-вода из компрессора кондиционера

Этот тепловой насос из кондиционера несложно изготовить своими руками, но вам понадобиться помощь хорошего мастера по ремонту холодильной техники. Для изготовления вам нужно приобрести:

Рабочий компрессор от кондиционера. Это может быть новый, купленный в магазине, но вполне подойдет б/у, главное, чтобы он был рабочим и ресурс его еще не был выработан. Уточните, с каким хладагентом он работает: вам нужно будет заправлять систему.
Гибкая медная труба двух диаметров (сечение небольшое, типа тех, что используются в холодильниках) с толщиной стенки не менее 1 мм. Больший диаметр используем для изготовления змеевика конденсатора (12 метров), меньший — для змеевика испарителя (10 м).
Запчасти для изготовления теплового насоса
Металлопластиковая труба для теплообменников (12 м + 10 м). В нее засовываем медные трубы, и по ним циркулирует теплоноситель. Так что внутренний диаметр должен быть прилично больше наружного диаметра меди.
Терморегулирующий вентиль (ТРВ).
Термоизоляционная поролоновая труба (12 м + 10 м). Внутренний диаметр такой, чтобы можно было засунуть металлопластиковую трубу.
Шаблон для изготовления змеевика — толстостенная труба (можно газовый баллон).
Фреон для заполнения системы.
Каркас для монтажа составляющих.
Контролирующая аппаратура: датчик давления фреона и температуры, устройство защиты от холостого хода насоса, электропускатель, таймер.

Все эти составляющие с платой за работу холодильщика (за сборку и пайку, заливку фреона) составили примерно 600$. Плюс затраты личного времени на обустройство входного контура и сборку.

Теперь приступаем к изготовлению самого теплового насоса.

Первыми можно сделать змеевики. Сначала медные трубы вставляете в металлопластиковые, сверху на металлопластик надеваете термоизоляцию. На шаблон наматываете витки трубы. Стараетесь расстояние между ними делать одинаковым.
На каждый конец МП трубы устанавливается соединительный фитинг-тройник. Его надеваете на медную трубку. Получается, что из МП медь торчит. Устанавливаете фитинг — способ зависит от выбранного вами типа (о металлопластиковых трубах и фитингах читайте тут). Теперь нужно добиться герметичности: пространство между фитингом и медью заливаете высокотемпературным герметиком. Так обрабатываете все четыре края.
Это готовые теплообменники с установленными фитингами
На раме закрепляете выбранный компрессор (был использован б/у на 1,2 кВт потребляемой мощности, а производительность по холоду 3,8 кВт). Для установки использованы автомобильные сайлент-блоки.

Уделите больше внимания виброизоляции и шумопоглощению: если устройство будет стоять в доме, они без дополнительных мер по их нейтрализации прилично действуют на нервы.

Теперь нужно будет установить и соединить теплообменники с компрессором. Для этого желательно пригласить «холодильщика», владеющего техникой капиллярной сварки (еще неплохо бы, чтобы он разбирался в тепловых насосах, а то вам долго придется объяснять, что и к чему). Он же заполнит систему фреоном и отрегулирует ее. Если вы не обладаете достаточными знаниями и навыками, самому это будет сделать в высшей степени проблематично, а работа с фреоном, вообще может закончиться травмой. Поэтому ищите хорошего специалиста и доверьте эту часть работы ему.
На раме нужно установить компрессор, затем собирать всю схему

В описываемом примере воду качают из колодца, водоносный горизонт расположен на глубине 4 метров. Один насос поднимает ее и подает в тепловой насос, во вторую скважину вода сбрасывается. Но можно организовать и замкнутый контур, тогда нужно будет рассчитать мощность циркуляционного насоса.

Это после работы «холодильщика»

Дальше подключаем внешний контур и отопительный.
1. К входу испарителя через тройник подключаем воду из внешнего источника.
2. К выходу металлопластиковой трубы через аналогичный тройник воду отводим.
3. Таким же образом подключаем отопительный контур к змеевику конденсатора.
Включаем систему — все должно работать. Но для нормальной работы необходимо будет еще контролировать наличие движения теплоносителя в первичном и отопительном контуре, температуру в них, контролировать давление фреона, чтобы можно было отследить утечку. Вообще, системе нужна надежная автоматика, а пока ее не подобрали можно поставить обычный пускатель. Но нужно помнить, что после любого отключения компрессор запускать можно только после того, как выровняется давление фреона в системе (10-15 мин).
Не самый презентабельный вид, но работает

Из опыта эксплуатации сделанного своими руками теплового насоса

Как показала практика использования, производительность представленного варианта невелика: 2,6-2,8 кВт. Говорить о высокой эффективности данного теплового насоса не приходится: на площади 60 м² при -5 ^oC на улице, сам он поддерживает +17^oC. Но система считалась и монтировалась под котел — радиаторы, при входящей температуры +45^oC, больше выдать просто не могут. Система в доме работала старая и количество радиаторов не увеличено, но пока в холода догревались печкой.

Если в конструкцию добавить регенеративный теплообменник, это повысит эффективность на 10-15%. Учитывая то, что затраты невелики, можно делать. Понадобиться две медные трубки по 1,5 метра. Одна диаметром 22 мм, вторая — 10 мм. На более тонкую для увеличения площади теплообмена, наматывается 4-х жильный проводник (длина 3-4 метра, диаметр 4 мм), концы его припаиваются к трубке, чтобы не разматывались. Трубка с намотанной проволокой аккуратно вставляется в трубку большего диаметра. Ее нужно установить между компрессором и испарителем. Доработка незначительная, но довольно ощутимо повышает эффективность. Правда, при определенных условиях небезопасная: в компрессор может попасть теплый фреон, что приведет к выходу его из строя.

Доработка схемы: можно добавить регенеративный теплообменник, что поднимет производительность примерно на 15-20%

Второй вариант повышения эффективности, более безопасный и не менее эффективный — встроить дополнительный теплообменник для подогрева воды или гликоля.

На что обратить внимание, если вы решили делать тепловой насос своими руками. Есть несколько вещей, о которых узнать можно только на опыте:

- Пусковые токи конкретно этой установки были очень даже приличными. Не всегда ресурсов сети хватало для запуска установки. Потому, если делать серьезную установку, лучше брать трехфазный компрессор, и подводить, соответственно, трехфазный ввод. Да, недешево, но для стабильного старта однофазного компрессора требуется электронный стабилизатор приличной мощности, что тоже дешевым не назовешь.
- Тепловой насос на готовой радиаторной системе не даст нормальной температуры в помещении. Они рассчитаны на другую температуру теплоносителей, которую эти установки, тем более самодельные, дать в состоянии крайне редко. Потому или модернизируйте систему (добавив как минимум столько же секций радиаторов), или устанавливайте водяные полы.
- Если в колодце есть три кольца воды, это не значит, что дебет у него большой. Нужно знать, сколько он в состоянии давать воды при постоянном ее отборе.

Итоги

Несомненно, стоимость теплового насоса из кондиционера в разы ниже готовых заводских вариантов, даже китайского производства. Но нюансов тут море: нужно позаботиться об источнике и количестве подаваемого тепла, правильно рассчитать длину теплообменников (змеевиков), установить автоматику, обеспечить гарантированное питание, и т.д. Но если вы в состоянии решит эти проблемы, то это, несомненно, выгодно. Позволим дать вам совет: в первый год очень желательно иметь резервное отопление, а испытания и пробный пуск, лучше проводить еще летом, чтобы было время на доработку агрегата до начала отопительного сезона.

teplowood.ru

Теплообменники

Для теплообменника «труба в трубе» таких показателей достичь сложнее.
При скорости омывания 5 м/сек теплоотдача может быть почти такой же,
5 kW на м2 на град. Но гидропотери не позволят нормально эксплуатировать такой теплообменник, поэтому он должен быть коротеньким.
Мощность одного будет маленькая, надо будет параллельно сотню-другую.
Спаяли в пакет — вот и получился почти пластинчатый, но дороже.
И эффективность все же меньше-нет извилистых каналов как в пластинчатом.
Поэтому для трубы в трубе оптимальный параметр цена/эффективность
достигается при 0,8 kw м2 град при скорости воды 1м/сек.
При 1,5м/сек и 5 град дельты получаем 5 kW на метр площади при ещё терпимых гидропотерях.
Дальнейшая интенсификация повышением скорости считается неоправданной.

В теплонасосном оборудовании для отопления дома используется довольно
узкий диапазон температур при теплообмене.
Кипение в испарителе от -20 до +10 и конденсация от + 35 до + 65.
И там и там диапазон по 30 град. Давления от 2 до 20.
Одна среда — вода или разбавленный гликоль, другая — фреон.
Хотя кипение и конденсация происходят по разному и теплоотдача от пара
намного отличается от жидкости, общие усредненные коэффициенты теплоотдачи по всей длине теплообменника в нашем диапазоне примерно похожи. Ну может туда-сюда 20-30%.
В испарителе сначала жидкость, затем выкипающая парожидкостная смесь и в конце перегрев пара.
В конденсаторе все наоборот, снятие перегрева пара, затем насыщение парожидкостной смеси, в конце переохлаждение жидкости.
Если использовать отдельные переохладители, предконденсаторы, регенераторы, экономайзеры тогда считать надо по каждой фазе отдельно.
Выбор фреонов для тепловых насосов невелик, гликоль надо использовать по возможности
максимально разбавленный водой. И дешевле и теплоотдача лучше.
Жидкостные теплообменники в нашем случае могут быть пластинчатые, труба в трубе и разнообразные змеевики в кожухе.
Теплоотдача от воды и от фреона отличаются, но с оребрением заморачиваться не будем.
Применение гликоля ещё сильнее снижают разницу в теплоотдачах.
Теплоотдача от парожидкостной смеси фреона и от воздуха отличаются раз в 30-50 ( зависит от % соотношения пар/жидкость)
Поэтому для воздушных обязательно применяется оребренная труба различных профилей с коэффициентом оребрения со стороны воздуха никак не менее 40.
Вот при таких условиях нам достаточно знать коэффициенты теплообмена.
Иначе изучение может затянуться.

А если теплообменник внутреннего блока поместить в трубу и создать там поток воды по спирали для увеличения скорости потока? Использовать то эту конструкцию конечно можно. Целесообразность под вопросом.
Разве только если других нет, а эти девать некуда, тогда да.
Специально приобретать не стоит.
Наружное оребрение трубы сделано для того, чтобы компенсировать разницу в коэффициентах теплоотдачи воздуха снаружи и фреона внутри.
Разница может достигать 50 раз, в зависимости от скорости воздуха.
Вязкость воздуха и другие свойства намного отличаются от жидкости
в которую помещают теплообменник.
В случае с оребренной трубой создать турбулентный поток жидкости в непосредственной близости от трубы сложнее. Из-за большей вязкости будут застойные зоны, мешающие интенсификации теплообмена путем перемешивания (турбулизации) потока.
Теплообмен в таких местах будет идти только посредством теплопроводности.
Теплопроводность воды низкая 0,58, у гликолей ещё меньше, без конвекции
никуда не годится по сравнению с алюминием (200) или медью (400) из
которых делают трубы и оребрение.
У воздуха вообще 0,02 зато вязкость маленькая.
В этом случае можно применять очень густое оребрение, с высотой ребер в 10-20 раз больше толщины. Толщина при этом 0,2-0,5 мм. Расстояние между ними ограничивается условиями образования инея.
Теплоотдача у жидкостей намного лучше, поэтому длина ребра возможна всего раза в 2-4 больше толщины, в зависимости от теплопроводности материала из которого его изготовили, да и профиль желательно треугольного сечения. Вязкость не позволяет располагать слишком часто.
Длиннее делать бессмысленно, температура ребра по мере удаления от трубы снижается из-за ограниченной теплопроводности применяемого материала.

vmestogaza.ru

Лучшие тепловые насосы: от геотермальных до низкотемпературных

Тепловой насос является своего рода универсальным устройством, выполняющим функции, как обогревателя, так и кондиционера. Он оборудован системой охлаждения аналогичной той, что используется холодильниками и кондиционерами. В зависимости от потребности тепловой насос может и нагревать и охлаждать воздух в помещении.

Чтобы охладить «домашний» воздух летом, насос забирает от него тепло и отдает его во внешнюю среду. Зимой такой насос собирает тепло снаружи дома и передает его внутрь дома.

Режимы работы типичного теплового насоса

Тепловой насос Vitocal 350-A от всемирно известного производителя Viessmann. Оснащен специальным компрессором Compliant Scroll и обеспечивает температуру горячей воды до 60 градусов Цельсия.

Если воздух на улице не имеет достаточно тепла, чтобы тепловой насос поддерживал необходимую температуру внутри дома, на этот случай он оборудован нагревательными спиралями. Они включаются, когда температура за окном падает ниже -7 градусов и обеспечивают поступление дополнительного количества тепла. Фактически он начинает работать в режиме электрической печи.

Тепловой насос: теплообменники

Как правило, тепловые насосы оборудованы двумя отдельными теплообменниками. Один из них устанавливается снаружи дома (наружный), а другой – в доме (внутренний). Внутренний теплообменник оснащен нагревательными спиралями, вентилятором и змеевиком наполненным хладагентом.

Из чего состоит типичный тепловой насос:

Теплообменник для передачи тепла земли непосредственно к внутреннему контуру.
Компрессор.
Теплообменник для передачи тепла из внутреннего контура к отопительной системе.
Дроссель для снижения давления.
Рассольный контур и земляной зонд.
Отопительный контур и ГВС.

Пример уникального компактного теплообменника Limnion LIMA-1, который монтируется в водоеме рядом с домом.

Наружный теплообменник состоит из компрессора, вентилятора и змеевика с хладагентом. Обычно он устанавливается рядом с домом на бетонном основании либо же на крыше дома. Наружный теплообменник соединяется с системой коробов в доме при помощи своих коробов.

Отметим, что внутренняя система коробов может быть установлена под полом либо над потолком. Также обязательно нужно установить систему коробов, по которым воздух будет возвращаться.

Показатели эффективности работы

Эффективность нагрева, который производит тепловой насос, определяется коэффициентом эффективности нагрева. Этот коэффициент вычисляется отношением количества тепла, которое произвел насос за один час времени (измеряется в британских тепловых единицах в час — БТЕ/ч) к электроэнергии, потребленной насосом за такое же количество времени (ватт-часы).

Схема работы геотермального теплового насоса и его взаимодействие с источниками тепла.

Насос тем эффективнее, чем выше получился этот коэффициент. Т.е. коэффициент эффективности нагрева прямо пропорционален количеству тепла, которое произвел насос за единицу потраченной энергии. Кроме того эффективность теплового насоса оценивается еще и по Фактору сезонной нагревательной эффективности. Он является отношением общего количества тепла произведенного насосом за сезон к общему количеству затраченной им электрической энергии за этот же отрезок времени.

Тепловой насос Viessmann Vitocal 200-G является одной из наиболее популярных моделей не только в СНГ, но и в Европе.

Эффективность охлаждения воздуха тепловым насосом определяется Сезонным отношением эффективности по затраченной энергии. Этот коэффициент считается отношением средней производительности насосом холода за сезон, измеряемой в БТЕ/ч к потребляемой энергии в ватт-часах.

Принцип работы теплового насоса

Рассмотрим тепловой насос, который работает по принципу воздух-воздух. Как мы ранее выяснили, когда насос работает на обогрев дома, он забирает тепло снаружи и отдает его в дом. В этом случае хладагент, проходящий в змеевике наружного теплообменника, нагревается под воздействием воздуха снаружи дома.

Схема теплового насоса демонстрирует, что компрессор насоса и теплообменники играют ключевую роль в его функционировании.

В змеевике он находится в газообразном состоянии. Далее хладагент следует к компрессору, где под давлением сжимается, и его температура еще больше повышается. Нагретый сжатый газ поступает в змеевик внутреннего теплообменника и передает тепло воздуху, циркулирующему над змеевиком. Охлаждаясь, хладагент переходит в жидкое состояние и идет в расширительный клапан, где он опять нагревается и переходит в газообразное состояние.

Схема работы теплового насоса по типу “воздух-воздух” в режиме нагрева. Основные элементы:

змеевик теплообменника, монтируемый за пределами дома
наружный теплообменник
расширительное устройство
реверсивный клапан
компрессор
нагретый хладагент
охлажденный хладагент
расширительный бак
короб-воздуховод
электрическая нагревательная спираль
змеевик с хладагентом, расположенный внутри теплообменника
возвращаемый воздух.

В таком виде он поступает обратно в змеевик наружного теплообменника и цикл повторяется. Когда тепловой насос переключают в режим охлаждения, хладагент начинает свой путь в обратном направлении.

За смену направления циркуляции хладагента отвечает специальный реверсивный клапан.

Блуждающий по внутренним коробам дома воздух отдает свое тепло хладагенту через змеевик внутреннего теплообменника, а хладагент в свою очередь, поступая в змеевик внешнего теплообменника, отдает полученное тепло во внешнюю среду.

Другие типы и разновидности

Как вы уже поняли, тип теплового насоса воздух-воздух является наиболее распространенным, однако, не единственным. Существуют и другие типы насосов, реже встречающихся, но от этого не менее интересных по своему строению и работе. Насос типа воздух-вода имеет внешний змеевик, который находится в озере или колодце. Хладагент, проходящий по этому змеевику, в режиме нагрева забирает тепло у воды и передает внутрь дома, а в режиме охлаждения отдает собранное в доме тепло воде.

Схематическое изображение теплового насоса типа “воздух-вода”. Обратите внимание на кольцевую линию циркуляции хладагента, которая размещается в колодцах либо в водоеме.

Также существует такой тип тепловых насосов как воздух земля. Из его названия можно догадаться, что он работает по принципу теплообмена между землей снаружи дома и воздухом внутри него. В системе такого насоса закольцованный внешний змеевик находится в земле на глубине от 1,2 до 1,8 метров.

В режиме нагрева хладагент, прокачиваемый насосом через этот змеевик, забирает тепло от земли и передает его внутреннему воздуху дома. В охладительном режиме аккумулированное тепло дома отдается земле. Сам хладагент является смесью воды и антифриза. Принцип работы такого теплового насоса аналогичен насосу типа воздух-воздух.

Схема размещения теплового насоса типа “воздух-земля”. Закольцованный змеевик закапывается в землю на глубину от 1 до 2 метров.

Такие системы тепловых насосов имеют большое количество вариаций и если вы решили установить у себя одну из них, пригласите хорошего инженера. Он качественно спроектирует, и будет наблюдать за процессом монтажа системы.

Видео с отзывом владельца геотермального теплового насоса

Насколько тепловой насос – действительно эффективное устройство? Об этом можно послушать человека, который на собственном опыте узнал все преимущества и недостатки такого типа устройств.

Обслуживание теплового насоса

Если вы рассчитываете на долгосрочную и эффективную работу теплового насоса, установленного в вашем доме, вам необходимо время от времени проводить некоторые профилактические мероприятия.

Теплонасос класса “воздух-вода” NIBE применяется не только в отопительных системах, но и для обеспечения горячей воды или, опять же, подогрева воды.

Старайтесь как можно чаще проверять и чистить фильтр системы возврата воздуха, поскольку загрязненный фильтр способствует значительному снижению расхода воздуха и как следствие в высокой степени влияет на работоспособность всей системы. Проверять фильтр большинство производителей рекомендуют не реже, чем один раз в месяц.

Следите за маслом

При запуске системы теплового насоса проследите за тем, что бы масло в картере насоса было нагретым, так как если оно будет охлажденным и вязким система может выйти из строя.

Как видите, современный тепловой насос занимает крайне мало места и порой выглядит, как обычный внешний кондиционер.

Для этой цели существует система подогрева масла, которая работает при включенной системе. Поэтому за несколько часов до запуска системы подключите ее к сети и дайте маслу разогреться.

Чистка теплообменника

Время от времени занимайтесь чисткой наружного теплообменника. Перед тем как приступить к чистке теплообменника обесточьте его. Затем открыв теплообменник, удалите из него сухие листья и другой мусор. Промойте змеевик из шланга водой. Протрите приборы управления, что бы удалить из них накопившуюся грязь. Также при необходимости прочистите дренажные отверстия.

Геотермальный тепловой насос WKE от польской фирмы HEWALEX.

Проверьте проводку

Кроме того проверяйте проводку и линии подключения внутреннего и наружного теплообменников. Трубопроводы и соединительные шланги не должны иметь протечек. Если таковые обнаружились, попытайтесь уплотнить такие места. Если уплотнение не спасает ситуацию, замените трубы. Проверьте электрические соединения: прочно ли они закреплены. Разболтавшиеся соединения нужно затянуть.

Низкотемпературный тепловой насос AHP10L класса “воздух-вода”.

Смажьте двигатель и вентиляторы

Если двигатель и вентилятор теплового насоса имеют точки смазки, смазывайте их не реже раза в год маслом № 20 без детергентов. Только не переборщите с количеством смазочного масла, достаточно будет двух-трех капель на точку.

Очистите змеевик теплообменника

Периодически пылесосьте змеевик наружного теплообменника.

Некоторые умельцы собирают тепловые насосы Френетта своими руками. Обладая простой конструкцией (стальные диски вращаются внутри цилиндра с маслом), данный насос демонстрирует отличные показатели КПД.

Тепловой насос XHP 40 используется для постоянного обогрева воды в бассейне.

5 шагов проверки теплонасоса на работоспособность

Если ваша система на сервисном обслуживании, проследите за тем, что бы следующие дополнительные работы были обязательно проведены:

Проверка уровня масла в компрессоре.
Проверка работоспособности аппаратуры контролирующей давление воздуха, а также датчика сброса давления.
Проверка напряжения, которое подается на электродвигатели и аппаратуры управления этими электродвигателями.
Регулировка скорости вращения вентилятора и датчика температуры в термостате.
Проверка системы циркуляции хладагента на предмет утечек и при необходимости добавление хладагента в систему.

Как видите, тепловой насос – это совершенно потрясающее устройство, которое одним махом решает множество проблем по обогреву здания или даже когда требуется банальное поддержание нормальной температуры в бассейне.

rem-ont.com