На подключение к централизованной системе отопления или установку оборудования, работающего на альтернативных источниках энергии, владельцы домов тратят большие суммы денег. Инновационным решением, способным удешевить обогрев жилья, стал тепловой насос. Многие умельцы для его создания используют старые холодильники или кондиционеры с качественным компрессором. В нашей статье мы расскажем о видах теплонасосов, их преимуществах, а также предоставим пошаговую инструкцию изготовления подобного агрегата своими руками.
Плюсы и минусы самодельного оборудования
Тепловой насос представляет собой устройство, которое не производит тепло, а перемещает его с одного места в другое, повышая при этом температуру за счет компрессии. Этот процесс протекает по принципу цикла Карно, который заключается в движении рабочего тела (хладагента) по замкнутой системе. При смене его состояние с жидкого на газообразное и наоборот происходит выделение или поглощение большого количества энергии. Этот принцип используют в конструкциях холодильников, но механизм действия теплового насоса заключается в поглощении тепла снаружи и передаче его помещению.
Этапы цикла Карно:
- жидкий фреон по трубке поступает в испаритель;
- взаимодействуя с теплоносителем, которым выступают вода, воздух или грунт, хладагент испаряется, принимая газообразное состояние;
- рабочее тело проходит через компрессор, сжимается под давлением, что способствует повышению его температуры
- далее поступает в конденсатор, который выступает теплообменником;
- отдает полученное тепло теплоносителю и вновь принимает форму жидкости;
- в таком виде фреон поступает в расширительный клапан, где при низком давлении вновь движется к испарителю.
Устройство промышленного производства дорогое, срок окупаемости составляет в среднем 5-7 лет. Популярность теплового насоса из старого холодильника обусловлена минимальными материальными вложениями на изготовление агрегата и возможностью экономии энергозатрат при его работе.
Внимание! Для получения 3-4 кВт тепловой энергии расходуется в среднем 1 кВт электричества.
Дополнительно выделяют следующие плюсы использования самодельного оборудования:
- отсутствие шума, посторонних запахов;
- не требуется установка вспомогательных конструкций, дымохода;
- работа оборудования не наносит вред окружающей среде, так как не предполагает выброс в атмосферу продуктов сгорания;
- возможность установки системы в удобном месте;
- многофункциональность. Зимой устройство используют как обогреватель, а летом в качестве кондиционера;
- безопасность. Эксплуатация не предполагает использование топлива, а максимальная температура узлов агрегата не превышает 90 0С;
- долговечность, надежность. Срок службы агрегата при использовании качественных комплектующих составляет 30 и более лет.
Основным минусом самодельных устройств является их малая производительность, поэтому их чаще используют как дополнительный вариант отопления отдельных комнат в доме. Собирать подобную систему рекомендуют в помещениях с хорошей теплоизоляцией и уровнем теплопотерь не более 100 Вт/м2.
Виды самодельных обогревателей из холодильника
По типу используемого источника энергии тепловые насосы для дома делят на следующие виды:
- геотермальные (открытые и закрытые);
- воздушные.
Агрегаты, использующие вторичные источники тепла, устанавливают обычно на предприятиях, так как их рабочий цикл связан с выработкой энергии, требующей дополнительной утилизации.
В геотермальных насосах источником энергии выступает грунт или грунтовые воды. Устройства замкнутого типа делят на:
- Горизонтальные. Коллектор, собирающий тепло, имеет форму колец или зигзагов. Его располагают горизонтально в траншеях на глубине более 1,3 м. расстояние между трубами – около 1,5 м. Используют подобные тепловые насосы для обогрева помещения небольшой площади. Если грунт песчаный, то длину контура увеличивают в 2 р., так как он не способен удерживать влагу.
- Вертикальные. Отличается вертикальным расположением коллектора теплосборника. Глубина скважины – около 200 м. Они заполняются грунтовыми водами, отдающими впоследствии тепло. Такой вариант системы используют, если отсутствует возможность горизонтального ее размещения или существует высокая угроза повреждения ландшафта. 1 м скважины дает 50-60 Вт энергии, поэтому для насоса с мощностью 10 кВт достаточно пробурить 170 м. Чтобы получить больше тепла нужно сделать несколько небольших скважин на расстоянии 20 м друг от друга.
- Водные. Форма коллектора идентична горизонтальному типу теплового насоса, но располагают его на дне водоема, ниже уровня промерзания (глубина – от 2 м). Этот метод установки системы обычно обходится дешевле. Стоимость зависит от места нахождения водоема, его глубина и общего объема воды.
В насосах открытого типа вода, используемая для теплообмена, сбрасывается обратно в грунт.
Внимание! Подобный вариант отопительного устройства возможен при наличии законного разрешения на его установку и химической чистоты водоема.
Контур водяных тепловых насосов изготавливают из пластиковых труб, которые прижимают ко дну водоема из расчета 5 кг на 1 м длины. Каждый 1 п.м. контура дает около 30 кВт энергии. Если вам нужна система с мощностью 10 кВт, то протяженность контура должна быть не менее 300 м. К плюсам конструкции относят простоту монтажа, малую стоимость. Минусом является невозможность обогрева помещения при сильных морозах, так как получение энергии не происходит.
Исходя из названия, в воздушных тепловых насосах источником энергии является воздух. Эти агрегаты подходят для территории с жарким климатом, так как при минусовой температуре производительность будет сильно снижаться. Основной плюс заключается в отсутствии больших материальных затрат на бурение скважин. Систему располагают недалеко от дома.
Эффективность насоса зависит от его коэффициента преобразования, который представляет собой разницу между потребляемой и отдаваемой энергией. Основной фактор, влияющий на эту величину, температура входного и выходного контуров. Система будет работать лучше, если разница между данными параметрами будет большая.
Инструкция сборки насоса из старого холодильника
Перед началом сборки агрегата определитесь с его видом и схемой работы. На чертеже обозначьте точные размеры устройства, расстояния между элементами и точки соединения узлов.
Вторым этапом сборки насоса является извлечение компрессора со старого холодильника, который будет прокачивать воду и хладагент по трубопроводу. Основной элемент системы отопления должен быть исправен. Если его ранее ремонтировали, то неизвестно, будет ли работать собранное оборудование.
Для сборки и монтажа теплонасоса купите следующие детали:
- герметичная емкость из нержавеющей стали объемом не менее 120 л;
- медные трубы различного диаметра (3 шт.);
- пластиковый бак, объем – 90 л;
- металлопластиковые трубы;
- L-образные кронштейны (длина – 30 см). С их помощью компрессор крепится к стене.
Далее соберите конденсатор, который расположен в задней части холодильника:
- стальную емкость разрежьте болгаркой пополам;
- в одну часть поместите змеевик;
- используя сварочный аппарат, выполните сварку емкости. Прочный каркас позволит хорошо удерживать тепло и переносить действие высоких температур;
- чтобы конденсатор выполнял роль теплообменника, на бак намотайте медную трубку, а ее концы закрепите рейками.
Пластиковый бак будет выполнять функцию испарителя. На нем также установите змеевик и прикрепите к стене кронштейнами.
Внимание! Выбор компрессора и испарителя делайте с учетом их мощности. Чтобы производительность системы соответствовала планируемой величине, ее запас должен быть не менее 20 %.
После подготовки основных узлов подберите терморегулирующий клапан. Снимите его с того же устройства, что и конденсатор, или купите подобный. Это позволит легко совместить элементы системы друг с другом.
Все элементы насоса скрепите между собой и подсоедините теплообменник к системе трубами ПВХ.
Итоги
Если вы решили, что для обогрева вашего дома нужен тепловой насос, то не торопитесь покупать готовую установку. Самодельное устройство гораздо дешевле и потребляет меньшее количество энергии при работе, что позволит сэкономить на оплате электричества. При сборке агрегата следите за качеством сварных соединений. Работа системы возможна только в условиях полной их герметичности.