Как сделать тепловой насос своими руками, принцип функционирования

Эко-энергия

Ранние модели тепловых насосов только частично удовлетворяли потребности, минимально снабжая тепловой энергией. Сегодняшние виды являются более эффективными, могут использоваться для отопительных систем. Именно по этой причине множество хозяев пытаются собственными руками создать насос для частного пользования.

В данной статье мы попытаемся объяснить, какие критерии использовать, чтобы удачно выбрать лучший вариант устройства и учесть геодезические характеристики участка. Описана подробно работа систем «зеленой энергии», перечислены имеющиеся отличия. Учитывая представленные рекомендации, можно выбрать действительно эффективный вариант.

Сущность насоса и особенности его функционирования

Обычно термин тепловой насос подразумевает комплект конкретного оснащения. Его основная функция – это сбор теплового энергетического ресурса, его непосредственная транспортировка к клиенту. Всякое тело, среда, имеющая показатели температуры от +1º, и больше может стать его источником.

Среда содержит множество источников тепла небольшой температуры. Сюда входят отходы промышленного типа от заводов, электростанций, также, канализация. Чтобы обеспечить функционирование насосов в отоплении здания необходимы три естественные источники, которые могут восстанавливаться самостоятельно – это вода, воздух, земля.

Как сделать тепловой насос своими руками, принцип функционирования

Данные поставщики энергетического ресурса непосредственно связаны с солнечной энергией, которая через нагревание заставляет двигаться ветер и воздух, сообщая земле тепловую энергию. Потому главным критерием, по которому подразделяют насосные системы является выбор подходящего источника.

Принцип функционирования данных агрегатов основывается на способности тела или среды успешно передавать энергию иному телу или среде. Получатели энергии и ее поставщики в системах обычно функционируют парами.

Есть следующие разновидности тепловых насосных устройств:

  • Воздух – вода.
  • Вода – воздух.
  • Земля – вода.
  • Вода – вода.
  • Вода – вода
  • Земля – воздух.
  • Воздух – воздух.

При всем этом слово, идущее первым, определяет разновидность среды, которая отдает системе теплоту низкой температуры. Второе показывает тип носителя – именно ему передается энергия. В тепловых насосных устройствах вода – вода, теплота отбирается у воды и теплоносителем в данном случае является жидкость.

Современные приборы имеют три главных источника энергии: вода, среда, земля. Простейший вариант – это воздушный насос, и востребованность такой системы можно объяснить наличием незамысловатой конструкции, также, простоты монтажа.

Но, при столь явной популярности, данные виды можно назвать малопроизводительными. Кроме этого, КПД не является стабильным, зависит от сезонных колебаний температуры.

Как сделать тепловой насос своими руками, принцип функционирования

Когда понижается температура, понижается производительность. Подобные варианты рассматривают в качестве дополнения к главному энергетическому источнику.

Наиболее эффективные – это виды оборудования, где используется тепло почвы, которая получает, затем аккумулирует солнечную энергию, также, подогревается от энергии ядра земли.

Иначе говоря, грунт можно считать своеобразным аккумулятором, имеющим неограниченную мощность. Но, надо добавить, что температура почвы, в особенности, на определенной глубине, является постоянной, присутствуют незначительные колебания.

Как сделать тепловой насос своими руками, принцип функционирования

Область использования энергии, которая вырабатывается тепловыми насосными устройствами:

  • Устройства в сфере отопления и горячего водоснабжения
  • Использование в контурах отопления воздушного типа
  • Процедура подготовки теплового носителя
  • Тепловая система в подогреве воды для бассейна

Значимым фактором плодотворной стабильной работы оборудования считается постоянство температурных показателей источника. Подобные свойства имеют системы, где вода – это главный источник энергии. В таких насосах коллектор размещают, или в скважине, или в водоеме.

Как сделать тепловой насос своими руками, принцип функционирования

Главные детали конструкции насосов

Чтобы установка функционировала согласно имеющимся принципам, конструкция обязана содержать четыре главных агрегата:

  • Испаритель.
  • Компрессор.
  • Дроссельный клапан.
  • Конденсатор.

Компрессор — это важнейший элемент конструкции, его основной функцией является повышение давления и температурных показателей паров, которые образуются в итоге кипения. В случае с климатической техникой и тепловыми насосными устройствами часто используются спиральные варианты современного типа.

Они рассчитаны на работу в момент минусовой температуры, практические бесшумны, действуют при высоких и низких температурах, что значительно отличает их от иных видов. Несомненным плюсом являются компактные размеры и незначительная масса.

Испаритель, представляющий собой конструктивную деталь, похож на емкость, где жидкое вещество становится паром. Хладагент проходит по контуру, минует испаритель, разогревается, получается пар, который, в свою очередь, направляется к компрессору.

Внутри компрессора пары подвергаются давлению, отчего растет температура. Компрессор осуществляет перекачивание под существенным давлением, пара в конденсатор.

Следующей, не менее важной и конструктивной деталью является конденсатор, функция которого сводится к полной отдаче энергии контуру внутреннему.

Промышленные компании делают образцы в виде многочисленных серий и обеспечивают их пластинчатыми тепловыми обменниками. Главный ресурс для подобных конденсаторов – это медь или сталь.

Клапан, который называют дроссельным или терморегулирующим, обычно устанавливается вначале контура, если конкретнее, то вначале части, где среда повышенного давления становится средой с пониженным давлением. Дроссель и компрессор разделяют контур насосного устройства на части: с наличием высоких параметров давления и с наличием низких.

Как сделать тепловой насос своими руками, принцип функционирования

В момент прохождения через дроссельный расширительный вентиль жидкость, которая проходит по закрытому контуру испаряется частично, отчего, как давление, так и температура падают, после отправляется в тепловой обменник. Последний сообщается со средой, захватывает ее энергию переносит снова в систему.

При содействии клапана осуществляется регулировка потока хладагента к испарителю. В процессе выбора клапана необходимо брать в учет системные параметры, теперь необходимо добиться того, чтобы клапан четко соответствовал данным параметрам.

Как правильно выбрать тип насоса

Главный показатель данной обогревательной системы – это мощность, которая непосредственно влияет на денежные затраты, идущие на приобретение нужного оборудования, выбор конкретного источника теплоты низкой температуры. Высота мощности тепловой системы, влияет на цену комплектующих деталей.

Здесь говорится, в первую очередь, о мощности компрессора, величине глубины скважин для зондов, или о площади, нужной для расположения коллектора. Если произвести термодинамические подсчеты правильно, то можно получить гарантию плодотворного функционирования системы.

Первым этапом является тщательное изучение участка, который планируют занять под монтаж насоса. Если здесь имеется водоем, то можно сказать, что условия идеальные. Применение такого варианта, как вода-вода, существенно сократит ранее запланированный объем работ с землей.

Как сделать тепловой насос своими руками, принцип функционирования

Применение теплоты земли, наоборот, предполагает огромное число работ, которые связаны с выемкой почвы. Системы, использующие воду как низкопотенциальную теплоту, считаются самыми эффективными, следовательно популярными.

Тепловая энергия почвы применяется посредством двух методов. Первый подразумевает бурение скважин, имеющих диаметр 100-168 мм, и их глубина способна достигать до100 м – это зависит от системных параметров.

В данные скважины помещают специально предназначенные зонды, а второй метод предполагает применение коллектора из труб, размещаемого под поверхностью земли по горизонтали. Чтобы осуществить такой вариант, нужна внушительная площадь.

Когда совершается укладка коллектора, то отлично подойдут территории с хорошо увлажненным грунтом. Конечно, намного дороже обойдется пробурить скважины, чем располагать коллектор, но не каждый участок имеет свободную площадь.

Как сделать тепловой насос своими руками, принцип функционирования

Если на участке есть залегающие грунтовые воды, тепловые обменники устраиваются в двух скважинах, расположенных друг от друга в промежутке пятнадцать метров.

В подобных системах отбор энергии выполняется посредством перекачивания грунтовых вод по контуру, частично занимающему скважины. Они нуждаются в установке фильтрующего устройства, периодическом очищении теплового обменника.

Самая дешевая и незамысловатая схема насосного устройства базирована на извлечении энергии из воздушного пространства. Ранее она стала основой для оснащения и обустройства обычных холодильников, немного позже, по ее главным принципам были разработаны кондиционеры.

Как сделать тепловой насос своими руками, принцип функционирования

Разные виды оснащения, обладают различной эффективностью. Самые незначительные показатели присутствуют у насосов, которые пользуются воздушной средой. Кроме того, они напрямую зависят от условий погоды.

Грунтовые виды насосов, в основном, располагают, стабильными показателями. Коэффициент плодотворности таких систем может колебаться в пределах 2,8 – 3,3. Максимальной эффективностью располагают системы вода-вода, что можно объяснить стабильностью температурных данных источника.

Хочется отметить, что глубина расположения в водоеме коллектора, влияет стабильность температуры. Чтобы добиться мощности величиной 10КВт, надо примерно триста метров трубопровода.

Главный параметр, согласно которому оценивается эффективность функционирования насоса – это показатель преобразования. Высота данного коэффициента способствует эффективности самого насоса.

Как собрать тепловой насос самостоятельно

После ознакомления со схемой действия и конструкцией насоса, необходимо собрать, затем прикрепить альтернативное отопление самостоятельно, и данный этап вполне возможен в домашних условиях. Перед тем как начать работу, надо произвести расчет главных параметров системы. Чтобы правильно вычислить параметры будущего насосного устройства, допустимо использовать специально предназначенное программное обеспечение. Обычно оно используется при оптимизации охладительных систем.

Как сделать тепловой насос своими руками, принцип функционирования

Система типа воздух-вода считается самым незамысловатым в сооружении, не потребует объемного труда по устройству контура, присущего грунтовым и водным видам насосов. Для этого понадобятся только два канала – один для подачи воздуха, другой для переправки отработанной массы.

Должен присутствовать вентилятор, также, компрессор соответствующей мощности. Подобному агрегату подойдет компрессор, используемый в стандартных сплит-системах. В данном случае не обязательно приобретать новый прибор, можно также его снять со старого оснащения или применить исправные детали холодильника. Самый лучший вариант – это использование спирального вида, такие компрессоры, кроме того, что имеют высокую эффективность, обеспечивают высокое давление, от которого повышается температура.

Чтобы обустроить конденсатор, нужна медная труба, емкость, также, змеевик для производства которого можно употребить любой цилиндр соответствующего диаметра. При намотке на него медной трубы можно быстро и беспрепятственно сделать данную деталь конструкции.

Когда змеевик готов, его следует монтировать в емкость, которая заранее разделена наполовину. Для того, чтобы сделать емкость лучше всего использовать ресурсы, являющийся максимально устойчивыми к коррозии. Когда помещается змеевик, две половинки свариваются вместе. Площадь змеевика надо рассчитывать согласно такой формуле: МТ/0,8 РТ, где:

  • МТ– представляет мощность энергии.
  • 0,8– показатель тепловой проводимости в момент взаимодействия воды со змеевиком.
  • РТ– различие температуры воды при выходе и входе.

При выборе трубы при делании змеевика своими руками, надо сфокусироваться на толщине стен, она должна составлять не меньше одного миллиметра. Если имеют место другие условия может произойти деформация трубы.

Испаритель насоса допустимо выполнять посредством двух вариантов – как емкость с наличием змеевика и как трубу. Потому как температура жидкости небольшая, можно создавать емкость из пластика. В нее погружается контур, выполняющийся из медной трубы.

Спиралька змеевика обязана быть в соответствии с диаметром и высотой емкости, которая выбрана. Есть еще версия испарителя: труба, находящаяся в трубе и тогда трубка с присутствием хладагента кладется в пластиковую трубу с внушительным диаметром, где проходит вода.

На длину подобной трубы влияет запланированная ранее мощность насосного устройства и ее обычно сворачивают, чтобы добиться вида спирали.

Клапан терморегулирующий относится к трубопроводной арматуре, роль запорной детали в ТРВ играет игла. Положение запорной детали клапана обусловлено температурными показателями в испарителе.

Эта значимая деталь системы обладает достаточно сложной структурой, включает следующие элементы:

  • Термоэлемент.
  • Трубка капиллярную.
  • Диафрагму.
  • Термобаллон.

Если присутствует повышенная температура, то данные элементы способны выйти из строя. Потому в процессе проведения работ, заключающихся в пайке системы, надо изолировать клапан с помощью асбестовой ткани. Клапан регулирующий обязан быть в соответствии с производительностью испарителя.

После того как выполнены работы по производству главных частей, подходит время сборки конструкции в один блок. Именно процедура закачки хладагента считается самой важной и ответственной. Скорее всего, ее не сможет выполнить человек, не имеющий опыта в подобном направлении. Надо обратиться к специалисту, осуществляющему ремонт и обслуживание климатического оснащения.

Сотрудники данной сферы имеют все нужное оснащение, кроме заправки хладагента способны совершить правильное тестирование деятельности всей системы. Если попытаться провести процедуру закачки самостоятельно, то это может повлечь за собой поломку конструкции, более того, серьезные травмы. Еще, чтобы привести в действие систему, необходимо специально предназначенное оснащение.

В момент запуска системы осуществляется нагрузка, потому просто необходимо наличие пускового реле. Затем надо регулировать клапан и величину давления хладагента.

Когда приходит время выбирать хладагент, надо со всей серьезностью отнестись к этой процедуре. Все потому, что именно данное вещество является главным «переносчиком» энергии, которая становится полезной. Самые востребованные хладагенты из всех имеющихся сегодня – это фреоны. Они представляют собой производные от углеводородных составов, в которых некоторая часть атомов замещается иными элементами.

Как сделать тепловой насос своими руками, принцип функционирования

В итоге проведения такой деятельности получилась целая система, где циркулирует хладагент, происходит отбор, также, перенос энергии к конденсатору. Когда выполняется подключение насосов к системе теплового снабжения дома надо учитывать следующее: температура воды должна быть на выходе не более пятьдесят-шестьдесят градусов.

Так как при работе насоса тепловая энергия является незначительной, то надо искать специальные устройства для отопления, которые бы служили в качестве потребителей теплоты. Можно выбрать теплый пол, объемные радиаторы, сделанные из стали, алюминия с внушительной площадью излучения.

Самодельные версии насосных устройств стоит рассматривать как дополнительное оборудование, поддерживающее функционирование главного источника.

Ежегодно конструкции насосов все более совершенствуются, появляются различные образцы. В промышленных типах, применяемых в быту, используются наиболее эффективные поверхности, передающие теплоту. Это обеспечивает регулярный рост производительности систем.

Значимым фактором, влияющим на усовершенствование такой технологии, считается экологическая составляющая. Такие системы отличаются высокой эффективностью, более того, не способствуют загрязнению окружающей среды. Так как нет открытого пламени, то работа является полностью безопасной.

Выводы

Отличная альтернатива отопительных систем – это тепловые насосы. Они практичны, могут служить длительный период, абсолютно безвредны, не опасны для среды. В настоящее время такие устройства рассматриваются ведущими специалистами, как прогрессивный шаг к развитию высокоэффективных и максимально безопасных отопительных конструкций.

Оцените статью
Добавить комментарий