Як зробити тепловий насос типу вода-вода покрокова схема збирання - Аква-Ремонт

Якщо опалювати приватний будинок газом неможливо чи надто дорого, а використовувати тверде паливо не зручно, чому б не витягти енергію прямо з довкілля? Один із найефективніших варіантів одержати необхідні джоулі — тепловий насос вода вода. На заході промислове виробництво таких агрегатів давно налагоджене та має високий попит. Однак вартість їхня досить висока. Тому питання створення теплового насоса своїми руками залишається дуже актуальним.

Як влаштований та працює такий тепловий насос?

Грубо кажучи, тепловий насос працює як холодильник, навпаки. Холодильник виводить частину тепла назовні, щоб зменшити температуру всередині камери. Тому задня стінка холодильника помітно нагрівається. Тепловий насос «охолоджує» навколишнє середовище, нагріваючи теплоносій, який циркулює в будинковій системі опалення.

Зазвичай теплові насоси вода вода складаються з наступного набору пристроїв:

зовнішнього контуру;
внутрішнього контуру;
випарника;
конденсатора;
компресора.

Зовнішній контур є трубою, по якій циркулює ґрунтова вода. Вона надходить у систему із свердловини, проходить через зовнішній контур, віддаючи системі теплову енергію з низьким потенціалом, а потім скидається в іншу свердловину. Іноді всередині зовнішнього контуру, зануреного у воду, є спеціальна рідина, що називається «розсолом». Це теж цілком ефективний спосіб зібрати тепло, що знаходиться в навколишньому середовищі.

Зверніть увагу! Якщо біля будинку є відкрита водойма, його також можна використовувати як джерело тепла. При цьому немає необхідності бурити свердловини дляпаркану та скидання ґрунтової води.

Тепло ґрунтової води надходить у випарник. Сюди ж потрапляє через капілярний отвір холодоагент, що знаходиться під тиском. Зниження тиску викликає процес випаровування та тепло з внутрішніх стінок випарника передається холодоагенту. Газоподібний холодоагент надходить у компресор, де відбувається процес його стиснення, після чого він прямує в конденсатор.

Тут холодоагент знову перетворюється на рідкий стан, а отримана в результаті енергія використовується для підігріву теплоносія, який циркулює в трубах опалювальної системи будинку. Таким чином, низькопотенційна теплова енергія води перетворюється на енергію з високим потенціалом і дозволяє навіть у сильні морози обігрівати будинок цілком ефективно. Цей процес представлений на схемі теплового насоса вода.

На схемі теплового насоса «вода-вода» показаний процес отримання з навколишнього середовища теплової енергії з низьким потенціалом високопотенційної енергії для обігріву будинку та підігріву води

Якість роботи теплового насоса залежить від коливань температури води. Чим стабільніша температура, тим краще обігрів. У свердловині температура води протягом усього року коливається в межах 7-12 градусів, що дозволяє використовувати обладнання дуже ефективно. Щоб автоматизувати роботу пристрою, використовують терморегулятор, який вмикає та вимикає компресор, підтримуючи в температуру в приміщеннях на певному рівні.

Як самостійно зробити такий пристрій?

Саморобний тепловий насос типу «вода-вода» є набором готових агрегатів, які необхідно підключити в правильній послідовності. Виглядає просто, але на практиці всю справу можна зіпсувати через відсутність грамотнихрозрахунків. Вони необхідні для того, щоб з'ясувати оптимальну потужність компресора, діаметр труби теплообмінника, а також інші параметри системи. У нефахівців є кілька варіантів вирішення цієї проблеми:

скористатися спеціальним програмним забезпеченням (наприклад, програм CoolPack 1,46 і Copeland);
використовувати он-лайн калькулятори, що пропонуються на сайтах виробників такого обладнання;
запросити спеціаліста, який допоможе все розрахувати за певну плату чи за доброту душевну.

Отже, тепер про кожну деталь докладніше.

Деталь #1 - компресор

Найпростіший спосіб придбати відповідний компресор — зняти його з кондиціонера, наприклад, зі спліт-системи марки LG. Семиватний компресор має потужність 9,7 кВт при виробництві тепла і 7,5 кВт - при охолодженні. Додаткова перевага таких компресорів – низький рівень шуму під час роботи.

Компресор для теплового насосу водо-вода можна зняти зі старого кондиціонера. Переважно вибирати модель, що підходить за потужністю і працює безшумно

Багато компресорах використовується фреон R22, температура кипіння якого становить -10, конденсування — +55. У 2030 році цей холодоагент буде заборонено використовувати. Гідною альтернативою може стати більш «молодий» фреон R422. Втім, змінити холодоагент можна не тільки при створенні теплового насоса, але і в будь-який час.

Деталь #2 - конденсатор

Для виготовлення конденсатора можна використовувати бак із нержавіючої сталі приблизно на 120 літрів. Його розрізають навпіл, всередину монтують мідний змійовик, приварюють з'єднання з дводюймовим різьбленням, потім половинки бака з'єднують за допомогою зварювання. Площа змійовика, за яким будециркулювати холодоагент, розраховується за формулою:

ПЗ - площа змійовика;
МТ - Потужність тепла, що видається системою, кВт;
0,8 - коефіцієнт теплопровідності при взаємодії води та міді;
РТ - різниця температури води на вході в систему та на виході з неї, градусів Цельсія.

Для виготовлення змійовика підійде мідна труба напівдюймова, спеціальна холодильна або чиста сантехнічна. Рекомендована товщина стінки труби 1-1,2 мм. Щоб перетворити відрізок труби потрібної довжини на змійовик, достатньо намотати її на будь-який циліндр, наприклад, на газовий балон. Кінці змійовика виводять назовні, використовуючи сантехнічні перехідники. Для забезпечення герметичності з'єднання слід скористатися льоном та затискною гайкою.

Щоб зробити змійовик для конденсатора теплового насоса вода-вода, потрібно обережно намотати мідну трубу на балон. Зафіксувати крок витків допоможе металева рейка

Зверніть увагу, що вхід фреоновода повинен розташовуватися у верхній частині конденсатора, щоб запобігти утворенню бульбашок.

Деталь #3 - випарник

На роль випарника підійде пластикова діжка об'ємом 127 л. Зручніше, якщо вона матиме широку горловину. Розраховують випарник так само, як і конденсатор. Мідну трубу можна скрутити мідним дротом, без будь-якої ізоляції.

Саморобний випарник для теплового насоса вода-вода можна зробити із пластикової бочки із широкою горловиною. Змійовик можна укласти і в меншу ємність, але зручніше працювати з бочкою об'ємом понад 120 л.

Фахівці рекомендують використовувати для саморобних теплових насосів випарники «затопленого» типу, в яких зріджений холодоагент надходить у воду знизу, а випаровується у верхнійчастини. Перехідники можна виготовити із горловин звичайних пластикових пляшок, які фіксують за допомогою льону та герметика. Для подачі та відведення води підійдуть стандартні каналізаційні труби. При монтажі терморегулюючого клапана перед початком паяння труби лінії вирівнювання слід обмотати його вологою тканиною, оскільки цей елемент не можна нагрівати більш ніж до 100 градусів.

Складання та заправка фреоном

Щоб зібрати підготовлені пристрої в єдину систему, знадобиться зварювальний апарат. Біля входу в компресор рекомендується зробити заправний клапан, який стане в нагоді надалі. Потім, за допомогою спеціального вакуумного насоса, слід перевірити систему на вакуум.

Щоб заправити систему фреоном, знадобиться балон, що містить не менше 2 кг холодоагенту. Після заправки рекомендується почекати кілька днів, перевіряючи тиск у системі. Якщо воно залишається постійним, отже, протечки відсутні. Якщо ж тиск знижується, визначити місця протікання можна найпростішим способом: за допомогою мильної піни. Недосвідченим майстрам краще звернутися до майстра, який заправить обладнання професійно та надійно.

Для автоматичного регулювання роботи системи рекомендується використовувати однофазне пускове реле на 40А, запобіжник 16А, електричний щиток і DIN рейку. Знадобиться два капілярні датчики температури: біля виходу з системи (рекомендоване максимальне значення температури — 40 градусів) та на виході з випарника (температура відключення — 0 градусів, щоб не допустити замерзання системи). Якщо для обліку показань обох термодатчиків використовується контролер, слід пам'ятати, що його налаштування можуть збитися при вимкненні електроенергії.

Приблизно так виглядає один із варіантів саморобного теплового насоса.вода-вода. Зверху пристрій закритий металевим корпусом, на якому монтується панель керування

Після того, як система готова, а її елементи розміщені у зручних місцях, слід спорудити дві окремі свердловини для забору та скидання ґрунтової води та підвести зовнішній контур до системи. У місцевостях, де буріння свердловин пов'язане з певними проблемами, зайнятися цим питанням слід насамперед. Якщо свердловини пробурити не вдасться, можливо доведеться вибрати інший варіант теплового насоса, наприклад, «земля-вода».

Декілька корисних рекомендацій

Перед тим, як розпочинати виготовлення теплового насоса, слід оцінити рівень теплоізоляції будівлі та підвищити її до максимального рівня. Інакше ефективність цієї системи прагнутиме нуля.

Найкраще застосовувати тепловий насос у комплекті з низькотемпературними системами опалення. Найчастіше агрегат підключають до системи «тепла підлога». Успішним може бути досвід із системами теплих стін, великих за площею радіаторів тощо. п. Ефективність системи буде тим вищою, чим менша різниця температур на зовнішньому та внутрішньому контурах.

Щоб зменшити витрати на спорудження теплового насоса, рекомендується використовувати додаткове джерело тепла: газовий, електричний або твердопаливний котел. Необхідна потужність та витрати на спорудження теплового насоса будуть меншими, а вартість опалення житла скоротиться.