Направи си сам термопомпа за отопление на дома

Термопомпата е интересно нещо, но скъпо. Приблизителната цена на оборудването + устройства с външна верига е от $ 300 до $ 1000 за 1 kW мощност. Познавайки „удобството“ на руския народ, лесно е да се предположи, че повече от една ръчно изработена термопомпа работи в необятността на нашата огромна и разнообразна родина. Най-често има домашно приготвени устройства, които са направени от "хладилници". И това е разбираемо, тъй като термопомпата и фризерът работят по един и същ принцип, просто системата на отоплителните централи е насочена към събиране на топлина, а не към нейното отвеждане, а компресорът се използва с по-голяма мощност.

Прочетете за това как работи тук.

Какво може да бъде източник на топлина за термопомпа

Топлина за отопление на помещението може да се вземе от въздуха навън. Но тук неизбежно ще възникнат трудности в експлоатацията: температурните колебания, дори среднодневни, са твърде големи, да не говорим за факта, че термопомпата показва нормална ефективност при температури над 0 ° С. И колко региона имаме такава картина през зимата ? През пролетта, а дори и тогава не рано, и не по цялата територия, и не през цялото време.

Всяка среда може да бъде източник на топлина за вашия отопляем дом с термопомпа

Източник на топлина, разположен във водата, изглежда много по-приемлив. Ако наблизо има река, езеро или езерце с прилична дълбочина, това е просто страхотно: можете просто да удавите тръбопровода. Важно е само рибарите с донки да не ловят там.

Друг добър вариант е кладенец, но има възможност нивото на водата да спадне и ще трябва да потърсите друг източник. Но засега всичко е наред, ще работи добре: средната температура на водата в подземните хоризонти е 5-7 oC. Това е повече от достатъчно за работата на термопомпата.

Може да се изненадате, но можете да използвате и канализационната система - температурите там са по-високи, отколкото в кладенците. Тръбопроводът може да бъде поставен в помийна яма или кладенец, но при условие, че през цялото време е покрит с вода. И тръбата ще трябва да е химически устойчива.

Хоризонталният подземен колектор е изключително трудоемка задача: ще е необходимо да се премахне почвата от няколкостотин квадратни метра на дълбочина под точката на замръзване. Това са много големи обеми, които не могат да бъдат овладени самостоятелно или дори с асистент. И както показва практиката, в нашите климатични условия такива системи са неефективни: зимите са твърде сурови.

С вертикалните колектори нещата не са по-добри - едва ли ще можете да се справите без сондажно оборудване. Броят и дълбочината на кладенците зависят от почвата: обхватът на възможно отстраняване на топлина от метър кладенец е много голям. От 25 W / m в сух трошен камък и пясъчна почва, до 80-85 W / m във влажен трошен камък и пясъчни почви или в гранит. Съответно разликата в дължината на кладенците е 3 пъти и повече.

Ето схема на отопление на къща с термопомпа. Когато се използват, както в описания пример, две кладенци и при липса на затворен контур, разстоянието между двете кладенци трябва да бъде най-малко 20 метра. И трябва да вземете предвид посоката на потока, така че студената вода от помпата да не понижава температурата в кладенеца "донор"

В описания пример за самоделна термопомпа източникът на топлина е кладенец с добър дебит на водата. Водата пристига толкова бързо, че покрива потреблението за битови нужди и е достатъчна за предаване на необходимото количество топлина (необходимият дебит на водата е изчислен и помпата е избрана съответно).Но източникът на топлина за тази модификация може да бъде всеки от описаните по-горе, с изключение на въздуха. След като вземете решение за източника на топлина, ще бъде възможно да се направи термопомпа за отопление на къщата.

Видове термопомпи

За да разберете ясно какво представлява термопомпата, трябва да знаете какъв е топлоносителят за нея по контурите на нейната структура отвън и вътре в къщата. Тези охлаждащи течности класифицират това устройство.

Видове термопомпи

Устройството получава енергия за работата си от следните източници:

• вода. Източникът може да бъде водоем, централизирано водоснабдяване или кладенец и т.н .;
• грундиране;
• въздух.

На закрито енергията, получена с такова устройство, се използва не само за отопление, но и за климатизация, както и за отопление на вода. Комбинацията от различни използвани функции и елементи дава възможност за разделяне на термопомпите на няколко типа, които включват:

• вода-вода;
• въздух-вода;
• почва-вода.

Вода-въздух

Най-ефективните системи за отопление са системите вода-вода. Тази ефективност се дължи на факта, че температурата на използваната вода, разположена на големи дълбочини, е постоянна и има доста високи показатели. За да получат енергия от този тип източник, те могат да използват:

• кладенци и кладенци, с помощта на които се изпомпват подпочвените води;
• открити водни тела, които включват реки и езера;
• отпадъчни води, използвани в промишлеността за технологии.

Термопомпа, която използва енергия, извлечена от резервоар от отворен тип, ще изисква най-ниски разходи. В този случай ще трябва да заредите тръби с охлаждаща течност и да ги спуснете във водата. В случая на подземните води се използва по-скъпа структура, тъй като нейното изпълнение вече е по-трудно. За да изхвърлите вода, трябва да построите кладенец. Тази вода ще премине през топлообменника.

Кръг въздух-вода или въздух

Термопомпа въздух-вода съчетава плюсове и минуси. Предимствата включват безполезността при разработването на кладенци с голяма дълбочина и работата, свързана с почистването на почвата. Недостатъкът на тези устройства е ниската му мощност през студения сезон, което се отразява на най-ниската му ефективност сред останалите модели. За да използвате това устройство, трябва да монтирате подходящото оборудване на покрива на къщата.

Термопомпа с въздушен източник

Предимството на този дизайн може да се отдаде на способността му да използва повторно напускащата топлина от помещенията, която загрява термопомпата под формата на дим, вода или въздух. През зимата ще е необходимо алтернативно отопление, за да се премахне липсата на топлина.

Подземни води

Термопомпа от този тип също е много ефективен източник на енергия за отопление. Това се дължи на факта, че топлината, която се получава от земята с дълбочина 5 метра, има постоянни температурни стойности и не се влияе от промените в метеорологичните условия на повърхността на земята. Във външната верига охлаждащата течност е специален безопасен състав, наречен саламура, който е безопасен от екологична гледна точка.

Външната верига, използвана за този тип термопомпа, може да бъде хоризонтален или вертикален тип.

Тръбите, използвани за тази система, трябва да са пластмасови. Хоризонталното изпълнение изисква голяма площ от земята. След като тръбите са положени под земята, този парцел земя не може да се използва за селскостопански нужди.

Позволено е да се отглежда трева или растения на същата възраст. За вертикално изпълнение ще е необходимо да се разработят няколко кладенци, чиято дълбочина варира от 50 до 150 метра, тъй като на такава дълбочина почвата има стабилна и висока температура. Такова устройство се нарича геотермална помпа.За пренос на енергия от такива дълбочини се използват специални сонди.

Как работи термопомпата

Околната среда около нас, при температури над един градус, има определено количество енергия. С помощта на термопомпа тази енергия може да се използва. Принципът му на действие се основава на пренос на топлина от източник с нисък потенциал с топлинна енергия към топлоносител, чиято температура е много по-висока.

Как работи термопомпата

Това се изпълнява по следния начин:

1. Охлаждащата течност навлиза в тръбопровода, разположен в земята. Нагрява се с няколко градуса.
2. След това охлаждащата течност, която е преминала в изпарителя, прехвърля във вътрешната верига енергията, събрана в изпарителя.
3. Хладилният агент се намира във външния кръг, който се превръща в газ след нагряване в топлообменник.
4. За да се повиши температурата на този хладилен агент, той влиза в компресора за компресия при високо налягане.
5. Вече загрятият хладилен газ влиза в кондензатора, който от своя страна отделя топлина към охлаждащата течност в отоплителната система на помещението.
6. След края на цикъла хладилният агент, който е загубил топлина, се превръща в течно състояние и се връща в първоначалното си положение.

Хладилните агрегати работят на подобен принцип. Следователно, термопомпи може да се използва за кондензиране на въздух при горещо време години (сплит системи), като от хладилника.

От експлоатационния опит на термопомпа "направи си сам"

Както показва практиката, производителността на представената опция е ниска: 2.6-2.8 kW. Не е необходимо да се говори за високата ефективност на тази термопомпа: на площ от 60 m2 при -5 oC на открито, тя самата поддържа + 17oC. Но системата беше обмислена и инсталирана под котела - радиаторите при входна температура от + 45 ° C просто не могат да издават повече. Системата в къщата работеше стара и броят на радиаторите не беше увеличен, но досега в студа те се загряваха от печка.

Ако към конструкцията се добави регенеративен топлообменник, това ще увеличи ефективността с 10-15%. Като се има предвид, че разходите са ниски, можете да го направите. Ще ви трябват две медни тръби по 1,5 метра всяка. Единият с диаметър 22 мм, вторият - 10 мм. 4-жилен проводник (дължина 3-4 метра, диаметър 4 мм) се навива върху по-тънък, за да се увеличи площта на топлообмен, краищата му са запоени към тръбата, така че да не се развиват. Тръбата с навита жица внимателно се вкарва в тръбата с по-голям диаметър. Той трябва да бъде инсталиран между компресора и изпарителя. Доработката е незначителна, но значително увеличава ефективността. Вярно е, че при определени условия е опасно: топлият фреон може да попадне в компресора, което ще доведе до неговия отказ.

Подобряване на веригата: можете да добавите регенеративен топлообменник, който ще увеличи производителността с около 15-20%

Вторият вариант за повишаване на ефективността, по-безопасен и не по-малко ефективен, е вграждането на допълнителен топлообменник за нагряване на вода или гликол.

Какво да търсите, ако решите да направите своя собствена термопомпа. Има няколко неща, които могат да се научат само от опит:

• Стартовите токове на тази конкретна инсталация бяха много прилични. Не винаги имаше достатъчно мрежови ресурси за стартиране на инсталацията. Ето защо, ако правите сериозна инсталация, по-добре е да вземете трифазен компресор и да доставите трифазен вход, съответно. Да, не евтино, но за стабилно стартиране на еднофазен компресор е необходим електронен стабилизатор с прилична мощност, който също не може да се нарече евтин.
• Термопомпата на завършена радиаторна система няма да даде нормална стайна температура. Те са проектирани за различна температура на охлаждащата течност, която тези инсталации, особено домашно приготвени, са изключително рядко в състояние да дадат.Затова или надстройте системата (чрез добавяне на поне същия брой радиаторни секции), или инсталирайте водни подове.
• Ако в кладенеца има три пръстена вода, това не означава, че той има голям дебит. Трябва да знаете колко вода той е в състояние да даде с постоянния си подбор.

Принципът на работа на термопомпата

Особеността на термопомпите е, че те работят от естествени енергийни източници. Помпата не се нуждае от дизел, електричество или твърдо гориво, за да отделя топлинна енергия.
Източникът на енергия е вода, атмосфера и почва. Помпите не генерират топлина, а просто я прехвърлят в сградата. Това използва малко количество електричество.

За да осигурите къща с топлина, са ви необходими само термопомпа и източник на топлина. Принципът на работа на системата наподобява този на конвенционалния хладилник, точно обратното. В този случай топлината се взема отвън и се прехвърля в къщата.

Важен момент: основният елемент в алтернативна отоплителна система е именно термопомпата, поради което към нейната конструкция трябва да се подхожда много внимателно.
Помпата се състои от следните елементи:

Характеристики на термопомпата въздух-въздух:

• компресор, който е междинен елемент на системата;
• изпарител. В него се осъществява трансферът на енергия с нисък потенциал;
• дроселова клапа, през която хладилният агент (фреон) се връща към изпарителя;
• кондензатор, където фреонът се охлажда и топлинната енергия се освобождава.

Помпата работи по определен принцип. Изглежда по следния начин:

Принципът на работа на термопомпата. (Щракнете за уголемяване)

1. Нискокачествената топлина, която се отделя от външни енергийни източници, се прехвърля през тръби към изпарителя - към първия елемент в конструкцията на помпата. Топлината се пренася от топлоносители, които са в състояние да издържат на ниски температури и да не замръзват едновременно.
2. Тук топлината се предава на хладилния агент, който циркулира в затворен контур на системата. Фреонът често се използва като хладилен агент.
3. В компресора високото налягане действа върху фреона, което значително увеличава неговата температура.
4. На следващия етап хладилният агент влиза в кондензатора, където топлината се предава към веригата на отоплителната система. В резултат на това топлината отива в стаята, а фреонът, когато се охлади, се връща в течно състояние.
5. Чрез редуциращия клапан фреонът се връща обратно към изпарителя, където процесът се повтаря.

Въз основа на принципа на работа на помпата, електричеството се изразходва само за работата на компресора. В резултат това прави термопомпата най-икономичния начин за пренос на топлина.

Може да ви заинтересува статия за характеристиките на термопомпите за отопление на дома. Можете да изучите подробна класификация на термопомпите в тази статия.

Резултати

Несъмнено цената на термопомпата от климатик е няколко пъти по-ниска от готовите фабрични опции, дори тези, произведени в Китай. Но тук има много нюанси: трябва да се погрижите за източника и количеството доставена топлина, правилно да изчислите дължината на топлообменниците (бобини), да инсталирате автоматизация, да осигурите гарантирана мощност и т.н. Но ако сте в състояние да разрешите тези проблеми, това несъмнено е от полза. Нека ви дадем няколко съвета: през първата година е много желателно да имате резервно отопление и тестване и пробен пуск, по-добре е да се извърши през лятото, така че да има време за ревизия на уреда преди старта на отоплителния сезон.

Плюсове и минуси на термопомпите

Към плюсовете използване на отоплителни системи, основани на използването на термопомпи може да се припише следното:

• Рентабилност по време на работа;
• Екологична безопасност на инсталациите;
• Пожарна безопасност на инсталациите;
• Оперативна надеждност;
• Автономност на работата.

Недостатъците включват:

• Висока цена;
• Сложността на целия комплекс от произведения;
• Необходимостта от основен ремонт след изтичане на експлоатационния живот, свързан със значителни материални инвестиции.