Exterio05.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Тепловой насос из старого холодильника

Тепловой насос из старого холодильника

Как сделать тепловой насос своими руками?

Эта установка очень удобна, однако имеет достаточно высокую стоимость. Если смастерить тепловой насос из старого холодильника своими руками, о чем и будет рассказано в этой статье строительного журнала samastroyka.ru , то удастся значительно сэкономить.

Устройство и принцип работы

Для сборки действующей модели теплового насоса не обойтись без знания теории, а точнее, принципа действия этого устройства. Хотелось бы изначально отметить, что утверждения о КПД в 300, 500 и 1000% — это миф или просто маркетинговый ход, рассчитанный на незнание рядовым пользователем законов физики. Так вот, тепловой насос – это устройство, берущее тепловую энергию в одном месте и перемещающее ее в другое с определенным КПД, не превышающим 100%. В отличие от котельных установок, он самостоятельно тепло не производит.

Примером могут служить домашние холодильники и кондиционеры, чья конструкция основана на так называемом цикле Карно, его же использует принцип работы теплового насоса для отопления или ГВС. Суть этого цикла заключается в движении вещества (рабочего тела) по замкнутой системе и меняющего свое агрегатное состояние с жидкого на газообразное и наоборот. В момент перехода выделяется или поглощается огромное количество энергии.

Чтобы пояснить на более доступном языке, перечислим основные элементы, которые включает в себя устройство теплового насоса:

  • компрессор;
  • теплообменник, где рабочее тело переходит в газообразное состояние (испаритель);
  • теплообменник, в котором рабочее тело конденсируется (конденсатор);
  • расширительный (редукционный) клапан;
  • средства управления и автоматики;
  • магистрали из медных трубок.

В качестве рабочего тела выступает вещество, закипающее при низких температурах – фреон. Циркулируя по трубке в виде жидкости, первым делом он попадает в испаритель. После взаимодействия с теплоносителем от внешнего источника (воздух, вода, грунт) рабочее тело испаряется и продолжает свое движение в виде газа. На этом участке давление в системе — низкое. Всю цепочку цикла отражает принципиальная схема теплового насоса:

Пройдя компрессор, фреон под давлением движется ко второму теплообменнику, где ему предстоит сконденсироваться и передать полученное тепло воде, снова приняв жидкое состояние. Далее, рабочее тело попадает в расширительный клапан, давление снова падает и оно продолжает свой путь к испарению. Цикл завершен.

Заводские теплонасосы для жилого дома способны выдавать теплоноситель с температурой 55—60 ºС, этого достаточно для обогрева помещений радиаторами либо теплыми полами. При этом вся система отопления затрачивает электроэнергию на такие цели:

  • питание компрессора;
  • вращение роторов циркуляционных насосов наружного и внутреннего контура;
  • питание средств автоматики и контроля.

Получается, что при потреблении 1 кВт электричества действие теплового насоса может переместить в дом до 5 кВт тепловой энергии извне, отсюда и небылицы о КПД 500%.

Как рассчитать мощность оборудования

Для того, чтобы самостоятельно произвести расчет теплового насоса, требуется определить все теплопотери по каждому помещению. Основные потери тепла происходят:

  • Из-за разницы температур между помещением и улицей через стены.
  • Через естественные неплотности в окнах и дверях.
  • Через вентиляционную систему.

Чтобы не утомлять вас сложными вычислениями и ненужными расчетами, в среднем, теплопотери жилого помещения составляют от 60 до 100 Вт. В качестве примера можно взять небольшой частный дом, общая площадь помещений которого будет равна 150 м.кв. Тогда при теплопотерях в 60 Вт на их покрытие потребуется мощность аппарата в 9 кВт. Но нужно сюда прибавить около 700 Вт на обогрев воды в системе отопления. В итоге получается, что на коттедж, общей площадью в 150 м.кв. потребуется устройство, мощностью 9,7 кВт.

Изготавливаем аппарат своими руками

Прочитав эту статью многие уже решив для себя «прикупить по случаю» тепловой насос и свести к нулю свои затраты на отопление и кондиционирование, с удивлением обнаружили, что стоимость этого оборудования как минимум шестизначная. Именно поэтому те, кто после такой информации не потерял энтузиазма и пытаются сделать такой прибор самостоятельно.

Для изготовления вам понадобятся основные узлы, включающие в себя:

  1. Компрессор для теплового насоса.
  2. Испарительный теплообменник.
  3. Конденсаторный теплообменник.
  4. Дросселирующее устройство.
  5. Медный трубопровод.

Прежде всего, следует выбрать месторасположение компрессора и само устройство. Его лучше всего взять от кондиционера. Компрессор при помощи кронштейнов нужно зафиксировать на стене.

    Следует изготовить конденсаторный теплообменник. Для его изготовления потребуется бак, изготовленный из нержавейки. Объем бака приблизительно 100-130л. В него следует вставить змеевик и заварить горловину. Выходы змеевика вывести из бака при помощи резьбовых соединений. Кто хоть раз изготавливал самостоятельно змеевик для самогонного аппарата, тому будет проще, конструкция практически одинаковая.

На готовый конденсатор нужно намотать медную трубу и тщательно ее зафиксировать. Концы трубы вывести при помощи сгонов.

  • В качестве испарителя подойдет пластиковая бочка на 100 л. Ее необходимо закрепить на стене при помощи кронштейнов.
  • Дросселирующее устройство следует приобрести с учетом особенностей конструкции и диаметров трубопровода.
  • В качестве соединительных труб для водяного контура можно использовать обычные сантехнические трубы ПВХ с уплотнителями.
  • Пайка фреонового контура и заправка его газом должна осуществляться профессионалами.
  • После проведения всех мероприятий изготовление теплового насоса своими руками подошло к концу.

    Область применения этих климатических аппаратов очень велика. На сегодняшний день это один из самых экономически выгодных, экологически чистых и безопасных способов организации отопления в жилых, административных и производственных помещениях.

    Читать еще:  Какое давление в системе отопления в пятиэтажном доме

    Типы теплонасосов для отопления дома

    Различают компрессионные и абсорбционные теплонасосы. Установки первого типа наиболее распространены, и именно такой тепловой насос можно собрать из холодильника или старого кондиционера, использовав готовый компрессор.

    Также потребуются расширитель, испаритель, конденсатор. Для работы абсорбционных установок необходим абсорбент-хладон.

    По виду источника тепла установки бывают воздушными, геотермальными, а также использующими вторичное тепло (например, сточных вод и т.п.).

    Во входном и выходном контурах используют один или два разных теплоносителя, и в зависимости от этого выделяют такие типы оборудования:

    • воздух-воздух;
    • вода-вода;
    • вода-воздух;
    • воздух-вода;
    • грунт-вода;
    • лед-вода.

    Система может быть эффективной только в том случае, если потребляет меньше энергии, чем отдает. Эту разницу называют коэффициентом преобразования. Он зависит от многих факторов, но наиболее значимый – температура теплоносителя входного и выходного контуров. Чем больше разница, тем лучше работает система.

    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:

    1. Главные плюсы – компактность и большая теплоотдача;
    2. 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:

    5 основных выгод для владельцев установок

    К преимуществам систем обогрева с тепловыми насосами относят такие:

    1. Экономическая эффективность. При затратах 1 кВт электрической энергии можно получить 3-4 кВт тепловой. Это усредненные показатели, т.к. коэффициент преобразования тепла зависит от типа оборудования и особенностей конструкции.
    2. Экологическая безопасность. При работе тепловой установки в окружающую среду не попадают продукты сгорания или другие потенциально опасные вещества. Оборудование озонобезопасно. Его применение позволяет получить тепло без малейшего вреда для экологии.
    3. Универсальность применения. При установке систем отопления, работающих от традиционных источников энергии, владелец дома попадает в зависимость от монополистов. Солнечные батареи и ветрогенераторы не всегда рентабельны. Зато тепловые насосы можно устанавливать где угодно. Главное – правильно выбрать тип системы.
    4. Многофункциональность. В холодное время года установки отапливают дом, а в летнюю жару способны работать в режиме кондиционеров. Оборудование применяют в системах ГВС, подключают к контурам теплых полов.
    5. Безопасность эксплуатации. Теплонасосам не требуется топливо, при их работе не выделяются токсичные вещества, а предельная температура узлов оборудования не превышает 90 градусов. Эти отопительные системы не опаснее холодильников.

    Идеальных приборов не существует. Тепловые насосы надежны, долговечны и безопасны, но их стоимость напрямую зависит от мощности.

    Качественное оборудование для полноценного обогрева и горячего водоснабжения дома 80 м.кв. обойдется примерно в 8000-10000 евро. Самоделки маломощны, их можно использовать для отопления отдельных комнат или подсобных помещений.

    Теплонасосы способны прослужить 30 лет и более. Особенно рентабельно их применение для ГВС, а также в комбинированных отопительных системах, включающих теплые полы. Оборудование надежно и редко ломается. Если оно самодельное, то важно подобрать качественный компрессор, лучше всего – от холодильника или кондиционера проверенной марки.

    Примером могут служить домашние холодильники и кондиционеры, чья конструкция основана на так называемом цикле Карно, его же использует принцип работы теплового насоса для отопления или ГВС. Суть этого цикла заключается в движении вещества (рабочего тела) по замкнутой системе и меняющего свое агрегатное состояние с жидкого на газообразное и наоборот. В момент перехода выделяется или поглощается огромное количество энергии.

    Чтобы пояснить на более доступном языке, перечислим основные элементы, которые включает в себя устройство теплового насоса:

    • компрессор;
    • теплообменник, где рабочее тело переходит в газообразное состояние (испаритель);
    • теплообменник, в котором рабочее тело конденсируется (конденсатор);
    • расширительный (редукционный) клапан;
    • средства управления и автоматики;
    • магистрали из медных трубок.

    В качестве рабочего тела выступает вещество, закипающее при низких температурах – фреон. Циркулируя по трубке в виде жидкости, первым делом он попадает в испаритель. После взаимодействия с теплоносителем от внешнего источника (воздух, вода, грунт) рабочее тело испаряется и продолжает свое движение в виде газа. На этом участке давление в системе — низкое. Всю цепочку цикла отражает принципиальная схема теплового насоса:

    Пройдя компрессор, фреон под давлением движется ко второму теплообменнику, где ему предстоит сконденсироваться и передать полученное тепло воде, снова приняв жидкое состояние. Далее, рабочее тело попадает в расширительный клапан, давление снова падает и оно продолжает свой путь к испарению. Цикл завершен.

    Читать еще:  Система водяного отопления дома разновидности, схемы, сравнение

    Заводские теплонасосы для жилого дома способны выдавать теплоноситель с температурой 55—60 ºС, этого достаточно для обогрева помещений радиаторами либо теплыми полами. При этом вся система отопления затрачивает электроэнергию на такие цели:

    • питание компрессора;
    • вращение роторов циркуляционных насосов наружного и внутреннего контура;
    • питание средств автоматики и контроля.

    Получается, что при потреблении 1 кВт электричества действие теплового насоса может переместить в дом до 5 кВт тепловой энергии извне, отсюда и небылицы о КПД 500%.

    Тепловой насос воздух-воздух

    Теоретически любая среда, имеющая температуру выше абсолютного нуля (минус 273 ºС), обладает запасом тепловой энергии. А значит, ее можно извлечь, уж тем более это нетрудно сделать при температуре окружающего воздуха минус 10—30 ºС.

    Для этой цели служит тепловой насос воздух-воздух, отнимающий тепло у наружной окружающей среды и перемещающий его внутрь частного дома. Это самый доступный способ по цене оборудования и стоимости монтажа, он же – наименее эффективный. Чем крепче мороз на улице, тем меньше тепла удается получить. Принцип действия системы показан на рисунке:

    Наружный блок воздушного теплового насоса внешне похож на такой же агрегат сплит-системы, только внутри у него нет компрессора. Остается лишь пластинчатый теплообменник и вентилятор, чьей задачей является повысить интенсивность процесса путем нагнетания через пластины большого количества воздуха.

    Тепловой насос вода-вода

    Более эффективным вариантом считается тепловой насос вода-вода. Он извлекает тепловую энергию из ближайшего водоема, если таковой есть на расстоянии до 100 м от дома. Другой, более распространенный способ – отбор тепла у грунтовых вод через скважину. По сути, скважин нужно 2: одна для выкачивания воды, другая – для ее сброса. Ниже представлены схемы тепловых насосов, действующих по такому принципу:

    Здесь есть свои нюансы. Вода из скважины должна проходить очистку перед попаданием теплообменник, а трубы надо прокладывать ниже глубины промерзания грунта. Другое дело – контур на дне водоема, он заполняется незамерзающей жидкостью (пропиленгликолем), что служит посредником между водой и хладагентом.

    Способность обеспечить частный дом тепловой энергией в этом случае зависит от производительности скважины и объема воды в пруде. Также существуют варианты погружения внешнего контура в проточную воду реки или канализационный септик.

    Также существуют геотермальные тепловые насосы, чей принцип работы не отличается от предыдущих типов аппаратов, только тепло извлекается из грунта на глубине, где температура всегда одинакова – плюс 7 ºС. Для этого в землю закапывается горизонтальный контур из труб, занимающий большую площадь, либо в скважины глубиной 25 м опускаются геотермальные зонды. В обоих случаях в качестве теплоносителя используется антифриз.

    Считается, что работа теплового насоса, добывающего тепло из грунта, — самая стабильная и эффективная. Но покупка и монтаж подобного оборудования очень дороги, а домашние мастера-умельцы редко прибегают к реализации этого варианта.

    Как собрать тепловой насос в домашних условиях?

    Поскольку термодинамический расчет теплового насоса представляет для большинства домашних мастеров — самодельщиков немалую сложность, приводить его здесь мы не будем. Наша задача – представить несколько действующих моделей, чтобы любой энтузиаст мог взять какую-нибудь из них за основу для создания собственного детища.

    Необходимо отметить, что тепловой насос, придуманный и собранный своими руками, для подавляющего большинства рядовых пользователей останется недостижимой мечтой, если не приложить к его изготовлению массу усилий и времени.

    Простейший тепловой насос из старого холодильника был описан в статье журнала «Инженер» за 2006 г. Он позиционируется, как нагреватель воздух – воздух для небольшого помещения или теплицы. Кстати, какой бы ни был мощный бытовой холодильник, на обогрев даже небольшого дома его не хватит, а вот на 1 комнатку – вполне. Решение реализуется 2 способами, причем внутренняя автоматика отключения демонтируется и все агрегаты соединяются напрямую для непрерывной работы. В первом случае старый холодильник находится в помещении, конструкция насоса показана на схеме:

    Снаружи к нему прокладывается 2 воздуховода и врезается в переднюю дверку. Воздух по верхнему каналу попадает в морозилку, охлаждается и опускается к нижнему воздуховоду из-за увеличения плотности. Затем он покидает корпус холодильника, вытесняемый верхним потоком. Помещение прогревается от теплообменника, расположенного на задней стенке агрегата. По второму способу сделать своими руками тепловой насос так же просто, надо лишь встроить холодильник в наружную стену, как изображено на схеме:

    Самодельный обогреватель из холодильника может функционировать до наружной температуры минус 5 ºС, не ниже.

    Как работает тепловой насос из холодильника

    Принцип действия теплового насоса – перенос тепла из окружающего пространства во внутренние помещения дома. Источником тепловой энергии служат грунт, вода и атмосфера. Потребляя незначительное количество электричества, насос переправляет тепло с улицы в дом, тем самым способствуя повышению температуры воздуха в комнатах. Поскольку именно это устройство является главным рабочим элементом альтернативной системы отопления, его проектирование и расчет требуют особого внимания.

    Основные элементы конструкции насоса – это:

    • Испаритель – первый элемент системы, принимающий тепло из внешних источников энергии.
    • Компрессор – промежуточное звено системы.
    • Дроссельный клапан, подающий хладагент в испаритель.
    • Конденсатор, где тепловая энергия переходит в контур отопительной системы.
    • Редукционный клапан, подающий хладагент в испаритель для прохождения повторного рабочего цикла.

    Последовательность действия теплового насоса состоит в следующем:

    • Полученное от источников энергии низкопотенциальное тепло поступает в испаритель через теплоносители, способные выдерживать экстремально низкие температуры.
    • Тепловая энергия передается теплоносителю, циркулирующему по трубам внутри системы.
    • В компрессоре под действием высокого давления хладагент нагревается и затем поступает в конденсатор, где тепловая энергия подается в систему отопления. А хладагент, температура которого резко снизилась, повторно попадает в испаритель для нагрева и дальнейшей циркуляции по системе.
    Читать еще:  Сколько газа потребляет котел за отопительный сезон

    Обратите внимание: тепловой насос не поглощает и не использует получаемое и передаваемое тепло. Как было указано выше, для работы ему необходимо лишь небольшое количество электроэнергии, затраты на которую компенсируются за счет бесплатного тепла. Поэтому эффективность работы устройства сохраняется на самом высоком уровне.

    Использование старого холодильника

    Устройство теплонасоса из холодильника

    Итак, чтобы собрать отопительную систему в загородном доме, необходимо иметь тепловой насос.

    Сегодня такие агрегаты стоят недешево, это объясняется высокими техническими характеристиками и кропотливой работой по их сборке. Но, при желании собрать теплонасос можно своими руками.

    Соорудить простой теплонасос можно из бытового холодильника. Особенность техники заключается в том, что в нем есть два основных компонента теплового насоса – конденсатор и компрессор. Это позволит значительно ускорить сборку теплонасоса своими руками.

    Итак, сборка насоса из старого холодильника осуществляется следующим образом:

    1. Сборка конденсатора. Элемент выполняется в виде змеевика. В холодильники он чаще всего устанавливается сзади. Эта всем известная решетка и является конденсатором, с помощью которого происходит отдача тепла хладагентом.
    2. Конденсатор устанавливается в емкость, которая обладает высокой прочностью и способна выдерживать высокие температуры. Чтобы в процессе монтажа не повредить змеевик, эксперты рекомендуют разрезать емкость и установить в нее конденсатор. После этого емкость сваривается.
    3. Далее на емкость крепится компрессор. Изготовить агрегат в домашних условиях практически невозможно. Поэтому лучше взять его со старого холодильника. При этом стоит обратить внимание на то, чтобы он был в исправном состоянии.
    4. В качестве испарителя можно использовать обычную пластиковую бочку.
    5. После того как все элементы системы будут готовы, они соединяются между собой. Для подключения агрегата к отопительной системе используют пластиковые трубы.

    Таким образом, можно соорудить тепловой насос из старого бытового холодильника. Если понадобится закачка фреона в систему, то для этого нужно вызвать мастера. Такую работу можно выполнить только с помощью специального оборудования.

    Первый канал будет запускать в морозилку воздух, а второй выпускать. При этом происходят физические процессы, которые заставляют конденсатор нагреваться.

    О тепловых насосах Игоря Савостьянова Henk System Вы можете прочитать здесь.

    Тепловой насос своими руками из холодильника

    Такая штука, как тепловой насос – весьма выгодный вариант обогрева дома. Ведь его коэффициент полезного действия очень высок: затратив один киловатт электроэнергии для работы данного насоса, он дает тепловой энергии до пяти киловатт. Принцип его работы тот же, что и у холодильника, только в обратном порядке. То есть холодильник, работая, забирает тепло у положенных в камеру продуктов, а затем выводит его наружу. Насос же, напротив, забирает это тепло снаружи: из воздуха, воды, грунта или льда, в зависимости от конструкции. Поэтому вполне возможно соорудить тепловой насос своими руками из холодильника.

    То есть если мы, грубо говоря, выбросим всё ненужное – дверцы, полочки, сам корпус холодильника – то получим самый настоящий тепловой насос, который будет состоять из компрессора, перекачивающего охлаждающую жидкость (фреон) по замкнутому круговому контуру. Когда компрессор работает, в узкой части этого контура нагнетается давление, за счет чего происходит нагрев, а при расширении прохода давление уменьшается и, соответственно, происходит охлаждение. Фреон при этом то нагревается, испаряясь, то охлаждается и вновь конденсируется.

    Если конденсатор и испаритель у холодильника превратить в теплообменные элементы, то мы сможем забирать тепло из внешней среды, а дом свой таким образом обогреем. В принципе, сделать всё это достаточно просто, только надо учесть некоторые нюансы:

    • Передавая тепло, надо по пути его не потерять, поэтому систему труб нужно тщательно продумать. Они должны быть соединены герметично, а сверху хорошо изолированы.
    • В самом доме необходимо предусмотреть хорошую теплоизоляцию. Ведь если стены не держат тепло, то применние насоса не имеет смысла.
    • Источник тепла во внешней среде должен быть достаточным для того, чтобы обогревать дом. То есть хорошо иметь большой участок земли или водоем. Также можно пробурить глубокую скважину.
    • Элементы отопления при этом рекомендуется применять такие, которые потребляют небольшую мощность. В частности, неплохо использовать теплые полы.
    • В качестве охлаждающей жидкости лучше использовать смесь фреона и воды.
    • Подземный теплообменник стройте подальше от дома, желательно, чтобы на него попадали лучи солнца (для защиты от промерзания).

    В том случае, если все необходимые предпосылки имеются, можно начинать изготавливать тепловой насос своими руками из холодильника. А работать он будет обязательно, что бы там ни говорили скептики – ведь работают же холодильники.

    Холодильник лучше знает!

    Большинство современных холодильников имеют интеллектуальную систему, которая распознает, когда скапливается достаточное количество льда на испарителе. Специально для этого в прибор встроен электрический нагреватель. Он удаляет образовавшуюся наледь.

    Режим работы нагревателя настраивается в зависимости от условий эксплуатации конкретного холодильника. Даже такой фактор, как часто открывающаяся дверь, имеет значение.

    Ну как? Удивлены?

    (
    4.00 из 5, оценили: 1)

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector