Как изготовить тепловой насос Френетта своими руками


Водонагреватель можно сделать своими руками

Фанкойл как элемент чиллера

Изначально фанкойл использовался только в комплексе с чиллером и был его неотъемлемой частью, а поскольку вся эта система работала на охлаждение воздуха в помещениях с большим количеством комнат, то и фанкойл тоже предназначался только для охлаждения воздуха в жаркое время года. В качестве рабочего вещества, которое циркулировало от чиллера до фанкойла и обратно в чиллер, применялась вода. Обеспечение такого непрерывного потока обеспечивал гидромодуль — его один или несколько насосов.Со временем процессы теплообмена были более глубоко изучены, и появилось вполне обоснованное решение — кроме охлаждения воздуха применять фанкойлы и для нагрева воздуха. Для реализации такой функции чиллер оснастили 4-х ходовым клапаном и другими вспомогательными элементами. Если в режиме охлаждения холодильный агент в чиллере движется в направлении: компрессор — конденсатор (чаще всего воздушный) — дросселирующее устройство — испаритель (чаще всего пластинчатый) — и снова компрессор, то в режиме нагрева движение осуществляется в обратном направлении: компрессор – испаритель — дросселирующее устройство — конденсатор — компрессор. Именно в испарителе, который в таком случае служит для конденсации холодильного агента, происходит забор от него большого количества теплоты, которая нагревает воду, поступающую далее в фанкойлы, для нагрева в них воздуха.

Такая функция совершенно не требует изменение конструкции фанкойла. Как и ранее, фанкойл включает в себя теплообменник, по которому движется вода, вентилятор, который обдувает воздухом такой теплообменник, датчик температуры, порт для приема инфракрасного сигнала от пульта управления (если такой имеется), воздушный фильтр, поддон для сбора конденсата и 3-х ходовой клапан (поставляется отдельно).

Этапы сборки теплового насоса

Для удобства разобьем процесс изготовления теплового насоса на отдельные этапы:

Этапы сборки теплового насоса

Из вышесказанного следует, что тепловой насос вполне реально собрать самостоятельно, затратив в 7-10 раз меньше средств, чем при покупке готового агрегата. Стоимость земляных и пусковых работ в обоих случаях будет приблизительно одинакова.

Единственной сложностью при самостоятельном изготовлении теплового насоса является произведение правильного расчета мощности системы. Если не учесть теплопотери дома и другие важные характеристики, можно получить недостаточно мощную систему, которая не справится с обогревом дома, или, напротив, сделать ее избыточно мощной и затратной. При возможности такие расчеты лучше поручить квалифицированному инженеру-проектировщику.

Этапы сборки теплового насоса

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%.

Читайте также:  11 лучших теплоносителей для систем отопления

Что может стать источником тепла для теплового насоса

Тепло для обогрева помещения можно отбирать у воздуха  на улице. Но тут неминуемо возникнут сложности при эксплуатации: слишком велики колебания температуры даже среднесуточные, не говоря уже о том, что нормальную эффективность тепловой насос показывает при температуре выше 0o C. А как много регионов у нас имеют зимой такую картину? Весной, да и то не ранней, и не на всей территории, и не постоянно.

Источником тепла для вашего дома с отоплением от теплового насоса может стать любая среда

Намного более приемлемым выглядит источник тепла, расположенный в воде. Если рядом есть речка, озеро или приличной глубины пруд — это просто здорово: можно трубопровод просто утопить. Важно только чтобы там рыбаки с донками не рыбачили.

Что может стать источником тепла для теплового насоса

Еще один неплохой вариант — колодец, однако есть вероятность, что упадет уровень воды и придется вам искать другой источник. Но пока все нормально, работать будет неплохо: средняя температура воды в подземных горизонтах 5-7 oC. Этого для работы теплового насоса более чем достаточно.

Вы будете, возможно, удивлены, но использовать можно и канализацию — там температуры выше, чем в колодцах. Трубопровод можно будет разместить в сточной яме или колодце, но при условии, что он будет покрыт водой постоянно. И трубу нужно будет выбрать химически стойкую.

Горизонтальный подземный коллектор — дело чрезвычайно трудоемкое: снять грунт придется с нескольких соток на глубину ниже точки промерзания. Это очень большие объемы, которые в одиночку или даже с помощником не осилить. И, как показала практика, в наших климатических условиях такие системы малоэффективны: слишком суровы зимы.

С вертикальными коллекторами дело не лучше — без бурильной техники обойтись вряд ли удастся.  Количество и глубина скважин зависят от грунта: разброс возможного съема тепла с метра скважины очень большой. От 25 Вт/м в сухом щебенистом и песчаном грунте, до 80-85 Вт/м во влажных щебенистых и песчаных почвах или в граните. Соответственно и разница в длине скважин в 3 раза и выше.

Вот схема отопления дома тепловым насосом. При использовании, как в описываемом примере, двух скважин и при отсутствии замкнутого контура, расстояние между двумя колодцами должно быть не менее 20 метров. И нужно учесть направление потока, чтобы холодная вода от насоса не снижала температуру в «донорской» скважине

Что может стать источником тепла для теплового насоса

В описываемом примере самодельного теплового насоса, источник тепла — колодец с хорошей скоростью поступления воды. Вода прибывает настолько быстро, что покрывает расход на бытовые потребности и ее хватает для переноса нужного количества тепла (была рассчитана необходимая скорости подачи воды, и соответственно подобран насос). Но источником тепла для этой модификации может служить любой из описанных выше, кроме воздуха. Определившись с источником тепла, можно будет изготовить тепловой насос для отопления дома.

Что такое тепловой насос

Рассматриваем принцип работы и виды необычного устройства для экономичного отопления коттеджа – теплового насоса.

Что такое тепловой насос

Тепловой насос – устройство, которое использует тепло окружающей природы – воздуха, воды, грунта для отопления коттеджа и нагрева горячей воды. Сердце теплового насоса – фреоновый контур, включающий компрессор, расширительный клапан, два теплообменника и медный трубопровод.

Что такое тепловой насос

Посмотрите товары для изобретателей. Ссылка на магазин.

Что такое тепловой насос

Принцип работы теплового насоса – перекачивание тепла из одной среды (воздух, вода, грунт) в другую – в систему отопления.

Что такое тепловой насос

Казалось бы, тепловой насос – сложное и непонятное устройство, одна абсолютное большинство из нас используют тепловой насос ежедневно. Дело в том, что холодильник – тоже тепловой насос: он также имеет фреоновый контур и компрессор, он также перекачивает тепло – охлаждая продукты и грея импровизированную “систему отопления” – решетку на задней стенке. Да и выглядит похоже.

Что такое тепловой насос
Что такое тепловой насос

Принцип работы теплового насоса. Тепловой насос отбирает низкопотенциальное тепло у воздуха (-25…+35 градусов), у воды (+2…+7 градусов), у грунта (-5…+5 градусов), охлаждая эту среду на несколько градусов. Фреон во внутреннем контуре теплового насоса закипает и превращается в газ, компрессор сжимает газ, у которого резко уменьшается объем, но увеличивается давление и температура, далее разогретый фреон передает тепло через теплообменник в систему отопления. Далее цикл повторяется.

Что такое тепловой насос

Электроника для самоделок в китайском магазине.

Что такое тепловой насос

Схема работы теплового насоса

Что такое тепловой насос

Важно отметить, что тепловой насос потребляет электроэнергию только на перекачку тепла (циркуляционные насосы) и привод компрессора – а прямого нагрева теплоносителя не происходит. За счет этого на 1 кВт потребленной электроэнергии можно получить от 3 до 5 кВт тепловой энергии! Законы сохранения энергии не нарушаются – они применимы только для замкнутой системы, а у нас их здесь три – контур источника тепла, фреоновый контур, контур системы отопления.

Что такое тепловой насос

Виды тепловых насосов и их краткое сравнение. Важнейшая классификация тепловых насосов – по источнику низкопотенциальной энергии, у которого они отбирают тепло, повышают его температуру и передают в систему отопления.

Что такое тепловой насос
  • Воздушные тепловые насосы – первые в списке. Они охлаждают уличный воздух, получая таким образом низкопотенциальное тепло. Данные тепловые насосы довольно просты в установке – не требуется проводить земляные работы, но у них есть недостаток: их эффективность и тепловая мощность зависит от температуры уличного воздуха. Чем холоднее на улице, тем хуже они работают. К сожалению, без резервного котла в средних и северных широтах России они не могут являться полноценным теплогенератором.
Что такое тепловой насос

Грунтовой тепловой насос с горизонтальным коллектором

Что такое тепловой насос

Грунтовой тепловой насос с вертикальными скважинами

Что такое тепловой насос

В целом, при правильном подходе, тепловой насос – удобный агрегат для отопления коттеджа, а в некоторых случаях он быстро окупается, несмотря на высокую первоначальную стоимость.

Читайте также:  Газовый котел быстро набирает температуру и отключается

Пример котельной с тепловым насосом DANFOSS для отопления и нагрева горячей воды

С вами продолжает мастерить дед Андрей…

Как изготовить тепловой насос из старого холодильника своими руками

10 июня 2019

Постоянный рост стоимости отопления заставляет искать альтернативные способы получения тепловой энергии и горячей воды. Если в вашем распоряжении имеется ненужный холодильник, можно решить проблему с минимальными затратами, а именно – сделать тепловой насос. Он не нуждается в дорогостоящем топливе, имеет низкую энергоемкость и при этом отлично справляется с обогревом помещений в холодное время года.

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.
Как изготовить тепловой насос из старого холодильника своими руками

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.

Как сделать тепловой насос из холодильника своими руками

Превратить старый холодильник в недорогой и эффективный тепловой насос несложно. Тем более что в нем уже имеются рабочий конденсатор и компрессор, которые остается правильно подключить в единую систему. Работы по сборке теплового насоса из старого холодильника выполняются в такой последовательности:

  • Конденсатор в виде змеевика, расположенный на задней стене холодильника, демонтируется.
  • Затем его устанавливают в емкость, стенки которой отличаются высокой прочностью и способны выдерживать высокую температуру окружающей среды в течение длительного времени. Сделать это несложно: емкость разрезается, в нее устанавливается змеевик конденсатора, после чего емкости возвращают прежний внешний вид, сварив ранее разрезанные швы.
  • На емкости устанавливается компрессор из старого холодильника. Важно, чтобы он находился в исправном состоянии. Иначе стоит приобрести другой компрессор – снять с другого холодильника или приобрести в мастерской по ремонту бытовой техники.
  • С ролью испарителя справится пластиковая бочка. Желательно подобрать модель с толстыми стенками, чтобы исключить растрескивание и разгерметизацию бочки через непродолжительное время после начала эксплуатации.
  • Все перечисленные выше элементы подключаются между собой и присоединяются к системе отопления с помощью пластиковых труб подходящего диаметра.

После того как все комплектующие подключены и проверены на качество соединения, в новое устройство можно закачивать фреон. Придется воспользоваться помощью сторонних специалистов, т.к. выполнить эту работу самостоятельно, не имея на руках подходящих инструментов и оборудования, не представляется возможным.

Тепловой насос, созданный своими руками из старого холодильника, отлично подойдет на роль системы отопления на дачах, в гаражах или в хозяйственных постройках, где невозможно или нецелесообразно пользоваться услугами центрального отопления.

Некоторые умельцы могут пойти еще дальше и приспособить корпус старого холодильника под радиатор. Два воздуховода на входе и на выходе из камеры будут подавать теплый воздух и отводить его для повторного нагревания.

Таким образом, ненужная бытовая техника получит вторую жизнь.

Установка счетчиков воды своими руками

Замена или установка счетчиков может происходить силами жильцов. Поменять устройство намного проще, а с начальной установкой могут быть некоторые проблемы.

Самое важное — правильно оформить документы и производить монтаж с особым вниманием. Есть одно подходящее место для установки, это сразу после стояка, на первом же прямом участке трубы. Это касается горячей и холодной воды

Это касается горячей и холодной воды

Есть одно подходящее место для установки, это сразу после стояка, на первом же прямом участке трубы. Это касается горячей и холодной воды.

Понадобится произвести монтаж трех элементов: счетчик, кран и фильтр грубой очистки. После завершения цепи устанавливается разводка.

Все современные элементы имеют резьбу и установить их не составляет сложности. Главное знать, что кран нужно будет открывать, к нему следует обеспечить доступ; фильтр должен быть направлен отводом вниз, а счетчик обязан хорошо просматриваться.

Последовательная установка всех необходимых элементов.

Кран, фильтр и счетчик.

В простую схему добавляется обратный клапан для стабилизации показаний счетчика.

Схема с запорными клапанами

Для удобства устанавливается запорный клапан, с его помощью всегда можно отключить подачу воды, чтобы заменить счетчик.

Тепловой насос «Френетта»: разоблачение или подсказки относительно использования

Есть некоторые рекомендации касательно использования насосов. Не все их соблюдают, и возникают жалобы, что промышленный или самодельный насос работает плохо, и вообще, этот прибор перехвален. Следующие подсказки будут полезны.

Тепловой насос Френетта отзывы имеет положительные, так как затраты на электричество намного меньше, чем энергия, производимая устройством, которая используется для обогрева помещений

Советы по эксплуатации насоса:

  • Используйте масло в качестве теплоносителя – это может быть рапсовое масло, хлопковое или минеральное;
  • Воду для конструирования насоса не используйте, потому как тогда в системе отопления будет избыточно давление вследствие выделения пара от нагрева воды;
  • Если делаете сами насос, то в качестве электродвигателя используется двигатель от каких-то старых электроприборов, того же вентилятора;
  • На корпус такого теплового насоса желательно установить термодатчик, он отвечает за регуляцию автоматического включения и выключения прибора;
  • Когда устанавливаете диски на ось внутри насоса, проследите, чтобы дисками было заполнено все пространство.

Отдельного упоминания заслуживает версия насоса «Френетта», создали которую Александр Васильевич Сярг, Наталья Ивановна Назырова и Михаил Павлович Леонов. Эти хабаровские учены создали такой теплогенератор, который можно назвать универсальным. Рабочая часть устройства похожа на гриб, как рабочая жидкость используется вода, достигающая кипения и превращающаяся в пар. Но не стоит пробовать сделать такой генератор дома, он используется только в промышленности.

Математические выкладки и результаты испытаний

Это является фундаментальной основой при проведении научных и исследовательских работ. В данном случае оперируют лишь показателем КПД, который равен отношению полученной энергии к затраченной. Причем ни одна величина, ни другая не представлена в цифровом отображении.

Установка предохранительного клапана для водонагревателя

Это небольшое устройство играет в схеме подключения бойлера важную роль. Когда вода в баке начинает нагреваться, она расширяется в объеме и в результате возрастает давление.

Когда оно достигает критического значения, срабатывает предохранительный клапан и сбрасывает часть воды, чтобы снизить давление. Поэтому патрубок клапана необходимо соединять гибкой трубкой с выходом канализации.

В резервуарах большой емкости принято дополнительно ставить мембранный расширительный бак (экспанзомат). Он способен скомпенсировать больший объем расширяющейся жидкости. При этом важно при покупке бака выбрать тот, что предназначен для систем водоснабжения, а не отопления. Распознать его можно по величине максимального рабочего давления 7—8 Бар (у бачков для отопления 3 Бар).

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.

Принцип работы геотермального теплового насоса:

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.

Возьмите на заметку: тепловые насосы из холодильника часто используют для обогрева небольших помещений и строений бытового назначения. Это может быть гараж или небольшой сарай. Также холодильник можно использовать в качестве источника тепла. То есть он будет играть роль радиатора отопительной системы. Нужно просто смонтировать два воздуховода, по которым в технику будет поступать, и отводиться воздух.

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

Возможно, Вам будет также интересна статья о том, как сделать своими руками тепловой насос Френетта.

О тепловых насосах Игоря Савостьянова Henk System Вы можете прочитать .