Геотермальный тепловой насос своими руками

Каждый владелец частного дома еще на этапе его возведения задается вопросом организации эффективной и экономной системы отопления.

Этапы сборки теплового насоса

Для удобства разобьем процесс изготовления теплового насоса на отдельные этапы:

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.

Особенности тепловых насосов

Для получения тепловой энергии в ТН не используются энергоносители, и поэтому не наносится вред окружающей природе. Такая установка производит тепловой энергии больше, чем потребляет электроэнергии.

Принцип работы

В основе работы ТН лежит принцип переноса тепла от более холодного источника к более теплому. То есть более холодное он делает еще холоднее, а более теплое — еще теплее. Это значит здесь не заложена идея вечного двигателя, потому что в сумме количество тепла сохраняется неизменным, а электроэнергия тратится только на разделение и перенос тепла.

Особенности тепловых насосов

Для чего нужны

Тепловой насос можно применить как для отопления, так и для охлаждения, потому что при помощи его происходит разделение и перенос тепла. Значит ту часть установки, которая становится холоднее, можно использовать для понижения температуры, а другую часть — для повышения.

Применение

Теплонасос, собранный своими руками, подойдет для таких случаев:

  • если есть желание сэкономить на топливе для обогрева дома;
  • если к дому невозможно подвести газ или сделать это слишком хлопотно, когда покупать баллонный газ – не выход из ситуации;
  • нет желания и возможностей топить углем, дровами, электричеством, иным топливом;
  • если хозяин дома является приверженцем использования экологически чистой альтернативной энергии. Устройство достаточно практичное даже наряду с наличием возможностей применять другие источники энергии.

Тепловой насос своими руками изготовляется для дома, основываясь на технологиях забора тепла из земли, воды, воздуха. Он используется для отопления, нагрева воды и даже кондиционирования внутри помещения.

Расчёт контура теплоснабжения

  • назначение здания;
  • его общая площадь;
  • количество этажей, площадь каждого из них;
  • высота потолка;
  • желаемая (требуемая) температура в помещении;
  • стены (материал, толщина слоя);
  • тип и общая площадь остекления;
  • наличие системы вентиляции и её характеристики;
  • спрос на горячую воду, количество точек;
  • нагреватели и их тип;
  • присутствие/отсутствие земли/воды поблизости;
  • наличие/отсутствие ограничений на электричество.

Можно быстро предварительно рассчитать энергетические потребности дома по формуле:

P = V x C x T,

где V — объем жилья в м 3;

C — коэффициент строительства C = 0,75, если дом очень хорошо изолирован (RT2005) C от 0,9 до 1,3, когда дом плохо изолирован C = 1,6;

T — разница между требуемой температурой в доме и самой низкой температурой наружного воздуха в холодный период года для географической зоны места размещения строения.

Пример: Дом площадью 200 м², высотой 2, 5 м, расположенного в Московской области, температура внутри помещения 20 C, температура наружного воздуха — 16 С. P = 200×2, 5×0, 9 x (20 — (-16)) = 16200 Вт

Для этого дома, требующего 16 кВт, мы необходим тепловой насос мощностью от 16 кВт до 20 кВт .

Читайте также:  Кованый каминный набор (62 фото): аксессуары для камина с дровницей, кованые изделия и принадлежности

Подключение теплового насоса

Технология подключения теплового насоса зависит от его разновидности. Так, для системы воздух-вода не нужно устанавливать зонды, а потому и монтаж осуществляется по-другому.

Особенности установки тепловых насосов:

  1. Воздух-вода – установить этот насос проще и быстрее всего, поскольку для этого не потребуется проводить землекопные или буровые работы. Как правило, геотермальную установку монтируют неподалеку от жилого дома на расстоянии от 2 м до 20 м. Насос лучше всего устанавливать на хорошо проветриваемом участке, чтобы обеспечить полноценный доступ свежего воздуха. Также не допускается расположение рядом источников открытого огня или другого тепла. Чтобы защитить тепловой насос от осадков и механических воздействий, над ним рекомендуется установить навес, но так, чтобы не создавать преград для качественного вентилирования. Место установки оборудования должно быть свободным и обеспечивать доступ к технике с любой стороны, чтобы при необходимости произвести техническое обслуживание или ремонт. Насос следует установить на металлическом каркасе-рамке, во избежание дополнительных шумов и вибрирования в процессе работы. Раму надо закрепить на основании, проложив между ней и насосом резиновые прокладки.
  2. Земля-вода – установка может быть вертикальной или горизонтальной. В первом случае вам потребуется использовать буровую установку, чтобы сделать скважину глубиной в 50-100 м. Диаметр скважины должен составлять 20 см. Затем внутрь надо опустить геотермальный зонд и подключить его к системе. Для одного насоса может потребоваться несколько скважин. Их количество и глубина определяются потребностью в энергии и геологическими характеристиками местности. Для горизонтальной установки насоса необходимо вырыть траншею недалеко от дома. Глубина траншеи должна составлять 1,5-2 м в зависимости от уровня промерзания грунта. Туда укладывают систему труб, которая соединяет теплоноситель с насосом через цокольную часть дома.
  3. Вода-вода –  чтобы собрать водный коллектор, используйте обычные ПНД-трубы, заполненные теплоносителем, то есть водой. После сборки конструкцию следует перенести на берег водоема, погрузить в воду и отбуксировать на середину пруда. Крайне важно при подключении насоса не осуществлять опрессовывание системы отопления вместе с теплогенератором, а производить проводку отдельно. Во внутреннем контуре обязательно надо установить расширительный бачок, чтобы уровень воды в нем бел выше на 50 см крайней верхней точки отопительного контура. Чтобы насос прослужил подольше, трубопровод к силовой установке лучше подключать гибкими резиновыми шлангами – они уменьшают вибрацию. Для контроля работоспособности системы предусмотрите монтаж манометров и датчиков температуры в местах входа и выхода жидкости. Также потребуется установить дренажное устройство в крайней нижней точке отопления для полного слива воды из системы.
Подключение теплового насоса

Подытожит тему рентабельности и выгоды установки тепловых насосов видео ниже:

Устройство теплового насоса довольно простое, но его установка может вызывать затруднения у неопытных мастеров. Во избежание некорректной работы системы лучше доверить ее монтаж профессионалам.

Создание теплового насоса своими руками

Изготовление теплового насоса своими руками довольно просто, однако потребует наличие хорошего компрессора, купить который можно в любой ремонтной мастерской. Идеальный конденсатор — бак из нержавеющей стали объёмом 100 л. и более. Тепловой насос для отопления дома своими руками имеет следующие этапы изготовления:

Для изготовления теплового насоса Френетта нам понадобится:

  1. Цилиндр со стали, диаметр которого прямопропорционально зависит от мощности насоса.
  2. Диски со стали, диаметр которых будет на 5-10 % меньше, нежели d цилиндра.
  3. Электродвигатель. Желательно покупать привод с удлинённым валом, на который в дальнейшем будут установлены диски.
  4. Теплообменник.

Выдаваемая на выходе температура будет напрямую зависеть от мощности двигателя. Для подогрева воды до температуры 100 С0 обороты привода должны находиться в пределах 7,5-8 тысяч в минуту. Место вхождения вала уплотняется, так, как наличие любого люфта быстро износит механизм. Рабочие диски монтируются на вал двигателя, расстояние между которыми регулируется путем установки гаек.

В цилиндре делается два отверстия, к которым будут подведены трубы. После полной сборки цилиндр заполняется маслом, проводится подключение всех патрубков и их герметизация. Если у вас еще остались вопросы по его конструкции, то пропишите в поисковой системе — «тепловой насос своими руками чертеж» и ознакомитесь со всем этим более подробно.

Читайте также:  Делаем самую простую печку своими руками (10 фото)

Применение теплового насоса для охлаждения

Огромным достоинством тепловых насосов является то, что они способны не только отапливать дом, но и при необходимости охлаждать его. Наше короткое российское лето порою бывает очень жарким, и, когда ваше жилище буквально раскаляется, предложение превратить обогреватель в кондиционер будет очень кстати.

Техническое решение этого вопроса может быть интегрировано в тепловой насос изначально, на стадии изготовления, и практически у всех производителей имеются линейки насосов, умеющих кондиционировать помещение (режим Natural Cooling). Если ваш тепловой насос не обладает такими способностями, не все еще потеряно – работать на охлаждение может и обычный насос. Необходимое для этого дополнительное оборудование в виде гидравлической развязки будет смонтировано вне насоса. Оба варианта не требуют больших капиталовложений.

Нести генерируемый тепловым насосом холод непосредственно в помещение можно разными способами. Эта функция может быть возложена на холодные панели на стенах или потолке, охлаждающий теплый пол, радиаторы отопления с хорошим обдувом или же фанкойл – устройство, в чей корпус встроен обдуваемый вентилятором пластинчатый теплообменник.

Виды геотермального теплоснабжения дома

Схема геотермального отопления

Перед тем как делать геотермальное отопление загородного дома своими руками следует провести ряд предварительных мероприятий. Прежде всего — найти оптимальный способ расположения труб первичного контура.

Главным условием при этом является температура среды, где будут расположены магистрали. Она не должна быть ниже +7°С. На практике для этого выполняют монтаж трубопроводов в грунт. В некоторых случаях в качестве основной среды может выступать водоем или река. Однако отзывы о геотермальном отоплении дома такого типа зачастую говорят о низкой эффективности в зимний период.

Для правильной организации альтернативного теплоснабжения необходимо выполнить следующие действия:

  1. Рассчитать оптимальную мощность. Если геотермальное отопление частного дома будет в качестве основного – его номинальная мощность должна обеспечить нагрев воздуха во всем здании.
  2. Провести анализ состава грунта и глубину его промерзания. От этого зависит выбор схемы расположения труб первичного контура.
  3. Определить месторасположение теплового насоса. Для минимизации тепловых потерь геотермальные системы отопления своими руками обустраиваются в отдельном помещении – подвале или хозяйственной постройке. Важно, чтобы температура в нем была не ниже +14°С.

Несоблюдение этих простых правил может привести к неправильной работе системы. Нередко отзывы владельцев геотермального отопления указывают на важность первичного анализа и подбор правильного оборудования.

Для обеспечения бесперебойной работы системы необходима установка автономного источника электропитания – генератора.

С горизонтальным размещением

Наименее трудоемкий способ установки труб первичного контура является горизонтальным. Они располагаются на глубине от 0,5 до 3 м. Для уменьшения площади магистрали располагаются витками. Но при этом расстояние до каждой должно быть не менее 20 см.

До того как сделать геотермальное отопление — проводится первичный анализ состояния грунта. Сначала определяется его теплоотдача. Она может составлять от 20 до Вт/м². Исходя из этого рассчитывается общая протяженность первичного контура.

Кроме этого следует выполнить такие действия:

Виды геотермального теплоснабжения дома
  • Проверка уровня промерзания почвы. Глубина залегания труб должна быть ниже этого показателя;
  • Грунтовые воды. Для их естественного удаления в период больших паводков на дно котлована засыпается песчаный слой;
  • Выбор материала изготовления трубопроводов. Он должен быть достаточного гибок и механически надежен. Для геотермального отопления в Европе чаще всего используют трубы из сшитого полиэтилена.

Если важным является вопрос, сколько стоит геотермальная система отопления – то горизонтальное расположение поможет существенно снизить текущие затраты на монтаж системы. При установке нескольких первичных контуров необходим монтаж входного и выходного коллекторов.

С вертикальными трубопроводами

Вертикальная схема работы

Учитывая основные принципы работы геотермального отопления дома во время проектирования необходимо добиться максимального нагрева теплоносителя от земли. Это можно сделать только при установке вертикальных магистралей.

Для организации геотермального отопления загородного дома своими руками вертикального типа необходимо сделать скважины, глубиной от 30 до 100 м. В них помещаются трубопроводы первичного контура.

Читайте также:  Как сделать камин своими руками: пошаговая инструкция с фото

Такая схема более трудоемка, чем вертикальная, но имеет ряд преимуществ:

  • Большая глубина залегания магистралей. В этом случае теплоотдача окружающей среды повышается на 25-30% — до 70 Вт/м²;
  • Небольшая площадь для монтажа;
  • Практически отсутствует зависимость от промерзания грунта.

Кроме этого способа нередко применяют основные принципы работы геотермального отопления для горячего водоснабжения в летний период. Для этого первичный контур помещают в воду — озеро или реку.

Перед бурением скважин необходимо сделать анализ почвы и определить оптимальную глубину. Состав почвы напрямую скажется на трудоемкости процесса.

Характерные особенности

Высокая эффективность

Из всех составных частей эл/энергия нужна лишь компрессору. Даже приблизительные расчеты показывают, что для получения 1000 Вт тепла необходимо израсходовать порядка 250 (от сети). То есть КПД системы отопления – около 400 %. Учитывая суммарную цену обогрева любого частного дома за сезон, это кажется невероятным, хотя с учетом особенностей функционирования насоса с технической точки зрения вполне объяснимо.

Полная независимость от топлива. Что это дает?

  • Во-первых, отопление можно организовать где угодно.
  • Во-вторых, не придется тратить деньги на топливо, так как энергия берется из окружающей среды.
  • В-третьих, отпадает необходимость в складировании горючего.
  • В-четвертых, приборы этой группы не являются объектом повышенной опасности, в отличие от котлов. Как результат – не нужно придерживаться жестких требований по монтажу оборудования для отопления, что отражается на конечной цене работ – она существенно ниже. Имея проект с расчетами, все технологические операции можно выполнить своими руками.
  • В-пятых, отпадает необходимость в организации резервирования по топливу. Нужно лишь иметь в запасе ремкомплект для составных частей теплового насоса и купить небольшой эл/генератор, достаточный для обеспечения минимальных потребностей собственников дома на период устранения неисправности.

Универсальность использования

Характерные особенности

В отличие от котлов отопления, насос может служить и кондиционером. То есть отпадает надобность в приобретении, монтаже и эксплуатации климатического оборудования. Это также к вопросу о цене. По сути, реальная экономия от теплового насоса гораздо выше. Для частного дома – отличный вариант отопления, если учесть, сколько денег уходит на содержание строения.

Полная самостоятельность в выборе схемы

При монтаже отопления в жилом доме ни с кем и ничего согласовывать не нужно. Существенный плюс для тех, кто уже сталкивался с нашей бюрократией.

Тепловой насос Cooper&Hunter NORDIC EVO (Инвертор)

Купить настенный инверторный тепловой насос воздух-воздух — это значит обеспечить отопление дома для дачного сезона — весна — лето — осень.

Уникальная технология CH 7-SKY обеспечивает семь ступеней очистки воздуха.

Низкий уровень шума 19 дБ. Stepless Fan Control — уникальная технология плавной регулировки скорости вентилятора внутреннего блока в широком диапазоне от 1 до 100%. Адаптирован для работы на тепло в северных странах. Заводской комплект обогревателя картера компрессора и поддона наружного блока. Интеллектуальные алгоритмы работы компрессора и управления режимом оттайки.

Серия NORDIC EVO — работа на тепло до -23°C – легкий и комфортный контроль с подсветкой пульта, для удобного использования в темноте.

Описание серии NORDIC EVO

Тепловой насос Cooper&Hunter NORDIC EVO (Инвертор)
  • Класс А++

  • увеличенный корпус для большей производительности и повышенной эффективности;
  • элегантный светодиодный дисплей, невидимый при выключенном устройстве;
  • управление с помощью технологии бесступенчатого регулирования, скорость вентилятора регулируется в диапазоне 1%-100% от минимальной до максимальной скорости;
  • диапазон рабочих температур: от +18°С до +48°C на охлаждение, от -23°С до +24°C на обогрев.

Инструкция к серии NORDIC EVO

Руководство по эксплуатации тепловых насосов Cooper & Hunter серии Nordic EVO (.pdf 1,8 МБ). Распечатайте себе и сохраните.

прайс на тепловые насосы серии NORDIC EVO в спб

Модель Площадь помещения, м2 Производительность, кВт Потребление электроэнергии, кВт Цена, руб
холод тепло холод тепло
CH-S09FTXN-E2wf до 25 2.5 (0,78-2,90) 2.8 (,30) 0,58 0,65 51900
CH-S12FTXN-E2wf до 35 3,4 (1,30-3,90) 3,6 (0,80-4,20) 0,79 0,8 55425
CH-S18FTXN-E2wf до 55 5,13 (1,00-6,70) 5,27 (1,10-6,80) 1,19 1,138 83775
CH-S24FTXN-E2wf до 70 6,45 (1,40-7,00) 6,60 (1,50-7,90) 1,5 1,445 95550