Тепловой насос своими руками: особенности сборки системы, окупаемость

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

В условиях постоянного увеличения цен на энергоносители многие домовладельцы рассматривают варианты использования альтернативных отопительных систем, в том числе на базе тепловых насосов. Кроме того, такой способ обогрева жилища представляет интерес, когда технически невозможно осуществить подключение к централизованным системам.

Тепловые насосы позволяют черпать низкопотенциальное тепло из окружающей среды. Они безопасны, экономичны и удобны в применении. И лишь высокая цена становится преградой для их повсеместного использования. Однако, потратив немного времени на изучение устройства теплонасоса и особенностей его сборки и монтажа, можно сделать агрегат самостоятельно. Это позволит сэкономить приличную сумму денег и обеспечить свой дом эффективной автономной отопительной системой.

Тепловые насосы уже довольно продолжительное время применяют в России, пусть и не так широко, как в Европе, но вполне успешно. Система на базе теплонасоса способна обеспечивать обогрев дома, горячее водоснабжение и кондиционирование воздуха. Она состоит непосредственно из теплового насоса, а также узлов забора и распределения тепловой энергии.

Такое оборудование можно изготовить своими руками. Для этого потребуется компрессор, работающий от бытовой сети 220 В, дроссельный клапан, испаритель и конденсатор. По принципу действия тепловой насос очень похож на холодильник, только тепло передается не в окружающую среду, а в систему отопления.
Подробнее об устройстве и принципе действия агрегата читайте здесь.

Наилучшие результаты использования теплонасосы показывают в домах с хорошей теплоизоляцией. В них можно устанавливать агрегаты мощностью 30-50 Вт/м². Если же дом плохо утеплен, потребуется оборудование мощностью не менее 75 Вт/м². Желательно, чтобы установка была учтена в проекте еще на стадии планирования строительства дома.

Если вы твердо решили собрать тепловой насос самостоятельно, первым делом убедитесь, что установленный электросчетчик рассчитан на нагрузки до 40 А, так как при включении агрегата пусковой ток достаточно высок.

Интересовавшиеся стоимостью готовых насосов знают, что их цена довольно высока (минимум 4000 долларов), а затраты на самостоятельную сборку агрегата мощностью 9 кВт/ч не превысят 600 долларов. В эту сумму войдет приобретение бака из нержавеющей стали, компрессора, медных труб, электродов, муфт, переходников, отвоздушивателя, сливного крана, предохранительного клапана, пластиковой бочки, манометра, фреона, автоматики, шлангов и кронштейнов для крепежа оборудования к стене.

Этапы сборки теплового насоса

Для удобства разобьем процесс изготовления теплового насоса на отдельные этапы:

Прежде всего, нужно запастись парой однофазных компрессоров для кондиционера. Подойдут агрегаты от старых неиспользуемых приборов по 24000 BTU. Наша цель — получить общую тепловую мощность не менее 16 кВт. Запуская эти агрегаты синхронно, можно будет снизить пусковой ток. Подготовленные компрессоры следует прочно закрепить к стене кронштейнами.
Теперь нужно заняться созданием конденсатора. Для этого потребуется 100-литровый бак из нержавейки, который потребуется разрезать пополам для размещения внутри медного змеевика из трубки малого диаметра, но с толщиной стенки не меньше 1 мм. Более тонкостенная трубка деформируется во время скрутки. Чтобы рассчитать площадь поверхности трубы змеевика, можно воспользоваться формулой:M = kW/0,8 x ∆t, в которойM — площадь трубы, м²;
kW — мощность тепловыделения, кВт;
0,8 — коэффициент теплопроводности меди/воды при противотоке;
∆t — разность температур на входе/выходе, °С.

Как правило, площадь получается равной ≈2 квадратных метра. Для изготовления змеевика можно намотать трубку вокруг газового баллона или другого цилиндрического предмета нужного диаметра с равным шагом между кольцами.
Теперь следует закрепить змеевик в баке и заварить его, а затем закрепить на стене кронштейнами.
Чтобы изготовить испаритель потребуется взять пластиковый бак емкостью 70-90 литров и закрепить в нем медный змеевик из трубки 3/4 дюйма. Его также следует разместить на стене. Для входа и выхода воды следует предусмотреть требуемое количество металлопластиковых труб.
Собственно, касательно изготовления элементов теплонасоса, это все. Пайку меди, закачку фреона, подключение автоматики и пусковые работы при отсутствии надлежащего опыта лучше поручить специалистам, так как данные действия требуют специальных навыков, к тому же могут привести к бытовым травмам.
После подключения конструкции к внутренней отопительной системе можно приступить к монтажу наружного контура. В зависимости от типа теплового насоса (подробно об этом читайте здесь) процесс монтажа и подключения контура будет различным.

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.

Срок окупаемости системы отопления с теплонасосом

Приобретение (изготовление) и установка отопительного оборудования обходятся в приличную сумму. Точная цифра зависит от качества теплоизоляции жилища, типа насоса и потребностей жильцов. Как уже отмечалось выше, минимальная стоимость готового теплонасоса равна примерно $4 тыс. плюс расходы на проведение монтажных работ. Но практика показывает, что в большинстве случаев затраты окупаются уже за 2-3 года, а если изготовить и установить оборудование самостоятельно — и того быстрее. Приятным дополнением при эксплуатации отопительной системы на базе теплового насоса является возможность его использования в летний зной в качестве кондиционера.