Принцип работы устройства
Тем, кто соприкасался с вопросами экономически выгодного отопления, название “тепловой насос” хорошо знакомо. Особенно в сочетании с терминами типа “земля-вода”, “вода-вода”, или “воздух-вода” и т.п.
Такой тепловой насос с устройством Френетта не имеет практически ничего общего. Кроме названия и конечного результата в виде тепловой энергии, которую в итоге используют для обогрева.
Тепловые насосы, работающие на принципе Карно, очень популярны и как экономически выгодный способ организации отопления, и как экологически безопасная система.
Работа такого комплекса устройств связана с накоплением низкопотенциальной энергии, содержащейся в природных ресурсах (земле, воде, воздухе), и преобразованием ее в тепловую энергию с высоким потенциалом.
Изобретение Евгения Френетта устроено и работает совершенно иначе.
Принцип действия этого прибора основан на использовании тепловой энергии, которая выделяется при трении. В основе конструкции – металлические поверхности, расположенные не вплотную друг к другу, а на некотором расстоянии. Пространство между ними заполняют жидкостью.
Части устройства вращаются относительно друг друга с помощью электромотора, жидкость, находящаяся внутри корпуса и контактирующая с вращающимися элементами, разогревается.
Полученное тепло можно использовать для нагрева теплоносителя. Некоторые источники рекомендуют использовать эту жидкость непосредственно для отопительной системы. Чаще всего к самодельному насосу Френетта присоединяют обычный радиатор.
В качестве теплоносителя системы отопления специалисты настоятельно рекомендуют использовать масло, а не воду.
В процессе работы насоса эта жидкость имеет свойство разогреваться очень сильно. Вода в таких условиях может просто закипеть. Горячий пар в замкнутом пространстве создает избыточное давление, а это обычно приводит к разрыву труб или корпуса. Использовать масло в такой ситуации намного безопаснее, поскольку его температура кипения значительно выше.
Бытует мнение, что КПД такого теплогенератора превышает 100% и даже может составлять 1000%. С точки зрения физики и математики это не совсем корректное утверждение.
КПД отражает потери энергии, затраченные не на обогрев, а собственно на работу прибора. Скорее, феноменальные утверждения о невероятно высоком КПД насоса Френетта отражают его эффективность, которая действительно впечатляет. Затраты электроэнергии на работу прибора ничтожны, а вот количество полученного в результате тепла весьма ощутимы.
Нагрев теплоносителя до таких же температур с помощью ТЭНа для отопления, например, потребовал бы значительно большего количества электроэнергии, возможно, в десятки раз больше. Бытовой обогреватель при таком расходе электричества даже не нагрелся бы.
Почему же такими приборами не оборудованы все подряд жилые и промышленные помещения? Причины могут быть разными.
Во-первых, вода – более простой и удобный теплоноситель, чем масло. Она не нагревается до таких высоких температур, и устранить последствия протечек воды проще, чем убрать разлитое масло.
Алгоритм изготовления своими руками
Правила изготовления агрегата:
- Определитесь с источником, от которого будет работать контур отопления. В областях с суровым климатом советуют использовать источники, расположенные под землей, в регионах с теплым климатом энергию можно получать из воздуха.
- Выполните расчет мощности агрегата. Она зависит от качества утепления дома. Если здание не обшито утеплителем, то рекомендуемая мощность прибора — 70 Вт/м 2 . Только такой агрегат создаст комфортный микроклимат внутри здания. Для домов, утепленных современным материалом, подойдет мощность в 45 Вт/м 2 . В здании, утепленном по специальной технологии, не используется мощный агрегат. Рекомендуют брать мощность в 25 Вт/м 2 . Если мощность увеличить, то внутри помещения будет слишком высокая температура.
- Подготовьте основное и дополнительное оборудование.
- Выполните монтаж узлов и сборку системы. После этого подключите ее к источнику.
Достоинства установки
Теплонасос Френетта можно подключить к системе теплых полов
Теплонасосы Френетта, по сравнению с другими агрегатами такого типа, пользуются особой популярностью. Установка широко используется в отопительных системах.
Также насос может подключаться к современным системам теплого пола.
Такое широкое использование теплового насоса объясняется тем, что он имеет много преимуществ, по сравнению с другими агрегатами.
К ним можно отнести:
- высокая продуктивность;
- экономичность;
- возможность функционировать в автоматическом режиме;
- многофункциональность насоса;
- легкая настройка под те или иные потребности;
- компактные размеры;
- бесшумная работа и многое другое.
Внесение новых модификаций в конструкцию насоса приводит к улучшению его технических характеристик.
Тепловые насосы Френетта широко используются в различных сферах. Чаще всего их устанавливают в загородных домах. Немаловажным преимуществом агрегата является то, что его можно собрать своими руками.
Насос Френетта
Насос Френетта — прибор, отличающийся от рассматриваемых выше.
Он работает по иной технологии и состоит из двух цилиндров, меньший из которых подвижен и располагается в большем, неподвижном.
Все пространство между цилиндрами заполнено маслом, которое нагревается за счет движения малого цилиндра, подсоединенного к валу. Нагретое масло поступает в радиаторы.
Для изготовления насоса Френетта потребуется приобрести:
Стальные диски — диаметр чуть меньше, чем у цилиндра.
Стальной цилиндр — размер подбирается в зависимости от желаемой мощности, чем больше рабочая поверхность, тем производительнее получится прибор.
Электродвигатель — предпочтите агрегат с удлиненным валом, так удобнее устанавливать диски
Выбору двигателя надо уделить особое внимание — для нагрева воды до сотни градусов надо, чтобы привод обеспечил не меньше 7500 оборотов в минуту.
Теплообменник — техническое масло.
Алгоритм сбора насоса не сложен — сначала вал на подшипниках размещается внутри цилиндра, при этом важно уплотнить место входа, чтобы не создавалось вибраций, выводящих из строя агрегат. Алгоритм сбора насоса не сложен — сначала вал на подшипниках размещается внутри цилиндра, при этом важно уплотнить место входа, чтобы не создавалось вибраций, выводящих из строя агрегат
Алгоритм сбора насоса не сложен — сначала вал на подшипниках размещается внутри цилиндра, при этом важно уплотнить место входа, чтобы не создавалось вибраций, выводящих из строя агрегат. Количество дисков определяется индивидуально и зависит от длины цилиндра, диски расположены в емкости равномерно
Количество дисков определяется индивидуально и зависит от длины цилиндра, диски расположены в емкости равномерно.
Вверху и внизу цилиндра сверлятся отверстия — верхнее предназначается для крепления отопительных труб, а нижнее предназначается для возврата из радиаторов использованного масла.
Конструкция крепится на раму из металла, после чего цилиндр наполняется маслом, подключаются патрубки, проводится герметизация соединений.
Агрегат Френетта — насос, используемый для отопления жилых и нежилых помещений и бассейнов.
Он отличается компактным размером, что позволяет с помощью обустроить теплый пол (как сделать своими руками в квартире написано здесь) или согреть воду в бассейне.
Но важно учесть мощность агрегата — если она недостаточна, то желаемый результат получить не удастся
Термоэлектрогенератор
| Термоэлектрические явления |
Принципы
|
Применения
|
У этого термина существуют и другие значения, см. Генератор.
Термоэлектрогенератор
— это техническое устройство (электрический генератор), предназначенное для прямого преобразования тепловой энергии в электричество посредством использования в его конструкции термоэлементов (термоэлектрических материалов).
История изобретения термоэлектрогенераторов
В 1821 году немецкий физик Томас Иоганн Зеебек обнаружил, что температурный градиент, образованный между двумя разнородными проводниками, может производить электричество.
В 1822 году он опубликовал результаты своих опытов в статье «К вопросу о магнитной поляризации некоторых металлов и руд, возникающей в условиях разности температур», опубликованной в докладах Прусской академии наук.
В основе термоэлектрического эффекта Зеебека лежит тот факт, что температурный градиент в токопроводящем материале вызывает тепловой поток; это приводит к переносу носителей заряда. Поток носителей заряда между горячими и холодными областями, в свою очередь, создает разность потенциалов.
В 1834 году Жан-Шарль Пельтье обнаружил обратный эффект, при котором происходит выделение или поглощение тепла при прохождении электрического тока через контакт двух разнородных проводников.
Типы применяемых термоэлектрогенераторов
- Топливные: тепло от сжигания топлива (природный газ, нефть, уголь) и тепло от горения пиротехнических составов (шашек).
- Радиоизотопные: тепло от распада изотопов (распад не контролируется и работа определяется периодом полураспада).
- Атомные: тепло атомного реактора (уран-233, уран-235, плутоний-238, торий), как правило, здесь термоэлектрогенератор — вторая и третья ступень преобразования.
- Солнечные: тепло от солнечных коллекторов (зеркала, линзы, тепловые трубы).
- Утилизационные: Тепло из любых источников, выделяющих сбросное тепло (выхлопные и печные газы и др).
- Градиентные: основанные на естественном перепаде температур между окружающей средой и помещением (оборудованием, технологическим трубопроводом с теплой транспортируемой средой и т.д.) с применением первоначального пускового тока. В основе данного типа термоэлектрогенераторов — использование части полученной электрической энергии от эффекта Зеебека для преобразования в тепловую по закону Джоуля-Ленца.
Полупроводниковые материалы для прямого преобразования энергии
Для термоэлектрогенераторов используются полупроводниковые термоэлектрические материалы, обеспечивающие наиболее высокий коэффициент преобразования тепла в электричество.
Список веществ, имеющих термоэлектрические свойства, достаточно велик (тысячи сплавов и соединений), но лишь немногие из них могут использоваться для преобразования тепловой энергии.
Современная наука постоянно изыскивает новые и новые полупроводниковые композиции и прогресс в этой области обеспечивается не столько теорией, сколько практикой, ввиду сложности физических процессов, происходящих в термоэлектрических материалах.
Определённо можно сказать, что на сегодняшний день не существует
термоэлектрического материала, в полной мере удовлетворяющего промышленность своими свойствами, и главным инструментом в создании такого материала является эксперимент. Важнейшими свойствами полупроводникового материала для термоэлектрогенераторов являются:
- КПД: Желателен как можно более высокий КПД;
- Технологичность: Возможность любых видов обработки;
- Стоимость: Желательно отсутствие в составе редких элементов или их меньшее количество, достаточная сырьевая база (для расширения сфер ассимиляции и доступности);
- Коэффициент термо-ЭДС: Желателен как можно более высокий коэффициент термо-ЭДС (для упрощения конструкции);
- Токсичность: Желательно отсутствие или малое содержание токсичных элементов (например: свинец, висмут, теллур, селен) или их инертное состояние (в составе сплавов);
- Рабочие температуры: Желателен как можно более широкий температурный диапазон для использования высокопотенциального тепла и, следовательно, увеличения преобразуемой тепловой мощности.
Видео
В следующем видеоматериале подробно рассказано об особенностях тепловых насосов:
Подробнее об устройстве самодельного насоса в следующем ниже видео:
В последние десятилетия у владельцев домов появился довольно большой выбор систем отопления. Уже необязательно подключаться к централизованным сетям и использовать традиционные источники. Можно выбрать оборудование, работающее на альтернативной энергии, но его главный недостаток – дороговизна. Согласны?
Впрочем, если соорудить тепловой насос своими руками из старого холодильника, систему можно существенно удешевить. А мы расскажем вам как это сделать.
В статье мы подобрали самые простые решения и снабдили их подробными чертежами и схемами. Поэтому для домашнего умельца разобраться в них не составит труда. Кроме того, здесь вы найдете пошаговую инструкцию по изготовлению отопительного оборудования. А размещенные видеоролики расскажут о конструктивных особенностях теплового насоса и особенностях его подключения.
Самостоятельное изготовление устройства
Обзор вариантов устройства насоса Френетта позволяет понять, что принципы его работы с той или иной долей эффективности могут быть использованы в конструкциях различного типа и вида. Основная идея остается прежней: узкое пространство между элементами из металла, заполненное маслом, и вращение с помощью электродвигателя.
На схеме представлен вариант теплового насоса Френетта, который обычно используется для самостоятельного изготовления устройства. Основа конструкции – металлические диски, разделенные гайками (+)
Чтобы изготовить такое устройство надо подготовить необходимые материалы:
- полый цилиндр из металла;
- набор одинаковых стальных дисков с отверстием по центру;
- набор гаек высотой 6 мм;
- стальной стержень с резьбой:
- электродвигатель с удлиненным валом;
- подшипник;
- радиатор отопления;
- соединительные трубы.
Размеры насоса могут быть больше или меньше. Но расстояние между дисками следует выдержать точно – 6 мм. В качестве разделителей используются стандартные гайки, а стальной стержень является центром конструкции.
Его толщина должна соответствовать диаметру гайки. Если стержня с резьбой под рукой не оказалось, ее придется просто нарезать.
Металлические диски для теплового насоса Френетта должны быть чуть меньше диаметра цилиндрического корпуса, чтобы обеспечить свободное вращение и борлее эффективный нагрев теплоносителя
Очевидно, что и отверстие в дисках должно быть таким, чтобы их можно было свободно надеть на осевой стержень. Наружный диаметр дисков должен быть меньше корпуса на несколько миллиметров. Если готовых элементов под рукой не оказалось, диски вырезают самостоятельно из листового металла или поручают эту работу токарю.
Стальные диски для теплового насоса Френетта можно вырезать в домашних условиях, если в наличии имеется подходящее оборудование
Цилиндрический корпус можно сделать из старой металлической емкости подходящей конфигурации или же сварить из металла. Подойдет и обрезок широкой металлической трубы.
К торцам цилиндра приваривают стенки. Корпус должен быть герметичным, чтобы масло не протекало. В верхнем и нижнем торце корпуса следует сделать дополнительные отверстия: для входа и выхода труб отопления, ведущих к радиатору.
Разумеется, все места соединения труб следует загерметизировать. Для резьбовых соединений используют специальные уплотнители: ФУМ-ленту, лен и т.п. Если решено использовать полипропиленовые трубы, понадобятся специальные фитинги и, возможно, паяльник для монтажа таких труб.
Для работы насоса Френетта высокопроизводительный электродвигатель не нужен. Подойдет устройство, снятое со старой или сломанной бытовой техники, например, с обычного вентилятора.
Чтобы стержень вращался свободно, нужен подходящий подшипник стандартных размеров. Когда все элементы подготовлены, можно начинать сборку устройства. Сначала на нижнюю часть внутри корпуса устанавливают центральную ось с подшипником. Затем на ось навинчивают разделительную гайку, затем надевают диск, снова – гайку, снова – диск и т.д.
Диски с гайками чередуют до тех пор, пока корпус не будет заполнен доверху. Еще на этапе подготовки можно сделать предварительные расчеты по количеству необходимых дисков и гаек.
Нужно к толщине гайки (6 мм) прибавить толщину диска. Высоту корпуса разделить на эту цифру. Полученное число даст сведения о нужном количестве пар “гайка+диск”. Последней устанавливают гайку.
После того, как корпус заполнен этими подвижными элементами, его заполняют жидким маслом. Тип масла значения не имеет, можно взять минеральное, хлопковое, рапсовое или любое другое масло, которое хорошо переносит нагрев и не застывает. После этого конструкцию накрывают верхней крышкой и аккуратно ее заваривают.
К этому моменту трубы радиатора уже обычно присоединены к крышкам. Для удобства во время дальнейшего монтажа и обслуживания устройства на трубах можно поставить два запорных крана. Теперь к валу двигателя нужно присоединить ось теплового насоса.
Систему включают в сеть, проверяют наличие протечек, оценивают характеристики работы устройства.
Изготовленный своими руками тепловой насос Френетта можно подключить к обычному чугунному или биметаллическому радиатору, который обеспечит необходимый отопительный эффект
Если все сделано правильно, ось с дисками начнет раскручиваться, разогревая находящееся внутри устройства масло. Горячий теплоноситель станет перемещаться через верхнее отверстие по трубе в радиатор отопления. Остывшее масло будет возвращаться в корпус теплового насоса по нижней трубе для повторного нагрева.
Советы по эксплуатации
Итак, что же это за советы:
- в качестве теплоносителя лучше использовать натуральное масло;
- агрегат оснащают термодатчиком, что обеспечит его автономное отключение и включение;
- чтобы снизить стоимость сборки насоса, в качестве силового элемента можно использовать электродвигатель от старых приборов;
- чтобы улучшить эффективность работы насоса, при его конструировании стоит использовать максимальное количество стальных дисков.
Если вы обладаете определенными знаниями в работе таких агрегатов, то со временем определите, какие модификации можно провести для улучшения их работы. Так как речь идет об использовании электричества и масла, не стоит забывать о техники безопасности.
Смотрите видео, в котором опытный пользователь объясняет устройство и особенности эксплуатации теплового насоса Френетта, сделанного своими руками:
Типы тепловых насосов
Принцип работы насоса заключается в следующем: тепловой источник, энергопотенциал которого достаточно низок, передает свое тепло носителю с высшей температурой. Как это работает на практике, можно увидеть на рисунке. К слову, холодильные устройства работают по тому же принципу, поэтому летом тепловой насос успешно может функционировать в роли кондиционера.
Схема теплового насоса
Классификаций насосов может быть несколько, но правильно было бы разделить их по типу теплоносителя, в роли которого могут выступать:
- Вода;
- Грунт;
- Воздух.
Принцип работы теплового насоса
Энергия, полученная с использованием такой системы, может быть использована для различных целей: обогрева помещения, кондиционирования, нагрева воды. Сочетание типов теплоносителей и выполняемых функций тоже может быть разным. Исходя из этого, насосы делятся на три группы.
Процесс сборки теплового насоса «Френетта» своими руками: чертежи
Сначала в корпусе для труб отопления проделываются два отверстия специально для труб отопления. Стержень с резьбой устанавливается по центру корпуса. На эту резьбу навинчивайте гайку, ставьте диск, потом навинчивайте следующую гайку и пр. И так монтаж дисков продолжается до полного заполнения корпуса.
Потом в систему заливается масло, к примеру, хлопковое. Корпус закрывается и фиксируется на стержень. К проделанным отверстиям подводите трубы радиатора. Электродвигатель присоединяете к центральному стержню, он гарантирует вращение. Прибор можно включить в сеть и проверить его работу.
Как работает насос
Как работает обычный масляный электронагреватель? Он подключается к сети, потребляет 1кВт электроэнергии и выдает 1кВт тепла. Такой регулярный обогрев приводит к быстрому разорению.
Образно тепловой насос является тем же самым электронагревателем, но с более высоким КПД. Он расходует 1кВт электроэнергии и превращает его в 3-5кВт тепла. Это уникальность насоса: вы получаете 2-4кВт тепловой энергии бесплатно за счет природной энергии.
Соотношение затраченной и полученной энергии называется коэффициентом преобразования – СОР. Для разных типов тепловых насосов СОР отличается и зависит от:
- Температуры источника тепла – среды, из которой черпается энергия. Чем выше и стабильнее температура в течение года, тем выше КПД насоса
- Температуры теплоносителя в системе отопления. Тепловые насосы рассчитаны под низкотемпературную систему отопления – радиаторы большой площади, теплые полы, фанкойлы, которые работают при температуре подачи 35-50˚С. Если рабочая температура в системе отопления выше указанной, то КПД теплового насоса снижается.
О том, как и за счет чего происходит преобразования тепла, подробно рассматривается в статье принцип работы теплового насоса.
Достоинства установки
Теплонасос Френетта можно подключить к системе теплых полов
Теплонасосы Френетта, по сравнению с другими агрегатами такого типа, пользуются особой популярностью. Установка широко используется в отопительных системах.
Также насос может подключаться к современным системам теплого пола.
Такое широкое использование теплового насоса объясняется тем, что он имеет много преимуществ, по сравнению с другими агрегатами.
К ним можно отнести:
- высокая продуктивность;
- экономичность;
- возможность функционировать в автоматическом режиме;
- многофункциональность насоса;
- легкая настройка под те или иные потребности;
- компактные размеры;
- бесшумная работа и многое другое.
Внесение новых модификаций в конструкцию насоса приводит к улучшению его технических характеристик.
Тепловые насосы Френетта широко используются в различных сферах. Чаще всего их устанавливают в загородных домах. Немаловажным преимуществом агрегата является то, что его можно собрать своими руками.
Принцип работы теплонасоса
Схема работы теплонасоса. (Для увеличения нажмите)
По принципу действия тепловые насосы напоминают обычные холодильники. Так, холодильное оборудование в процессе функционирования забирает тепло из камер и подает его наружу.
Здесь в работу вводятся радиаторы. Что касается насоса, то тепло он берет из земли или жидкости. На следующем этапе происходит обработка тепловой энергии и подача ее в систему отопления того или иного строения.
В работе теплонасоса особое место занимает холодильный агент, в качестве которого используют фреон или аммиак. Хладагент передвигается по внешнему и внутреннему контуру.
Здесь внешний контур отвечает за прием тепловой энергии из внешней среды, будь то земля, вода или атмосфера. После того как температура холодильного агента поднимается на несколько градусов, он начинает циркулировать по системе.
В первоначальном состоянии холодильный агент – это жидкость, но в результате действия на него испарителя он превращается в газ. После этого холодильный агент направляется в компрессор, где происходит его сжимание.
В результате этого возрастает его температура. Дальше газ направляется в конденсатор, где происходит обмен тепловой энергией с тепловым носителем отопительной системы. В результате охлаждения газ превращается в жидкость и возвращается на исходную точку.
Будьте внимательны: в процессе многочисленных циркуляций количество холодильного агента уменьшается, поэтому этот параметр нужно периодически контролировать.
Принцип действия теплового насосоа Френетта
В устройство данного теплового насоса входит ротор, статор, вал и лопастный вентилятор. Работа основывается на действии двух цилиндров – а именно, статора и ротора. Большой цилиндр – это статор, он пустой внутри. Ротор отличен меньшим объемом, он вставляется в статор. Масло заливают в большой цилиндр, оно нагревается под верчением малого цилиндра.
На подключенном валу есть лопастный вентилятор, благодаря этому ротор движется. Вентилятор помогает нагретому воздуху попадать в помещение, то есть выполняется функция обогрева. Но это простейшая модель, через какое-то время ученый ее усовершенствовал. В такой модели уже нет внутреннего цилиндра, он заменен стальными дисками.
Чем так хорош тепловой насос «Френетта»:
- Нет теплообменника;
- Энергия нагревания имеет большую мощность;
- Циркуляция носителя тепла осуществляется в закрытой системе;
- Большая часть насоса в форме контура, что помогает формированию вакуумных зон и температурному повышению.
Насос насосу рознь. Прежде всего, они могут быть промышленные и частные. Последние используются для обогрева дома или не очень больших помещений.
Виды насосов
С течением времени выгодность геотермального теплового насоса для отопления дома, несмотря на высокие цены , становится все более очевидной из-за постоянного роста стоимости топлива. Правильно подобранный и качественно смонтированный ГТН обеспечивает теплом вне зависимости от времени года и рыночных колебаний стоимости энергоносителей.
Существует несколько вариантов монтажа внешнего коллектора, что позволяет адаптировать тепловой насос к конкретным условиям прилегающего к дому земельного участка:
- Трубы укладываются в траншеи на глубину ниже уровня промерзания почвы. На юге России земля замерзает максимум на 0,5 м, поэтому проще снять грейдером полностью слой земли на монтажном участке, уложить коллектор, а затем засыпать экскаватором котлован.
- Если вблизи дома есть водоем на расстоянии не более 100 м, то применяют самый экономичный и эффективный вариант — трубы укладывают под воду на глубину от 3 метров и более.
- Сухие песчаные грунты не дадут достаточного теплового потока, поэтому применяют бурение скважин глубиной до 50 метров, чтобы достичь водоносного слоя. В скважины опускают трубы.
- Если вода из скважины хорошего качества, то достаточно пробурить только две: одна — для забора грунтовых вод, а вторая — для слива обратно в водоносный слой.
Сливную скважину пробурите на расстоянии 20 метров от заборной и ниже по течению водоносного слоя.
Тип вода-вода
Относительно недорогую разновидность ГТН типа вода-вода рекомендуется использовать, когда рядом находится озеро, пруд, река или море. Эффективность такой системы достигается за счет максимальной величины конвективного теплообмена между внешней средой и теплоносителем, который циркулирует в трубах коллектора. Экономия получается за счет простоты монтажа. Бухты расстилают на поверхности воды, затем к трубам крепят грузы и затапливают систему на глубину 3 метра и более.
Если поблизости нет водоема, то можно применить вариант с разомкнутым коллектором. В этом случае используется энергетический потенциал грунтовых вод хорошего качества. Тогда системе и насосу не угрожает заиливание, отложение солей жесткости, ускоренная коррозия. Из одной скважины берут воду, прокачивают через теплообменник ГТН, а затем сливают в другую, которая должна располагаться на расстоянии 15—20 метров.
Если пробуренная скважина быстро заиливается или вода содержит много солей жесткости, тогда стабильную работу ГТН обеспечивается бурением большего количества скважин. В них опускают петли герметичного внешнего контура. Затем в скважины заливают тампонаж из глинисто-песчаной смеси.
Тип грунт-вода
Когда рядом с домом нет водоема и нет возможности пробурить скважины, тогда трубы укладывают горизонтально ниже глубины промерзания грунта. Если подпочвенные воды залегают близко к поверхности, то эффективность системы грунт-вода практически такая же, как у ГТН типа вода-вода, так как принцип работы тот же.
На юге России величина промерзания грунта менее 0,75 м, поэтому роют котлован глубиной 1 метр, раскладывают трубы внешнего контура, а затем засыпают. В северных регионах почва замерзает глубже, поэтому экономичнее рыть параллельные траншеи.
Изготовление геотермальной установки
Изготовить геотермальную установку своими руками вполне возможно. При этом для обогрева жилища используется тепловая энергия земли. Конечно, это трудоемкий процесс, но и выгода при этом получается существенная.
Расчет контура и теплообменников насоса
Площадь контура для ТН составляется из расчета 30 м² на каждый киловатт. Для жилого помещения площадью 100 м² нужно около 8 киловатт/час энергии. Значит площадь контура будет составлять 240 м².
Теплообменник можно сделать из медной трубки. Температура на входе 60 градусов, на выходе 30 градусов, тепловая мощность 8 киловатт/час. Площадь теплового обмена должна быть 1,1 м². Медная трубка диаметром 10 миллиметров, коэффициент запаса 1,2.
Длина окружности в метрах: l = 10 × 3,14 / 1000 = 0,0314 м.
Количество медной трубки в метрах: L = 1,1 × 1,2 / 0,0314 = 42 м.
Необходимое оборудование и материалы
Во многом успех при изготовлении ТН зависит от степени подготовленности и знаний самого исполнителя, а также от наличия и качества всего необходимого для монтажа теплового насоса.
Перед началом работ нужно приобрести оборудование и материалы:
- компрессор;
- конденсатор;
- контроллер;
- полиэтиленовые фитинги, предназначенные для сборки коллекторов;
- труба на земляной контур;
- циркуляционные насосы;
- водопроводный шланг или труба ПНД;
- манометры, термометры;
- трубка медная диаметром 10 миллиметров;
- утеплитель для трубопроводов;
- комплект уплотнений для герметизации.
Как собрать теплообменный блок
Теплообменный блок состоит из двух составных частей. Испаритель нужно собрать по принципу «труба в трубе». Внутренняя медная трубка заполняется фреоном или другой быстро закипающей жидкостью. По наружной циркулирует вода из скважины.
Обустройство грунтового контура
Для того чтобы подготовить необходимую площадь для грунтового контура, требуется выполнить большой объем земляных работ, которые желательно проводить механизированным способом.
Можно использовать 2 метода:
- При первом способе необходимо снять верхний слой грунта на глубину ниже его промерзания. На дно получившегося котлована уложить змейкой свободную часть наружной трубы испарителя и произвести рекультивацию почвы.
- Во втором способе нужно сначала прокопать траншею по всей планируемой площади. В нее укладывается труба.
Затем нужно проверить герметичность всех соединений и заполнить трубу водой. Если протечек нет, можно засыпать конструкцию землей.
Заправка и первый запуск
После окончания монтажа необходимо заполнить систему хладагентом. Данную работу лучше всего поручить специалисту, потому что для заправки внутреннего контура фреоном применяются специальные приборы. При заполнении нужно замерить давление и температуру на входе компрессора и на выходе.
После окончания заправки нужно включить оба циркуляционных насоса на самую низкую скорость, затем запустить компрессор и контролировать работу всей системы по термометрам. При прогреве магистрали возможно обмерзание, но после полного прогрева системы обмерзание должно растаять.
Как работает оборудование
Технология, по которой работает агрегат, сходна с той, по которой функционирует холодильник.
А заключается она в выкачивании тепла из камер и передаче его наружу через радиаторы.
По сути, насос работает также — он забирает тепло из окружающей среды, перерабатывает и подает в отопительную систему.
Система состоит из пары контуров — внешнего и внутреннего, где циркулирует аммиак или фреон.
В качестве источника тепла чаще всего используются вода, земля воздух.
Суть работы агрегата заключается в передаче хладагентом тепла в отопительную систему, что происходит по следующей схеме:
- теплообменник повышает температуру на 3-6 градусов;
- хладагент перемещается во внутренний контур;
- проходит через испаритель, трансформирующий жидкость в газообразное состояние;
- попадает в компрессор — температура возрастает за счет сжатия газа;
- в конденсаторе газ передает набранную температуру воде;
- охлажденный хладореагент вновь становится жидким.
Чтобы выяснить продуктивность прибора, следует вычислить коэффициент преобразования, складывающийся из соотношения количества тепла, которое насос выдает, к тому, что он потребляет.
