Тепловий насос своїми руками

Тепловий насос своїми руками

Дуже частий питання, яке багато хто ставить на форумах: “як зробити тепловий насос своїми руками” або “як зробити тепловий насос самостійно”.

Хотілося б поділитися нашим баченням даного питання. Тут не буде докладної інструкції по збірці теплового насоса, якими вже давним давно кишить інтернет. Йтиметься про деякі сюрпризи які Вас швидше за все будуть чекати, якщо Ви задумали зробити тепловий насос своїми руками.

Відразу сказати, що зробити тепловий насос своїми руками неможливо, буде неправильно. Все можливо! Існують же люди які збирають самостійно автомобілі, комп’ютери та іншу техніку. Зрештою тепловий насос придумав чоловік, і вже дуже давно. Чому ж інша людина не може повторити успіх і зробити свій тепловий насос?
Тим більше, що принцип роботи ґрунтується на дуже простому циклі Карно, який вивчають в школі в програмі за 8-й клас.

А ось і сам цикл Карно. Можете самі переконатися наскільки все просто 🙂

 

цикл Карно

А якщо серйозно, то тепловий насос складається з наступних основних елементів:
1 компресор
2 конденсатор
3випарник
4 ТРВ

У домашніх умовах компресор зробити не вийде. Вам доведеться його придбати. Вартість звичайно ж залежить від виробника, і головне від потужності, яка залежить від тепловтрат Вашого будинку. Часто самоделкиних використовують компресора від старих холодильників або кондиціонерів. Коментувати такий підхід немає сенсу. Тепловий насос повинен бути енергоефективні, інакше навіщо тоді морочитися?

Щоб підібрати випарник і конденсатор, необхідно виконати термодинамічний розрахунок. Для цього є безліч програм. У кожного виробника часто є своє ПЗ. І конденсатор і випарник можна придбати в якості готового продукту – теплообмінника, проте часті випадки коли, такі теплообмінники роблять самостійно з мідної труби, опущеної в яку-небудь ємність. Тут, зрозуміло, з’являється відразу кілька можливих точок відмови системи: надійність з’єднань.

Одна з програм якою можна скористатися для розрахунку теплового насоса.

тепловий насос своїми руками

Виробництво

Провідні європейські виробники в основному не виробляють такі елементи як компресор випарник або конденсатор. Навіть якщо мова йде про лідерів ринку виробляють по 100 тис. Теплових насосів в рік. Тоді виникає питання, чим займаються такі виробники? Займаються вони тим, що виробляють термодинамічні розрахунки і максимально правильно комбінують компресора з конденсаторами і випарниками, так щоб експлуатація теплового насоса була максимально економічною, а всі елементи підходили один до одного. Під конкретну потужність, виробник теплового насоса, замовляє у виробника компресорів, компресор такої конфігурації, з якої конкретний тепловий насос, заданих параметрів, буде максимально ефективний. Теж саме стосується всіх інших елементів. Компонування обладнання здійснюється не тільки на підставі розрахунків, прототип кожної моделі тестують на стенді. Адже головне для виробника не просто зробити тепловий насос, а зробити його з максимально високим COP.

Зібраний тепловий насос в домашніх умовах, можливо буде працювати, але зрозуміло виникає питання про його ефективності, в зв’язку з сумнівною точністю проведених розрахунків.

Великі виробника борються не тільки за ефективність теплового насоса, але і за його надійність. Кому потрібне обладнання з терміном служби 5 років, в кращому випадку. Тому виробники продумують алгоритми, покликані максимально збалансувати систему таким чином, щоб режими роботи теплового насоса були щадними. Встановлюються додаткові датчики на всіх елементах системи. Показання цих датчиків, зчитує контролер і “приймає рішення” щодо подальших дій.

 

Деякі параметри в компресорному блоці теплового насоса. Скріншот з з сервісу NIBEUPLINK, який дозволяє моніторити роботу теплових насосів.

nibe uplink

Захист

Наприклад, компресор не може включиться і вимкнеться двічі за період менше п’яти хвилин. Якщо компресор вимкнувся, через п’ять хвилин знову включився, і незабаром знову вимкнулося, допустимий проміжок між пусками збільшується. Якщо кількість частих пусків триватиме, згодом компресор теплового насоса вимкнеться, паралельно відправивши e-mail користувачу та номер інформаційної служби, про те що відбувається неправильна робота теплового насоса і необхідно вжити заходів.
Такий підхід дозволяє збільшити термін служби компресора теплового насоса.

Тепловий насос зібраний своїми руками, швидше за все не має можливості “щадити” свій компресор. Якщо вийде з ладу датчик температури за яким працює теплонасос або саморобна автоматика почне давати збої, поширені випадки частого включення / вимикання компресора. З огляду на що кожен зайвий пуск, зменшує термін служби компресора, такий режим ні до чого доброго не приведе, і через 5 років Вам доведеться міняти компресор.

Процеси, що відбуваються в компресорному блоці, досить вимогливі до температур і тиску в кожній частині компресорного блоку. Датчики аналізують ці температури і тиску передають інформацію на плату, де відбувається аналітика роботи системи. У разі недостатнього / надлишкового тиску або температури, система або видає помилку оповіщаючи користувача і сервісний центр або змінює режим на більш щадний / економічний.

Логи

Крім цього, у багатьох заводських теплових насосів є можливість записувати логи (записувати свідчення цих датчиків за певний проміжок часу). Це дає можливість сервісантів аналізувати режими роботи теплового насоса, і на підставі цієї аналітики вносити зміни в налаштування або балансувати систему.
Ось так виглядає скріншот балки теплового насоса NIBE.

графік температур

Зрозуміло 2 перераховані вище пункту не можуть бути реалізовані в тепловому насосі зробленому своїми руками. Тому режими протікають в саморобних системах відбуваються “як є” а не “як треба”. Це в свою чергу, призводить все до тієї ж неефективності і зменшення надійності.

Наостанок

Найважливіший момент – автоматика теплового насоса, а точніше – алгоритми. Наприклад, використовуючи погодозалежної автоматику можна зменшити споживання електроенергії на 25%. Погодозалежна автоматика передбачає зміну температури теплоносія в залежності від температури на вулиці. Можливість планування температури, наприклад автоматичне зменшення температури на ніч на пару градусів, зменшує споживання електроенергії до 10% в рік. Таку автоматику можна самостійно придбати і підключити до саморобного теплового насосу, але є 2 моменти:
1. На алгоритм роботи автоматики не зможуть впливати процеси відбуваються в компресорному блоці (наприклад автоматика може вимагати включити тепловий насос, тоді коли він цього не може зробити через технологічну паузи)
2. Вартість хорошою погодозалежної автоматики з можливістю планування, досить висока, а це зменшує різницю в ціні між саморобним і заводським тепловим насосом.

Крива опалення

Так виглядає вбудована погодозалежна автоматика теплового насоса NIBE

 

Висновки

Таким чином, тепловий насос своїми руками, справа нехитра. Але скільки Ваших коштів він заощадить, наскільки комфортним буде режим експлуатації і скільки часу він прослужить – вельми велике питання. Ми вважаємо що швець повинен робити чоботи, а тепловий насос повинен проводиться в заводських умовах. В іншому випадку економія коштів при початкових капіталовкладеннях, в майбутньому може спричинити додаткові витрати на ремонт і забезпечити головний біль замовнику.

Замовити дзвінок
+
Чекаю дзвінка!