Якщо опалювати приватний будинок газом неможливо або надто дорого, а використовувати тверде паливо не зручно, чому б не витягти енергію прямо з навколишнього середовища? Один з найбільш ефективних варіантів отримати необхідні джоулі - тепловий насос вода вода. На заході промислове виробництво таких агрегатів давно налагоджено і користується високим попитом. Однак вартість їх досить висока. Тому питання про створення теплового насоса своїми руками залишається досить актуальним.

Як влаштований і працює такий тепловий насос?
Грубо кажучи, тепловий насос працює як холодильник, тільки навпаки. Холодильник виводить частину тепла назовні, щоб понизити температуру всередині камери. Тому задня стінка холодильника помітно нагрівається. Тепловий же насос «охолоджує» навколишнє середовище, нагріваючи теплоносій, який циркулює в будинковій системі опалення.

Зазвичай теплові насоси вода вода складаються з наступного набору пристроїв:
• зовнішнього контуру;
• внутрішнього контуру;
• випарника;
• конденсатора;
• компресора.

Зовнішній контур являє собою трубу, по якій циркулює грунтова вода. Вона надходить в систему з свердловини, проходить через зовнішній контур, віддаючи системі теплову енергію з низьким потенціалом, а потім скидається в іншу свердловину. Іноді всередині зовнішнього контуру, зануреного у воду, знаходиться спеціальна рідина, іменована «розсолом». Це теж цілком ефективний спосіб зібрати що знаходиться в навколишньому середовищі тепло.

Зверніть увагу! Якщо біля будинку мається відкритий водойму, його також можна використовувати як джерело тепла. При цьому немає необхідності бурити свердловини для забору і скидання грунтової води.
Тепло грунтової води надходить у випарник. Сюди ж потрапляє через капілярний отвір знаходиться під тиском холодоагент. Зниження тиску викликає процес випаровування і тепло з внутрішніх стінок випарника передається хладагенту. Газоподібний холодоагент надходить у компресор, де відбувається процес його стиснення, після чого він прямує в конденсатор.

Тут холодоагент знову переходить в рідкий стан, а отримана в результаті енергія використовується для підігріву теплоносія, який циркулює в трубах опалювальної системи будинку. Таким чином, низькопотенційна теплова енергія води перетворюється на енергію з високим потенціалом і дозволяє навіть в сильні морози обігрівати будинок цілком ефективно. Наочно цей процес представлений на схемі теплового насоса вода вода.

Якість роботи теплового насоса в чому залежить від коливань температури води. Чим стабільніша температура, тим краще обігрів. В свердловині температура води протягом усього року коливається в межах 7-12 градусів, що дозволяє використовувати обладнання дуже ефективно. Щоб автоматизувати роботу пристрою, використовують терморегулятор, який включає і відключає компресор, підтримуючи в температуру в приміщеннях на певному рівні.

Як самостійно зробити такий пристрій?
Саморобний тепловий насос типу «вода-вода» представляє собою набір готових агрегатів, які необхідно підключити в правильній послідовності. Виглядає просто, але на практиці все справу можна зіпсувати через відсутність грамотних розрахунків. Вони необхідні, щоб з'ясувати оптимальну потужність компресора, діаметр труби теплообмінника, а також інші параметри системи. У неспеціалістів є кілька варіантів вирішення цієї проблеми:

• скористатися спеціальним програмним забезпеченням (наприклад, програмами CoolPack 1,46 і Copeland);
• використовувати он-лайн калькулятори, які пропонуються на сайтах виробників такого обладнання;
• запросити фахівця, який допоможе все розрахувати за певну плату або по доброті душевній.
Отже, тепер про кожну деталь докладніше.

Деталь 1 - компресор
Найпростіший спосіб обзавестися підходящим компресором - зняти його з кондиціонера, наприклад, зі спліт-системи марки LG. Семіваттний компресор має потужність в 9,7кВт при виробництві тепла та 7,5 кВт - при охолодженні. Додаткова перевага таких компресорів - низький рівень шуму при роботі.
У багатьох компресорах використовується фреон R22, температура кипіння якого становить -10, конденсування - +55. У 2030 році цей холодоагент буде заборонений до використання. Гідною альтернативою може стати більш «молодий» фреон R422. Втім, змінити холодоагент можна не тільки при створенні теплового насоса, але і в будь підходящий час.

Деталь 2 - конденсатор
Для виготовлення конденсатора можна використовувати бак з нержавіючої сталі приблизно на 120 літрів. Його розрізають навпіл, всередину монтують мідний змійовик, приварюють з'єднання з дводюймовою різьбленням, потім половинки бака з'єднують за допомогою зварювання. Площа змійовика, по якому буде циркулювати холодоагент, розраховується за формулою:

ПЗ = МТ / 0,8РТ, де:
• ПЗ - площа змійовика;
• МТ - Потужність тепла, що його видають системою, кВт;
• 0,8 - коефіцієнт теплопровідності при взаємодії води і міді;
• РТ - різниця температури води на вході в систему і на виході з неї, градусів Цельсія.

Для виготовлення змійовика підійде напівдюймова мідна труба, спеціальна холодильна або чиста сантехнічна. Рекомендована товщина стінки труби 1-1,2 мм. Щоб перетворити відрізок труби потрібної довжини в змійовик, досить намотати її на будь-який відповідний циліндр, наприклад, на газовий балон. Кінці змійовика виводять назовні, використовуючи сантехнічні перехідники. Для забезпечення герметичності з'єднання слід скористатися льоном і затискної гайкою.
Зверніть увагу, що вхід фреоновода повинен розташовуватися в у верхній частині конденсатора, щоб запобігти утворенню бульбашок.

Деталь 3 - випарник
На роль випарника підійде пластикова бочка об'ємом 127 л. Зручніше, якщо у неї буде широка горловина. Розраховують випарник також, як і конденсатор. Мідну трубу можна скрутити мідної ж дротом, без всякої ізоляції.
Фахівці рекомендують використовувати для саморобних теплових насосів испарители «затопленого» типу, в яких зріджений холодоагент надходить у воду знизу, а випаровується у верхній частині. Перехідники можна виготовити з горловин звичайних пластикових пляшок, які фіксують за допомогою льону і герметика. Для подачі і відведення води підійдуть стандартні каналізаційні труби. При монтажі терморегулюючого клапана, перед початком пайки труби лінії вирівнювання, слід обмотати його вологою тканиною, оскільки цей елемент не можна нагрівати більше, ніж до 100 градусів.

Збірка і заправка фреоном
Щоб зібрати підготовлені пристрою в єдину систему, знадобиться зварювальний апарат. Біля входу в компресор рекомендується зробити заправний клапан, який стане в нагоді надалі. Потім за допомогою спеціального вакуумного насоса слід перевірити систему на вакуум.
Щоб заправити систему фреоном, знадобиться балон, що містить не менше 2 кг холодоагенту. Після заправки рекомендується почекати декілька днів, перевіряючи тиск в системі. Якщо воно залишається постійним, значить, протікання відсутні. Якщо ж тиск знижується, визначити місця протікань можна найпростішим способом: за допомогою мильної піни. Недосвідченим майстрам краще звернутися до майстра, який заправить обладнання професійно і надійно.

Для автоматичного регулювання роботи системи рекомендується використовувати пусковий однофазное реле на 40А, запобіжник 16А, електричний щиток і DIN рейку. Знадобиться два капілярної датчика температури: біля виходу з системи (рекомендований максимальне значення температури - 40 градусів) і на виході з випарника (температура відключення - 0 градусів, щоб не допустити замерзання системи). Якщо для обліку показань обох термодатчиков використовується контроллер, слід пам'ятати, що його настройки можуть збитися при відключенні електроенергії.

Після того, як система готова, а її елементи розміщені в зручних місцях, слід спорудити дві окремі свердловини для забору і скидання грунтової води і підвести зовнішній контур до системи. В місцевостях, де буріння свердловин пов'язано з певними проблемами, зайнятися цим питанням слід в першу чергу. Якщо свердловини пробурити не вдасться, можливо, доведеться вибрати інший варіант теплового насоса, наприклад, «земля-вода».
У наступному відеоматеріалі продемонстровано роботу насоса саморобного теплового насоса:
 

Кілька корисних рекомендацій
Перед тим, як приступати до виготовлення теплового насоса, слід оцінити рівень теплоізоляції будівлі та підвищити її до максимального рівня. Інакше ефективність цієї системи буде прагнути до нуля.
Найкраще застосовувати тепловий насос в комплекті з низькотемпературними системами опалення. Найчастіше агрегат підключають до системи «тепла підлога». Успішним може бути досвід з системами теплих стін, великих за площею радіаторів і т. П. Ефективність системи буде тим вище, чим менше різниця температур на зовнішньому і внутрішньому контурах.

Щоб знизити витрати на спорудження теплового насоса, рекомендується використовувати додаткове джерело тепла: газовий, електричний або твердопаливний котел. Необхідна потужність і витрати на спорудження теплового насоса будуть менше, а вартість опалення житла скоротиться.