Как переделать мобильный кондиционер на обогрев
Обновлено: 08.05.2024
Сегодня мало кто сомневается в том, что тепловой насос для отопления дома – самое эффективное средство из всех существующих. Оно же — самое дорогое и сложное в исполнении. По этой причине многие домашние умельцы взялись за самостоятельное решение данной проблемы. Но ввиду ее высокой сложности достижение положительных результатов дается весьма непросто, нужно иметь энтузиазм, терпение и вдобавок хорошо изучить теорию. Наша статья для тех, кто делает первый шаг на пути внедрения у себя дома такого альтернативного источника энергии, как тепловой насос, сделанный своими руками.
Устройство и принцип работы
Для сборки действующей модели теплового насоса не обойтись без знания теории, а точнее, принципа действия этого устройства. Хотелось бы изначально отметить, что утверждения о КПД в 300, 500 и 1000% — это миф или просто маркетинговый ход, рассчитанный на незнание рядовым пользователем законов физики. Так вот, тепловой насос – это устройство, берущее тепловую энергию в одном месте и перемещающее ее в другое с определенным КПД, не превышающим 100%. В отличие от котельных установок, он самостоятельно тепло не производит.
Примером могут служить домашние холодильники и кондиционеры, чья конструкция основана на так называемом цикле Карно, его же использует принцип работы теплового насоса для отопления или ГВС. Суть этого цикла заключается в движении вещества (рабочего тела) по замкнутой системе и меняющего свое агрегатное состояние с жидкого на газообразное и наоборот. В момент перехода выделяется или поглощается огромное количество энергии.
Чтобы пояснить на более доступном языке, перечислим основные элементы, которые включает в себя устройство теплового насоса:
- компрессор;
- теплообменник, где рабочее тело переходит в газообразное состояние (испаритель);
- теплообменник, в котором рабочее тело конденсируется (конденсатор);
- расширительный (редукционный) клапан;
- средства управления и автоматики;
- магистрали из медных трубок.
В качестве рабочего тела выступает вещество, закипающее при низких температурах – фреон. Циркулируя по трубке в виде жидкости, первым делом он попадает в испаритель. После взаимодействия с теплоносителем от внешнего источника (воздух, вода, грунт) рабочее тело испаряется и продолжает свое движение в виде газа. На этом участке давление в системе — низкое. Всю цепочку цикла отражает принципиальная схема теплового насоса:
Пройдя компрессор, фреон под давлением движется ко второму теплообменнику, где ему предстоит сконденсироваться и передать полученное тепло воде, снова приняв жидкое состояние. Далее, рабочее тело попадает в расширительный клапан, давление снова падает и оно продолжает свой путь к испарению. Цикл завершен.
Заводские теплонасосы для жилого дома способны выдавать теплоноситель с температурой 55—60 ºС, этого достаточно для обогрева помещений радиаторами либо теплыми полами. При этом вся система отопления затрачивает электроэнергию на такие цели:
- питание компрессора;
- вращение роторов циркуляционных насосов наружного и внутреннего контура;
- питание средств автоматики и контроля.
Получается, что при потреблении 1 кВт электричества действие теплового насоса может переместить в дом до 5 кВт тепловой энергии извне, отсюда и небылицы о КПД 500%.
Тепловой насос воздух-воздух
Теоретически любая среда, имеющая температуру выше абсолютного нуля (минус 273 ºС), обладает запасом тепловой энергии. А значит, ее можно извлечь, уж тем более это нетрудно сделать при температуре окружающего воздуха минус 10—30 ºС.
Для этой цели служит тепловой насос воздух-воздух, отнимающий тепло у наружной окружающей среды и перемещающий его внутрь частного дома. Это самый доступный способ по цене оборудования и стоимости монтажа, он же – наименее эффективный. Чем крепче мороз на улице, тем меньше тепла удается получить. Принцип действия системы показан на рисунке:
Наружный блок воздушного теплового насоса внешне похож на такой же агрегат сплит-системы, только внутри у него нет компрессора. Остается лишь пластинчатый теплообменник и вентилятор, чьей задачей является повысить интенсивность процесса путем нагнетания через пластины большого количества воздуха.
Тепловой насос вода-вода
Более эффективным вариантом считается тепловой насос вода-вода. Он извлекает тепловую энергию из ближайшего водоема, если таковой есть на расстоянии до 100 м от дома. Другой, более распространенный способ – отбор тепла у грунтовых вод через скважину. По сути, скважин нужно 2: одна для выкачивания воды, другая – для ее сброса. Ниже представлены схемы тепловых насосов, действующих по такому принципу:
Здесь есть свои нюансы. Вода из скважины должна проходить очистку перед попаданием теплообменник, а трубы надо прокладывать ниже глубины промерзания грунта. Другое дело – контур на дне водоема, он заполняется незамерзающей жидкостью (пропиленгликолем), что служит посредником между водой и хладагентом.
Важно. Способность обеспечить частный дом тепловой энергией в этом случае зависит от производительности скважины и объема воды в пруде. Также существуют варианты погружения внешнего контура в проточную воду реки или канализационный септик.
Также существуют геотермальные тепловые насосы, чей принцип работы не отличается от предыдущих типов аппаратов, только тепло извлекается из грунта на глубине, где температура всегда одинакова – плюс 7 ºС. Для этого в землю закапывается горизонтальный контур из труб, занимающий большую площадь, либо в скважины глубиной 25 м опускаются геотермальные зонды. В обоих случаях в качестве теплоносителя используется антифриз.
Считается, что работа теплового насоса, добывающего тепло из грунта, — самая стабильная и эффективная. Но покупка и монтаж подобного оборудования очень дороги, а домашние мастера-умельцы редко прибегают к реализации этого варианта.
Как собрать тепловой насос в домашних условиях?
Поскольку термодинамический расчет теплового насоса представляет для большинства домашних мастеров — самодельщиков немалую сложность, приводить его здесь мы не будем. Наша задача – представить несколько действующих моделей, чтобы любой энтузиаст мог взять какую-нибудь из них за основу для создания собственного детища.
Необходимо отметить, что тепловой насос, придуманный и собранный своими руками, для подавляющего большинства рядовых пользователей останется недостижимой мечтой, если не приложить к его изготовлению массу усилий и времени.
Снаружи к нему прокладывается 2 воздуховода и врезается в переднюю дверку. Воздух по верхнему каналу попадает в морозилку, охлаждается и опускается к нижнему воздуховоду из-за увеличения плотности. Затем он покидает корпус холодильника, вытесняемый верхним потоком. Помещение прогревается от теплообменника, расположенного на задней стенке агрегата. По второму способу сделать своими руками тепловой насос так же просто, надо лишь встроить холодильник в наружную стену, как изображено на схеме:
Самодельный обогреватель из холодильника может функционировать до наружной температуры минус 5 ºС, не ниже.
Тепловой насос из кондиционера
Современные сплит-системы, особенно инверторного типа, успешно выполняют функции того же теплового насоса воздух – воздух. Их проблема в том, что эффективность работы падает вместе с наружной температурой, не спасает даже так называемый зимний комплект.
Домашние умельцы подошли к вопросу иначе: собрали самодельный тепловой насос из кондиционера, отбирающий теплоту проточной воды из скважины. По сути, от кондиционера тут используется только компрессор, иногда – внутренний блок, играющий роль фанкойла.
По большому счету, компрессор можно приобрести отдельно. К нему потребуется сделать теплообменник для нагрева воды (конденсатор). Медная трубка с толщиной стенки 1—1.2 мм длиной 35 м наматывается для придания формы змеевика на трубу диаметром 350—400 мм или баллон. После чего витки фиксируются перфорированным уголком, а затем вся конструкция помещается в стальную емкость с патрубками для воды.
Компрессор из сплит-системы присоединяется к нижнему вводу в конденсатор, а к верхнему подключается регулирующий клапан. Таким же образом изготавливается испаритель, для него сгодится обычная пластиковая бочка. Кстати, вместо самодельных емкостных теплообменников можно использовать заводские пластинчатые, но это обойдется недешево.
Сама по себе сборка насоса не слишком сложна, но здесь важно уметь правильно и качественно пропаивать соединения медных трубок. Также для заправки системы фреоном потребуются услуги мастера, не станете же вы специально покупать дополнительное оборудование. Дальше – этап наладки и пуска теплового насоса, который далеко не всегда проходит удачно. Возможно, придется немало повозиться, чтобы добиться результата.
Заключение
Сложно оплачивать счета за отопление, много читала про эффективность и экономичность тепловых насосов. Возможно ли существующую сплит систему переделать в систему обогрева с тепловым насосом? Есть ли удачный опыт подобной переделки?
Тепловой насос из бытового кондиционера.
Изменение внутренней энергии термодинамической системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил над системой и количества теплоты, переданного системе, и не зависит от способа, которым осуществляется этот переход.
На этом законе основана работа всех без исключения тепловых машин. Кондиционер – не что иное, как тепловая машина, спроектированная для выполнения конкретной задачи – передачи тепла от одного объекта к другому за счёт выполнения работы двигателем. А сплит система тот же кондиционер, только разделённый на две части.
Использование кондиционера в качестве теплового насоса ограничивается их конструктивными различиями, определяющие эффективность их работы. Посмотрите в инструкцию, в каких температурных условиях производитель гарантирует работу кондиционера. Для обычного кондиционера это 10 ÷ 46 Гр.С по наружному блоку (температура улицы) и 18 ÷ 30 Гр.С по внутреннему блоку (температура помещения). А теперь подумайте, при какой температуре наружного воздуха возникает потребность в отоплении помещения…
Переделка обычного кондиционера в тепловой насос, работающий в качестве дополнительного нагревательного прибора в обслуживаемом помещении.
Вариант 1. Необходимо разобрать трубную магистраль кондиционера, проходящую сквозь наружную стену и переставить блоки – сделав внутренний блок наружным, а наружный соответственно внутренним. При необходимости использования кондиционера по прямому назначению выполнить перестановку блоков в исходное положение.
Вариант 2. Выполнить модернизацию кондиционера, установив в него четырёхходовой переключающий клапан с той или иной степенью автоматизации.
Готовы вы на перечисленные переделки? Лично я в своей практике таких энтузиастов тепловых насосов не встречал…
Прокладка теплового зонда - отдельная серьёзная тема.
Теперь несколько слов об экономичности и эффективности.
Думаю, что прочитав эти слова, вы сможете принять решение переделывать или нет свою сплит систему в тепловой насос.
В кондиционере с неисправным компрессором во внешнем блоке, была произведена переделка, заключающаяся в исключении из работы внешнего неисправного блока и подачи во внутренний блок холодной воды вместо фреона.
В загородном доме этим летом приходилось проводить достаточно много времени, и остро встал вопрос об охлаждении хотя бы одного из помещений, так как находиться в доме из-за дикой жары было просто невозможно. Купить и установить новый кондиционер, казалось бы, самое верное решение, но дом при нашем отъезде оставался без присмотра, и не хотелось бы лишиться нового кондиционера. Возникла мысль, а что если купить по дешевке только внутренний блок кондиционера, коих на том же АВИТО продается не мало, и вместо фреона подать в его испаритель холодную воду. Мысль мне показалась верной.
реклама
Ну как говорится, сказано, сделано. Через непродолжительное время на просторах Авито, в моем городе был найден кондиционер за 3000 р. с неисправным, просто раздолбанным, горевшим наружным блоком, выглядел он так.
реклама
Продавец объяснил, что в нем заклинил компрессор, и поскольку кондиционер был уже совсем не новым, то ремонтировать он его не стал, не захотел вкладывать деньги в старый кондиционер, а приобрел новый, а этот снял и положил в сарай. Но заверил меня, что внутренний блок полностью исправен. Я его купил. Привез в загородный дом, и приступил к установке. Просверлил стену, прикрепил к стене крепление блока, как полагается, с выдержкой горизонтального уровня. Просунул через стену два шланга, подачи холодной воды и отвода нагретой воды, подключил их к змеевику испарителя и обжал хомутами. Подключил к блоку дренажную трубку для отвода конденсата из блока на улицу, и установил его на стену. Монтаж магистрали отвода и подачи воды выполнял их материалов, которые оказались под рукой, где-то спаивал пластиковые трубы, где-то применял шланги.
Сразу хочу сказать, что принятию такого решения способствовал тот фактор, что водопроводной воды в загородном доме нет, но есть подземная бетонная емкость для воды на 18 кубометров, в которой вода всегда очень холодная, и этот фактор имел решающее значение в принятии решения. Потому, как, при использовании воды с водопровода, отработанную теплую воду с выхода испарителя пришлось бы утилизировать, сливать на улицу, а с нынешними ценами на воду, это было бы разорительно. А при использовании воды из подземной емкости, есть возможность в нее же, и сливать отработанную теплую воду, которая там и отдает свою тепловую энергию, так сказать, в холодную землю, и потери воды нет никакой. Для прокачки воды я использовал циркуляционный насос для систем отопления.
реклама
После того как все было собрано пришло время испытаний. Сначала пришлось, конечно, немного поизвращаться, чтобы заполнить охлаждающий контур водой. После этого кондиционер был включен, и вода с шумом начала бороться с остатками воздуха в испарителе блока, но через несколько минут посторонние звуки стихли, и от блока подуло холодным воздухом.
реклама
Ну и через два, три часа, температура в помещении снизилась да 24 °С., как и было установлено на кондиционере, вернее на том, что от него осталось, и насос стал периодически отключаться. Плюс этой системы еще в том, что мощность циркуляционного насоса составляет около 100 Вт., что значительно ниже потребляемой мощности компрессором наружного блока, которая составляет порядка 600 Вт. Так что имеем еще и экономию электроэнергии.
Надеюсь, статья была для вас интересна, и может быть ее идея для кого-нибудь окажется полезной.
Пишите в комментариях, что вы думаете по этому поводу.
Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен или telegram-канал @overclockers_news - это удобные способы следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.
Как адаптировать кондиционер для работы зимой
Большинство сплит-систем рассчитано на работу до температуры воздуха на улице -5º С. И это в лучшем случае, притом в режиме обогрева.
Как показывает опыт, в настоящее время очень часто используют бытовые кондиционеры для охлаждения зимой в серверных, а также технических помещениях где находится работающее оборудование. Как правило, оно должно работать бесперебойно, при любой погоде. Очень часто охлаждаются кондиционером в офисах — после запуска центрального отопления в комнатах становится душно, терморегуляторы на батареях отопления стоят не везде, или их не используют, просто включая кондиционер.
Почему бытовой кондиционер не может работать зимой?
Существует несколько проблем, которые встают на пути использования кондиционера в холода:
Пуск холодного компрессора.
При запуске компрессора температура которого ниже температуры внутреннего блока возможен гидроудар, так как в нём будет находится сжиженный фреон, а компрессор предназначен для сжатия газообразного хладагента.
Также при низкой температуре увеличивается вязкость смазочного масла, что увеличивает пусковой ток компрессора и ухудшает смазочные свойства.
Обмерзание внутреннего блока кондиционера.
Нормальная температура испарителя кондиционера +5..+10º С, а при температуре 0ºС и ниже, конденсат, образующийся на его рёбрах, будет замерзать, превращаясь вначале в иней, а потом и в лёд.
Температура теплообменника внутреннего блока зависит от давления хладагента при его испарении внутри. В свою очередь давление зависит от количества самого фреона в системе и от теплосъёма с конденсатора — теплообменника внешнего блока. Теплосъём определяется температурой воздуха и скоростью вентилятора.
Замерзание слива конденсата.
Если конденсат из кондиционера выведен на улицу, то ниже 0º С он замёрзнет и закупорит слив воды.
Адаптация кондиционера к зиме.
Подогрев компрессора
Если компрессор нагреть на несколько градусов выше чем другие части холодильного контура, то фреон переместится из компрессора в них. Для этой цели используют ленточные нагреватели — одной петли вокруг компрессора вполне хватает для его подогрева.
Подключить его можно от терморегулятора, который будет подавать на него напряжение при снижении температуры до, например +50º С.
Можно использовать любой терморегулятор, выдерживающий нагрузку около 10 Вт и замыкающий контакты при температуре ниже 0ºС.
Недостаток данного способа — необходимость покупки терморегулятора.
Использовать схему подключения нагревателя компрессора через саму обмотку компрессора. При этом нагревательный элемент будет отключён когда компрессор работает и включён, когда компрессор выключен.
Недостаток этого способа — перерасход электроэнергии, так как нагрев будет осуществляться всегда, когда подано напряжение на сплит-систему. Но с этими потерями иногда можно смириться, так как мощность потребления всего 2-3 Вт.
Третий способ подключения появился относительно недавно — напрямую к сети питания. Использовать при этом необходимо саморегулирующуюся нагревательную ленту. Сопротивление такого нагревателя зависит от температуры. При нормальных значениях температуры сопротивление увеличивается и ток потребления уменьшается практически до нуля, и наоборот - с уменьшением температуры сопротивление увеличивается и мощность обогрева увеличивается.
Для предотвращения закупорки выхода дренажной системы на улицу в канал вставляют нагревательный элемент. Подключают его аналогично подогреву компрессора. А сама лента должна быть герметична, так как контактирует с водой.
И последнее, что надо сделать — стабилизировать давление. Для этого ставят регулятор давления конденсации, а по сути — регулятор оборотов вентилятора.
Представляет он из себя обычный терморегулятор, который измеряет температуру на конденсаторе, а его нагрузкой является вентилятор.
Рассмотрим схему подключения самого популярного регулятора РДК 8.4, который не имеет настроек вообще, и изначально запрограммирован для для поддержания температуры конденсации.
F – двигатель вентилятора
4W – четырёхходовой вентиль
1, 2N, 3, 4 - колодка межблочной связи кондиционера.
Подключаем сам прибор к питанию, так как он должен работать постоянно.
Далее по схеме подключаем все элементы кондиционера.
При работе кондиционера в режиме обогрева надо подключить к блоку управления четырёхходовой клапан, в этом случае вентилятор будет вращаться с максимальной скоростью.
Пунктиром показано подключение в случае, если кондиционер работает только на холод и четырёхходовой клапан отсутствует — то есть надо серый провод подключить к нейтрали. После крепим в среднюю точку конденсатора термодатчик, используя термопасту.
Недостаток данного прибора в том, что значение давления предустановлено и зависит от точки в которую установлен датчик, а его для правильной регулировки необходимо разместить ровно в середине теплообменника, что не всегда получается.
Сам прибор крепим в любом удобном месте корпуса винтами.
Данные доработки позволяют сдвинуть диапазон работы сплит-системы до - 30º С.
Зимняя адаптация для работы кондиционера на тепло.
В этом случае необходимы:
подогрев поддона внешнего блока
Подогрев дренажа не нужен, так как конденсат будет выделяться не на внутреннем блоке, а на внешнем, именно поэтому устанавливают подогрев поддона. Скапливающаяся жидкость будет намерзать и в конечном итоге повредятся лопасти вентилятора.
Стоит отметить, что эффективность обогрева кондиционером падает с падением температуры на улице.
Читайте также: