Тепловой насос самому полностью (фоторепортаж)

Вот, наконец, и я. Закрутился с другими делами, потому пишу с опозданием. Продолжу свой рассказ.

В ходе первых пробных испытаний по запуску, тепловой насос показал свою работоспособность. Конструкция на этом этапе выглядела следующим образом:





На стене смонтированы на кронштейнах испаритель и компрессор. Конденсатор смонтирован непосредственно на анкерном крюке. Площадь стены вокруг установки отделал регипсом, так как буду делать съёмный корпус, который будет идти поверх регипса.


Далее вывел из испарителя сток отработанной (охлаждённой) воды. Сделал его из обыкновенной канализационной трубы Ду 50. Вывел в ливнёвую канализацию, в которую у меня стекает дождевая вода с крыши. За пределами дома эта вода впитывается в грунт в колодце без дна.





Далее задумался над подачей скважинной воды к испарителю. Прямо под установкой уже находился приямок с насосной станцией.





Но по моим расчётам, мощность этой насосной станции избыточная. А мне надо около 1,5 куба воды в час на данном этапе. Моя же насосная производила в дважды больше, да и потребляла бы 0,8 киловатт в час энергии, что не удовлетворяло меня по экономичности. Оставил её на нужды водоснабжения дома.

Для питания испарителя выбирал из двух типов насосов:




Самовсасывающего





и вихревого


Первый обеспечивает большую глубину всасывания, но более шумен. Второй даёт большее давление, компактен и менее шумен. Сравнив диаграммы производительности выбрал второй. По расчётам получилось: 0,37 киловатт в час расходует насос, выдавая при моей нагрузке около 2 кубометров воды в час. Напомню, зеркало в моей скважине на уровне 2 метра от земли, высота подъёма тоже около 2 метров. Падениями давления в трубах можно пренебречь, так как всё выполнил 50-кой.





Хоть это и относительно не громкий насос, но для него я тоже забетонировал приямок для снижения шума, а также на случай возможного разморожения.

Смонтировал в забетонированном приямке всё так:





Запуск насоса подтвердил мои мысли. Качает более чем достаточно. Температура в испарителе при работе ТН не опускалась ниже +4 градусов. Шум от водоподающего насоса, даже при закрытой крышке приямка, самый сильный из трияды компрессор/циркуляц.насос. В планах сделать звуко/теплоизоляцию крышки приямка из слоя каменноватной плиты 100мм. Тогда должно стать совсем тихо.

Далее подключил систему общедомового отопления. Здесь всё понятно. Запитался циркуляционным насосом NOCCHI 25-60. Вывел отводы для водогрейного бойлера, который подключу в недалёком будущем.





Трубы заизолировал чёрной каучуковой изоляцией.


Далее, всю конструкцию я обрамил каркасом для будущего корпуса. Корпус задуман из листов обычной кровельной жести с покрытием из ПВЦ напыления. Заказал детали корпуса у обычной фирмы кровельных покрытий. Нарезали мне по моим размерам.
Каркас сделал из обыкновенного UD профиля для монтажа регипса. Вместо «блошек» использовал обычные заклёпки на 4 мм. Так всё заподлицо, и головки блошек не мешают.


Готовый каркас я оклеил вибролентой. Такой, как продаётся в рулончиках для оклейки стен для деформационных швов бетонных полов. К сожалению, фото каркаса приложить не могу. На тот момент не было фотика, так как пользуюсь каждый раз чужими. Но там сложностей никаких. Горизонтально-вертикальный парралепипед, с парочкой диагональных рёбер для жёсткости.


Перед навешиванием листов корпуса, все пустоты заполнил минеральной ватой Урса. Пихал по полной. Чтобы листы вплотную прикасались к ней, и не вибрировали от резонанса. Сам компрессор плотно обмотал каменной ватой с фольгой Парок. Так более звуко/конденсато/тепло эффективнее. Смонтировал корпус. Стыки обрамил пластиковыми уголками на саморезах с потайной головкой. Уложился в прогнозируемые размеры 1350х960х480. Получилось если не колхозно, то просто замечательно.









Автоматика:

В корпус врезал электрощиток АББ на четыре гнезда.





Установил на DIN-рейку:

1. Автомат С 16 Ампер на компрессор.
2. Реле запуска компрессора и скважинного насоса на 25 Ампер.
3. Автомат В 6 Ампер на циркуляционный насос отопления.
4. Автомат В 6 Ампер на скважинный насос.


Важно: В инструкции на циркуляционный насос значится плавкий предохранитель на 3 ампера. Я не стал заморачиваться и мой автомат на 6 ампер служит скорее выключателем на всякий случай.



В качестве контроллёра я всё-таки выбрал обычный контролер для холодильных витрин.





Он не дорог и прост в эксплуатации. Мои опасения оказались напрасными. Контролёр оснащён энергонезависимой памятью, и в случае сбоя питания данные не сбрасываются.


Важно: Эти контролёры всё же не для ТН. Поэтому часть функций не используется, часть пришлось помозговать, чтобы закомутировать. Если бы не поджимал отопительный сезон, то поискал бы более полноценный контролёр именно для ТН. Окупился бы сторицей, всё ж с ним экономней, да и безопасней для компонентов ТН.


Используемые мной функции данного контролера на ТН:

1. Визуальное отображение температуры теплоносителя в отопительном контуре.
2. Управление реле запуска компрессора и скважинного насоса от заданной температуры.
3. Настройка разницы перегрева до выключения компрессора.
4. Отображение температуры скважинной воды на выходе из испарителя.
5. Настройки и контроль всяческих аварийных ситуаций.



Запуск.

На удивление всё работает! Пришлось поковыряться, конечно, и пооптимезировать. Температура скважинной воды на выходе из испарителя не понижалась ниже +4с. Температуру набегает хорошо. Примерно посчитал по термодинамике, вышло около 8 киловатт. Но это плюс-минус. Более точно сейчас прикинуть не могу. Требует чуть настройка ТРВ. Но пока накапливаю информацию. Без чёткой картины в него лезть не рекомендуется. В данный момент пробно подключена нагрузка площади около 40 кв. м. дома. Включается и выключается. Работает примерно одну четверть от общего времени. Но, похоже, ещё не вошёл в режим. Дом не обогрет, дальше должно быть менее энергозатратно.





Выявил следующие закономерности:

1. Температура циркуляционной воды отопления +35с годится разве, что для подсчёта КПД в рекламной компании. На практике это НИЧТО. Рукой даже не удаётся определить, это скорее холодная вода или всё же тёплая?!.. В межсезонье может и потянет на тёплые полы, но в реальные холода этого не хватит однозначно. Заранее настроился на +45 и выше, благо мой ТН её легко набирает. Но КПД будет конечно поменьше. Время покажет, пока чётко сказать ничего ещё не могу.

2. Мой компрессор отказался запускаться повторно при цикле менее 10-15 минут. Давление фреона в трассе за такой короткий срок не успевает падать, и пускового момента не достаточно, чтобы стартануть. Это как заметил, вдобавок усугубляется, когда в доме напряжение чуть занижено и включен, например калорифер. Пока оставил как есть, установив температуру перегрева повыше, а, следовательно, сократив частоту запусков. В дальнейшем буду думать. Можно поставить дополнительный пусковой конденсатов (в инструкции об этом говориться). Или ещё как. Если есть, у кого мысли, прошу подсказки!

3. Реальный СОР будет поменьше расчетного. Потому как подъем воды из скважины требует большей энергии. Можно конечно организовать самотек, но это мне кажется не надёжным. Так что получилось + 0,37 киловатта расхода, против каких 0,08 у циркуляции земляного контура. Но и вода из скважины потеплее будет. Следовательно по эффективности, думаю, то на, то и выйдет в конечном итоге.

4. Решение организовать монтаж компрессора прямо на стене не совсем удачное. Хоть и подкладывал резиновые прокладки под кронштейны, вибрация всё же есть. Она плавно как-то растекается и по стенам. Если бы был отдельно стоящий каркас, шумность бы уменьшилась. Общие замечания от шумности удовлетворительные. Жаль, что у меня поршневой компрессор, спиральный был бы потише. В идеале использовать два малых компрессора, шум у них меньший, чем у одного большого. Реальных замеров по ДЦБ дать не могу. Но ночью чуть слышно…

5. Эволюция моей инженерной мысли несколько видоизменилась. Тогда когда была проблема отопления, хотелось недорогой ТН. Сейчас, когда он есть, то хочется надёжности и экономичности. Чтобы компрессор Копеландовский, да пластинчатые теплообменники, контроллер с уличным программированием. Такие, наверно, как устанавливает Дед Морос, и без всякой переплаты за брэнд. Посему советую всё же склонятся к какому-то компромиссу, чтобы не жалеть в последствии упущеной возможности.

6. Однофазная сеть с моим 40 амперным счётчиком может удовлетворить питание ТН. Да, пусковые токи большие. Система работает с перегрузкой. Видно как меркнет свет во время запуска. В дальнейшем добавлю всё же не ещё один такой же компрессор, а вдвое меньший по мощности. Будет что-то типа трёх ступеней:

* 4,5 киловатта - работает малый компрессор.
* 9 киловатт - работает большой.
* 13,5 киловатта - работают оба.

Настроить их работу хочу таким образом, чтобы один был включен постоянно, а второй подключался на время, когда мощности первого недостаточно. Так нагрузки на сеть буду меньшие. А в идеале конечно инверторный компрессор. Когда работает постоянно, с плавной регулировкой мощности.


Похоже, пока всё рассказал. Особого опыта эксплуатации пока нет. В ходе работы буду отписываться помаленьку. Спасибо, за внимание. Надеюсь, не утомил своими умозаключениями.

Да, металлопласт Ду 16.

 

Пока сказать не могу. Не знаю как посчитать. Надо бы посчитать количество затраченой электроэнергии и объём нагретой или охлаждённой воды. С электричеством нет проблемм, но вот контрольного счётчика на воду нет. Если кто знает другой способ подсчёта, то подскажите, померяю.

А при расчёте системы в CoolPack, система показала СОР 2,97 при +0с охлаждаемой воды, и +35с нагреваемой. Тоесть на 1 кв.ч. портеблённой энергии 4 кв.ч. на выходе.

Но надо вычесть 0,08 кв.ч. циркуляционного насоса и 0,37 кв.ч. питающего. Получается СОР 2,40 примерно.

 

Можно по времени,
Если подающий насос даёт 2м3 в час, то можно на полчасика включить,
в конце измерить стационарную дельту Т.
Дельта Т на 1 куб и будет приблизительно тепловая мощность в кВт часах.

 

Но это теоретически расчётная. Рального замера его подачи у меня нет. Так, что это пальцем в небо.

 

Ну так слив в ливнёвку то есть. Поставил бочку на 200л, например, засёк время...


Меня мучают смутные сомнения, куда девать почти 50кубов воды в день в 20градусный мороз?
В землю это точно не уйдёт.
Нужна центральная канализации или прямой выход в речку, ручей или типа того.

 

Возможно так и сделаю, если не найду другого решения. Не охота разбирать собранный отвод пока.

Возможно. Зимой опыт покажет. У меня есть и канава в 28 метрах от дома. Но пока решил отделаться малой кровью, авось проскочет.

 

Сегодня компрессор моего ТН не захотел запускаться после интервала 20 минут. Померял напряжение сети - 206 ватт всего. В момент запуска падает даже до 186 ватта. Понятно, выходные - народ усиленно пользуется калориферами по случаю приезда.

Теперь необходимость дополнительного конденсатора созрела у меня окончательно. Сейчас стоит только рабочий конденсатор на 45 микрофарад и 370 вольтт. Думаю, за место него установить такой же рабочий конденсатор на 50, а может даже и 60 микрофарад. Если и это не поможет с улучшением качества запуска, придётся ставить релюшку и подключать дополнительный стартовый конденсатор. До этого доходить бы не хотелось, так как реле-шмеле может оказаться не надёжным, да и не представляю как оно даже выглядит на практике, в электрике я уже давно поодстал.

Если есть у кого мысли по этому поводу, подожду до понедельника. Хватит ли мне увеличения ёмкости рабочего конденсатора с 45 мкф до 60 мкф?

P.S. В данный момент, как я упоминал выше, стоит рабочий конденсатор от сплит-системы. Он имеет три клеммы. Одну клемму общего входа питания, вторая выход на пусковую обмотку компрессора, третья на пусковую обмотку вентилятора охлаждения. На корпусе значится лишь общая ёмкость 45 мкф и 370 ватт. Так как я не использую вентилятор охлаждения, могу ли я объединить эти ёмкости конденсатора и запитать ими компрессор? Тоесть объединить клеммы 2 и 3 воедино и подключить к ним пусковую обмотку компрессора?

Но опять же, это только мои додумки. Мощность вентилятора обычно около 150 ватт. Следовательно, емкость конденсатора должна быть на эту потребность около 10 мкф. Но про это на конденсаторе не говорится. Стоит лишь надпись 45 мкф и всё...

 

Друзья, извините за небольшой офф-топ. К сожалению с холодильно-отопительными системами я мягко говоря на Вы, всё больше по программированию, но тема весьма и весьма интересна. Да простит меня суровый модератор, задам всё же несколько вопросов компетентным людям.

Дано:

1)Участок 6 соток в СНТ. Выделенная мощность 1 фаза, 2.2 кВт. Стабильность пока неизвестна, т.к. только купили участок и там даже забора нет. Газ в 4-х километрах и подключиться мало желающих, в основном контингент составляют летние дачники.

2)В 50-70 метрах (всё сугубо "на глаз") небольшой пруд. Рыбаки рыбу ловят, так что с большой долей вероятности зимой он полностью не промерзает. Небольшая деталь, - участок находится на возвышенности по отношению к пруду.

Идея:
В качестве источника для сбора тепла использовать близлежащий пруд. Смущает достаточно далёкое его расположение, по подкупает КПД схемы вода-вода. В идеальном варианте, хотелось бы собрать теплообменник в виде спирали с габаритами скажем 1 метр диаметром, 3 длинной. Его и утяжелитель как мне кажется будет удобнее.

Отапливать дежурным теплом, т.е. пластинчатые радиаторы & тёплые полы на дом ~ 100 кв.м. Ну и было бы просто чудно иметь запас горячей воды на бытовые нужды душ-посуда, - литров 100. На случай выходных и просто суровой погоды думаю поставить котёл на баллонном газе или дизеле.

Основные вопросы, не дающие покоя:

1) Расстояние до пруда не слишком критичное? Думаю можно прокопать канаву, пусть около метра глубиной, чтобы не промерзала и проложить трубы.

2) 2,2 кВт входной мощности думаю хватит ли на подобный самсунговский компрессор?


3) Рассматривал ли кто нибудь вариант работы ТП по расписанию? При такой маленькой входной мощности одновременно боюсь даже телевизор может не потянуть, а что и говорить про кухонный инвентарь, потому есть мысль гонять ТП по ночам на нагрев воды на хоз. нужды, а днём и 10-15 градусов хватит, - дом то пустует. Разве что собака, но она шерстяная и сама любит когда попрохладнее.

 

Хороший вариант, только мне кажется, что он больше подойлёт для реки где есть течение. Для пруда всёж витки лучше расположить подальше друг от друга.

Расстояние не критично. Но трубы тогда придётся теплоизолировать. И не заужать диаметр, чтобы сопротивление потоку было меньше.

Что есть подобный? Если как у меня 7 киловатный, то он потребляет какраз 2,2-2,4 киловата. Но пусковой ток будет подскакивать до +1,5-2 раза. Какой у Вас стоит ограничитель мощности на вводе?

Хорошая мысль если счётчик двухтарифный. Я бы ещё поставил накопительный акомулятор на пару кубов. Так бы вообще было комфортно и экономично.

 

Mammooth LC-024 - однофазный, потребляет 1,3кВт выдаёт до 6,2кВт по Х/Т.

Стоит 76 рублей.

Думаю если поискать то можно найти и подешевле.

5-6 квт хватит на 100 м2 даже если у тебя тепловые потери дома Евро1.

 

Несколько замечаний по работе моего насоса.

Проблемму пуска компрессора при пониженном напряжении снял установкой дополнительного стартового конденсатора на 80 микроварад.

Не мог долго найти подходящего реле напряжения которое бы отключало этот конденсатор после того, как компрессор набирал бы обороты. Все устройства бывшие доступными в продаже, были ращитаны на менее мощные компрессора для магазинных холодильных витрин.

Вышел из положения установив обычное реле времени настроенное на отсроченное включение. Выствил время на 4 секунды. После подачи напряжения на него, оно отключает теперь мой конденсатор.

http://www.zamel.pl/index.php?link=94&grupa=84&id_prod=476

Цена вопроса обошлась около 22 у. е.

На нормально разомкнутые контакты запитал водоподающий насос. Так получается, что запуск его чуть запаздывает за запуском компрессора. Ток пуска соответсвенно меньше. Нет сильной перегрузки сети.


Достал клещи-амперметр. Токи получились следующие:


1. Пусковой ток пиково зашкаливает за ...50 ампер. Цыфры не успеваю так быстро перескакивать. Поэтому примерная цифра среди мелькающих значения.

2. Ток циркуляционного насоса около 0,4 ампера - 88 ватт.

3. Ток водоподающего насоса 1 ампер - 220 ватт.

4. А вот самое интересное:
Ток компрессора при температуре теплоносителя:


+25с - 9 ампер - 1,98 киловатт.
+30с - 10 ампер - 2,2 киловатт.
+35с - 11 ампер - 2,42 киловатт.
+40с - 12 ампер - 2,64 киловатт.
+45с - 13 ампер - 2,86 киловатт.


Следовательно ТН выдаёт тепла:


+25с - 9,18 киловатт с коэфициентом 1 к 4,01.
+30с - 9,4 киловатт с коэфициентом 1 к 3,75.
+35с - 9,62 киловатт с коэфициентом 1 к 3,46.
+40с - 9,84 киловатт с коэфициентом 1 к 3,33.
+45с - 10,06 киловат с коэфициентом 1 к 3,17.


По идеи не плохо!


На связи, будут вопросы спрашивайте!

 

2)В 50-70 метрах (всё сугубо "на глаз") небольшой пруд. Рыбаки рыбу ловят, так что с большой долей вероятности зимой он полностью не промерзает. Небольшая деталь, - участок находится на возвышенности по отношению к пруду.


Не будет там тогда рыбки больше,да и теплообменник скорее всего на цветмет разберут!

Идеальный вариант протечная вода в реке, колодец может таки замерзнуть, скважина-дорого!

 

Чет меня это настораживает ! А на вводе пакетник у Вас сколько? Я что то не понимаю,или он не успевает выбивать? А уменьшить ток пуска как то можно?

А еще,каким образом Вы так быстро там температуру на выходе меняете? Чет не совсем понял?

 

Такой большой пусковой ток продолжительностью всего две секунды где-то. У меня стояло обычное пикало с пробкой опломбированное. 25 амперную пробку вышибает сразу. Пришлось ставить жучка временно. Плохо конечно, да и пикало пока стоит открытое. Получу по шее один раз...

Опять же, не уверен, что 50 ампер. В инструкции говориться о пусковом токе в 2-2,5 раза больше номинала. А это 25-30 ампер максимум. Мой прибор не позволяет снять точное показание за такое быстрое время.

Поршневые компрессоры грешат большим пусковым током. У спиральных он на треть меньше. Если брать какой навороченный типа Копеланда, у него пуск принудительно разгруженный. Там вообще пусковые токи минимальны.
Или ставить два маленьких компрессора в каскад, с разнесённым во времени запуском. В идеале инверторный компрессор, который постоянно включен и лишь меняет частоту своих оборотов по необходимости.

А вообще, надо бы для ТН иметь хорошее электропитание. Лучше 3-фазное. Но чем богаты пока...

А я её и не меняю. Вешаю на провод клещи-амперметр, включаю остывший ТН, и он постипенно набирает до рабочей температуры (пока +45с). На округлённых значениях температур и снимаю показания амперметра.

 

.

Чтоб не получить по шее думаю купить два пакетника и поменять внутренности, ну а что? с виду обычный будет на 16А а внутренности от более мощного от 25-32А, у нас электрик со своими не ходит, вот и поставит спокойно и опломбирует!
(У Вас 10 квт тепловой мощности ток пуска 50, у меня для начала 5квт тепла будет значит 25 ки мне должно вроде хватить!)

Как соберусь делать все же компрессор буду выбирать с мин.пусковым током, спасибо, что предоставили эту немаловажную инфу!


А три фазы чем лучше? У меня трансформатор недалеко,линия на столбах с тремя парами проводов по границе участка вроде идет! Может это и есть три фазы?
Ну это так, на всякий случай интересуюсь!