Саморобний кондиціонер для будинку чи автомобіля

Побутові охолоджувачі, здатні забезпечити комфортний мікроклімат всередині будинку, чимало коштують і за ціною доступні далеко не всім домовласникам. Тому деякі майстри- самоучки пробують вирішити проблему самостійно — придумують саморобні охолоджувальні установки. Наша мета — розглянути ці конструкції, вибрати працездатні варіанти та розповісти, як власноруч зробити дешевий кондиціонер для вашої оселі чи автомобіля. Щоб зрозуміти складність завдання, треба спочатку розібрати…

Принцип дії побутової спліт-системи

Кондиціонер — складний агрегат, що працює за принципом перенесення тепла з одного місця в друге: влітку — з оселі надвір, взимку навпаки — з вулиці в будинок. Для переміщення теплоти застосовується спеціальна речовина — фреон. Його властивість — закипати й випаровуватися при низькій температурі.

Довідка. Фреон — це робоче тіло, що циркулює у замкнутому контурі холодильної машини. Інша назва — холодоагент або хладон. Ключові моменти процесу — його випаровування і конденсація, під час яких теплова енергія відповідно поглинається чи виділяється у значному обсязі.

Спліт-система працює за циклічним алгоритмом, повторюючи принцип роботи будь-якої холодильної машини:

1. Спочатку хладон в рідкому стані направляється в теплообмінник-випарник внутрішнього модуля кондиціонера, який обдувається тангенціальним вентилятором. Тут фреон випаровується, поглинаючи тепло і одночасно охолоджуючи потік кімнатного повітря.
2. Далі газ по мідній трубці надходить у компресор, що значно піднімає його тиск. Це потрібно для того, щоб змусити холодоагент сконденсуватися надворі, де температура повітря ще вища, аніж у приміщенні.
3. Після компресора газоподібний фреон проходить крізь радіатор зовнішнього блоку (конденсор). Великий осьовий вентилятор проганяє велику кількість повітря крізь його ребра, тому робоче тіло віддає забране тепло і знову переходить в рідку фазу.
4. На останньому етапі тиск рідкого хладону знижується у розширювальному (дросельному) клапані. Фреон готовий до поглинання теплоти і знову рухається до випарника, цикл повторюється нескінченно.

Примітка. В процесі теплообміну на обох радіаторах утворюється багато конденсату, його треба кудись зливати — на вулицю чи в каналізацію. Коли спліт-система переходить у режим обігріву, фреон міняє напрям руху, а теплообмінники — свої функції. Зовнішній випарник стає конденсором і навпаки.

За підтримку температури у приміщенні і тиск хладону в системі відповідає електронний блок управління (ЕБУ), який одержує сигнали датчиків. За аналогічним принципом діє і автомобільний кондиціонер. Випарник вмонтований у канал вентиляції салону, а конденсатор знаходиться поряд з радіатором системи охолодження двигуна – там обдув кращий.

Проміжний висновок. Власноруч зробити повноцінний кондиціонер в домашніх умовах дуже непросто, треба мати неабиякий фах. У машині це реалізується ще складніше, потрібно одночасно розбиратися в холодильниках і конструкції авто. Як приклад, перегляньте відео, в якому майстер встановив на ВАЗ 2104 побутову спліт-систему:

Далі розберемо придумані саморобні конструкції кондиціонерів і виділимо установки, які можна рекомендувати до виготовлення.

Найпростіший саморобний кондиціонер

Подібні апарати працюють за рахунок обдування кімнатним повітрям предметів, раніше охолоджених до мінусової температури. Зазвичай використовується лід або акумулятори холоду, що кладуться у термічні сумки для перевезення продуктів влітку.

Холодні предмети розміщують всередині закритого ящика, в бокову стінку вмонтовують невеличкий осьовий вентилятор. Навпроти робиться отвір для виходу охолодженого повітряного струменя. Корпус виготовляють з будь-яких непотрібних речей:

• старий автомобільний холодильник з утепленими стінами;
• місткі пластикові пляшки на 5 л чи більше;
• картонні або пластикові ящики з кришками;
• полімерні каністри.

Примітка. Подача повітря забезпечується будь-яким малогабаритним вентилятором, наприклад, кулером від комп’ютера.

Цей міні-кондиціонер також годиться для охолодження салону автомобіля, тільки треба правильно під’єднати осьовий нагнітач до бортової електромережі та заздалегідь заморозити побільше льоду.

Плюси і мінуси конструкції

Відзначимо, що подібні пристрої таки женуть в приміщення холодне повітря. Другий позитивний момент: прості кондиціонери дійсно збираються з підручних матеріалів, які дістаються дешево або зовсім безкоштовно. Найбільша стаття витрат — придбання осьового вентилятора у тому випадку, якщо його не вдасться відшукати в господарстві.

Примарні переваги охолоджувача легко перекреслюються вагомими недоліками:

1. Скільки не загружай льоду в камеру, його надовго не вистачить під час спеки. Треба постійно заморожувати нову воду.
2. Доки ви охолоджуєте кімнату, кухня нагрівається холодильником, що заморожує лід. Зростає витрата електроенергії.
3. Тривалість охолодження у машині залежить від запасу льоду.
4. Повітря, що проходить крізь лід, суттєво зволожується. Через нетривалий час почнеться перенасичення вологою, у кімнаті стане душно.

Порада. Щоб уникнути перезволоження, використовуйте замість льоду акумулятори холоду — вони не тануть і не перетворюються на воду.

Висновок. Кондиціонери з використанням льоду і джерел холоду можна визнати працездатними. Установка виручить вас у безвихідній ситуації, але експлуатувати охолоджувач повсякденно досить незручно.

На скільки вистачить льоду в камері

Щоб відповісти на це питання, порахуємо кількість холоду, що виділить 1 кг льоду при нагріванні від температури заморозки —6 ° С до +20 ° С. Для цього скористаємося шкільною формулою визначення теплоти, яка витрачається на підігрів води:

1. З’ясовуємо віддачу холоду в процесі нагріву льоду: Q = 1 кг х 2.06 кДж/кг °С х (0 °С — 6 ° С) = —12.36 кДж.
2. Знаходимо кількість енергії, що виділяється при плавленні льоду — 335 кДж.
3. Рахуємо, скільки холоду віддасть вода при нагріванні: Q = 1 кг х 4.187 кДж/кг °С х (0 ° С — 20 ° С) = —83.74 кДж.
4. Складаємо усі результати, отримуємо величину —431.1 кДж або 119.75 Вт.

Примітка. Теплоємність води (позначення в формулі – «с») складає 4.187 кДж/кг, льоду — 2.06 кДж/кг °С. Результати зі знаком «мінус» — це нормальне явище в фізиці, коли йде мова про розрахунок холоду.

Навіть якщо ви охолодите лід до температури мінус 15 °С, то не отримаєте більше 150 Вт холоду з кілограму. Що це значить: для інтенсивного охолодження кімнатки 3 х 3 м при температурі середовища 30 °С треба додавати в камеру кондиціонера 1 кг льоду кожні півгодини і стільки ж заморожувати. Витрата холоду буде менша, якщо вас влаштує терпима температура повітря 25—28 ° С.

Як скласти охолоджувач з підручних матеріалів

Міні-кондиціонер для приватного будинку чи автомобіля виготовляється так:

1. Візьміть пластикову ємність, проріжте у боковій стінці отвір по розміру фланця вентилятора.
2. Прикріпіть кулер на саморізи або маленькі болти з гайками.
3. Для виходу охолодженого потоку зробіть другий отвір. Інший варіант — надіньте на горловину каністри гнучку пластикову трубу. Імпровізований міні-кондиціонер готовий.

Порада. Для зручності експлуатації краще взяти ящик з кришкою, оскільки в нього простіше завантажувати лід або холодоаккумулятори.

Встановлення апарату у автомобіль і підключення не завдасть клопоту. Провід від вентилятора підводимо до гнізда прикурювача, бо його електричний ланцюг захищений потужним запобіжником. Процес виготовлення і під’єднання демонструється на відео:

Водяна охолоджувальна установка

Ідея проста і одночасно ефективна: через теплообмінник з вентилятором, розташований всередині кімнати, прокачується холодна вода. Оскільки її температура не перевищує 5—10 °С, то повітряний струмінь охолоджується, а температура в приміщенні знижується. Джерелом води виступає колодязь або свердловина, теплообмінником служить радіатор від авто чи конденсор старого кондиціонера.

Важливе зауваження. На відміну від інших саморобних апаратів, водяна установка працює за принципом калорифера, тому здатна охолоджувати і нагрівати повітря. Все залежить від температури води, що подається всередину теплообмінника.

Проточна система охолодження робиться з 3 елементів:

• власне теплообмінник;
• насос для викачування води зі свердловини чи колодязя;
• труби подачі та скидання води, вкриті шаром теплоізоляції.

Виготовлення кондиціонера на проточній воді

Охолоджувальна установка збирається так:

1. Встановіть автомобільний радіатор в потрібному місці кімнати.
2. Прокладіть до теплообмінника 2 труби діаметром 25— 32 мм. З’єднайте магістралі з патрубками радіатора, використовуючи обжимні хомути та шланги-перехідники.
3. Приєднайте до насоса трубопровід і опустіть у колодязь або свердловину. Агрегат треба надійно підвісити на тросі або стальному ланцюзі.
4. Ділянку труби, прокладену від насоса до теплообмінника, замотайте теплоізоляційним матеріалом, інакше вода нагріватиметься по дорозі. Зворотну магістраль ізолювати не потрібно.

Щоб зробити водяний кондиціонер і запустити в роботу, доведеться вирішити 2 питання: куди подіти зворотну воду і яким чином регулювати обсяг подачі, адже продуктивність насоса явно перевищуватиме потребу. Проблему скидання нагрітої води можна вирішити так:

• збирати в накопичувальний резервуар, а потім поливати город чи сад;
• зливати в другу свердловину по принципу теплових насосів типу «вода-вода»;
• задіяти замкнутий контур циркуляції через 2 теплообмінники, другий занурити на дно колодязя.

Довідка. Городину не рекомендується поливати холодною водою зі свердловини. Інша справа, коли вона попередньо нагріється у радіаторі імпровізованого охолоджувача.

Щоб зменшити продуктивність насоса, необхідно знизити оберти двигуна. Знадобиться частотний перетворювач (інвертор), який дорого коштує. Всілякі автотрансформатори та інші вигадки не спрацюють, тільки виведуть з ладу електродвигун насоса. Як вирішити проблему без придбання дорогого обладнання:

• якщо глибина колодязя не перевищує 10 м, можна задіяти циркуляційний насос, що застосовується в системах опалення;
• встановити за насосним агрегатом перепускний клапан, який скидатиме частину води назад у свердловину.

Приклад саморобного водяного кондиціонера показаний на відео:

Плюси і мінуси проточної системи

Коротко про позитивні моменти:

• кондиціонер здатен підігрівати і охолоджувати приміщення, треба лише прокачувати крізь радіатор холодну або гарячу воду;
• будова апарату значно простіша порівняно зі спліт-системою заводського виготовлення;
• навіть якщо доведеться придбати насос і труби, витрати будуть невисокими (можна взяти агрегат, що був у вжитку).

Головні недоліки і способи їх усунення ми перерахували — труднощі з регулюванням напору й проблема скидання води. Ще один мінус: проточну систему ніяк застосовувати у квартирі, бо температура води з-під крану надто висока, іншого джерела немає. Те саме з автомобілем – холодоносій взяти ніде.

Довідка. Існує простіша конструкція квартирного охолоджувача. Це побутовий вентилятор з водяним змійовиком на захисній решітці (вигинається з мідної трубки). Лишається питання, де брати більш-менш холодну воду і скільки доведеться платити за лічильником, якщо таки взяти її з водопроводу.

Висновок. Саморобний кондиціонер-калорифер цілком працездатний. Якщо застосувати творчий підхід до справи, то вдасться змайструвати пристойний охолоджувач для 1 кімнати приватного будинку. Одна умова: на ділянці має бути свердловина або колодязь з добрим запасом (дебетом) води.

Чи можна старий холодильник переробити в кондиціонер

Ідея, безумовно, приваблива, але утопічна. Статті на різних сайтах переказують зміст єдиного відео, в якому господар майструє морозильну камеру для грибів з двох холодильників. Кінцевий результат невідомий, оскільки відеоматеріал не має продовження. Уявімо, як має виглядати подібний охолоджувач:

1. З холодильника акуратно демонтуються обидва теплообмінники разом зі з’єднувальними трубками і компресором. Обрізати магістралі не варто, бо фреон вийде в атмосферу, а вам доведеться платити за заправку.
2. Компресор з теплообмінником-конденсором виноситься за межі охолоджуваної кімнати, а випарник (колишня морозильна камера) лишається в приміщенні. Для обдуву камери необхідно приладнати осьовий вентилятор.
3. Оскільки заводський блок управління налаштований на температуру вимкнення компресора мінус 3—6° С, його доведеться зняти. Електродвигун приєднати до живлення через реле і термостат, який реагуватиме на кімнатну температуру. Інакше компресор почне працювати безперервно, перегріється і згорить.

Пропонуємо не враховувати технічні тонкощі (екстремальний режим роботи, невідповідна марка фреону і так далі) і уявити, що збудувати кондиціонер вдалося. Максимальна холодильна потужність побутових холодильників не перевищує 400 Вт або 0.4 кВт. Зрозуміло, що продуктивності вистачить лише для кімнати 4 м² — теоретично. На практиці буде ще менше.

Висновок. Якщо ви ентузіаст і експериментатор, можете спробувати зробити з холодильника кондиціонер. Скоріш за все, витратите багато часу та отримаєте мінімум холоду.

Використання елементів Пельт’є

Виготовлювати саморобний кондиціонер з цих деталей — рішення спірне. Суть проблеми: споживання енергії елементами Пельт’є (звуться термоелектричними перетворювачами), перевищує кількість виробленого холоду. Принцип дії наступний: струм підводиться до 2 пластин перетворювача, від чого одна поверхня гріється, друга — охолоджується.

Що роблять домашні умільці і автолюбителі-ентузіасти:

1. Беруть 4…8 елементів Пельт’є і прикріпляють їх «гарячою» стороною до ребристого алюмінієвого радіатора.
2. Монтують радіатор таким чином, щоб він охолоджувався вуличним повітрям.
3. Перед «холодною» поверхнею перетворювача розміщують кулер від комп’ютера, який нагнітає кімнатне повітря на пластину.

Примітка. Для кращої тепловіддачі деталь перед кріпленням на радіатор покривають спеціальною термопастою.

Елементи Пельт’є дійсно охолоджують повітряний потік, але витрачають море електроенергії. Адже її половина перетворюється на тепло і розсіюється зовні. Тобто, на кожен витрачений ватт енергії виробляється максимум 0.5 Вт холоду. У стандартного «спліта» це співвідношення виглядає навпаки 1: 3 (мінімум).

Загальний висновок

Далеко не кожна ідея дає гарний результат після втілення. Зробивши з підручних засобів кондиціонер, ви точно не досягнете рівня спліт-системи. З іншого боку, деякі конструкції цілком життєздатні, хоча і незручні у повсякденному застосуванні. Вони можуть стати тимчасовим рішенням, поки з’явиться можливість купити і встановити звичайний кондиціонер.