Использование тепловых насосов для отопления и подогрева воды

Тепловые насосы: недостатки, преимущества, проблемы и выгоды, виды ТН

Перед строительством собственного жилья хозяевам приходится обдумывать множество вещей. Одним из самых важных вопросов, встающих перед ними, становится выбор системы обогрева помещений и способ получения горячего водоснабжения. Так как электроэнергия постоянно дорожает, владельцам приходится рассматривать и изучать потенциальные альтернативные источники. Например, солнечные коллекторы или тепловые насосы (ТН). Несмотря на то, что оборудование нельзя назвать новым, у нас оно появилось сравнительно недавно, поэтому его устройство незнакомо, непривычно, непонятно. Поэтому разобраться в том, что такое тепловые насосы, оценить серьезность недостатков и их неоспоримые преимущества, необходимо.

Как работает тепловой насос?

ТН — парокомпрессионная установка, забирающая тепло у холодных источников. Чтобы понять принцип действия чудо-конструкции, надо вспомнить о том, как функционирует холодильник, который тоже можно назвать небольшим тепловым насосом. Продукты с комнатной температурой помещаются в агрегат, затем тепло выкачивается из камеры и скапливается во внешнем радиаторе, отдающем его помещению. По этой причине для нормальной его работы нужно оставлять между стеной и прибором свободное место.

Подобный принцип, который называют циклом Карно, используется и в бытовых кондиционерах. Для тепловых насосов тоже характерно извлечение тепловой энергии из окружающей среды: из воздуха, грунта, подземных вод или водоемов. Передача тепла происходит за счет конденсации, испарения хладагента. В тепловых насосах, как и в холодильниках, в этой роли также чаще выступает фреон.

Любой тепловой насос имеет испаритель, конденсатор, и компрессор, повышающий давление. Все приборы соединены трубопроводом в единый замкнутый контур. По этим трубам циркулирует фреон — углеводород, у которого температура кипения очень низкая. В холодной части контура он находится в жидком состоянии, в теплой — превращается в газ.

Теперь надо рассмотреть, как работает тепловой насос. Двигаясь по источнику тепла (например, по трубам, уложенным в грунт) теплоноситель нагревается на несколько градусов даже в том случае, если температура мала и составляет всего 4-5°. Потом он поступает в испаритель и отдает тепло во внутренний контур системы, которая заполнена фреоном. Даже небольшого количество тепла хватает для перехода хладагента из жидкого состояния в газообразное.

Хладагент, превратившийся в пар, поступает в компрессор, где он сжимается. Повышение давления приводит к повышению его температуры. Далее горячий фреон следует в конденсатор, где отдает тепло тому теплоносителю, который функционирует в системе отопления дома. Им может быть вода, воздух, тот же фреон. Нагретый теплоноситель поступает с систему горячего водоснабжения и отопления, а хладагент, отдавший тепло, охлаждается, превращается в жидкость, поступает в испаритель, в котором снова нагревается, и кругооборот его в контуре повторяется.

Преимущества или недостатки?

Так как данные устройства появились у нас относительно недавно, многие россияне до сих пор относятся к ним с большим недоверием. В США, Европе и Японии их используют давно и успешно. Однако нельзя сказать, что такое оборудование для нашей страны абсолютная загадка, «терра инкогнита».

В СССР тоже проводились эксперименты, касающиеся таких альтернативных источников энергии. Однако широкого распространения эта технология так и не получила. Поэтому важно понять, почему, и имеет ли большой смысл замена привычных систем на эко-новинку? Приставка «эко» в этом случае может означать как экологию, так и экономию.

Достоинства

Первое и несомненное преимущество тепловых насосов — значительная экономия электроэнергии. Да, им, в отличие от солнечных коллекторов, она необходима, однако в гораздо меньших количествах. Например, электрический котел (или обогреватель) забирает столько же энергии, сколько выдает тепла. Тепловой насос, наоборот, тратит минимум электроэнергии, а тепла производит в три-семь раз больше. Оборудование может потратить 5 кВт/ч, однако тепла оно выделяет не менее 17 кВт/ч. Высокий КПД — самое привлекательное качество тепловых котлов.

Другие плюсы установки альтернативной системы:

1. Серьезная экономия на энергоносителях. Цены на все виды топлива неумолимо растут, а тепловой насос позволит получать большее количества тепла при сократившихся расходах на электроэнергию.
2. Возможность установки в любой местности, так как источником тепла способны стать воздух вода либо грунт. Особенно актуально оборудование для участков, расположенных далеко от газовой магистрали.
3. Реверсивность установки. Тепловые насосы универсальны. Зимой они обеспечивают тепло, жарким летом дают возможность обеспечить помещению прохладу. Однако такой функцией оснащают не все модели.
4. Долговечность. Оборудование, за которым ухаживают должным образом, способно бесперебойно работать 25-50 лет. Замена компрессора может потребоваться раз в 10-15 (максимум 20) лет.
5. Возможность использования в любых условиях: там, где нет электричества, устанавливают бензиновый либо дизельный двигатель.
6. Экономия на техническом обслуживании. Оборудование не потребует на него больших расходов.
7. Бесперебойная работа при температуре -15°.
8. Полная автоматизация теплового насоса.
9. Безопасность для окружающей среды.
10. Бесплатность источника тепла.

Помимо плюсов есть у систем и слабые стороны.

Недостатки

К ним относится:

1. Цена тепловых насосов и стоимость обустройства геотермальной системы. Причем окупится оборудование далеко не сразу. Владельцам придется ждать как минимум 5 лет. Исключение — воздушные устройства, не требующие дополнительных вложений.
2. Необходимость добавления дополнительного источника тепла в тех регионах, где температура нередко бывает ниже -20°. Такая система называется бивалентной. Если не справляется тепловой насос, то подключается теплогенератор (газовый котел, электрообогреватель).
3. Экологичность, все же находящаяся под вопросом. Для человека угрозы нет, но она существует для экосистемы. Например, в грунте живут микроорганизмы — анаэробы. При сильном охлаждении пространства около труб им грозит неминуемая гибель.
4. Почти необходимость обеспечить в доме трехфазную электросеть. Для исправной работы теплового насоса надо свести к минимуму перепады напряжения, которые способны спровоцировать поломку установки.

Оптимально использование такого оборудования в системах, где низкотемпературный теплоноситель, пример — «теплый пол».

Чтобы понять, целесообразна ли покупка и установка теплового насоса, владельцам придется оценить все плюсы и минусы. Главные «противники» — экономия электроэнергии (топлива) и серьезные расходы на приобретение и установку. К существенным минусам ТН относят низкий КПД в холодное время года, однако есть модели, которые могут вырабатывать тепло даже при -35°. Но заплатить за них придется еще дороже.

Стоит ли тратиться на покупку и установку ТН? Каждый решает сам. Единоразовое вложение даст шанс навсегда забыть о больших счетах за отопление. Кроме того, в пользу оборудования свидетельствует его полная безопасность для жильцов, и почти полная — для окружающей среды.

Тепловые насосы: виды систем

Если решения принято в пользу этой альтернативы, то следующий шаг — знакомство с разновидностями таких систем. Их существует несколько. Воздушные (аэротермальные) установки забирают тепло из воздуха, геотермальные используют тепловую энергию земли, гидротермальные — наземных/подземных вод.

Воздушные

Аэротермальные насосы используют тепловую энергию воздуха, находящегося снаружи здания. Эта конструкция максимально проста, поэтому дополнительное оборудование ей не требуется. Воздух сразу поступает в испаритель, там он передает тепло хладагенту, а тот, в свою очередь, теплоносителю внутри дома.

Из-за простоты системы затраты на нее минимальны, однако в этом случае самой важный критерий — производительность установки, но она сильно зависит от температуры внешней среды. В тех регионах, где зимы теплые (от 0° до +5°), такое оборудование будет самым экономичным вариантом из всех возможных.

Если температура зимой в местности, где стоит дом, нередко минует отметку -15°, то тепловые насосы использовать попросту не имеет смысла: производительность ТН в холода сильно падает, а об окупаемости его даже думать не придется. В этом случае рациональнее включать традиционный электрообогреватель либо котел.

Другой «влиятельный» фактор — влажность воздуха. В тех районах, где он сухой, а температура зимой не падает ниже -15°, тепловые насосы устанавливать можно. Холодному, влажному климату такое оборудование противопоказано: тепловые установки не смогут эффективно работать из-за обмерзания и обледенения.

Водяные

Эти гидротермальные источники тепла могут использоваться по-разному.

1. Река, озеро или море. В этом случае коллектор располагают на дне водоема. Эти трубы с жидкостью-антифризом притапливают грузом. Так как температура теплоносителя высока, то оборудование обещает серьезную экономию. Однако целесообразно делать такую установку лишь в тех домах, которые расположены не расстоянии 50 метров, но не более, так как эффективность оборудования уменьшается с каждым лишним метром.
2. Канализационные стоки. Коллектор, установленный в них, можно использовать как для отопления частных и многоэтажных домов, так и для систем горячего водоснабжения. Этот способ с успехом применяют в некоторых российских городах, чаще для обеспечения обогрева и ГВС промышленных зданий.
3. Грунтовая, скважинная вода. Это система предполагает наличие двух колодцев. Из одного воду забирают, в другой сбрасывают. Такая установка сложна в монтаже и трудозатратна.

Самые лучшие условия у тех, кто живет недалеко у глубокого водоема. Если климат позволяет, а дом расположен у реки, озера или на побережье, то шанс получить бесплатное отопление и ГВС упускать нельзя.

Грунтовые

Это самый практичный вариант: грунт — стабильный источник, который накапливает тепло в течение сезона. На 10-метровой глубине температура неизменна, она составляет +10 °. С каждым метром она падает примерно на один градус: на расстоянии 5-7 метров от поверхности земли температура земли может колебаться в минимальных пределах — От +5 до +8°.

Если говорить о способах «добычи» тепла, то их есть два — горизонтальный и вертикальный.

Горизонтальный коллектор

Этот коллектор — труба, расположенная параллельно поверхности земли. Глубину для нее рассчитывают отдельно для каждого конкретного участка. В одних случаях ее закладывают на глубине 1-1,2 м, либо ниже уровня промерзания грунта (1,5-1,7 м), в других — еще глубже — на 2-3 м. Последний вариант дает возможность обеспечить большую стабильность температуры. Иногда для максимальной эффективности системы устраивают двойной коллектор — двухслойный.

Трубы для коллектора используют разные: их диаметр может быть 25, 30, 32 либо 40 мм. Возможная форма коллектора — зигзаг, змейка, петли, спирали. Минимальное расстояние между соседними трубами 600 мм, чаще оно составляет 800-1000 мм. Удельный теплосъем полностью зависит от характеристик грунта:

• сухой песок — 10 Вт/м, такая же глина — 20 Вт/м;
• глина средней влажности — 25 Вт/м;
• глина, в которой содержится много воды, — 35 Вт/м.

Чтобы было понятно, какие площади должен занимать такой коллектор, лучше привести самый показательный пример, для участка с влажной глиной. В этом «тяжелом российском случае» для отопления дома в 100 м 2 потребуется конструкция, имеющая площадь 400 м 2 . Мало кто может позволить такие масштабные работы. К тому же на этом участке не должно быть никаких построек.

В трубы коллектора закачивают специальную жидкость — антифриз, который еще называют «рассолом». Например, раствор пропиленгликоля или этиленгликоля (30%). Антифриз забирает у грунта тепло, затем следует к тепловому насосу, где отдает его хладагенту. Затем «охладевший» раствор снова возвращается под землю.

Вертикальный зонд

Эта конструкция серьезно экономит площадь участка, зато глубина его значительна. Есть два варианта — одна U-образная труба или их система. В первом случае ее заглубляют на 80-100 м, затем заливают бетонным раствором. Во втором несколько конструкций соединяют и закапывают на глубину «всего» 20 м.

Так как бурение на большую глубину требует «дозволения» властей, обещает расставание с большой суммой, то чаще используют несколько труб-зондов, расположенных не так глубоко. Расстояние между ними — 5-7 м. В этом случае удельный теплосъем с коллектора-зонда зависит от породы:

• сухие осадочные породы — 20 Вт/м;
• каменистая почва — 50 Вт/м;
• осадочные породы, насыщенные водой — 50 Вт/м;
• каменистая почва с высоким уровнем теплопроводности — 70 Вт/м;
• грунтовые подземные воды — 80 Вт/м.

Достоинства вертикальных зондов — меньшая площадь, максимальный теплосъем и стабильная температура, а значит, большая эффективность за счет глубины, которая является минусом, так как требует больших трат на обустройство вертикального коллектора.

Как выбрать тепловой насос?

Если тепловые насосы кажутся владельцам дома перспективными системами, то оценивать любую модель надо по нескольким критериям. К ним относятся:

• размеры отапливаемого дома;
• климатические условия в местности;
• наличие рядом с доступных источников;
• желание потратить на оборудование ту или иную сумму.

Каждый пункт этого небольшого списка влияет на выбор класса модели. Большой дом требует максимально мощного оборудования, а оно означает как серьезные расходы, так и трудозатраты. Вид источника напрямую влияет на качество будущего отопления. Регионы с холодным климатом значительно ограничивают список кандидатов, а иногда вовсе не позволяют обустройство такого экологичного оборудования. Платежеспособность, возможность сразу расстаться с большой суммой — самый главный «ограничитель» для тепловых насосов на российских просторах.

Расчет мощности установки

Мощность ТН зависит от многих факторов. В список входит предполагаемый объем теплоотдачи системам дома, площадь поверхности змеевиков в конденсаторе и испарителе, объем хладагента. По этим причинам целесообразнее доверить расчет мощности специальным программам, которые учитывают и другие данные.

Самый популярный вариант — использование онлайн сервисов-калькуляторов. В них требуется ввести такие параметры:

• для расчета объема — общую площадь здания, высоту потолков;
• регион, где построен дом — для определения среднегодовой температуры;
• степень утепления объекта — для определения производительности установки.

Для расчета используются коэффициенты: в них преобразуют два последних параметра. Затем их умножают на объем помещения. Полученный результат сравнивают с таблицей, в которой мощность насоса связана с объектом.

Обычно получаются такие значения:

• чтобы отопить дом, имеющий площадь 100-150 м 2 , необходим тепловой насос мощностью 5-8 кВт, а для подогрева воды потребуется запас по мощности — 12-16 кВт;
• для отопления здания площадью 350 м 2 понадобится прибор, который сможет обеспечить 28 кВт.

Понятно, что цифры все же получаются приблизительными, однако ориентироваться на них можно.

Советы

Так как оборудование это дорогое и его нельзя назвать элементарным, покупка теплового насоса — дело ответственное. Чтобы выбрать идеальный агрегат, надо:

• сначала провести все расчеты, создать проект, но всю работу с цифрами, а также проектирование следует доверить профессионалам;
• весь комплекс услуг — монтажные работы и сервисное обслуживание — заказывать в одной компании, которая будет ответственна за работу системы;
• проверять всю документацию: как самого оборудования, так и фирмы, которая будет заниматься «установкой установки»;
• при выборе модели отдавать предпочтение высококачественной продукции европейских производителей.

Тепловые насосы — оборудование, которое в теплых регионах можно и нужно рассматривать в качестве достойной альтернативы традиционным системам. Число таких установок ежегодно растет во многих странах мира. Безусловно, за ними будущее, ведь ресурсы Земли не бесконечны.

В России самая большая беда не дороги и не слишком умные люди, это цены. Однако есть надежда, что ситуация со временем изменится, и безопасное оборудование станет более доступным. Для уменьшения расходов на электричество можно задействовать две системы — ТН и солнечный коллектор (для лета) или тепловой насос и теплогенератор (для зимы), но в этом случае траты возрастут.

Поближе познакомиться с безопасными системами поможет это видео:

Как правильно выбрать тепловой насос?

Тепловой насос — механическое приспособление позволяющее обеспечить перенос тепла от ресурса с низкой потенциальной тепловой энергией (с низкой температурой) до отопительной системы (теплоносителю) с повышенной температурой. Попробуем объяснить это более понятным языком.

Уходят в прошлое времена, когда человек отапливал свое жилище путем сжигания древесины в каминах или печах. На смену приходят многофункциональные котлы длительного горения. В регионах где доступен магистральный газ для отопления применяют эффективное газовое оборудование. В местах, не доступных для газовых магистралей, все активнее используется газгольдер.

Человечество понимает, что сжигать невозобновляемые источники энергии дело не перспективное, ресурсы постепенно истощаются. Ученые не останавливаясь ищут новые способы добычи тепловой энергии и разрабатывают современные механизмы для реализации поставленных задач.

В одном из таких проектов был сконструирован тепловой насос. Действительно, как и большинству генерирующих тепло агрегатов, функционирование теплового насоса не возможно без электрической энергии. Серьезным отличием является то, что электричество не задействовано в нагреве например ТЭНа, как в масляном радиаторе и не замыкает спираль в тепловой пушке. В тепловом насосе нет нагревательных элементов, он не создаёт тепловую энергию, тепловой насос служит лишь переносчиком её из окружающей среды до потребителя (теплоносителя).

Электричество, потребляемое тепловым насосом, затрачивается только на сжатие хладагента и его перекачку обеспечивая циркуляцию. Хладагент выступает в качестве необходимой рабочей среды, именно он перемещает тепло из окружающей среды в отопительную систему и систему горячего водоснабжения. Как подобрать тепловой насос, принцип его работы, а также узнать о плюсах и минусах подобного оборудования нам поможет этот обзор.

Тепловой насос для отопления

Традиционное отопление частного дома по прежнему остается предпочтительным, если в избытке недорогие ресурсы. Вопрос, что делать, когда доступность дешевых источников ограниченна? Альтернативным решением выступает тепловой насос — опыт эксплуатации более 40 лет в странах Евросоюза, говорит нам о том, что это может быть весьма эффективно.

В Российской Федерации тепловой насос не получил должного распространения. Причиной тому два фактора. Во первых, в избытке нефть, газ, древесина. Во вторых, останавливает высокая цена и отсутствие популяризации. Сведения о тепловых насосах, весьма скудные, принцип их работы не понятный, а о преимуществах информации недостаточно.

В Европейском союзе цены на сжигаемое топливо настолько высоки, что геотермальная система отопления показывает выгоду в эксплуатации. К примеру до 95% домохозяйств в Швеции и Норвегии используют тепловые насосы как основной источник отопления . Международное энергетическое агентство, прогнозирует что тепловые насосы к 2020 году начнут обеспечивать 10 % спроса энергии на отопление в странах организации экономического сотрудничества и развития, а к 2050 году этот показатель достигнет 30%.

Тепловой насос для отопления – принцип действия

Из школьного курса физики, вспоминая второй закон термодинамики, доподлинно известно, что тепло от горячего тела передается холодному без каких бы то ни было механизмов. Фокус в том, как передать тепло в обратном направлении? Для этого нам потребуется теплоноситель и и ряд действий обеспечивающих результат.

Именно эти действия нам и поможет совершить тепловой насос. Затраты электроэнергии на работу теплового насоса пропорционально зависят от разницы значений температур между средами, участвующих в этом процессе.

Вам доводилось дотронуться до черной решетки холодильника сзади? Убедиться в том, что задняя стенка очень горячая может любой желающий. Направив на черную решетку лазерный пирометр, видно что ее температура на поверхности составляет порядка 40°С. Таким образом, инженеры хладогенерирующего оборудования утилизируют изнутри морозильной камеры ненужное тепло.

Известно, что в конце сороковых годов прошлого столетия изобретатель Роберт Вебер обратил внимание на бесполезный обогрев воздуха радиатором холодильника. Изобретатель подумал и подсоединил к нему бойлер косвенного нагрева. В результате Роберт снабдил домочадцев горячей водой в необходимом объеме. Именно тогда, энтузиаст и задумался, каким образом “вывернуть” холодильник на изнанку и трансформировать охладительное устройство в отопительный прибор. Надо признать, у него получилось.

Как работает тепловой насос?

Принцип работы теплового насоса основывается на том, что под землей в любое время года, опустившись ниже отметки уровня промерзания мы наткнемся на температуру выше нуля. Получается, непромерзаемый земельный слой находится прямо у нас под ногами. А что, если использовать его в качестве задней стенки морозильной камеры?

Тогда морозильной камерой можно считать окружающую атмосферу. Разницу температур между ними и используют геотермальные насосы конвертируя в энергию для отопления дома .

Применяя принцип работы холодильного оборудования, для переноса тепла из подземелья в домашнее пространство используется система труб по которым осуществляется циркуляция хладагента. Хладоны Фреона нагреваются подземельным теплом и начинают испаряться. Холодный воздух снаружи его охлаждает, в результате чего фреон конденсируется.

Нагревая тепло чередуя циклы испарения и нагрева тепловой насос заставляет циркулировать хладагент. Компрессор создает давление, заставляя двигаться фреон по трубкам двух теплообменников.

В первом тепловом обменнике фреон испаряется при низком давлении, во время которого происходит поглощение тепла из атмосферы непосредственного окружения. Затем тот же хладагент сжимается компрессором под высоким давлением и перемещается во вторую катушку, где он конденсируется. Затем он выделяет тепло, поглощенное ранее в цикле.

Основную роль в процессе играет повышающий компрессор. Увеличивая давление, фреон конденсируясь выдает больше жара, чем получил от теплой земли. Таким образом, грунтовые плюсовые значения в + 7°С и преобразовывается в комфортные домашние условия + 24°С.

Применяя тепловой насос для отопления, получаем высокую эффективность.

Хочется заметить, что вся конструкция не требует специально выделенной линии электропроводки. Потребляемая мощность сопоставима с расходом энергии бытового электро чайника. Фокус в том, что тепловой насос “добывает” тепловой энергии в четыре раза больше, чем потребляет электричества. На отопление коттеджа в 300 м2, в лютый – 30°С мороз будет затрачено не более 3 кВт.

Впрочем, владельцу геотермального насоса придется заметно раскошелиться в начале. Стоимость оборудования и материалов на подключение составляет не менее 4 500 долларов. Прибавим монтажные работы и бурение, еще столько же, выходит что самая простая система обойдется в 10 тысяч долларов.

Понятно, что электрический котел будет стоить дешевле на порядок. Но платить ежемесячно из расчета 1 кВт на 10 м2 придется в любом случае. Вот и получается, что на 300 кв. метров дома уйдет 30 кВт — в 10 раз больше чем будет потрачено на тепловой насос.

Расчеты по отоплению газом с помощью газового котла, дают примерно тот же порядок цифр — 2000 рублей в месяц, что сравнимо с эксплуатацией теплового насоса. К сожалению не все проживают в газифицированном районе.

Теплового насос, обладает неоспоримым преимуществом. Такую “морозильную камеру наоборот” в летний период можно “вывернуть” на изнанку и легким движением руки — тепловой насос превращается в кондиционер. На улице в жаркие деньки +30°С, а в подземелье царит прохлада. Используя трубки заполненные теплоносителем, насос перенесет холод подземелья в жилище. Далее в работу включается вентилятор, таким образом мы получаем экономную систему охлаждения.

Практика эксплуатации указывает на сроки окупаемости от 3 до 7 лет. Скандинавские страны давно посчитали прибыль и отапливаются этим методом. Ярким примером может служить гигантский тепловой насос в Стокгольме, геотермальное оборудование. Источником тепловой энергии в зимний период и прохлады в летний, служат воды балтийского моря. В полной мере к тепловому насосу относится лозунг: плати сейчас – экономь потом! Экономия становится все больше, в силу того, что энергоносители дорожают.

Тепловой насос. Правда о его эффективности.

К сожалению не все так радужно с эффективностью на сегодняшний день. Одним из главных вопросов, мучающих потребителя остается: покупать или не покупать тепловой насос. Наш совет, тщательно взвешивайте все за и против, скорее всего вариант покупки обычного электрического котла по итогам эксплуатации обойдется дешевле, а установка проще.

Если рассматривать тепловой насос как концепт будущего, как новую идею генерации тепла — однозначно инженерная мысль заслуживает уважения. Геотермальное оборудование работает, его можно потрогать руками, с каждым годом оно становится все более эффективно. Однако, если мы посчитаем, сколько денег мы потратим на его работу, прибавим первоначальные затраты на покупку и монтаж, то скорее всего получим сумму показывающую, что мы потратим на него гораздо больше финансов, чем на любой другой вид тепло генерирующего устройства.

Рассматривая тепловой насос как экономическую систему, когда затратив на его работу 100 рублей, вы получаете тепловой энергии на 300 рублей, не забывайте о том, что за право получения сверхприбыли в 200 рублей, вы заплатили большие деньги. К слову сказать, в том же Евросоюзе, продажи тепловых насосов поддерживаются государственными программами.

Так в Финляндии, ежегодно продается более 60 тысяч тепловых насосов и число продаж растет 5% темпами. Но во первых, экономический эффект применения подобного оборудования там выше по причине дорогой электроэнергии. Стоимость электроэнергии в Финляндии 35 евро центов, в сравнении с Россией – 7 евро центов. Во вторых программа субсидирования предполагает возмещение на покупку теплового насоса в размере 3 000 EURO.

До тех пор, пока существуют низкие цены на газ и электричество, внедрение теплового насоса в качестве основного конкурента остается трудно выполнимой задачей. Массовое потребление станет возможным, только в случае кризисной ситуации с добычей углеводородов или кризиса с генерацией электроэнергии.

Как правильно выбрать тепловой насос

Первый этап.

Расчет требуемого тепла для отопления дома. Чтобы подобрать тепловой насос (ТН), который входит в отопительную систему дома, важно рассчитать потребность тепла. Точный расчет позволит избежать ненужного перерасхода средств, т. к. это ведет к лишним расходам.

Второй этап.

Какой источник тепла выбрать для вашего теплового насоса. Данное решение зависит от многих составляющих, основные из них:

• Финансовая составляющая. Сюда входит непосредственно стоимость самого оборудования, а также работы по установке геотермального зонда или укладке подземного теплового контура. Это зависит от месторасположения самого участка, а также от ближайшего окружения (водоемы, здания, коммуникации) и геологии.

• Эксплуатационная составляющая. Основная часть расходов — это функционирование теплового насоса. Эта цифра зависит от режима отопления вашего здания и от выбранного источника тепла.

Третий этап.

Анализ исходных данных для выбора теплового насоса:

1. Бюджет на предполагаемую систему.
2. Отопительная система: радиаторы, воздушное отопление, теплый пол.
3. Площадь участка, которую возможно выделить для укладки теплового коллектора.
4. Возможно ли бурение на участке.
5. Геология участка для определения глубины заложения геотермального зонда в случае принятия такого решения.
6. Требуется ли кондиционирование воздуха в летний период.
7. Имеется ли воздушное отопление или предполагается ли в будущем.
8. Капитальная стоимость покупки и монтажа ТН со всеми работами (приблизительная первоначальная оценка).

Разберём всё по порядку

Бюджет на предполагаемую систему

При создании системы отопления на ТН имеется возможность устройство контура «воздух-вода». Капитальные вложения будут минимальными, т. к. не требуется проведения дорогостоящих земляных работ. Но будут высокие затраты на этапе эксплуатации данной системы отопления ввиду низкой эффективности работы.

Если же вы хотите значительно уменьшить эксплуатационные расходы, то вам подойдет установка геотермального насоса. Правда, потребуется провести земляные работы для укладки теплового контура. Также данная система позволит получать «пассивный» холод.

Отопительная система: радиаторы, воздушное отопление, теплый пол

Для увеличения эффективности системы ТН желательно уменьшить разницу между температурой нагреваемой среды и температурой источника тепла.
Если вы ещё не выбрали систему отопления, то рекомендуется выбрать теплые полы, позволяющие более эффективно использовать систему ТН.

Площадь участка, которую возможно выделить для укладки теплового коллектора

Площадь участка для установки коллектора критична в случае невозможности бурения и установки геотермального зонда. Тогда вам придется осуществить горизонтальную укладку коллектора, а это потребует пространства примерно в 2 раза больше, чем площадь отапливаемого дома. При этом надо учесть, что данную площадь нельзя использовать под застройки, а только в виде лужайки или газона, чтобы не перекрывать потоки солнечных лучей.

Возможно ли бурение на участке

При возможности проведения бурения на участке (хорошая геология, возможность подъезда, отсутствие подземных коммуникаций) лучшим решением будет установка геотермального зонда. Он обеспечивает стабильный и долгосрочный источник тепла.

Геология участка для определения глубины заложения геотермального зонда, в случае принятия такого решения

После проведения расчета общей глубины бурения необходимо изучить план участка и установить, каким образом обеспечить глубину бурения. На практике глубина одной скважины обычно не превышает 150 м.

Поэтому если, например, расчетная глубина бурения 360 м, то исходя из особенностей участка её можно разбить на 4 скважины по 90 м, или 3 по 120 м, или 6 по 60 м. Но надо учесть, что между ближайшими скважинами расстояние должно быть не меньше 6 м.
Стоимость буровых работ прямо пропорционально глубине бурения.

Требуется ли кондиционирование воздуха в летний период

Если в летнее время требуется кондиционер, то очевиден выбора ТН типа «вода-вода» или «грунт-вода», остальные тепловые насосы не готовы эффективно и экономично выполнять функции кондиционирования.

Имеется ли воздушное отопление или предполагается ли в будущем

Возможна интеграция ТН в единую систему воздушного отопления. Данное решение позволит унифицировать инженерные сети.

Капитальная стоимость покупки и монтажа теплового насоса со всеми работами

Приблизительная первоначальная оценка капитальных затрат* на покупку и монтаж зависят от типа теплового насоса:

ТН с подземным коллектором:
Оборудование и материалы — 4500 $
Работы — 2500 $
Эксплуатационные расходы — 350 $/год

ТН с зондом:
Оборудование и материалы — 4500 $
Работы — 4500 $
Эксплуатационные расходы — 320 $/год

Воздушный ТН:
Оборудование и материалы — 6500$
Работы — 400 $
Эксплуатационные расходы — 480 $/год

ТН «вода-вода»:
Оборудование и материалы — 4500 $
Работы — 3500 $
Эксплуатационные расходы — 280 $/год

Четвёртый этап. Виды работы

Одиночный. Тепловой насос является единственным источником тепла, обеспечивая 100% потребность в тепле. Работает для рабочих температур не выше 55 °С.
Спаренный. ТН и котел работают совместно, что позволяет с помощью котла получать более высокие рабочие температуры.

Моноэнергетический. ТН и электрокотел образуют энергосистему только с одним внешним источником энергии. Это позволяет плавно регулировать электропотребление, но увеличивает нагрузку на вводной автомат.

Выбор теплового насоса

После сбора всех исходных данных и проработки основных технических решений возможно выбрать подходящий тип ТН. Комплектация и выбор поставщика оборудования будет зависеть от ваших финансовых возможностей. Главное, подойти к выбору системы с полным пониманием того, чего вы хотите. Мы поможем вам выбрать и реализовать комфортную систему отопления. В ней можно учесть все нюансы: от климаторегулирующей функции до распределения тепла по зонам дома.

Заключение

Остановив свой выбор на экологической системе отопления с тепловым насосом, можно быть уверенным в завтрашнем дне. Вы получаете полную независимость от тепло снабжающих организаций, мировых цен на нефть и политической ситуации в стране. Единственно, что вам потребуется, это электроэнергия. Но со временем и получение электроэнергии можно перевести на абсолютную автономность с помощью ветряка.

Тепловой насос для отопления дома: принцип работы, разновидности и использование

В условиях ухудшения экологической обстановки в мире и (что более актуально для рядового потребителя) стремительного роста тарифов на газ и электричество все больше европейцев старается внедрить в свою повседневную жизнь системы, использующие альтернативные источники энергии. Один из вариантов подобных систем – так называемый тепловой насос, посредством которого можно отапливать свое жилище в зимний период и нагревать воду для бытовых нужд, расходуя на это минимум электроэнергии.

В домах наших соотечественников в последние годы тоже все чаще можно встретить это чудо инженерной мысли. Конечно, для россиян проблема высоких цен на традиционные энергоносители пока стоит не так остро, как в Европе, но, во-первых, это лишь до поры до времени, а во-вторых, не хочется отставать от цивилизованного мира…

Итак, тепловой насос… Что это такое? На чем основан принцип его действия? Откуда, куда и как он перекачивает тепло? Давайте разбираться.

Принцип работы теплового насоса

Принцип действия тепловых насосов основан на способности вещества (хладагента) поглощать или отдавать тепло при изменении агрегатного состояния. По своей сути такие насосы мало чем отличаются от холодильных установок. (Это странное, на первый взгляд, утверждение нисколько вас не удивит, если вы хоть раз дотрагивались до горячей задней стенки обычного бытового холодильника.)

Схематично тепловой насос может быть представлен в виде системы, состоящей из трех контуров. В первом находится теплоноситель, переносящий энергию от источника низкопотенциального тепла. Во втором контуре циркулирует хладагент (фреон), который периодически то испаряется, отбирая тепло у первого контура, то вновь конденсируется, отдавая его третьему контуру. И, наконец, по третьему контуру «бегает» теплоприемник, в нашем случае – вода, переносящая тепло по системе отопления.

Рабочий цикл теплонасоса в общих словах может быть описан следующим образом. Жидкий хладагент поступает в испаритель, где переходит в газообразное состояние. Необходимая для протекания этого процесса энергия отбирается у теплоносителя, циркулирующего в первом контуре. Далее подогретый на несколько градусов газообразный хладагент всасывается в компрессор, главное назначение которого – сжатие газа (на совершение этой работы, разумеется, расходуется электроэнергия).

Давление газа возрастает в несколько раз, при этом он существенно разогревается: если на входе в компрессор температура хладагента составляет 6-10°C, то на выходе уже около 60°C. На следующей стадии разогретый газ направляется в конденсатор, где отдает полученное тепло системе отопления, сам же при этом конденсируется, т.е. переходит в жидкое состояние. Затем избыточное давление сбрасывается с помощью дроссельного клапана, и цикл начинается заново.

Как видите, устройство теплового насоса не отличается принципиально от устройства холодильной машины. Просто основным назначением холодильных установок является генерирование холода, поэтому там отбор теплоты производится испарителем, а конденсатор лишь сбрасывает эту теплоту в окружающее пространство. В тепловом же насосе картина обратная: конденсатор представляет собой теплообменный аппарат, отдающий теплоту потребителю, а испаритель – это теплообменник, утилизирующий низкопотенциальную теплоту вторичных энергоресурсов.

Другими словами тепловой насос – это «холодильник наоборот». При этом «наоборот» не только устройство, но и результат. Если в случае холодильника тепло, отнимаемое у хранящихся внутри продуктов, выбрасывается впустую, то энергия, вырабатываемая тепловым насосом, приносит реальную пользу – тратится на целенаправленный обогрев дома.

Разновидности тепловых насосов и систем

Тепловая энергия, расходуемая на отопление здания и систему горячего водоснабжения, является результатом преобразования энергии окружающей среды, осуществляемого с помощью теплового насоса. Насос концентрирует эту низкопотенциальную (низкотемпературную) энергию и передает ее системе отопления.

Осталось разобраться, что в данном случае подразумевается под энергией окружающей среды. Большинство тепловых насосов бытового назначения позволяют использовать тепло Солнца и внутреннее тепло Земли, накапливаемые верхними слоями земной коры и водой в течение всего года.

По типу конструкции первого контура теплообменника все тепловые насосы делятся на грунтовые, водяные и воздушные.

Грунтовые тепловые насосы

Грунтовые тепловые насосы получают тепло, необходимое для подогрева хладагента в испарителе, от грунта. Температура последнего на глубине нескольких метров практически не подвержена сезонным колебаниям. По замкнутой системе труб, размещенных в грунте, циркулирует «рассол». Слово «рассол» мы не случайно взяли в кавычки: соли, как этого можно было бы ожидать исходя из названия, он не содержит.

На самом деле это антифриз на основе этиленгликоля или пропиленгликоля, реже водного этанола. Трубы теплообменника могут быть уложены в грунте как горизонтальным (горизонтальный коллектор), так и вертикальным (геотермальный зонд) способом.

Трубы горизонтального коллектора укладываются в землю на глубине ниже уровня промерзания грунта в данном регионе (обычно 1.5-2 м). Теплообменная система этого вида занимает достаточно большую площадь. Например, для обеспечения теплом сравнительно небольшого дома площадью 100 м 2 потребуется выделить 2-3 сотки земли. Следует принять во внимание, что на территории, занятой коллектором, можно сажать лишь те деревья и кустарники, корни которых не уходят в почву слишком глубоко, а располагать здесь какие-либо постройки и вовсе нельзя.

Геотермальный зонд – это теплообменник, трубы которого располагаются вертикально и погружены в грунт на глубину до 100-200 м. Количество устанавливаемых зондов зависит от требуемой мощности установки. Для обогрева дома, уже рассматриваемого нами выше в качестве примера, достаточно будет двух зондов длиной около 80 м, расположенных на расстоянии 5 м друг от друга.

Как видите, для размещения этой системы не требуется больших площадей, вы можете пробурить скважины в любой части вашего участка – там, где вам это удобно. Главный недостаток грунтовых тепловых насосов с геотермальными зондами – высокая стоимость работ по бурению скважин. Однако, невзирая на это, большинство пользователей отдает предпочтение именно этим системам, ведь геотермальные зонды обладают большей эффективностью, чем горизонтальные коллекторы, и имеют при этом меньше ограничений.

Бурение скважины для геотермального зонда.

Водяные тепловые насосы

Водяной тепловой насос «черпает» энергию грунтовых вод, которые прокачивает через свой испаритель. Подобная система отличается повышенной эффективностью и неплохой стабильностью: первая характеристика является результатом высокой теплоотдачи воды, вторая обусловлена постоянством температуры грунтовых вод.

Разумеется, чтобы использовать установку такого типа, требуется, чтобы эти самые грунтовые воды имелись на вашей территории, причем в достаточно большом количестве. Очень желательно, чтобы водоносный слой располагался не глубже 30-40 м. Одновременное выполнение этих двух условий – явление нечастое. Еще одним условием, невыполнение которого может стать препятствием для установки водяного теплонасоса в вашем доме или коттедже, является низкое содержание в грунтовых водах солей железа и прочих примесей.

Использование воды низкого качества приведет к тому, что оборудование быстро выйдет из строя, поскольку теплообменник попросту забьется. Наличие такого количества ограничений является причиной того, что подобные тепловые насосы, несмотря на всю их привлекательность, устанавливают нечасто (около 5% от всех реализованных проектов).

Воздушные тепловые насосы

С точки зрения простоты монтажа воздушные тепловые насосы обладают огромным преимуществом перед своими «собратьями». Для использования окружающего воздуха в качестве источника тепла вам не придется бурить скважины или проводить какие-то другие крупномасштабные грунтовые работы. В результате, если заложить в смету стоимость работ по установке оборудования, воздушный насос обойдется вам значительно дешевле, чем водяной или грунтовый.

Несмотря на столь весомое достоинство, идеальным этот вид климатического оборудования не назовешь, поскольку есть у него и существенный недостаток. Такой насос эффективно работает лишь при температуре окружающего воздуха выше –15°C…–20°C. Падение температуры ниже этой границы, что в зимний период не является редкостью в большинстве регионов нашей страны, ведет к существенному уменьшению коэффициента эффективности воздушного теплонасоса.

Коэффициент эффективности тепловых насосов

Чуть выше мы использовали новый термин – «коэффициент эффективности». Было бы неправильно не пояснить, что это такое, тем более что это важная характеристика тепловых насосов, позволяющая сравнивать насосы разных типов между собой.

Коэффициент эффективности (называемый также коэффициентом трансформации) – это отношение выработанной насосом тепловой энергии к потребленной им электрической. По сути это КПД теплового насоса. В случае водяных теплонасосов этот коэффициент равен 5 вне зависимости от времени года. Это означает, что при потреблении 1 кВт*ч электроэнергии установка вырабатывает 5 кВт*ч тепловой энергии.

У грунтовых насосов величина коэффициента эффективности чуть ниже – от 4 до 4.5. И, наконец, самым маленьким коэффициентом характеризуются воздушные тепловые насосы, при этом их эффективность сильно зависит от температуры окружающего воздуха: при 0°C величина коэффициента равна

3.5, а при –20°C он уже не превышает 1.5 (при такой низкой эффективности насос попросту не окупится, и имеет смысл подумать о приобретении более дешевого климатического оборудования, например электрического котла).

Некоторые менеджеры, рекламируя реализуемые ими тепловые насосы, уверяют потенциальных клиентов в том, что данное оборудование имеет КПД 400-500%. Разумеется, ни о каком нарушении законов термодинамики речи не идет. Просто в данном случае расчеты намеренно делаются неправильно: не учитываются источники энергии, отличные от потребляемого электричества, – воздух, вода или грунт, нагретые Солнцем и геотермальными процессами. Когда при расчете КПД учитывают только электроэнергию и забывают про источник низкопотенциального тепла, как раз и получается величина больше 100%.

Применение тепловых насосов в условиях российского климата

Познакомившись с приведенными выше описаниями различных типов тепловых насосов, вы без труда сами сможете ответить на вопрос, какой насос больше всего подходит для эксплуатации в условиях российского климата.

Воздушные тепловые насосы пригодны для применения лишь в ограниченном числе регионов нашей страны – там, где температура воздуха зимой почти не опускается ниже нулевой отметки. Разумеется, жителям Сибири, Дальнего Востока, севера европейской части России о воздушных тепловых насосах не стоит и размышлять.

Для применения водяных тепловых насосов есть много ограничений. О некоторых из них мы уже рассказывали, осталось упомянуть еще об одном. Более половины территории нашей страны находится в зоне вечной мерзлоты. Если даже какому-нибудь жителю Восточной Сибири или севера Дальнего Востока «повезло», и на его участке есть грунтовые воды, залегающие не слишком глубоко, то все равно эти грунтовые воды находятся в виде льда, а значит, не пригодны для использования в системе отопления.

Таким образом, большинству наших соотечественников приходится рассчитывать на единственный, беспроигрышный, вариант – грунтовый тепловой насос. При этом в условиях российского климата больше подойдет насос не с горизонтальным коллектором, а с геотермальным зондом, позволяющим достигнуть глубины, где температура грунта более стабильна.

Применение теплового насоса для охлаждения

Огромным достоинством тепловых насосов является то, что они способны не только отапливать дом, но и при необходимости охлаждать его. Наше короткое российское лето порою бывает очень жарким, и, когда ваше жилище буквально раскаляется, предложение превратить обогреватель в кондиционер будет очень кстати.

Техническое решение этого вопроса может быть интегрировано в тепловой насос изначально, на стадии изготовления, и практически у всех производителей имеются линейки насосов, умеющих кондиционировать помещение (режим Natural Cooling). Если ваш тепловой насос не обладает такими способностями, не все еще потеряно – работать на охлаждение может и обычный насос. Необходимое для этого дополнительное оборудование в виде гидравлической развязки будет смонтировано вне насоса. Оба варианта не требуют больших капиталовложений.

Нести генерируемый тепловым насосом холод непосредственно в помещение можно разными способами. Эта функция может быть возложена на холодные панели на стенах или потолке, охлаждающий теплый пол, радиаторы отопления с хорошим обдувом или же фанкойл – устройство, в чей корпус встроен обдуваемый вентилятором пластинчатый теплообменник.

Применение теплового насоса для горячего водоснабжения

Любой тепловой насос способен не только обогревать ваше жилище, но и круглогодично снабжать вас горячей водой. Однако следует учитывать, что эта система является низкотемпературной, а значит, температура воды в бойлере не превысит 45-55°C. Из этого следует, что объем бойлера должен быть больше, чем при использовании стандартной системы отопления, в противном случае вам и вашим домочадцам придется жить в условиях жесткой экономии горячей воды.

Данный факт следует учитывать при выделении площади для котельной, т. е. еще на стадии проектирования дома. Также при выборе бойлера нужно принимать во внимание, что это должно быть специальное оборудование, рассчитанное на работу с теплонасосными установками. Главное отличие такого бойлера от обычного – увеличенная площадь теплообменника, необходимая для максимально эффективной передачи тепла от теплового насоса.

Тепловые насосы со встроенным ТЭНом

Нередко производители встраивают в свои тепловые насосы дополнительные электрические нагреватели. Встроенный ТЭН позволяет в случае необходимости перейти на альтернативный с точки зрения теплового насоса источник энергии – электричество. Для чего это нужно? В каких случаях возникает потребность задействовать ТЭН?

Подбор теплового насоса для отопления дома осуществляется с учетом различных параметров, в том числе и климатических особенностей региона. При этом считается нецелесообразным устанавливать насос с избыточной мощностью. Дело в том, что экстремально холодные дни случаются не так уж и часто, по крайней мере, в центрально-европейской части России. Практика показывает, что более экономичным вариантом будет «добрать» в эти морозные периоды необходимую мощность электричеством, чем изначально устанавливать более мощный насос. Наличие ТЭНа исключает необходимость делать систему более мощной, чем это требуется большую часть отопительного сезона.

Для владельцев водяных и грунтовых тепловых насосов встроенный ТЭН – скорее излишество, чем необходимость. Совсем иначе выглядит ситуация с воздушными теплонасосами. При температуре воздуха –20°C и ниже такой насос, если и не отключится, будет малоэффективен. И пусть холодных дней и ночей в году не очень много, совсем не хочется в один прекрасный момент остаться в стремительно вымерзающем доме. Наличие дублирующего теплогенератора в данном случае никак не назовешь роскошью.

Воздушный тепловой насос.

Советы и рекомендации

Тепловой насос – оборудование технически сложное и достаточно дорогое, поэтому подходить к его выбору следует с большой ответственностью. Чтобы не быть голословными, приведем несколько вполне конкретным рекомендаций.

1. Никогда не приступайте к выбору теплового насоса без предварительного проведения расчетов и создания проекта. Отсутствие проекта может стать причиной фатальных ошибок, исправить которые можно будет лишь с помощью огромных дополнительных финансовых вложений.

2. Доверить проектирование, монтаж и сервисное обслуживание теплового насоса и системы отопления следует только профессионалам. Как убедиться в том, что в данной компании работают профессионалы? В первую очередь, по наличию всей необходимой документации, портфолио реализованных объектов, сертификатов от поставщиков оборудования. Очень желательно, чтобы весь комплекс необходимых услуг предоставляла одна компания, которая в данном случае будет нести полную ответственность за реализацию проекта.

3. Советуем вам отдать предпочтение тепловому насосу европейского производства. Пусть вас не смущает тот факт, что он дороже китайского или российского оборудования. При включении в смету стоимости работ по монтажу, запуску и отладке всей системы отопления разница в цене насосов будет практически незаметна. Но зато, имея в своем распоряжении «европейца», вы будете уверены в его надежности, поскольку высокая цена насоса – это лишь результат использования при его создании современных технологий и высококачественных материалов.

До звезд рукой подать. Как создать потолочную подсветку в виде ночного неба

Из сотен отделочных решений, связанных со световым оформлением потолка, некоторые люди склонны выбирать самые необычные из них. Оформление подсветки, выполненное в виде звездного неба – это идея, заслуживающая внимания.

У друга в детской видел в качестве неосновной подсветки диодное небо. Имеет оно необычную геометрию и сделано с применением светодиодов различного цвета. Еще какая-то система у него, что попеременно некоторые диоды (не волнами, а в случайной последовательности) начинают медленно гаснуть. Выглядит очень красиво, да и ребенок засыпает мгновенно. Подсветка – звездное небо горит всю ночь.

Идей, связанных с реализацией столь необычного светового решения – множество. Отличаются они сложностью конструкции, ее стоимостью, дизайном, трудоемкостью и разнообразием спецэффектов. Среди наиболее распространенных конструктивных решений – звездный подвесной потолок из светодиодов и подсветка из оптоволокна. Мы рекомендуем использовать во время строительства конструкцию, которая подразумевает применение оптоволоконных нитей и светового проектора (механического или электронного). Она проще в техническом плане, дешевле и надежнее.

Светодиоды – это хорошо, но крайне дорогое мероприятие. Лучше применить звездное небо по принципу оптоволокна.

Нецелесообразно рассматривать звездное небо в качестве основного освещения. Лучше разделять понятия освещения и подсветки. Звездное небо должно использоваться только в качестве интерьерной подсветки. Как мне кажется, это будет более правильным и бюджетным решением. Да и звездное небо останется ЗВЕЗДНЫМ, а не утыканным лампами.

Основой для создания звездной подсветки выступают натяжные потолки. Но это не означает, что звездную подсветку нельзя вмонтировать в потолок из гипсокартона (в этом случае ГКЛ послужит хорошей ширмой и надежной основой для устанавливаемых коммуникаций). Для оформления натяжных потолков подходят как тканевые полотна, так и конструкции из ПВХ.

Пленки из ПВХ при создании таких отделочных решений, как натяжной потолок с подсветкой “звезды”, имеют свои преимущества. Это объясняется свойствами представленного материала: на него проще наносить декоративные покрытия в виде фотопечати или аэрографии. В идеале следует использовать матовые или сатиновые полотна, на поверхности которых можно предварительно запечатлеть всевозможные космические объекты.

Тканевые потолки примечательны тем, что рисунок на их поверхности можно использовать в качестве разметки, позволяющей безошибочно выводить оптическое волокно наружу. Изображение звездного неба наносится на такое полотно методом интерьерной печати. Самое удивительное, что на тканевый потолок можно нанести изображение реального ночного неба, сфотографированного с помощью телескопа.

Звездный потолок на основе оптоволокна

На сегодняшний день существует несколько способов, позволяющих создать потолок в виде звездного неба, с использованием оптоволокна и светового генератора. Все они подразумевают монтаж оптико-волоконных нитей и светового проектора.

Простейшим примером подсветки с использованием перечисленных компонентов является знакомый многим читателям светильник, шапка которого состоит из полупрозрачных волосков, переливающихся различными цветами. Внедрив похожие нити, имеющие различную толщину (0,5…3мм), в конструкцию натяжного потолка, можно легко сымитировать свет далеких звезд, обладающих различной яркостью. Оптоволоконные нити располагают в пространстве между основным потолком и полотном натяжного потолка. Иногда их выводят наружу, а иногда полностью скрывают под полотном.

Вывод оптоволокна сквозь полотно наружу гарантирует создателю потолка определенные преимущества. Они заключаются в том, что звезды на потолке горят намного ярче, их отчетливо видно даже в светлое время суток. Но знайте: если проектор, освещающий подобную конструкцию, будет выключен, то каждая нить (если она обрезана заподлицо с полотном) будет выглядеть темной точкой на потолке (особенно, если потолок низкий). Следовательно, если вам пришелся по душе подобный вариант, то реализовывать его следует совместно с нанесением фотопечати. Если нет такой возможности, то необходимо использовать полотна темного цвета. Следуя этим советам, вы сможете максимально замаскировать проколы в потолке.

Если вы решили не продевать оптоволокно сквозь полотно натяжного потолка, то свет «созвездий» идеально будет виден лишь в полной темноте, сияние получится слегка рассеянным. Зато целостность полотна в этом случае не пострадает, а торчащие из него нити не испортят внешний вид потолка днем. Для того чтобы свет казался ярче, следует применять оптоволокно большего диаметра (1-2 мм).

Монтаж подсветки с продеванием нитей сквозь полотно

В первую очередь, необходимо выбрать место для проектора. Не следует его полностью прятать под полотном потолка, ведь необходимость в замене лампы или в устранении какой-либо неисправности рано или поздно возникнет. Для его установки лучше всего подойдет гипсокартонная ниша, обрамляющая натяжной потолок. Можно использовать функциональный гипсокартонный короб или, на крайний случай, специальное углубление в стене. Во всех случаях необходимо обеспечить доступ к устройству посредством закрывающегося люка.

На следующем этапе крепим к поверхности базового потолка малярную сетку.

После этого нити оптоволокна следует продеть сквозь сетку в тех местах, где на плоскости натяжного потолка будут расположены светящиеся объекты.

После того как оптоволокно будет продето сквозь сетку, его свободные концы связываются, ровно обрезаются, а получившийся пучок подсоединяется к светогенератору. Подключив проектор к электрической сети, нужно убедиться в том, что все волокна светятся.

На следующем этапе можно приступать к установке натяжного потолка и к продеванию нитей сквозь его полотно. Первым делом следует закрепить один угол полотна на предварительно установленной багете. Учитывая, что полотно вначале крепится по углам помещения, необходимо прогреть его по диагонали и закрепить в двух противоположных углах. Теперь можно продевать нити, начиная с середины помещения. Сразу возьмите на заметку, что без помощника в этом деле не обойтись.

В каждое отверстие протягивается одна или несколько нитей (в зависимости от дизайнерской задумки). Концы нитей должны выступать на 15 см, но для удобства во время монтажных работ можно оставлять и более длинные концы.

По мере того как нити будут продеваться сквозь поверхность полотна, следует прикреплять его оставшуюся часть к багете (не забываем, что первым делом прикрепляются углы).

После того как потолок будет смонтирован, нити, для надежности, можно закрепить на поверхности полотна с помощью прозрачного клея. Но делать это необязательно.

Оптоволокно можно оставить в виде коротких свисающих нитей.

При желании, после окончания монтажных работ нити можно обрезать. Некоторые обрезают их заподлицо с потолком, а кто-то оставляет светящиеся концы снаружи.

Для того чтобы создать эффект свечения более крупных звезд, концы оптоволокна следует ровно обрезать и запаять их края паяльником.

В конструкции одного потолка рекомендуется использовать нити различного диаметра. Это позволит сымитировать свет звезд, имеющих различную яркость.

Монтаж подсветки без продевания нитей

В случае монтажа подсветки без продевания все элементы подсветки будут выглядеть следующим образом:

Этот вариант несколько сложнее предыдущего, т. к. требует установки фальшпотолка из гипсокартона, фанеры, пенопласта либо другого листового материала, монтируемого между базовым потолком и полотном натяжного потолка. В нем последовательно делаются отверстия, через которые и будут протягиваться нити оптоволокна. Нити (или пучки нитей) закрепляются на верхней поверхности фальшпотолка. Их нижние концы будут упираться в полотно натяжного потолка, практически не имея возможности смещаться в сторону. На концы оптоволокна можно прикрепить несколько светодиодов, имеющих различную мощность. Это позволит создать эффект сияния крупных небесных тел (астероидов, комет и т. д.).

После установки фальшпотолка зафиксированные концы оптоволокна равномерно обрезаются. Это позволит им равномерно прилегать к поверхности нижнего полотна.

Звездная подсветка с кристаллами Сваровски

Если считаете, что потолок вашей квартиры достоин самого лучшего оформления, есть решение, позволяющее сделать его подсветку идеальной. Мы имеем в виду хрустальные кристаллы Сваровски, способные идеально рассеивать свет от оптоволокна.

С помощью специальных армированных колец эти объекты крепятся к нижней поверхности натяжного потолка. Затем в них вставляются одна или несколько оптоволоконных нитей. Это позволяет получить несколько четких и ярких лучей, отбрасываемых в разные стороны. Благодаря кристаллам Сваровски можно создавать яркие созвездия и реализовывать не менее экстравагантные дизайнерские задумки.

Разновидности проекторов

От того, какой светогенератор используется в конструкции натяжного потолка, напрямую зависят создаваемые с его помощью эффекты. Существуют две основные разновидности проекторов, используемых для создания звездного потолка. Это механические и электронные устройства. В механических проекторах небольшой электрический двигатель вращает специальный светофильтр, который, в свою очередь, изменяет цвет светового потока. В электронных устройствах цвет регулируется с помощью светодиодов, управляемых контроллером, работающим в соответствии с заданной программой.

Несмотря на то, что механический проектор немного шумит во время работы, он способен производить интересные световые эффекты. Благодаря ему звезды на потолке могут изменять свой цвет в случайном порядке, в то время как одни светила только начинают желтеть, другие уже гаснут или, наоборот, приобретают красноватый оттенок. Габариты механического проектора больше, чем у его электронного аналога, и это следует учитывать, подбирая место для установки устройства.

Нужно уточнить один момент – хаотична или нет смена цветов в конструкции светогенератора. Я думаю, меняться они будут одновременно. В этом плане проектор с механическим ченжером цветов дает более интересную картинку.

Электронные светогенераторы бесшумны, могут программироваться и способны взаимодействовать с пользователем через пульт дистанционного управления. Единственным недостатком современных электронных проекторов является одновременная смена цветов. То есть, все звезды включаются, гаснут и меняют цвета одновременно.

Самое простое решение для создания звездного потолка

Потолок в виде звездного неба можно создать, не прибегая к использованию осветительных приборов. Для этого на поверхность натяжного полотна следует нанести изображения звезд, комет и других небесных тел. После этого все светящиеся объекты можно покрыть люминесцентной краской или лаком, которые в полумраке будут создавать эффект звездного неба.

Все о выборе и использовании светодиодных светильников вы можете прочесть в соответствующей статье, размещенной на нашем сайте. Узнать о различных вариантах строительства и освещения натяжных потолков, а также предложить свои идеи, касающиеся данного вопроса, вы можете в теме форума «Натяжные потолки и все, что с ними связано».

Звёздное небо с кометами и светомузыкой

В этом отчете расскажу об установке оптоволоконного «Звёздного неба» в потолок своей машины, здесь будут буквы, фотки и видео работы, так что если не интересен процесс установки, сразу листайте вниз на видео работы, а кому то может быть и поможет чем то мой небольшой опыт по установке подобного вида тюнинга. Эта статья ни в коем случае не рекламная (для модераторов), хотя в ней используется электроника собственного производства, но в продаже пока ее нет, об этом написал сразу, чтобы люди не просили ссылки с aliexpress на такой же блок управления, в китае есть, но другие, а оптоволокно такое же . подобное звездное небо можно сделать и используя вместо проекторов обычные переливающиеся и мерцающие светодиоды которые есть в радиомагазинах.
Перед установкой «звездного неба» чуть отремонтировал свой потолок, заменив провисшую старую белую обшивку на корейский аналог черной алькантары и слегка укрепил узкие части потолка возле отверстия люка, были чуть заломлены.

Ну и основное, в потолок устананавливал готовые комплекты основного проектора и проектора комет, они вместе с пучками оптоволокна,
так что для установки всего этого нужны только: тонкое шило, фломастеры разных цветов, монтажный клей, кусачки, провода и серый армированный скотч
там все просто и времени очень много не занимает
далее пара фото с коментариями
в моем потолке будет 2 кометы, у каждой кометы будет 6 своих отдельных каналов белого цвета, у каждого канала будет пучек из 50 нитей оптоволокна диаметром 0,25 мм, поэтому выбираем будующее расположение проектора комет, размеры и расположение полос комет, рисуем фломастером полосу с нужным изгибом и делим ее на 6 частей, так чтобы в одном делении помещалось около 50 тонких отверстий пробитых шилом в потолке

Кометы простыми полосами как я сделал устанавливать не обязательно, можно в виде длинной капли, синусойды у кого на что фантазии хватит, у меня самый простой вариант, брат вообще сделал себе на потолке из похожего проектора комет кольцо 12 знаков зодиака, там как раз 12 независимо управляемых каналов белого цвета, но не будем уходить от темы, об этом напишу в следующих отчетах…
Далее все просто и легко, пробиваем в потолке шилом сквозные отверстия полос, только разумно, через пусть небольшое но расстояние между отверстиями, прокалываются потолки легко, по крайней мере те которые мне поподались, их в основном делают травмобезопасными: из картона, чего то на подобии плотного войлока или вообще как в accentе из гофрированной бумаги как у обычных коробок
Крепим стяжками пучки оптоволокна к проектору комет

Я прикрепил пучки, и смотал их изолентой, отделив пучки нитей каждого канала отдельно на последующих фотках должно быть видно как это сделано, можно вообще ничего не сматывать а растянуть оптоволокно как есть, но так на мой взгляд получилось компактнее, все равно же все нити направлены в одну сторону…
Далее приклеиваем к потолку проектор комет, предварительно выбрав для него место, места для крепления проекторов желательно выбрать в самом начале при съеме потолка, отогнув потолок положить их на выбранные места, установить потолок обратно и посмотреть не мешает ли что нибуть установке в выбранное место и наметить эти места. Обычно в авто для установки похожих по размеру проекторов хватает расстояния от крыши до обшивки (высота основного 24мм, а для комет 15), похожим способом рекомендую выбирать место не обязательно для аналогичной электроники потолка, но и для обычных светодиодов и других блочков, хотя бы чтоб не попасть на ребра жесткости, они обычно прилегают к обшивке.
В моей машине из-за объемной системы люка я нашел только 2 подходящих места для установки проекторов, весь остальной потолок прилегает к рамке люка

Для склеивания всего что здесь клеется взял такой клей

клей для отделочных работ «титан», этикетка отлетела еще в магазине, но его можно узнать по бутылке, выбрал его из-за подходящих температур эксплуатации, хорошо клеит пластики, а оптоволокно тоже из него, не разрушает оптоволокно, адекватное время высыхания, да и по цене он один из самых дешевых с такими свойствами. Если вдруг кто себе захочет сделать подобное, не вздумайте клеить оптоволокно суперклеем и похожими акрилатными клеями, он супербыстро разрушает оптоволокно и после высыхания оно просто отламывается в месте склейки)
пока клей прихватывается можно поставить на проектор какой нибуть вес чтоб не смещать его или просто прихватить термоклеем и заниматься дальнейшей установкой
Для этого просто берем сами и вставляем последовательно нити оптоволокна в отверстия, каждый пучек в свой отдел по порядку, ну или зовем заинтересованное в этом лицо, для которого и делается вся эта работа, показываем что и как нужно сделать

а сами чтобы не терять время занимаемся прокалыванием отверстий второй кометы и приклеиванием основного проектора
Если честно, то как то лень мне было поподать тонким оптоволокном в мелкие отверстия, всю основную работу сделала малая 7 лет, протягивала все нити в отверстия, а я дырявил потолок, просунула на всей площади моего потолка за 4 часа, с передышками конечно на подсыхание клея :), около 850-900 нитей, 100-150 нитей основного проектора не задействовал, не считал точно сколько, показались лишними из-за небольшой площади потолка с отверстием люка, просто обрезал их.
Когда кометы были готовы, натянул нити с обратной стороны и залил их клеем у основания, клей не экономил)

Прихватил пучки в изоленте клеем чтоб не смещались от вибрации в будующем
Когда клей на волокнах комет слегка подсох, наметил места для основных будующих звезд фломастерами разного цвета и проколол отверстия с учетом того, что в намеченные отверстия одного цвета будут устанавливаться волокна одного канала, у меня основной проектор 6-ти канальный (у этого 6 независимых RGB каналов) и хотелось разместить звезды всех каналов равномерно по всему потолку, никаких карт реальных звезд не перерисовывал и созвездий не делал, хотя это не сложно, все просто хаотично расставлены.

поставил вариант со светомузыкой, на видео снизу будет его работа под музыку

Далее установка пучков нитей с распределением по своим цветным отверстиям, это тоже делал помощник :), пошагово не фоткал, но здесь все просто, вставляем в крепление проектора пучек оптоволокна, протягиваем их в отверстия отмеченные своим цветом, вставляем следующий. Протягиваем, и так 6 раз, оптоволокно использовалось диаметром 0.5 мм и 0.25 мм для создания мелких звезд и покрупнее, такое оптоволокно тонкое, его будет не видно на потолке в конечном результате.
После установки нитей:

Нити выходящие с проекторов или же диодов не должны быть натянуты, после установки поправляем все нити: некоторые подтягиваем, некоторые отпускаем и потом каждую прихватываем каплей клея, только аккуратно, не смещая близ лежащие

После проклейки нужно оставить клей подсохнуть часа 3-4, а лучше на всю ночь
У меня часа за 4 клей схватился
Далее обильно заклеиваем весь потолок серебристым армированным скотчем, аккуратно придавливая оптоволокно к потолку, это нужно чтобы обездвижить оптоволокно, чтобы оно не терлось по крыше от вибраций, не шелестело под крышей и не оторвалось в конечном итоге так что на этом моменте такой скотч лучше не экономить, хоть он и не дешевый, у меня ушел 1 большой рулон,
прокладываем все необходимые провода для подключения, выводим органы управления небом (в моем случае это ИК приемник, микрофон и USB кабель) на нужные места и крепим их к потолку, я прикрепил остатками алькантары, клеется очень хорошо она и мягкая, а скотча уже не было…
у меня управление блоком комет подключено последовательно, с него также вывел провода для следующего управляемого проектора, который в будующем будет в этой машине управлять оптоволокном бокового свечения для подсветки всех щелей в торпеде и дверных картах как у мерсов s-класса сделано :))))

Делаем звёздное небо на потолке при помощи оптоволокна и Arduino

Хотите увидеть кусочек галактики у себя на потолке? Как это сделать – рассказано ниже.

Несколько лет я мечтал о том, чтобы выполнить этот проект, и вот он, наконец, готов. На его реализацию ушло приличное время, но итоговый результат получился настолько замечательным, что оно того стоило.

Немного о самом проекте. Я старался делать всё своими руками по-максимуму, что дало мне полную творческую свободу. В итоге у меня есть созвездия северного полушария, контроль над звёздными скоплениями при помощи пульта д/у (яркость и цвет), реакция на музыку, контроль подсветки, и, что самое важное – возможность изменить всё, что угодно.

В качестве платформы для всего этого я выбрал Arduino, поскольку знаком с его программированием. За реагирование на музыку отвечал чип MSGEQ7– в интернете полно его описаний. Для связи я использовал завалявшийся у меня NRF24L01. Для управления большим количеством светодиодов хорошо подошёл контроллер сервоприводов PCA9685. Если вам хочется сделать что-то попроще и подешевле, вы можете поискать на Amazon готовые наборы, но если вам интересно делать всё самому, как мне – тогда вам потребуются следующие навыки:

• Знакомство с программированием Arduino.
• Опыт разработки электрических схем и пайки.
• Работа с переменным током.

Многие спрашивают у меня стоимость всего проекта. Довольно сложно дать конкретную цифру, поскольку я потратил много материалов, и всё зависит от того, какую часть вы решите делать самостоятельно, от размера проекта и т.п., однако, я думаю, что он может уложиться в вилку от нескольких сотен до тысячи долларов. Я работал над ним по выходным, и на всё про всё у меня ушло порядка года.

Шаг 1: планирование

Для начала нужно решить, покупать электронную часть или делать самому. Для изготовления схем требуется разбираться в Arduino и основах электроники, и кроме того, есть шанс где-то накосячить. На Amazon и в других магазинах можно найти множество наборов по фразе «Fiber Optic Star Ceiling Kit», так что вариантов тут масса. Но если вам нужна полная творческая свобода и контроль, тогда лучше всё делать самому.

Определившись с электроникой, стоит подумать о структуре потолка, размере звёздной карты и количестве звёзд. Я выбрал вариант с обычным потолком из гипсокартона. У меня низкий потолок, и было достаточно сложно устанавливать оптоволокно, поэтому я остановился на относительно небольшом количестве звёзд, 1200 шт, однако результат всё равно получился потрясающим.

Теперь по выбору звёздного рисунка. Я живу в северном полушарии, поэтому выбрал ту часть неба, что здесь видна. Множество приложений демонстрирует рисунки созвездий – я использовал Celestia (как в этой инструкции по изготовлению собственного звёздного неба). Естественно, никто не заставляет делать рисунок звёздного неба реалистичным и в верном масштабе – тут у вас полная творческая свобода, а в интернете можно найти кучу идей.

Шаг 2: материалы

Теперь, когда всё распланировано, можно заказывать материалы.

Материалы для самого потолка я перечислять не буду, тут всё зависит от используемой системы и других факторов. Я использовал потолок от Knauf. То же касается и инструментов – большая их часть понадобится вам только для установки потолка. Для установки самих звёзд и электроники требуется не так уж много – см. список. Много чего я купил в местных магазинах, а остальное заказал на AliExpress – так дешевле, а качество обычно приемлемое.

Для звёзд и электроники потребуются:

• Блок питания для светодиодных полос, мощность зависит от длины. В интернете можно найти ресурсы, помогающие подобрать БП для светодиодов. В моём случае у меня был импульсный БП на 12 В, 30 А, 350 Вт для ленты длиной 15 м. При этом ленты требуют по 14,4 Вт/м, поэтому у меня был хороший запас.
• БП для светодиодов на 3 Вт. Зависит от количества светодиодов, а в моём случае это был БП на 5 В, 7 А, 35 Вт для 15 светодиодов и Arduino. Если вы выберете стандартные RGB светодиоды 5 мм, тогда можно взять БП попроще, однако звёзды будут уже не такими яркими.
• RGB светодиоды на 3 В с общим анодом и радиатором (или обычные 5 мм светодиоды, если вам не нужна большая яркость). Один светодиод управляет одним скоплением звёзд, поэтому количество зависит от того, сколькими звёздами нужно управлять отдельно.
• Светодиодные ленты 12 В.
• Оптоволокно. Леска не подойдёт. Количество зависит от количества звёзд, размера потолка, местоположения управляющей схемы. Я для усиления эффекта использовал волокна разной толщины.
• Платы PCA9685. С одной платы можно управлять 5-ю RGB светодиодами.
• Arduino Uno/Mega × 2.
• NRF24L01 × 2.
• USB-кабель для питания Arduino.
• Логические транзисторы IRL540N. Количество зависит от количества полосок светодиодов. 1 шт на один цвет одной полоски. Ограничение длины полоски – 5 м. Если нужно больше, используйте дополнительные полоски. Также существуют варианты соединения полосок в одну длинную – смотрите в гугле.
• Транзисторы 2N2222 (или другие n-p-n). На каждые 3 Вт одного цвета светодиодов нужно по транзистору. В моём случае это было 15×3.
• Резисторы. 2 Вт 10 Ом / 2 Вт 6,8 Ом / 2 Вт 6,8 Ом для R, G и B на каждый светодиод 3 Вт соответственно. 5 притягивающих резисторов на 10 кОм, каждый по 0,25 Вт.
• Конденсаторы на 10 мкФ для развязки NRF24L01.
• Алюминиевая пластина для фиксации и охлаждения 3 Вт светодиодов.
• Платы для схем.
• Макетные платы для тестирования.
• Шурупчики, фанера, клейкая лента и всё такое, что есть в любой мастерской.
• Куча проводов разной толщины. Для ШИМ-сигналов можно использовать тонкие провода для прототипирования, но для светодиодных полосок и 3 Вт светодиодов толщину проводов нужно считать в зависимости от расстояния от схемы до светодиодов.

Для пульта д/у и спектрального анализатора:

• MSGEQ7 × 1
• Резисторы — 1 × 470 Ω / 1 × 180k Ω / 1 × 33k Ω.
• Конденсаторы:1 × 33 пФ / 1 × 0.01 мкФ / 1 × 0.1 мкФ.
• Термопаста для процессоров.
• ИК пульт д/у и фотодиод для приёмника
• Куча тонких проводов.
• Небольшая макетная плата. Я использовал Proto Shield.
• Небольшой корпус для Arduino. Я сделал корпус при помощи лазерной резки.
• Другие компоненты, относящиеся к основной схеме. Их количество указано в списке компонентов основной схемы.

Инструменты для установки и пайки:

• Прозрачный клей, не растворяющий оптоволокно. Я использовал простой канцелярский.
• Оборудование для пайки.
• Мультиметр не будет лишним.
• Отвёртка.
• Пассатижи.
• Шило или что-то похожее для проделывания отверстий в потолке. Толщина совпадает с толщиной оптоволокна.

Шаг 3: установка потолка

Детально установку расписывать не буду – в сети есть куча материалов по установке навесного потолка, а я не эксперт в этом вопросе. Такой подход сложнее обычного решения со звёздной панелью, которое выбирает большинство людей. Но зато у меня получился качественный подвесной потолок, который днём смотрится абсолютно нормально.

Специально для обслуживания электроники я сделал лючок в самой малозаметной части потолка.

На этом шаге делается шпатлёвка и грунтовка, а покраска – уже после установки оптоволокна.

Шаг 4: установка оптоволокна

На это у меня ушло больше времени, чем я предполагал… После множества различных импровизаций мы сошлись на том, что в нашем случае лучше всего размещать оптоволокно при помощи удочки и петли из лески – см. мои мастерски исполненные каракули с пояснениями. Сейчас эта идея кажется мне смехотворной – но кому не нравится иногда повозиться.

• Рекомендую приклеивать оптоволокно в отверстиях, чтобы оно не выпадало. Клей должен быть прозрачным и не реагировать с оптоволокном. Я использовал простой канцелярский.
• Сверлить ничего не надо, отверстия можно проделать простым шилом, совпадающим по диаметру с оптоволокном.
• Для разметки точного местоположения звёзд я использовал только рулетку. Не на 100% точно, но нормально. Для печати карты звёздного неба потолок был великоват.

Шаг 5: окончание отделки потолка – покраска

Мы красили прямо по оптоволокну, поэтому когда оно не светится, его не видно. Всё выглядит как обычный потолок. После двух слоёв краски яркость оптоволокна осталась почти такой же.

Шаг 6: пробная схема

Сама схема не очень сложная, и у меня всё заработало сразу же. Однако всегда лучше сначала проверить, а потом устанавливать – тем более, что в данном случае пайки предстоит очень много. Кроме того, удобно иметь тестовую версию для обновлений в будущем – думаю, никому не захочется закоротить проект, на установку которого в потолок было потрачено несколько дней.

Моя тестовая версия – это одна-две платы PCA9685, NRF24L01 и блоки питания, соединённые с Arduino. Всё можно делать на макетных платах. То же касается и схемы пульта д/у – натыкали всё на макетку, и проверили, что всё работает. Я бы также посоветовал припаять несколько 3 Вт светодиодов для проверки.

Шаг 7: код для Arduino

Библиотеки и другие полезные ссылки я собрал в разделе «полезная информация». Объяснения по работе кода содержатся в комментариях к нему.

Я писал этот код, используя различные ресурсы, некоторые из которых я перечислил в разделе «полезная информация». Однако поскольку я закончил проект уже больше года назад, к тому времени, когда я решил написать эту статью, я уже не смог найти некоторые из них, а некоторые сохранённые ссылки уже не работали.

В коде содержится довольно сложная функция для мигания светодиодами. Для улучшения внешнего вида я использовал обучающий материал, где описано, как сделать «дышащее» мигание: sean.voisen.org/blog/2011/10/breathing-led-with-arduino

Человеческий глаз не воспринимает яркость света линейно, поэтому простое линейное увеличение яркости выглядит ненатурально.

Шаг 8: подключение проводов и светодиодных полосок

Время финального подключения! Если всё проверено и всё работает, подключение должно пройти без особых проблем – просто пайка кучи одинаковых комплектующих. Для удобства обслуживания всей схемы я сделал коробку из фанеры по размеру технического лючка – поэтому при необходимости я могу просто вынуть всю схему из потолка. Оптоволокно я провёл по пластиковым сантехническим трубам, размер которых примерно совпадает с 3 Вт светодиодами, а потом просверлил отверстия того же диаметра в фанере и вставил их туда. Таким образом я легко могу отсоединять оптоволокно от светодиодов по необходимости.

Светодиодные полоски предлагаю крепить на алюминиевых пластинах для охлаждения, поскольку они сильно греются.

Шаг 9: отладка и тонкая подстройка

Допустим, вы проверили схему, но после того, как установили её, она не работает… или что-то ещё не работает, как надо. Тогда проблема, скорее всего, в пайке – если в тестовой сборке всё работало, то и в финальной тоже должно. Надеюсь, что это не ваш случай, однако в качестве примера я приведу одну из проблем, с которыми столкнулся сам.

Когда я понижал яркость светодиодов до минимума, полоски могли перестать работать или начать мигать. Потратив огромное количество времени на исследования и отладку, я обнаружил, что проблема была в медленном переключении IRL540, а решение – в простом понижении частоты ШИМ до 50 Гц. Проблема почти решилась, и мигание осталось только на самых низких величинах – однако это не имеет значения, поскольку я их не использую. Проблема вернулась, когда я решил снять ролик об этом потолке, поскольку такую небольшую частоту хорошо видно на камерах – это всё равно, что снимать телевизор. Для решения этой проблемы я собрал на макетной плате небольшую схему, использовав транзисторы 2N2222 вместо IRL540, просто для съёмки видео.

Теперь, когда всё на месте и работает, можно заняться тонкой подстройкой яркости звёзд, реагированием на музыку, режимами затухания и всем остальным.

Использование оптоволокна для создания «зведного неба»

В оформлении комнаты, всегда не последнюю роль играет то, как украшен или оформлен потолок. И здесь дизайнеры пытаются внести разнообразие в оформление, применяя все новые решения, которые могут очень сильно изменить общий вид этой, казалось бы, простой детали интерьера.

Особенную популярность, в последнее время, набирает оформление с применением светодиодов и оптоволокна. Одна из разновидностей декора, которую можно воссоздать у себя, применив оптоволокно, потолки «звездное небо».

Они не зря получили свое название. Именно звезды и разнообразные созвездия, напоминает мерцание мелких огоньков на плоскости потолка.

Как это сделано и как работает

Принципов изготовления подобных конструкций несколько, и все они различаются как по стоимости, так и по сложности изготовления. Если взять наиболее популярный вариант, то это будет потолок с использованием оптоволокна для имитации мерцания звезд.

Это – наиболее удобная и достаточно несложная в изготовлении модель. По затратам она может быть и не самая скромная, но, получаемый эффект будет однозначно лучшим. В зависимости от модели проекционного устройства, можно будет менять не только цвет светящихся точек, но и закладывать целые программы свечения.

Поэтому, при самостоятельном изготовлении, лучше ориентироваться на нее, а если изготавливать конструкцию будут мастера, то разница будет только в стоимости и полученном эффекте.

Лучше всего, в таком случае, вначале посмотреть на стенде или на фото, готовые потолки той компании, которая будет его изготавливать для вас.

А модели с оптоволокном, работают по одному принципу – к скрытому проектору, присоединено несколько сотен оптоволоконных нитей, которые вставляются в покрытие потолка таким образом, чтобы самый конец их торчал наружу.

Из этих кончиков нитей и формируется необходимый рисунок на поверхности. Когда проектор освещает свою сторону волокна, на другом конце появляется свечение, похожее на светящуюся каплю, которая имитирует свечение звезды.

Сложно ли это сделать

Невозможного в мире вообще немного, а такой потолок совершенно точно можно сделать своими руками. Только в случае с натяжными полотнами, осуществить это будет практически невозможно. Пол крайней мере так, чтобы все сделать, и при этом потолочное покрытие на повредить.

Если же конструкция гипсокартонная, то все становится гораздо проще. Все, что понадобится сверх того, что нужно для сооружения стандартного покрытия, это, проектор, подключенный к электросети, оптоволокно, и много терпения для монтажа нитей.

Как изготовить

От стандартного сооружения, такая конструкция будет отличаться наличием проектора и множества отверстий в плоскости потолка.

Сооружение каркаса для покрытия и монтаж основных его деталей, можно опустить, они подробно описаны в других статьях, а здесь, стоит рассказать, о том, что конкретно, будет отличаться от стандартного монтажа.

Прежде всего, это установка проектора. Его нужно закрепить на бетонном основании так, чтобы к нему можно было подобраться, при необходимости. Поэтому, в покрытии необходимо предусмотреть технологический люк или отверстие, через которое можно будет осуществить доступ к аппарату.

Второй вариант – установить проектор вне закрытого ГКЛ пространства, но тогда потребуется завести за плоскость покрытия пучок из оптических нитей. Какой вариант удобнее, тот и выбирайте.

В листах гипсокартона, которыми будет обшиваться вся конструкция, необходимо просверлить столько отверстий, сколько нужно получить «звезд» на поверхности.

Отверстия должны быть 1,5 – 2 миллиметра в диаметре. В каждое из них, предстоит вклеить от 1 до 3 нитей оптоволокна.

Сколько нитей вставить в каждое отверстие, решать тому, кто занимается оформлением. Большее их число даст более яркое свечение, а если нитей будет меньше, то и светиться такой пучок будет не столь ярко.

Сверлить дырки лучше всего, по заранее придуманному шаблону или рисунку. Так можно добиться наиболее эффектного вида. На плоскость его можно перенести при помощи кальки или нарисовать его прямо на покрытии.

Когда все световоды вклеены, их нужно аккуратно сгруппировать, не перегибая отдельные волокна. Все получившиеся пучки, необходимо будет подключить к проектору позже.

Пока же, нужно закрепить на каркасе все гипсовые листы с вклеенными волокнами. Когда с этим будет покончено, можно собрать все оптоволоконные пучки в один, и присоединить к проектору. Здесь уже пригодится ревизионный люк, о котором говорилось в самом начале.

Листы гипсокартона обрабатываются, как и в обычной конструкции. То есть все швы заделываются, а сама плоскость потолка окрашивается или шпаклюется финишной шпаклевкой.

Далее на потолке либо рисуется, либо наклеивается изображение темного фона, на котором будут светиться рукотворные звезды. После этого, можно включать свое личное «звездное небо» и наслаждаться.

Можно создать нечто подобное и в случаях с натяжными полотнами. Но там, придется «дырявить» натянутую пленку, что может сильно ухудшить общий внешний вид такого покрытия.

А принцип останется прежним – в подготовленное отверстие нужно вставить оптоволокно, закрепить его, и подключив обратные концы всех волокон к проекционному аппарату, можно получить точно такое же «звездное небо». Стоит только озаботиться установкой проектора и монтажом пучков оптических волокон еще на этапе монтажа самой пленки.

Заключение

Особенных сложностей ни в монтаже, ни в самом изготовлении такого рода декора нет. Необходимо только запастись терпением при вклеивании оптоволоконных нитей и сверлении отверстий под них.

Остальные этапы сооружения подобных потолков – такие же, как и при создании самой обычной конструкции.