Како направити топлотну пумпу за грејање куће властитим рукама: принцип рада и шема монтаже

Прве верзије топлотних пумпи могле су само делимично да задовоље потражњу за топлотном енергијом. Савремене сорте су ефикасније и могу се користити за грејне системе. Зато многи власници кућа покушавају монтирати топлотну пумпу властитим рукама.

Рећи ћемо вам како да одаберете најбољу опцију за топлотну пумпу, узимајући у обзир гео-податке локације на којој се планира уградити. Чланак предложен за разматрање детаљно описује принцип употребе „зелене енергије“ система, разлике су наведене. На основу наших савета, без сумње ћете се фокусирати на ефективну врсту.

За независне мајсторе представљамо технологију састављања топлотне пумпе. Информације представљене у разматрање допуњују се визуелним дијаграмима, изборима фотографија и детаљним видео тренингом у два дела.

Шта је топлотна пумпа и како функционише?

Израз топлотна пумпа односи се на скуп специфичне опреме. Главна функција ове опреме је прикупљање топлотне енергије и њен транспорт до потрошача. Извор такве енергије може бити било које тело или медијум са температуром од + 1º или више степени.

У нашем окружењу има више него довољно извора ниске температуре топлоте. То су индустријски отпад предузећа, термоелектрана и нуклеарних електрана, канализација итд. За рад топлотних пумпи у области грејања кућа потребна су три независно обновљена природна извора - ваздух, вода и земљиште.

Топлотне пумпе „црпе“ енергију из процеса који се редовно дешавају у околини. Процес се никада не зауставља, јер су извори препознати као неисцрпни по људским критеријумима

Наведена три потенцијална добављача енергије директно су повезана са енергијом сунца која загревањем греје ваздух са ветром и преноси топлотну енергију у земљу. Избор извора је главни критеријум према коме се класификују системи топлотних пумпи.

Принцип рада топлотних пумпи заснован је на способности тела или медија да преносе топлотну енергију у друго тело или медијум. Примаоци и добављачи енергије у системима термичког пумпања обично раде у паровима.

Зато разликујте следеће врсте топлотних пумпи:

• Зрак је вода.
• Земља је вода.
• Вода је ваздух.
• Вода је вода.
• Земља је ваздух.
• Вода - Вода
• Ваздух је ваздух.

У овом случају, прва реч дефинише врсту медијума у ​​коме систем уклања нискотемпературну топлоту. Други показује врсту носача на који се преноси та топлотна енергија. Дакле, у топлотним пумпама вода - вода, топлота се узима из воденог медијума и течност се користи као носилац топлоте.

Топлотне пумпе су структурно типа компресије паре. Они црпе топлоту из природних извора, обрађују је и преносе до потрошача (+)

Савремене топлотне пумпе користе три главне извор топлоте. Ово је земља, вода и ваздух. Најједноставнија од ових опција је ваздушна топлотна пумпа. Популарност таквих система повезана је са њиховим прилично једноставним дизајном и лакоћом постављања.

Међутим, упркос таквој популарности, ове сорте имају прилично ниску продуктивност. Поред тога, ефикасност је нестабилна и зависи од сезонских флуктуација температуре.

С падом температуре њихов рад значајно опада. Такве опције топлотних пумпи могу се сматрати додатком постојећем главном извору топлотне енергије.

Опције за употребу опреме земаљска топлотасе сматрају ефикаснијим. Тло прима и накупља топлотну енергију не само од Сунца, већ се стално загрева енергијом земљиног језгра.

Односно, тло је врста топлотне батерије, чија је снага практично неограничена. Штавише, температура тла, посебно на одређеној дубини, је константна и варира незнатно.

Обим енергије добијене топлотним пумпама:

Сталност температуре извора важан је фактор стабилног и ефикасног рада ове врсте напајања. Сличне карактеристике поседују и системи у којима је водени амбијент главни извор топлотне енергије. Сакупљач таквих пумпи налази се или у бунару, где се налази у водоноснику, или у резервоару.

Просечна годишња температура извора као што су земља и вода варира од + 7º до + 12º Ц. Ова температура је сасвим довољна да обезбеди ефикасан рад система.

Најефикасније су топлотне пумпе које извлаче топлотну енергију из извора са стабилним индикаторима температуре, тј. из воде и земље

Главни структурни елементи топлотних пумпи

Да би постројење за производњу електричне енергије радило према принципима топлотне пумпе, у свом дизајну морају бити присутна 4 главна уређаја, а то су:

• Компресор
• Испаривач.
• Кондензатор.
• Вентил за гас.

Важан елемент у дизајну топлотне пумпе је компресор. Његова главна функција је повећање притиска и температуре испарења насталих кључајући расхладним средством. За климатску технологију и топлотне пумпе посебно се користе савремени клизни компресори.

Као радна течност која врши директан пренос топлотне енергије користе се течности са малим тачком кључања. По правилу се користе амонијак и фреони (+)

Такви компресори су дизајнирани за рад на нижим температурама. За разлику од других сорти, клизни компресори производе мало буке и раде и при ниским тачкама кључања и при високим температурама кондензације. Несумњива предност су њихова компактна величина и ниска специфична тежина.

Скоро сва енергија топлотне пумпе троши се за транспорт топлотне енергије споља до унутрашњости просторије. Дакле, око 1 енергетске јединице се троши на рад система у производњи 4-6 јединица (+)

Испаривач као структурални елемент је посуда у којој се течни расхладни флуид претвара у пару. Расхладно средство, које кружи у затвореном кругу, пролази кроз испаривач. У њему се расхладно средство загрева и претвара у пару. Пара ниског притиска усмерена је према компресору.

У компресору су паре расхладног средства изложене притиску и њихова температура расте. Компресор пумпа загрејану пару под високим притиском према кондензатору.

Компресор компримира медијум који циркулише дуж круга, због чега се његова температура и притисак повећавају. Затим компресовани медијум улази у измењивач топлоте (кондензатор), где се хлади, преносећи топлину у воду или ваздух

Следећи структурни елемент система је кондензатор. Његова функција је пренос топлотне енергије у унутрашњи круг грејног система.

Серијски узорци произведени од индустријских предузећа опремљени су плочним измењивачима топлоте. Главни материјал за такве кондензаторе је легирани челик или бакар.

За самостално направљен измењивач топлоте погодна је бакрена цев пречника пола инча. Дебљина стијенке цеви која се користи за производњу измењивача топлоте мора бити најмање 1 мм

Термостатски или на неки други начин заптивање вентил инсталиран је на почетку оног дела хидрауличког круга где се циркулирајући медијум високог притиска претвара у медијум ниског притиска. Тачније, лептир за гас упарен са компресором дели круг топлотне пумпе на два дела: један са параметрима високог притиска, други са ниским.

При проласку кроз вентил за ширење гаса, течност која кружи затвореним кругом делимично испарава, услед чега се притисак смањује са температуром. Тада улази у измењивач топлоте у комуникацији са околином. Тамо хвата енергију медија и преноси је назад у систем.

Лептирасти вентил контролише проток расхладног средства према испаривачу. При избору вентила морају се узети у обзир параметри система. Вентил мора бити у складу са овим параметрима.

При проласку кроз вентил за регулацију топлоте, течна расхладна течност делимично испарава, а температура протока се смањује (+)

Избор типа топлотне пумпе

Главни показатељ овог система грејања је снага. Пре свега, финансијски трошкови за набавку опреме и избор једног или другог извора нискотемпературне топлоте зависиће од капацитета. Што је већа снага система топлотних пумпи, то су већи трошкови компоненти.

Прије свега, односи се на капацитет компресора, дубину бушотина за геотермалне сонде или подручје за постављање хоризонталног колектора. Исправни термодинамички прорачуни својеврсна су гаранција да ће систем радити ефикасно.

Ако се у близини вашег личног налазишта налази језеро, најисплативији и најпродуктивнији избор биће топлотна пумпа вода-вода

За почетак, требали бисте проучити област која је планирана за уградњу пумпе. Идеални услов би било присуство воде у овом делу. Употреба опције вода-вода значајно смањује запремину земљаних радова.

Супротно томе, коришћење топлотне површине земље укључује велики број радова који се односе на ископавање. Системи који користе водени околиш као нискоквалитетна топлота сматрају се најефикаснијим.

Уређај топлотне пумпе који извлачи топлотну енергију из тла укључује огромну количину земљаних радова. Сакупљач је постављен испод нивоа сезонског смрзавања

Постоје два начина за коришћење топлотне енергије тла. Прва подразумева бушење бушотина пречника 100-168 мм. Дубина таквих бушотина, зависно од параметара система, може достићи 100 м или више.

У те јажице се постављају посебне сонде. У другој методи користи се цевни разводник. Такав колектор је смештен под земљом у водоравној равнини. За ову опцију је потребно довољно велико подручје.

За полагање колектора, површине са влажним тлом сматрају се идеалним. Наравно, бушење бунара коштат ће више од хоризонталног положаја резервоара. Међутим, нема свака област слободног простора. За један кВ снаге топлотне пумпе потребно је 30 до 50 м² површине.

Конструкција за прикупљање топлотне енергије једним дубоким бунаром може бити нешто јефтинија од копања јама. Али значајан плус је и значајна уштеда простора, што је важно за власнике малих парцела

У случају присуства високо лежећег хоризонта подземне воде, измењивачи топлоте могу се поставити у два бунара која се налазе на удаљености од око 15 м један од другог.

Избор топлотне енергије у таквим системима пумпањем подземне воде у затвореном кругу, чији се делови налазе у бунарима. Такав систем захтева постављање филтера и периодично чишћење измењивача топлоте.

Најједноставнији и најјефтинији круг топлотне пумпе заснован је на вађењу топлотне енергије из ваздуха.Једном када је то постала основа за уградњу фрижидера, касније су, према његовим принципима, развијени клима уређаји.

Најједноставнији систем термичке пумпе прима енергију из ваздушне масе. Љети учествује у гријању, зими у климатизацији. Недостатак система је што је у независном извођењу јединица са недовољном снагом

Ефикасност различитих врста опреме није иста. Најнижи показатељи су пумпе које користе ваздух. Уз то, ови показатељи директно зависе од временских услова.

Сорте тла топлотних пумпи имају стабилне перформансе. Коефицијент ефикасности ових система варира између 2,8 -3,3. Системи вода-вода су најефикаснији. Ово се превасходно дешава због стабилности температуре извора.

Треба напоменути да што је дубљи сакупљач пумпе смјештен у резервоару, то ће бити стабилнија температура. Да бисте добили системски капацитет од 10 кВ, потребно вам је око 300 метара цевовода.

Главни параметар који карактерише ефикасност топлотне пумпе је њен коефицијент конверзије. Што је већи коефицијент конверзије, то је топлотнија пумпа ефикаснија.

Коефицијент конверзије топлотне пумпе изражава се у односу топлотног тока и електричне енергије потрошене на компресору

Сами склопите топлотну пумпу

Познавајући акциону шему и уређај за топлотну пумпу, саставите и инсталирајте сами алтернативни систем грејања сасвим могуће. Пре почетка рада потребно је израчунати све основне параметре будућег система. Да бисте израчунали параметре будуће пумпе, можете користити софтвер дизајниран за оптимизацију расхладних система.

Најлакша опција за изградњу је систем ваздух-вода. Не захтева сложени рад на уређају спољног круга који је својствен топлотним пумпама за воду и земљу. За уградњу ће бити потребна само два канала, од којих ће један доводити ваздух, а други ће испразнити потрошену масу.

Најлакши начин да то учините сами је да подесите топлотну пумпу са топлотним доводом из ваздушне масе. Спољни вентилатор дува ваздух у испаривач

Поред вентилатора, требате набавити и компресор потребне снаге. За такву јединицу, компресор којим је опремљена обична опрема је сасвим погодан сплит системи. Није неопходно купити нову јединицу.

Можете је уклонити са старе опреме или користити додаци за стари фрижидер. Препоручљиво је користити спиралну сорту. Ове могућности компресора, поред тога што имају довољну ефикасност, стварају и високе притиске који повећавају температуру.

Да бисте изградили кондензатор, требаће вам капацитет и бакрена цев. Од цеви се прави завојница. За његову израду користи се било које цилиндрично тело жељеног пречника. Намотавањем бакрене цеви на њега можете лако и брзо направити овај структурни елемент.

Готов завојница монтира се у контејнер претходно преполовљен. За израду контејнера, боље је користити материјале отпорне на корозијске процесе. Након што у њега ставите завојницу, половине резервоара су заварене.

Површина завојнице се израчунава следећом формулом:

МТ / 0,8 РТ,

где:

• МТ - снагу топлотне енергије коју систем производи.
• 0,8 - коефицијент топлотне проводљивости у интеракцији воде са материјалом завојнице.
• РТ - разлика у температури воде на улазу и излазу.

Одабир бакрене цеви за самосталну производњу завојнице, морате обратити пажњу на дебљину зида. Требао би бити најмање 1 мм. У супротном, приликом намотавања, цев ће се деформисати. Цев кроз коју се налази улаз расхладног средства налази се у горњем делу резервоара.

Измењивач топлоте од бакрене цеви израђује се намотавањем бакрене цеви на цилиндрични предмет. Што је већа површина намотаја, то су веће перформансе пумпе

Испаривач топлотне пумпе може се израдити у две верзије - у облику контејнера са завојницом која се налази у њему и у облику цеви у цеви. Пошто је температура течности у испаривачу мала, капацитет се може направити од пластичне бачве. У овај капацитет је смештен круг који је направљен од бакарне цеви.

За разлику од кондензатора, завојница испаривача мора да одговара пречнику и висини одабраног резервоара. Друга варијанта испаривача: цев у цеви. У овом аспекту, цев за расхладно средство је смештена у пластичну цев већег пречника, кроз коју вода циркулише.

Дужина такве цеви зависи од планираног капацитета пумпе. Може бити од 25 до 40 метара. Таква цев је намотана.

Термостатски вентил односи се на спојеве за затварање и контролу цеви. Игла се користи као елемент за закључавање експанзијског вентила. Положај елемента за затварање вентила одређује се температуром у испаривачу.

Овај важан елемент система има прилично компликован дизајн. То укључује:

• Термоелемент.
• Отвор бленде
• Капиларна цев.
• Тхермобалл.

Ови елементи могу постати неупотребљиви на високим температурама. Због тога, за време лемљења, вентил треба изолирати азбестном крпом. Управљачки вентил мора одговарати капацитету испаривача.

Након извођења радова на производњи главних конструкционих делова, долази до пресудног тренутка спајања читаве конструкције у једну целину. Најважнији корак је поступак убризгавања расхладног средства или расхладне течности у систем.

Независно спровођење такве операције вероватно неће бити приступачно за обичног лаика. Овде ћете се морати обратити професионалцима који се баве поправком и одржавањем ХВАЦ опреме.

Радници у овој области по правилу имају потребну опрему. Осим пуњења расхладног средства, могу тестирати и систем. Само-пуњење расхладног средства може довести не само до пропадања конструкције, већ и до озбиљних повреда. Поред тога, потребна је и специјална опрема за покретање система.

Када се систем покрене, долази до највећег стартног оптерећења, које је обично око 40 А. Дакле, покретање система без стартног релеја није могуће. Након првог пуштања у рад, притисак вентила и расхладног средства морају се подесити.

Избор расхладног средства треба схватити озбиљно. Уосталом, управо је та супстанца главни „носилац“ корисне топлотне енергије. Од постојећих савремених расхладних средстава најпопуларнији су фреони. Ово су деривати једињења угљоводоника у којима је део атома угљеника замењен другим елементима.

Као резултат састављања појединих елемената топлотне пумпе, треба добити затворену петљу дуж које циркулише радни медиј

Као резултат ових радова, добијен је систем затворене петље. У њему ће циркулирати расхладно средство, осигуравајући избор и пренос топлотне енергије из испаривача у кондензатор. При повезивању топлотних пумпи на систем за снабдевање топлином у кући, треба имати на уму да температура воде на излазу из кондензатора не прелази 50-60 степени.

Због ниске температуре топлотне енергије коју ствара топлотна пумпа, за потрошача топлоте треба изабрати специјализоване грејне апарате. То могу бити топли подни или волуминозни ниско-инертни радијатори од алуминија или челика са великим површинама зрачења.

Домаће верзије топлотних пумпи најприкладније је узети у обзир као помоћну опрему која подржава и допуњује рад главног извора.

Сваке године дизајн топлотних пумпи се побољшава. Индустријски дизајни дизајнирани за кућну употребу користе ефикасније површине за пренос топлоте. Као резултат тога, перформансе система стално расту.

Важан фактор који подстиче развој такве технологије за производњу топлотне енергије је компонента животне средине. Такви системи, осим што су прилично ефикасни, не загађују околину. Одсуство отвореног пламена чини његов рад апсолутно безбедним.

Закључци и корисни видео о овој теми

Видео број 1. Како направити најједноставнију домаћу топлотну пумпу са измењивачем топлоте из ПЕКС цеви:

Видео бр. 2 Наставак брифинга:

Као алтернативни системи грејања дуго се користе топлотне пумпе. Ови системи имају поузданост, дуг радни век и, што је најважније, еколошки су прихватљиви. Они се озбиљно почињу сматрати следећим кораком ка развоју ефикасних и сигурних система грејања.

Желите да поставите питање или разговарате о занимљивој методи градње топлотне пумпе која није споменута у чланку? Напишите коментаре у доњи блок.