Kuidas teha oma kätega soojuspumpa maja kütmiseks: tööpõhimõte ja montaažiskeemid

Soojuspumpade esimesed versioonid suutsid soojusenergia vajadusi rahuldada vaid osaliselt.Kaasaegsed sordid on tõhusamad ja neid saab kasutada küttesüsteemide jaoks. Seetõttu proovivad paljud majaomanikud soojuspumpa oma kätega paigaldada.

Räägime teile, kuidas valida soojuspumba jaoks parim variant, võttes arvesse selle piirkonna geoandmeid, kuhu see plaanitakse paigaldada. Arutamiseks pakutud artiklis kirjeldatakse üksikasjalikult "rohelise energia" süsteemide tööpõhimõtet ja loetletakse erinevused. Meie nõuannete abil leiad kahtlemata tõhusa tüübi.

Iseseisvatele meistritele tutvustame soojuspumba kokkupanemise tehnoloogiat. Kaalumiseks esitatud teavet täiendavad visuaalsed diagrammid, fotovalikud ja üksikasjalik videojuhend kahes osas.

Mis on soojuspump ja kuidas see töötab?

Mõiste soojuspump viitab konkreetsete seadmete komplektile. Selle seadme põhiülesanne on koguda soojusenergiat ja transportida see tarbijani. Sellise energia allikaks võib olla mis tahes keha või keskkond, mille temperatuur on +1º või rohkem.

Meie keskkonnas on rohkem kui piisavalt madala temperatuuriga soojusallikaid. Need on tööstusjäätmed ettevõtetest, soojus- ja tuumaelektrijaamadest, kanalisatsioonist jne. Soojuspumpade kasutamiseks koduküttes on vaja kolme isetaastuvat looduslikku allikat – õhku, vett ja maad.

Soojuspumbad ammutavad energiat keskkonnas regulaarselt toimuvatest protsessidest.Protsesside voog ei peatu kunagi, sest allikad tunnistatakse inimlike kriteeriumide järgi ammendamatuteks

Kolm loetletud potentsiaalset energiatarnijat on otseselt seotud päikese energiaga, mis kuumutades liigutab õhku koos tuulega ja kannab soojusenergiat maapinnale. Just allika valik on peamine kriteerium, mille järgi soojuspumbasüsteeme klassifitseeritakse.

Soojuspumpade tööpõhimõte põhineb kehade või kandjate võimel kanda soojusenergiat teisele kehale või keskkonda. Soojuspumbasüsteemides töötavad energia vastuvõtjad ja tarnijad tavaliselt paarikaupa.

Eristatakse järgmisi soojuspumpade tüüpe:

• Õhk on vesi.
• Maa on vesi.
• Vesi on õhk.
• Vesi on vesi.
• Maa on õhk.
• Vesi – vesi
• Õhk on õhk.

Sel juhul määrab esimene sõna keskkonna tüübi, millest süsteem võtab madala temperatuuriga soojust. Teine näitab kandja tüüpi, millele see soojusenergia üle kantakse. Niisiis, soojuspumpades on vesi vesi, soojus võetakse veekeskkonnast ja vedelikku kasutatakse jahutusvedelikuna.

Disaini järgi on soojuspumbad aurukompressiooniseadmed. Nad ammutavad soojust looduslikest allikatest, töötlevad ja transpordivad seda tarbijateni (+)

Kaasaegsed soojuspumbad kasutavad kolme peamist soojusenergia allikas. Need on muld, vesi ja õhk. Lihtsaim neist valikutest on õhksoojuspump. Selliste süsteemide populaarsus on tingitud nende üsna lihtsast disainist ja paigaldamise lihtsusest.

Kuid vaatamata sellisele populaarsusele on neil sortidel üsna madal tootlikkus. Lisaks on efektiivsus ebastabiilne ja sõltub hooajalistest temperatuurikõikumistest.

Kui temperatuur langeb, langeb nende jõudlus oluliselt. Selliseid soojuspumba võimalusi võib pidada täienduseks olemasolevale põhilisele soojusenergia allikale.

Varustusvõimaluste kasutamine maasoojus, peetakse tõhusamaks. Pinnas saab ja akumuleerib soojusenergiat mitte ainult Päikeselt, seda soojendab pidevalt maa tuuma energia.

See tähendab, et muld on omamoodi soojusakumulaator, mille võimsus on praktiliselt piiramatu. Pealegi on mulla temperatuur, eriti mõnel sügavusel, konstantne ja kõigub ebaolulistes piirides.

Soojuspumpade poolt toodetud energia kasutusala:

Lähtetemperatuuri püsivus on seda tüüpi jõuseadmete stabiilse ja tõhusa töö oluline tegur. Süsteemidel, milles veekeskkond on peamine soojusenergia allikas, on sarnased omadused. Selliste pumpade kollektor asub kas kaevus, kus see satub põhjaveekihti, või reservuaari.

Aastane keskmine temperatuur sellistes allikates nagu pinnas ja vesi on vahemikus +7º kuni +12ºC. Sellest temperatuurist piisab süsteemi tõhusa töö tagamiseks.

Kõige tõhusamad on soojuspumbad, mis ammutavad soojusenergiat stabiilsete temperatuurinäitajatega allikatest, s.o. veest ja pinnasest

Soojuspumpade põhilised disainielemendid

Selleks, et energiatootmisseade töötaks vastavalt soojuspumba tööpõhimõtetele, peab selle konstruktsioon sisaldama 4 põhiseadet, need on:

• Kompressor.
• Aurusti.
• Kondensaator.
• Drosselklapp.

Soojuspumba disaini oluline element on kompressor. Selle põhiülesanne on tõsta külmutusagensi keemise tagajärjel tekkivate aurude rõhku ja temperatuuri. Kaasaegseid spiraalkompressoreid kasutatakse eelkõige kliimaseadmete ja soojuspumpade jaoks.

Madala keemistemperatuuriga vedelikke kasutatakse töövedelikuna, mis kannab otse soojusenergiat. Reeglina kasutatakse ammoniaaki ja freoone (+)

Sellised kompressorid on ette nähtud töötamiseks miinustemperatuuridel. Erinevalt teistest tüüpidest tekitavad kerimiskompressorid vähe müra ja töötavad nii madalal gaasi keemistemperatuuril kui ka kõrgel kondensatsioonitemperatuuril. Kahtlematu eelis on nende kompaktne suurus ja väike erikaal.

Peaaegu kogu soojuspumba energia kulub soojusenergia transportimiseks väljast ruumi sisemusse. Seega kulub süsteemide käitamiseks umbes 1 energiaühikut, kui toodetakse 4–6 ühikut (+)

Aurusti kui konstruktsioonielement on anum, milles vedel külmutusagens muundatakse auruks. Suletud ringluses ringlev külmutusagens läbib aurustit. Selles külmutusagens soojeneb ja muutub auruks.Saadud aur suunatakse madala rõhu all kompressori poole.

Kompressoris on külmutusagensi aurud surve all ja nende temperatuur tõuseb. Kompressor pumpab kõrge rõhu all kuumutatud auru kondensaatori suunas.

Kompressor surub vooluringis ringlevat keskkonda kokku, mille tulemusena tõuseb selle temperatuur ja rõhk. Seejärel siseneb surukeskkond soojusvahetisse (kondensaatorisse), kus see jahutatakse, kandes soojust veele või õhule

Süsteemi järgmine konstruktsioonielement on kondensaator. Selle funktsioon on vähendatud soojusenergia vabanemiseni küttesüsteemi siseringi.

Tööstusettevõtete toodetud seeriaproovid on varustatud plaatsoojusvahetitega. Selliste kondensaatorite peamine materjal on legeerteras või vask.

Oma soojusvaheti valmistamiseks sobib pooletollise läbimõõduga vasktoru. Soojusvaheti valmistamiseks kasutatavate torude seinapaksus peab olema vähemalt 1 mm

Termostaat- või muul viisil drosselklapp paigaldatakse hüdrokontuuri selle osa algusesse, kus kõrgsurve tsirkuleeriv keskkond muudetakse madalsurvekeskkonnaks. Täpsemalt, kompressoriga ühendatud drossel jagab soojuspumba ahela kaheks osaks: üks kõrgsurve parameetritega, teine ​​madala rõhu parameetritega.

Paisudrosselklapi läbimisel aurustub suletud ringluses ringlev vedelik osaliselt, mille tagajärjel rõhk ja temperatuur langevad. Seejärel siseneb see soojusvahetisse, mis suhtleb keskkonnaga. Seal püüab ta kinni keskkonna energia ja kannab selle tagasi süsteemi.

Drosselklapp reguleerib külmutusagensi voolu aurusti suunas. Ventiili valimisel peate arvestama süsteemi parameetritega. Klapp peab nendele parameetritele vastama.

Soojuse reguleerimisventiili läbimisel jahutusvedelik aurustub osaliselt ja pealevoolu temperatuur langeb (+)

Soojuspumba tüübi valimine

Selle küttesüsteemi peamine näitaja on võimsus. Seadmete ostmise ja ühe või teise madala temperatuuriga soojusallika valimise rahalised kulud sõltuvad eelkõige võimsusest. Mida suurem on soojuspumbasüsteemi võimsus, seda suurem on komponentide maksumus.

Eelkõige peame silmas kompressori võimsust, maasoojussondide kaevude sügavust või horisontaalkollektori paigutamise pinda. Õiged termodünaamilised arvutused on omamoodi garantii süsteemi tõhusale toimimisele.

Kui teie isikliku kinnistu läheduses on tiik, oleks kõige kuluefektiivsem ja produktiivsem valik vesi-vesi soojuspump

Esiteks peaksite uurima piirkonda, mis on kavandatud pumba paigaldamiseks. Ideaalne tingimus oleks reservuaari olemasolu selles piirkonnas. Kasutamine vesi-vesi tüüpi valik vähendab oluliselt kaevetööde mahtu.

Maa soojuse kasutamine, vastupidi, hõlmab paljusid kaevamisega seotud töid. Kõige tõhusamaks peetakse süsteeme, mis kasutavad madala kvaliteediga soojusena vesikeskkonda.

Maapinnast soojusenergiat ammutava soojuspumba konstruktsioon nõuab muljetavaldavalt palju kaevetöid. Kollektor asetatakse alla hooajalise külmumistaseme

Pinnase soojusenergiat saab kasutada kahel viisil. Esimene hõlmab 100-168 mm läbimõõduga kaevude puurimist. Selliste kaevude sügavus võib sõltuvalt süsteemi parameetritest ulatuda 100 m-ni või rohkem.

Nendesse aukudesse asetatakse spetsiaalsed sondid. Teise meetodi puhul kasutatakse torukollektorit. Selline kollektor asub maa all horisontaaltasandil. See valik nõuab üsna suurt ala.

Niiske pinnasega alasid peetakse ideaalseks kollektori paigaldamiseks. Loomulikult maksab kaevude puurimine rohkem kui reservuaari horisontaalne paigutamine. Kuid mitte igal saidil pole vaba ruumi. Ühe kW soojuspumba võimsuse jaoks on vaja 30 kuni 50 m² pinda.

Ühe sügava kaevuga soojusenergia kogumise konstruktsioon võib osutuda veidi odavamaks kui kaevu kaevamine. Kuid märkimisväärne pluss on märkimisväärne ruumi kokkuhoid, mis on oluline väikeste kruntide omanike jaoks

Kui objektil on kõrgel asetsev põhjaveehorisont, saab soojusvahetid paigaldada kahte kaevu, mis asuvad üksteisest umbes 15 m kaugusel.

Soojusenergia kogutakse sellistes süsteemides põhjavee pumpamisel läbi suletud ahela, mille osad asuvad kaevudes. Selline süsteem nõuab filtri paigaldamist ja soojusvaheti perioodilist puhastamist.

Lihtsaim ja odavaim soojuspumba skeem põhineb soojusenergia ammutamisel õhust. Kunagi sai sellest külmikute alus, hiljem töötati selle põhimõtete järgi välja kliimaseadmed.

Lihtsaim soojuspumbasüsteem saab energiat õhumassist. Suvel on see seotud küttega, talvel kliimaseadmetega.Süsteemi puuduseks on see, et eraldiseisval seadmel on ebapiisav võimsus

Erinevat tüüpi seadmete tõhusus ei ole sama. Õhku kasutavatel pumpadel on madalaim jõudlus. Lisaks sõltuvad need näitajad otseselt ilmastikutingimustest.

Maapealsetel soojuspumpadel on stabiilne jõudlus. Nende süsteemide efektiivsuskoefitsient varieerub vahemikus 2,8 -3,3. Vesi-vesi-süsteemid on kõige tõhusamad. Selle põhjuseks on eelkõige lähtetemperatuuri stabiilsus.

Tuleb märkida, et mida sügavamal on pumba kollektor reservuaaris, seda stabiilsem on temperatuur. Süsteemi 10 kW võimsuse saamiseks on vaja umbes 300 meetrit torustikku.

Peamine soojuspumba efektiivsust iseloomustav parameeter on selle konversioonikoefitsient. Mida kõrgem on teisendustegur, seda tõhusamaks peetakse soojuspumpa.

Soojuspumba konversioonikoefitsient väljendatakse soojusvoo ja kompressori töötamiseks kulutatud elektrienergia suhte kaudu

Soojuspumba ise kokkupanek

Teades soojuspumba tööskeemi ja ehitust, pange see ise kokku ja paigaldage alternatiivne küttesüsteem täiesti võimalik. Enne töö alustamist on vaja arvutada kõik tulevase süsteemi peamised parameetrid. Tulevase pumba parameetrite arvutamiseks võite kasutada jahutussüsteemide optimeerimiseks mõeldud tarkvara.

Lihtsaim võimalus ehitada on õhk-vesi süsteem. See ei nõua keerulist tööd välisahela ehitamisel, mis on omane vee- ja maapealsetele soojuspumpadele. Paigaldamiseks vajate ainult kahte kanalit, millest üks varustab õhku ja teine ​​tühjendab jäätmemassi.

Lihtsaim viis on ehitada oma kätega soojuspump, mis ammutab õhumassist soojust. Välisventilaator puhub õhku aurustisse

Lisaks ventilaatorile peate hankima vajaliku võimsusega kompressori. Sellise seadme jaoks on kompressor, mis on varustatud tavapärase split süsteemid. Uut seadet pole vaja osta.

Saate selle vanast seadmest eemaldada või kasutada vanad külmiku komponendid. Soovitav on kasutada spiraalset sorti. Need kompressorivalikud, lisaks sellele, et nad on üsna tõhusad, loovad kõrge rõhu, mis tekitab kõrgemaid temperatuure.

Kondensaatori paigaldamiseks vajate konteinerit ja vasktorut. Torust valmistatakse mähis. Selle valmistamiseks kasutatakse mis tahes vajaliku läbimõõduga silindrilist korpust. Kerides selle ümber vasktoru, saate selle konstruktsioonielemendi lihtsalt ja kiiresti toota.

Valmis mähis paigaldatakse eelnevalt pooleks lõigatud mahutisse. Konteinerite valmistamiseks on parem kasutada materjale, mis on korrosiooniprotsessidele vastupidavad. Pärast mähise asetamist paagi pooled keevitatakse.

Rulli pindala arvutatakse järgmise valemi abil:

MT/0,8 RT,

Kus:

• MT - soojusenergia võimsus, mida süsteem toodab.
• 0,8 — soojusjuhtivuse koefitsient, kui vesi interakteerub spiraali materjaliga.
• RT — vee temperatuuri erinevus sisse- ja väljalaskeava juures.

Kui valite ise mähise valmistamiseks vasktoru, peate pöörama tähelepanu seina paksusele. See peab olema vähemalt 1 mm. Vastasel juhul deformeerub toru kerimise ajal. Toru, mille kaudu külmutusagens siseneb, asub mahuti ülemises osas.

Vasktoru soojusvaheti valmistatakse vasktoru kerimisel silindrilise kujuga esemele. Mida suurem on mähise pindala, seda suurem on pumba jõudlus

Soojuspumba aurustit saab valmistada kahes variandis - anuma kujul, milles asub spiraal ja toru kujul torus. Kuna vedeliku temperatuur aurustis on madal, saab anuma valmistada plastikust tünnist. Sellesse konteinerisse asetatakse vasktorust valmistatud vooluahel.

Erinevalt kondensaatorist peab aurusti spiraali mähis vastama valitud mahuti läbimõõdule ja kõrgusele. Teine aurusti variant: toru torus. Selles teostuses asetatakse külmutusagensi toru suurema läbimõõduga plasttorusse, mille kaudu ringleb vesi.

Sellise toru pikkus sõltub kavandatud pumba võimsusest. See võib olla 25 kuni 40 meetrit. Selline toru rullitakse spiraaliks.

Termostaatventiil viitab torujuhtmete sulgemis- ja juhtimisliitmikele. Paisuventiili sulgurelemendina kasutatakse nõela. Klapi sulgeelemendi asend määratakse aurusti temperatuuri järgi.

Sellel süsteemi olulisel elemendil on üsna keeruline disain. See sisaldab:

• Termopaar.
• Diafragma.
• Kapillaartoru.
• Termoballoon.

Need elemendid võivad kõrgel temperatuuril muutuda kasutuskõlbmatuks.Seetõttu tuleks süsteemi jootmistööde ajal ventiil isoleerida asbestkangaga. Juhtventiil peab vastama aurusti võimsusele.

Pärast peamiste konstruktsiooniosade valmistamise tööde tegemist saabub otsustav hetk kogu konstruktsiooni kokkupanemisel üheks plokiks. Kõige kriitilisem etapp on külmutusagensi süstimise protsess või jahutusvedelikku süsteemi.

Tõenäoliselt ei suuda tavaline inimene sellist toimingut iseseisvalt läbi viia. Siin peate pöörduma professionaalide poole, kes parandavad ja hooldavad kliimaseadmeid.

Selle valdkonna töötajatel on tavaliselt vajalik varustus. Lisaks külmutusagensi laadimisele saavad nad testida süsteemi tööd. Külmutusagensi ise süstimine võib põhjustada mitte ainult konstruktsiooni rikke, vaid ka tõsiseid vigastusi. Lisaks on süsteemi käitamiseks vaja ka spetsiaalseid seadmeid.

Süsteemi käivitumisel tekib käivituskoormus, tavaliselt umbes 40 A. Seetõttu on süsteemi käivitamine ilma käivitusreleeta võimatu. Pärast esimest käivitamist on vajalik klapi ja külmutusagensi rõhu reguleerimine.

Külmutusagensi valikusse tuleks suhtuda väga tõsiselt. Lõppude lõpuks peetakse seda ainet sisuliselt kasuliku soojusenergia peamiseks "kandjaks". Olemasolevatest kaasaegsetest külmutusagensidest on kõige populaarsemad freoonid. Need on süsivesinikühendite derivaadid, milles mõned süsinikuaatomid on asendatud teiste elementidega.

Soojuspumba üksikute elementide kokkupanemise tulemusena tuleks saada suletud ahel, mille kaudu töökeskkond ringleb

Selle töö tulemusena saadi suletud ahelaga süsteem. Külmutusagens hakkab selles ringlema, tagades soojusenergia valiku ja ülekande aurustist kondensaatorisse. Soojuspumpade ühendamisel kodu küttesüsteemiga tuleks arvestada, et kondensaatorist väljuva vee temperatuur ei ületaks 50 - 60 kraadi.

Soojuspumba poolt toodetava soojusenergia madala temperatuuri tõttu tuleb soojustarbijaks valida spetsiaalsed kütteseadmed. See võib olla soe põrand või suure kiirgusalaga alumiiniumist või terasest madala inertsiga radiaatorid.

Omatehtud soojuspumba valikuid peetakse kõige sobivamaks abiseadmeteks, mis toetavad ja täiendavad põhiallika tööd.

Igal aastal täiustatakse soojuspumpade konstruktsioone. Koduseks kasutamiseks mõeldud tööstusdisainilahendused kasutavad tõhusamaid soojusülekandepindu. Selle tulemusena suureneb süsteemi jõudlus pidevalt.

Oluline tegur, mis stimuleerib sellise soojusenergia tootmise tehnoloogia väljatöötamist, on keskkonnakomponent. Sellised süsteemid, lisaks sellele, et nad on üsna tõhusad, ei saasta keskkonda. Lahtise leegi puudumine muudab selle töö täiesti ohutuks.

Järeldused ja kasulik video sellel teemal

Video nr 1. Kuidas valmistada lihtsat omatehtud soojusvahetiga soojuspumpa PEX-torudest:

Video nr 2. Juhendi jätk:

Soojuspumpasid on alternatiivsete küttesüsteemidena kasutatud juba mõnda aega.Need süsteemid on töökindlad, pika kasutuseaga ja mis kõige tähtsam, keskkonnasõbralikud. Neid hakatakse tõsiselt pidama järgmiseks sammuks tõhusate ja ohutute küttesüsteemide arendamise suunas.

Kas soovite esitada küsimuse või rääkida meile huvitavast soojuspumba ehitamise viisist, mida artiklis ei mainita? Kirjutage kommentaarid allolevasse plokki.