A hőszivattyúk első változatai csak részben képesek kielégíteni a hőenergia igényeit. A modern fajták hatékonyabbak és fűtési rendszerekben használhatók. Éppen ezért sok lakástulajdonos a saját kezével próbál egy hőszivattyút felszerelni.
Megmondjuk Önnek, hogyan kell kiválasztani a legjobb megoldást egy hőszivattyú számára, figyelembe véve annak a területnek a földrajzi adatait, ahol azt tervezi telepíteni. A megfontolásra javasolt cikk részletesen leírja a „zöld energia” rendszerek használatának elvét, a különbségek felsorolásra kerülnek. Tanácsunkkal kétségtelenül a hatékony típusra fogsz menni.
Független mesterek számára bemutatjuk a hőszivattyú összeszerelési technológiáját. A megfontolásra benyújtott információkat vizuális diagramok, fotóválasztások és részletes részvételi videofelvételek egészítik ki.
A cikk tartalma:
- Mi az a hőszivattyú és hogyan működik?
- A hőszivattyúk fő tervezési elemei
- Válassza ki a hőszivattyú típusát
- Hőszivattyú építése
- Következtetések és hasznos videó a témáról
Mi az a hőszivattyú és hogyan működik?
A hőszivattyú kifejezést egy speciális berendezésre utal. Ennek a berendezésnek a fő funkciója a hőenergia gyűjtése és a fogyasztó felé történő szállítása. Az ilyen energiaforrás lehet bármilyen test vagy közeg, amelynek hőmérséklete + 1º vagy annál nagyobb.
Környezetünkben az alacsony hőmérsékletű hőforrások több mint elégségesek. Ezek a vállalkozások, a hő- és atomerőművek ipari hulladékai, szennyvíz stb. A hőszivattyúk otthoni fűtés területén történő üzemeltetéséhez három önregeneráló természetes forrás szükséges: levegő, víz, föld.
A hőszivattyúk „környezetet” termelnek a környezetben rendszeresen előforduló folyamatokból. A folyamatok áramlása soha nem áll meg, mert a forrásokat emberi szempontból kimeríthetetlennek tartják.
A felsorolt három potenciális energiaszolgáltató közvetlenül kapcsolódik a nap energiájához, amely fűtéssel a levegőt a szél által hajtja, és hőenergiát szállít a földre. A forrásválasztás a fő kritérium, amely szerint a hőszivattyús rendszereket osztályozzák.
A hőszivattyúk működési elve a testek vagy médiumok azon képességén alapul, hogy a hőenergiát egy másik testre vagy közegre továbbítsák. A hőszivattyús rendszerek energiafelhasználói és beszállítói általában párban működnek.
Tehát megkülönböztesse a következő hőszivattyúk típusait:
- A levegő víz.
- A Föld víz.
- A víz levegő.
- A víz víz.
- A föld levegő.
- Víz - víz
- A levegő levegő.
Ebben az esetben az első szó határozza meg a közeg típusát, amelyben a rendszer alacsony hőmérsékletű hőt vesz fel. A második a szállítóhordozó típusát jelöli, amelyhez ezt a hőenergiát továbbítják. Tehát a hőszivattyúkban a víz víz, a víz közegéből hő keletkezik, és a folyadékot hőhordozóként használják.
A konstruktív típusú hőszivattyúk gőztömörítő berendezések. Természetes forrásból hőt termelnek, feldolgozzák és szállítják a fogyasztóknak (+)
A modern hőszivattyúk három főt használnak hőforrás. Ez - a talaj, a víz és a levegő. Ezek közül a legegyszerűbb levegő hőszivattyú. Az ilyen rendszerek népszerűsége viszonylag egyszerű kialakítással és könnyű telepítéssel jár.
Képgaléria
fénykép a
A hőszivattyú beltéri és kültéri egységet tartalmaz. A külső rész természetes feldolgozásra szánt természetes energia bevitelre szolgál
A külső levegő-levegő hőszivattyú egység hasonló a légkondicionáló külső részéhez, hasonló elveket alkalmaz.
Ha növelni szeretné a levegő-levegő rendszer működését, növelje az elpárologtató területét
A föld belsejéből származó hőt használó termikus rendszerek jelentősen összetettebbek és drágábbak. Közülük a függőleges munkák - kutak
Egy vízszintes párologtató rendszer felépítéséhez, amely a talajból hőt termel, nagy épületek szabad területre van szükség.
Az elpárologtató csövek számos hurokba helyezhetők az árkokba. A fő dolog az, hogy a földbe ásni kell az energiavevő kívánt felvételét
A talajvíz-energia hasznosítására szolgáló kút a készülék elpárologtató rendszereinek szabályaihoz hasonló elvek szerint épül fel, a földi energia bevitelével
A vízenergiát használó hőszivattyú függőleges elpárologtatójának készülékéhez egy megfelelő, megfelelő területű tartályra van szükség
A hőszivattyú készülék alapelve
Külső levegő-levegő hőszivattyú egység
A levegő-levegő termikus telepítés változatossága
Vízszintes vízgőzölőrendszer
Az eszköz hővevő szivattyúja földről-levegőre
Párologtató a kiválasztott földcsatornákban
Vízkút víz-víz hőszivattyúhoz
Víz vízszintes vevők
A népszerűség ellenére ezek a fajták meglehetősen alacsony termelékenységgel rendelkeznek. Ezenkívül a hatékonyság instabil, és függ a szezonális hőmérséklet-ingadozásoktól.
Csökkenő hőmérséklet mellett teljesítményük jelentősen csökken. A hőszivattyúk ilyen variánsai a meglévő fő hőforrás forrásaként tekinthetők.
A berendezések opciói földi hőhatékonyabbak. A talaj nemcsak a Naptól kapja meg és gyűjti össze a hőenergiát, hanem a föld magja által folyamatosan melegíti.
Vagyis a talaj egyfajta hőakkumulátor, amelynek kapacitása gyakorlatilag korlátlan. Ezenkívül a talaj hőmérséklete, különösen bizonyos mélységben, állandó, és jelentéktelen határok között változik.
A hőszivattyúk által termelt energia mennyisége:
Képgaléria
fénykép a
A hőszivattyúk energiaellátóként szolgálnak az alacsony hőmérsékletű fűtőkörök és a vízmelegítő rendszerek igényeihez.
A hőszivattyúk az energiaszolgáltatóként leginkább aktívan használják a levegő fűtőköröket.
A hőszivattyúk teljes mértékben biztosítják a rendszert egy meleg padlóval, a szükséges mennyiségű hűtőfolyadékkal
A kis vagy közepes teljesítményű kis méretű hőszivattyú tökéletesen megbirkózik a fűtött vízzel a saját medencében
Hőszivattyúk fűtés és meleg víz
Alkalmazás levegőfűtés áramkörében
Hőhordozó előkészítés padlófűtési rendszerekhez
Termikus telepítés a medence vízmelegítésében
A forráshőmérséklet állandósága fontos tényező az ilyen típusú erőművek stabil és hatékony működésében. Hasonló jellemzőkkel rendelkeznek olyan rendszerek, amelyekben a vízi környezet a hőenergia fő forrása. Az ilyen szivattyúk gyűjtője a kútban található, ahol a víztartóban található, vagy egy tartályban.
Az ilyen források, mint a talaj és a víz átlagos éves hőmérséklete + 7º és + 12ºC között változik. Ez a hőmérséklet elégséges ahhoz, hogy biztosítsa a rendszer hatékony működését.
A leghatékonyabbak olyan hőszivattyúk, amelyek a hőenergiát stabil hőmérséklet-indexekkel rendelkező forrásokból nyerik ki, vagyis a hőszivattyúkból. vízből és talajból
A hőszivattyúk fő tervezési elemei
Annak érdekében, hogy az energiatermelő üzem a hőszivattyú működési elvei szerint működjön, a tervnek 4 fő egységet kell tartalmaznia, ezek:
- Kompresszor.
- Párologtató.
- Kondenzátor.
- Fojtószelep.
A hőszivattyú tervezésének fontos eleme a kompresszor. Fő funkciója a hűtőközeg forrásból származó gőzök nyomásának és hőmérsékletének növelése. Különösen a modern görgős kompresszorokat használják a HVAC berendezések és a hőszivattyúk számára.
Az alacsony forráspontú folyadékokat olyan munkaközegként használják, amely a hőenergia közvetlen átvitelét végzi. Általában ammóniát és freont (+) használnak.
Az ilyen kompresszorokat úgy tervezték, hogy azok nulla hőmérsékleten működjenek. Más fajtáktól eltérően a görgető kompresszorok kevés zajt okoznak és alacsony gázhőmérsékleten és magas kondenzációs hőmérsékleten működnek. A kétségtelen előnye a kompakt méret és az alacsony fajsúly.
A hőszivattyú majdnem minden energiáját a hőenergiának a szobába történő szállítására fordítják. Tehát a rendszerek munkája körülbelül 1 energiaegységet vesz igénybe 4 - 6 egység (+) gyártásakor.
A párologtató szerkezeti elemként olyan tartály, amelyben folyékony hűtőközeg átalakul gőzré. A zárt körben keringő hűtőközeg áthalad a párologtatón. Ebben a hűtőközeg felmelegszik és gőzvé válik. A keletkező gőz alacsony nyomás alatt a kompresszor felé irányul.
A kompresszorban a hűtőközeg-gőzök nyomásnak vannak kitéve és hőmérsékletük emelkedik. A kompresszor nagy nyomás alatt szivattyúzza a fűtött gőzt a kondenzátor felé.
A kompresszor összenyomja az áramkörben keringő közeget, aminek következtében a hőmérséklet és a nyomás emelkedik. Ezután a sűrített közeg belép a hőcserélőbe (kondenzátorba), ahol hűti, hőt vizet vagy levegőt szállít.
A rendszer következő szerkezeti eleme egy kondenzátor. Funkciója a hőenergia visszatérése a fűtési rendszer belső áramkörére csökken.
Az ipari vállalkozások által gyártott sorozatminták lemezes hőcserélőkkel vannak felszerelve. Az ilyen kondenzátorok fő anyaga ötvözött acél vagy réz.
Öngyártó hőcserélőre alkalmas, fél hüvelyk átmérőjű rézcső. A hőcserélő gyártásához használt csövek falvastagságának legalább 1 mm-nek kell lennie
A hidraulikus áramkör azon részének elején, ahol a nagynyomású keringő közeget alacsony nyomású közeggé alakítjuk, termosztatikus vagy egyéb módon fojtószelepet szerelnek. Pontosabban, a kompresszorral párosított fojtószelep két részre osztja a hőszivattyú áramkört: az egyik nagynyomású paraméterekkel, a másik alacsony.
Amikor egy expanziós fojtószelepen halad át, a zárt áramkörben keringő folyadék részben elpárolog, aminek következtében a nyomás csökken. Ezután belép a hőcserélőbe, kommunikálva a környezettel. Ez rögzíti a közeg energiáját, és visszajuttatja a rendszerbe.
A fojtószelep segítségével a hűtőközeg áramlását a párologtató irányában szabályozzuk. A szelep kiválasztásakor figyelembe kell venni a rendszer paramétereit. A szelepnek meg kell felelnie ezeknek a paramétereknek.
A hőszabályozó szelepen áthaladva a hőátadó folyadék részben elpárolog, és az áramlási hőmérséklet csökken (+)
Válassza ki a hőszivattyú típusát
A fűtési rendszer fő mutatója a teljesítmény. A hatalom az első helyen függ a pénzügyi költségek vásárlása berendezések és a választás egy vagy másik forrás alacsony hőmérsékletű hő. Minél nagyobb a hőszivattyús rendszer kapacitása, annál nagyobb a komponenselemek költsége.
Először is ez a kompresszor kapacitására, a geotermikus szondák mélységére, vagy a vízszintes tartály befogadására alkalmas területre vonatkozik. A megfelelő termodinamikai számítások egyfajta garanciát jelentenek arra, hogy a rendszer hatékonyan működjön.
Ha van egy víztároló a személyes terület mellett, a víz-víz hőszivattyú lesz a leginkább költséghatékony és produktív választás.
Először meg kell vizsgálni egy olyan helyet, amelyet a szivattyú telepítésére terveztek. Ideális állapot a tartály jelenléte ezen az oldalon. Használata víz-víz típus jelentősen csökkenti a földmunkák mennyiségét.
A földhő felhasználása éppen ellenkezőleg, az ásatáshoz kapcsolódó számos munkát foglal magában. A leghatékonyabbnak tekintik a vízi környezetet alacsony hőmérsékletű hőt használó rendszereket.
A hőszivattyú készüléke, amely a talajból származó hőenergiát kivonja, lenyűgöző mennyiségű földmunkát foglal magában. A gyűjtő a szezonális fagyasztási szint alatt helyezkedik el.
Használja a talaj termikus energiáját két módon. Az első a 100-168 mm átmérőjű kutak fúrására vonatkozik. Az ilyen kutak mélysége a rendszer paramétereitől függően akár 100 m-re is elérheti.
Ezekbe a lyukakba speciális szondákat helyeznek. A második módszer csövek gyűjtőjét használja. Egy ilyen kollektor vízszintes síkban helyezkedik el. Ehhez az opcióhoz elég nagy területre van szükség.
A kollektor fektetéséhez a nedves talajú területek ideálisak. Természetesen a kutak fúrása többet fog fizetni, mint a tartály vízszintes elhelyezkedése. Azonban nem minden oldalon van szabad hely. Egy kilométeres hőszivattyú teljesítményhez 30 és 50 m² közötti terület szükséges.
A termikus energia egyik mély kútból történő vételére szolgáló létesítmény egy kicsit olcsóbb lehet, mint egy gödör ásása. De egy súlyos plusz a térben elért jelentős megtakarítás, ami fontos a kis területek tulajdonosai számára.
A talajvíz magasan fekvő horizontjának jelenléte esetén a hőcserélőket két, egymás között egymástól 15 m távolságban lévő lyukba lehet elhelyezni.
A hőenergia kiválasztása az ilyen rendszerekben a felszín alatti vizek zárt hurokba történő szivattyúzásával, amelynek részei kutakban találhatók. Egy ilyen rendszernek szűrőt kell telepítenie és rendszeresen tisztítania kell a hőcserélőt.
A legegyszerűbb és legolcsóbb hőszivattyús rendszer a levegőből származó hőenergia kivonásán alapul. Amint a készülék hűtőszekrényének alapja lett, később elvei szerint kifejlesztették a légkondicionáló berendezéseket.
A legegyszerűbb hőszivattyús rendszer az energiát a levegő tömegéből veszi. Nyáron a fűtésben részt vesz, télen a légkondicionálásban. A rendszer mínuszja az, hogy egy független változatban az egység elégtelen
A különböző típusú berendezések hatékonysága nem azonos. A legalacsonyabb indikátorok a szivattyúkat a légkörben használják. Ezenkívül ezek az adatok közvetlenül függnek az időjárási viszonyoktól.
A hőszivattyúk talajtípusai stabilak. Ezen rendszerek hatékonysági együtthatója 2,8-3,3 tartományban változik. A leghatékonyabb rendszerek vízzel rendelkeznek. Ennek oka elsősorban a forráshőmérséklet stabilitása.
Meg kell jegyezni, hogy minél mélyebb a szivattyúgyűjtő a tartályban, annál stabilabb a hőmérséklet. Ahhoz, hogy 10 kW teljesítményt érjünk el, kb. 300 méteres csővezetékre van szükség.
A hőszivattyú hatékonyságát jellemző fő paraméter a konverziós együttható. Minél magasabb a konverziós tényező, annál hatékonyabb a hőszivattyú.
A hőszivattyú konverziós arányát a hőáramlás és a kompresszor által fogyasztott villamos energia arányában fejezzük ki.
Hőszivattyú építése
Ismerve a hőszivattyú hatásmechanizmusát és eszközt, önállóan szereljük össze és szereljük össze alternatív fűtési rendszer teljesen lehetséges. A munka megkezdése előtt meg kell számolni a jövőbeli rendszer összes alapvető paraméterét. A jövőbeni szivattyú paramétereinek kiszámításához használhatja a hűtőrendszerek optimalizálására tervezett szoftvert.
A legegyszerűbb kivitelezési lehetőség levegő-víz rendszer. Nem igényel bonyolult munkát a külső áramkör készülékén, amely a víz- és a földi hőszivattyúk fajtájához tartozik. A telepítéshez csak két csatornára lesz szükség, amelyek közül az egyiket levegővel szállítjuk, a második a hulladéktömeg kiürítésére szolgál.
A legegyszerűbb módja annak, hogy magadnak legyen egy hőszivattyú a levegő tömegéből vett hővel. A kültéri ventilátor levegőt fúj a párologtatóba.
A ventilátor mellett meg kell szerezni a szükséges teljesítményű kompresszort. Egy ilyen egység eléggé alkalmas kompresszor, amely hagyományos osztott rendszerek. Nem szükséges új egységet vásárolni.
Eltávolíthatja a régi eszközökből vagy használhatja azt. régi hűtőszekrény tartozékok. Célszerű spirális változat használata. Ezek a kompresszor opciók, a megfelelő hatékonyság mellett, magas nyomást hoznak létre, ami a hőmérséklet emelkedését biztosítja.
A kondenzátor építéséhez tartályra és rézcsőre van szükség. A cső egy tekercs. A gyártásához a kívánt átmérőjű hengeres testet használjuk. Miután rézcsövet húzott rá, könnyen és gyorsan előállíthatja ezt a szerkezeti elemet.
Az előkészített tekercs egy előre vágott félig van felszerelve. A konténerek gyártásához jobb a korróziós folyamatokkal szemben ellenálló anyagok használata. A tekercs behelyezése után a tartály felét hegesztik.
A tekercs területét a következő képlettel számítjuk ki:
MT / 0,8 RT,
ahol:
- MT - a hőenergiát, amely a rendszert adja.
- 0,8 - hővezetési tényező a víz kölcsönhatásában a tekercs anyagával.
- RT - a bemeneti és kimeneti vízhőmérséklet közötti különbség.
A tekercs öngyártására szolgáló rézcső kiválasztása során figyelembe kell venni a falak vastagságát. Legalább 1 mm-nek kell lennie. Ellenkező esetben a cső tekercselése deformálódik. A cső, amelyen keresztül a hűtőközeg bemenet a tartály tetején helyezkedik el.
A hőcserélő rézcsőből készül, azzal a céllal, hogy a rézcsövet a hengeres alakú tárgyra csavarja. Minél nagyobb a tekercs felülete, annál nagyobb a szivattyú teljesítménye
A hőszivattyú párologtatóját két változatban lehet elkészíteni - tartály formájában, tekercsben, és cső formájában. Mivel a párologtatóban lévő folyadék hőmérséklete kicsi, a kapacitás műanyag hordóból készülhet. Ebben a tartályban a rézcsőből készült áramkör kerül elhelyezésre.
A kondenzátorral ellentétben a párologtató tekercsének tekercsének meg kell felelnie a kiválasztott tartály átmérőjének és magasságának. A párologtató második változata: egy cső a csőben. Ebben a kiviteli alakban a hűtőközegcsövet egy nagyobb átmérőjű műanyag csőbe helyezzük, amelyen keresztül a víz kering.
Egy ilyen cső hossza a szivattyú tervezett teljesítményétől függ. Ez 25-40 méter lehet. Ez a cső spirálba van tekercselve.
A termosztatikus szelep az elzáró és szabályozó szelepekre vonatkozik. Egy tűt használnak a tágulási kamrában rögzítőelemként. A szelep pozícióját a párologtató hőmérséklete határozza meg.
Ez a rendszer fontos eleme, amely meglehetősen összetett szerkezetű. Tartalmazza:
- Hőelem.
- Aperture.
- Kapilláris cső.
- Termoballon.
Ezek az elemek magas hőmérsékleten használhatatlanná válhatnak. Ezért a forrasztórendszeren végzett munka során a szelepet azbeszt ruhával kell elkülöníteni. A vezérlőszelepnek meg kell egyeznie a párologtató kapacitásával.
Az alapvető szerkezeti elemek gyártásával kapcsolatos munka után döntő fontosságú a teljes szerkezet egyetlen egységbe történő összeszerelése. A legfontosabb szakasz az hűtőközeg-befecskendezési eljárás vagy hűtőközeg a rendszerben.
Az ilyen művelet független végrehajtása aligha lehetséges egy egyszerű ember számára az utcán. A klímaberendezések javításával és karbantartásával foglalkozó szakemberekre kell fordulni.
Az ezen a területen dolgozó munkavállalók általában rendelkeznek a szükséges felszerelésekkel. A hűtőközeg töltése mellett tesztelhetik a rendszer működését. Az önhűtőközeg befecskendezése nemcsak a szerkezeti meghibásodást, hanem súlyos sérüléseket is okozhat. Emellett a rendszer elindításához speciális felszerelésre van szükség.
A rendszer indításakor a csúcsindítási terhelés általában 40 A körüli. Ezért a rendszer indító relé nélküli indítása nem lehetséges. Az első üzembe helyezés után a szelep beállítása és a hűtőközeg nyomása szükséges.
A hűtőközeg megválasztását komolyan kell venni. Végül is ez az anyag lényegében a hasznos hőenergia fő hordozója. A meglévő modern hűtőközegek közül a freonok a legnépszerűbbek. Ezek olyan szénhidrogénvegyületek származékai, amelyekben a szénatomok egy részét más elemek helyettesítik.
Ennek eredményeképpen a hőszivattyú egyes elemeinek összeszerelésének zárt hurokkal kell rendelkeznie, amelyen keresztül a munkaközeg kering.
A munka eredményeként zárt hurokrendszert kaptunk. A hűtőközeg benne kering, biztosítva a hőenergiát a párologtatóból a kondenzátorba. A hőszivattyúkat a háztartási hőellátó rendszerhez csatlakoztatva figyelembe kell venni, hogy a kondenzátorból kilépő víz hőmérséklete nem haladja meg az 50 - 60 fokot.
A hőszivattyú által termelt hőenergia alacsony hőmérsékletének köszönhetően speciális fűtőberendezéseket kell választani hőfogyasztóként. Ez lehet egy meleg padló vagy térfogatú, alacsony sugárzást biztosító radiátor, amely nagy sugárzással rendelkezik alumíniumból vagy acélból.
A hőszivattyúk saját készítésű változatai a legmegfelelőbbek ahhoz, hogy olyan segédberendezéseknek tekintsék, amelyek támogatják és kiegészítik a fő forrást.
Minden évben javul a hőszivattyúk tervezése. A háztartási használatra tervezett ipari formatervezéseknél hatékonyabb hőátadó felületeket használnak. Ennek eredményeként a rendszer teljesítménye folyamatosan növekszik.
Fontos tényező, amely serkenti az ilyen technológiák kifejlesztését a hőenergia előállításában, a környezetvédelmi komponens. Az ilyen rendszerek, amellett, hogy meglehetősen hatékonyak, nem szennyezik a környezetet. A nyílt láng hiánya teljesen biztonságos.
Következtetések és hasznos videó a témáról
# 1 videó. Hogyan készítsük el a legegyszerűbb házi hőszivattyút a PEX cső hőcserélőjével:
# 2. videó. Folyamatos oktatás:
Hőszivattyúk már régóta alternatív fűtési rendszerként használhatók. Ezek a rendszerek megbízhatóak, hosszú élettartamúak, és fontosak, környezetbarátak. Komolyan kezdenek tekinteni a hatékony és biztonságos fűtési rendszerek fejlesztésének újabb lépésének.
Szeretne feltenni egy kérdést, vagy egy érdekes módszerről egy hőszivattyú építésére, amelyet a cikk nem említ? Kérjük, írjon megjegyzéseket az alábbi mezőbe.
