De første versjoner av varmepumper kunne kun delvis tilfredsstille behovene til termisk energi. Moderne varianter er mer effektive og kan brukes til varmesystemer. Det er derfor mange villaeiere prøver å montere en varmepumpe med egne hender.
Vi vil fortelle deg hvordan du velger det beste alternativet for en varmepumpe, med tanke på geodataene i området der det er planlagt å bli installert. Artikkelen som er foreslått for vurdering beskriver i detalj operasjonsprinsippet for systemene for bruk av "grønn energi", forskjellene er oppført. Med vårt råd vil du uten tvil dvele på den effektive typen.
For uavhengige mestere presenterer vi teknologi for montering av varmepumpen. Informasjonen som presenteres for vurdering, suppleres med visuelle diagrammer, bildevalg og detaljert video briefing i to deler.
Innholdet i artikkelen:
- Hva er en varmepumpe og hvordan fungerer det?
- De viktigste designelementene til varmepumper
- Velg type varmepumpe
- Bygg en varmepumpe selv
- Konklusjoner og nyttig video om emnet
Hva er en varmepumpe og hvordan fungerer det?
Betegnelsen varmepumpe refererer til et sett med spesifikt utstyr. Hovedfunksjonen til dette utstyret er innsamling av varmeenergi og transport til forbrukeren. Kilden til slik energi kan være ethvert legeme eller medium som har en temperatur på + 1 eller flere grader.
I vårt miljø er kilder til lavtemperaturvarme mer enn nok. Dette er industrielt avfall fra bedrifter, termiske og kjernekraftverk, kloakk, etc. For drift av varmepumper innen oppvarming av hjemmet er det nødvendig med tre selvregenererende naturlige kilder - luft, vann, land.
Varmepumper "trekker" energi fra prosesser som regelmessig forekommer i miljøet. Prosessstrømmen stopper aldri, fordi kilder anses å være uuttømmelige av menneskelige kriterier.
De tre potensielle energileverandørene som er oppført, er direkte relatert til solens energi, som ved hjelp av oppvarming driver luft med vinden og overfører termisk energi til jorden. Det er valget av kilden som er hovedkriteriet i henhold til hvilke varmepumpsystemer er klassifisert.
Prinsippet for drift av varmepumper er basert på kropps eller media evne til å overføre varmeenergi til en annen kropp eller et medium. Mottakere og leverandører av energi i varmepumpsystemer arbeider vanligvis i par.
Slik skiller du ut følgende typer varmepumper:
- Luft er vann.
- Jorden er vann.
- Vann er luft.
- Vann er vann.
- Jorden er luft.
- Vann - vann
- Luft er luft.
I dette tilfellet bestemmer det første ordet typen medium hvor systemet tar lavtemperaturvarme. Den andre indikerer typen bærer som denne varmeenergien overføres til. Så, i varmepumper er vann vann, det tas varme fra vannmediet og væske brukes som varmebærer.
Varmepumper av konstruktiv type er dampkompresjonsinstallasjoner. De trekker ut varme fra naturlige kilder, prosesserer og transporterer det til forbrukerne (+)
Moderne varmepumper bruker tre hoved varmekilde. Dette - jord, vann og luft. Det enkleste av disse alternativene er luftvarmepumpe. Populariteten til slike systemer er knyttet til deres ganske enkle design og enkel installasjon.
Bildegalleri
bilde av
Varmepumpen inneholder en innendørs og utendørs enhet. Ytre delen er beregnet på naturlig energiinntak, intern for bearbeiding
Den eksterne luft-til-luft-varmepumpenheten ligner på utsiden av et klimaanlegg, det bruker liknende prinsipper.
Hvis du ønsker å øke ytelsen til luft-til-luft-varmesystemet, øker du fordamperens område.
Termiske systemer som bruker varme fra jordens indre er betydelig mer komplekse og dyrere å bygge. Blant dem er vertikale arbeid - brønner
For bygging av horisontale fordamper systemer som tar varme fra jorden, er det nødvendig med store områder fri for bygg.
Fordamperrørene kan legges i en rekke løkker i grøftene. Det viktigste er å grave inn i bakken den nødvendige opptaket til energimottakeren
En brønn for bruk av grunnvannsenergi er konstruert i henhold til prinsipper som ligner regler for enhetens fordamperanlegg med grunninntak
For enheten til den vertikale fordamperen til en varmepumpe som bruker vannets energi, trenger du et nærliggende reservoar med tilstrekkelig område
Standardprinsippet til varmepumpenheten
Ekstern luft-til-luft-varmepumpeenhet
En rekke luft-til-luft termisk installasjon
Horisontal fordamper system av jordvannet
Enhetens varmemottaker pumpe jord-til-luft
Fordamper i utvalgte jordgraver
Vann godt for vann-til-vann-varmepumpe
Horisontale mottakere av vannenergi
Til tross for denne populariteten har disse varianter ganske lav produktivitet. I tillegg er effektiviteten ustabil og avhenger av sesongvariasjoner i temperatur.
Med redusert temperatur faller ytelsen betydelig. Slike varianter av varmepumper kan betraktes som et tillegg til den eksisterende hovedkilden til termisk energi.
Utstyrsalternativer ved bruk av bakken varmeregnes som mer effektive. Jorden mottar og akkumulerer termisk energi, ikke bare fra Solen, det blir stadig oppvarmet av energien til jordens kjerne.
Det vil si at jorda er en slags varmeakkumulator, hvis kapasitet er praktisk talt ubegrenset. Dessuten er jordens temperatur, spesielt på en bestemt dybde, konstant og varierer i ubetydelige grenser.
Omfang av energi generert av varmepumper:
Bildegalleri
bilde av
Varmepumper fungerer som energileverandører for behovene til lavtemperaturvarmekretser og vannvarmesystemer.
Varmepumper har funnet den mest aktive bruken som energileverandør til luftvarmekretser.
Varmepumper kan fullt ut gi systemet et varmt gulv med ønsket mengde kjølevæske som er nødvendig
Den lille, store varmepumpen med liten eller middels kraft, kan takle oppvarmet vann til et privat basseng
Varmepumper i varme og varmt vann
Søknad i kretser av luftvarme
Varmebærer forberedelse for gulvvarmesystemer
Termisk installasjon i bassenget vann oppvarming
Konstantiteten til kildetemperaturen er en viktig faktor i stabil og effektiv drift av denne typen kraftutstyr. Lignende egenskaper har systemer hvor vannmiljøet er den viktigste kilden til termisk energi. Samleren av slike pumper ligger enten i brønnen, hvor den ligger i akvariet, eller i et reservoar.
Den gjennomsnittlige årlige temperaturen for slike kilder som jord og vann varierer fra + 7º til + 12ºC. Denne temperaturen er nok til å sikre effektiv drift av systemet.
Den mest effektive er varmepumper som trekker ut varmeenergi fra kilder med stabile temperaturindekser, dvs. fra vann og jord
De viktigste designelementene til varmepumper
For at kraftproduksjonsanlegget skal fungere i samsvar med prinsippene for varmepumpens drift, må utformingen omfatte 4 hovedenheter, disse er:
- Kompressor.
- Fordamper.
- Kondensator.
- Gassventil.
Et viktig element i varmepumpens design er en kompressor. Hovedfunksjonen er å øke trykket og temperaturen på dampene som følge av kjøling av kjølemediet. Spesielt er moderne rullekompressorer brukt til VVS-utstyr og varmepumper.
Væsker med lavt kokepunkt brukes som arbeidsmedium som utfører direkte overføring av termisk energi. Ammoniak og freon (+) brukes generelt.
Slike kompressorer er konstruert for å operere ved temperaturer under null. I motsetning til andre varianter produserer rullekompressorer liten støy og opererer både ved lave gasskokende temperaturer og høye kondenseringstemperaturer. Den utvilsomt fordel er deres kompakte størrelse og lav spesifikk vekt.
Nesten all energi fra varmepumpen blir brukt på transport av termisk energi fra utsiden inn i rommet. Så arbeidet i systemene tar ca 1 energienhet i produksjonen av 4 - 6 enheter (+)
Fordamperen som et strukturelt element er en tank der konvertering av flytende kjølemiddel til damp oppstår. Kjølemidlet, som sirkulerer i en lukket krets, passerer gjennom fordamperen. I det varmes kjølemediet opp og blir til damp. Den resulterende dampen under lavtrykk er rettet mot kompressoren.
I en kompressor blir kjølevæskene utsatt for trykk og deres temperatur stiger. Kompressoren pumper oppvarmet damp under høyt trykk mot kondensatoren.
Kompressoren komprimerer mediet som sirkulerer i kretsen, som et resultat av hvilken temperatur og trykk øker. Deretter kommer komprimert medium inn i varmeveksleren (kondensatoren), der den avkjøles, overfører varme til vann eller luft
Det neste strukturelle elementet i systemet er en kondensator. Funksjonen er redusert til retur av termisk energi til varmekretsens interne krets.
Serieprøver produsert av industrielle bedrifter er utstyrt med platevarmevekslere. Hovedmaterialet til slike kondensatorer er legert stål eller kobber.
For selvproduksjonsvarmeveksler egnet kobberrør med en diameter på en halv tomme. Veggtykkelsen på rørene som brukes til å produsere varmeveksleren må være minst 1 mm
En termostatisk eller ellers chokeventil er installert i begynnelsen av den delen av hydraulikkkretsen hvor høytrykks-sirkulasjonsmediet omdannes til et lavtrykksmedium. Nærmere bestemt deler en gasspjeld med kompressor varmepumpekretsen i to deler: den ene med høytrykksparametre, den andre med de små.
Når den passerer gjennom en ekspansjonsgassventil, fordamper væsken som sirkulerer i en lukket krets delvis, som et resultat av hvilket trykket faller med temperatur. Deretter går inn i varmeveksleren, kommuniserer med omgivelsene. Den fanger energien til mediet og overfører den tilbake til systemet.
Ved hjelp av gassventilen styres kjølemiddelstrømmen mot fordamperen. Når du velger en ventil, må systemparametrene tas i betraktning. Ventilen må overholde disse parametrene.
Når varmebehandlingsventilen passerer, fordampes varmeoverføringsvæsken delvis, og strømningstemperaturen avtar (+)
Velg type varmepumpe
Hovedindikatoren for dette varmesystemet er strøm. Fra kraften i utgangspunktet vil avhenge av de økonomiske kostnadene ved kjøp av utstyr og valg av en eller annen kilde til lavtemperaturvarme. Jo høyere kapasiteten til varmepumpesystemet er, jo større koster komponentelementene.
Først og fremst refererer dette til kompressorens kapasitet, dybden av brønnene for geotermiske prober, eller området for å imøtekomme det horisontale reservoaret. Riktig termodynamiske beregninger er en slags garanti for at systemet vil fungere effektivt.
Hvis det er et vannreservoar ved siden av det personlige området, vil vann-til-vann-varmepumpen være det mest kostnadseffektive og produktive valget.
Til å begynne med er det nødvendig å studere et nettsted som er planlagt for installasjon av pumpen. Den ideelle tilstanden er tilstedeværelsen av et reservoar på dette nettstedet. Bruk av vann-vann type betydelig redusere mengden av jordarbeid.
Bruk av jordens varme, derimot, innebærer et stort antall arbeider relatert til utgravning. Systemer som bruker vannmiljø som lavverdig varme anses å være mest effektive.
Enheten til varmepumpen, som trekker ut termisk energi fra jorda, innebærer en imponerende mengde jordarbeid. En samler er lagt under sesongens frysepunkt.
Bruk jordens termiske energi på to måter. Den første omfatter borebrønner med en diameter på 100-168 mm. Dybden av slike brønner, avhengig av parametrene i systemet, kan nå 100 m eller mer.
Spesielle prober plasseres i disse brønnene. Den andre metoden bruker en samler av rør. En slik samler er plassert under jorden i et horisontalt plan. For dette alternativet trenger du et stort nok område.
For å legge opp samleren, anses områder med våtmark som ideelle. Naturligvis vil boringen av brønner koste mer enn den horisontale plasseringen av reservoaret. Men ikke hvert nettsted har ledig plass. For en kW varmepumpeffekt trenger du fra 30 til 50 m² areal.
Et anlegg for å ta termisk energi fra en dyp brønn kan være litt billigere enn å grave en grop. Men et tungt pluss er de betydelige besparelsene i rommet, noe som er viktig for eiere av små områder.
I tilfelle av tilstedeværelsen på stedet av en høytliggende grunnvannshorisont, kan varmevekslere anordnes i to brønner plassert i en avstand på ca 15 m fra hverandre.
Valget av termisk energi i slike systemer ved å pumpe grunnvann i en lukket sløyfe, hvorav deler er lokalisert i brønner. Et slikt system må installere et filter og regelmessig rengjøre varmeveksleren.
Den enkleste og billigste varmepumpesystemet er basert på utvinning av termisk energi fra luften. Når det ble grunnlaget for enhetens kjøleskap, ble senere ifølge prinsippene utviklet klimaanlegg.
Det enkleste varmepumpesystemet trekker energi fra luftmassen. Om sommeren deltar hun i oppvarming, om vinteren i klimaanlegg. Systemets minus er at enheten i en uavhengig versjon har utilstrekkelig effekt
Effektiviteten til ulike typer av dette utstyret er ikke det samme. De laveste indikatorene har pumpene som bruker luftmiljøet. I tillegg er disse tallene direkte avhengig av værforhold.
Jordtyper av varmepumper har stabil ytelse. Effektivitetskoeffisienten til disse systemene varierer i området fra 2,8 -3,3. De mest effektive systemene har vannvann. Dette skyldes hovedsakelig stabiliteten til kildetemperaturen.
Det skal bemerkes at jo dypere pumpeoppsamleren er plassert i reservoaret, desto stabile blir temperaturen. For å få en systemkraft på 10 kW, trenger du ca. 300 meter rørledning.
Hovedparameteren som karakteriserer effektiviteten til varmepumpen, regnes for å være dens konverteringskoeffisient. Jo høyere konverteringsfaktoren er, jo mer effektiv blir varmepumpen vurdert.
Konverteringsfrekvensen til varmepumpen uttrykkes i forhold til forholdet mellom varmestrømmen og den elektriske effekten som forbrukes av kompressoren.
Bygg en varmepumpe selv
Å vite handlingsplanen og enheten til varmepumpen, monterer og monterer uavhengig alternativt varmesystem ganske mulig. Før du starter arbeidet, er det nødvendig å beregne alle de grunnleggende parametrene til det fremtidige systemet. For å beregne parametrene for fremtidig pumpe, kan du bruke programvaren designet for å optimalisere kjølesystemene.
Det enkleste byggevalg er luftvannsystem. Det krever ikke komplisert arbeid på enheten til den eksterne kretsen, som er iboende i vann- og bakkenvarianter av varmepumper. For installasjonen vil det kun være behov for to kanaler, hvorav en vil bli levert med luft, den andre vil bli brukt til eksosmasse.
Den enkleste måten å gjøre det selv er å ha en varmepumpe med varme trukket fra luftmassen. En utendørs vifte blåser luft til fordamperen.
I tillegg til viften må du skaffe en kompressor av nødvendig kraft. For en slik enhet er ganske egnet kompressor, som er utstyrt med konvensjonelle splitte systemer. Det er ikke nødvendig å kjøpe en ny enhet.
Du kan fjerne den fra gammelt utstyr eller bruke det. gamle kjøleskap tilbehør. Det anbefales at du bruker en spiralversjon. Disse kompressoralternativene, i tillegg til å ha tilstrekkelig effektivitet, skaper et høyt trykk, noe som gir en økning i temperaturen.
For å bygge en kondensator trenger du en tank og et kobberrør. Fra røret er en spole. For fremstilling der det brukes en hvilken som helst sylindrisk kropp med ønsket diameter. Etter å ha spolt et kobberrør på det, kan du enkelt og raskt produsere dette strukturelle elementet.
Klar spole er montert i forkuttet i halv kapasitet. For fremstilling av beholdere er det bedre å bruke materialer som er motstandsdyktige mot korrosjonsprosesser. Etter at spolen er satt i den, blir tankens halvdel sveiset.
Spoleområdet beregnes ved å bruke følgende formel:
MT / 0,8 RT,
der:
- MT - Kraften til termisk energi, som gir systemet.
- 0,8 - Koeffisient av termisk ledningsevne i vekselvirkning av vann med spolenes materiale.
- RT - forskjellen mellom innløps- og utløpsvanntemperaturen.
Velge et kobberrør for selvtillaging av spolen, du må ta hensyn til tykkelsen på veggene. Det må være minst 1 mm. Ellers vil røret bli deformert ved vikling. Røret gjennom hvilket kjølemiddelinnløpet er plassert på toppen av tanken.
Varmeveksleren er laget av kobberrør ved å vikle kobberrøret på objektet med sylindrisk form. Jo større overflaten av spolen, jo høyere pumpens ytelse
Fordamperen til varmepumpen kan fremstilles i to versjoner - i form av en tank med en spole i den og i form av et rør i et rør. Siden temperaturen på væsken i fordamperen er liten, kan kapasiteten være laget av en plastrør. I denne beholderen plasseres kretsen, som er laget av kobberrør.
I motsetning til kondensatoren må spolen i fordamperspolen svare til diameteren og høyden til den valgte beholderen. Den andre varianten av fordamperen: et rør i røret. I denne utførelse er kjølemiddelrøret plassert i et plastrør av større diameter gjennom hvilken vann sirkulerer.
Lengden på et slikt rør avhenger av pumpens planlagte kraft. Det kan være fra 25 til 40 meter. Dette røret er viklet inn i en spiral.
Termostatventil refererer til avstengnings- og kontrollventiler. En nål brukes som et låseelement i ekspansjonskammeret. Ventilens posisjon bestemmes av temperaturen i fordamperen.
Dette er et viktig element i systemet har en ganske kompleks struktur. Den inkluderer:
- Termoelement.
- Aperture.
- Kapillærrør.
- Termoballon.
Disse elementene kan bli ubrukelige ved høye temperaturer. Derfor bør ventilen isoleres med asbestduk under arbeid på loddesystemet. Kontrollventilen må samsvare med fordamperens kapasitet.
Etter arbeidet med produksjon av grunnleggende konstruksjonsdeler kommer det avgjørende øyeblikket for å samle hele strukturen i en enkelt enhet. Det mest avgjørende scenen er injeksjonsprosess for kjølemediet eller kjølevæske i systemet.
Uavhengig utføring av en slik operasjon er neppe mulig for en enkel mann på gata. Det må vende seg til fagfolk som er engasjert i reparasjon og vedlikehold av klimatisk utstyr.
Arbeiderne i dette området har som regel det nødvendige utstyret. I tillegg til å lade kjølemediet, kan de teste driften av systemet. Selvkjølemiddelinjeksjon kan føre ikke bare til strukturelle feil, men også til alvorlige skader. I tillegg, for å starte systemet, trenger du også spesialutstyr.
Ved start av systemet oppstår en topp startbelastning, som vanligvis er rundt 40 A. Derfor er det ikke mulig å starte systemet uten startrelé. Etter første oppstart er det nødvendig å justere ventilen og kjølevæsketrykket.
Valget av kjølemiddel bør tas alvorlig. Tross alt er dette stoffet hovedsakelig ansett som den viktigste "transportøren" av nyttig termisk energi. Av de eksisterende moderne kjølemediene er freons mest populære. Disse er derivater av hydrokarbonforbindelser hvor en del av karbonatomer er erstattet av andre elementer.
Som et resultat bør samlingen av de enkelte elementene i varmepumpen ha en lukket sløyfe gjennom hvilken arbeidsmediet sirkulerer.
Som et resultat av dette arbeidet ble det oppnådd et lukket sløyfesystem. Kjølemidlet sirkulerer i det, og sikrer valg og overføring av termisk energi fra fordamperen til kondensatoren. Ved tilkobling av varmepumper til husets varmeforsyningssystem skal det bemerkes at vanntemperaturen ved utløpet fra kondensatoren ikke overstiger 50 - 60 grader.
På grunn av den lave temperaturen på varmenergien som genereres av varmepumpen, må du velge spesialiserte oppvarmingsanordninger som varmekilde. Dette kan være en varm gulv eller volum med lavt inerti radiatorer laget av aluminium eller stål med stort strålingsområde.
Selvlagde versjoner av varmepumper er mest hensiktsmessige å betrakte som tilleggsutstyr som støtter og utfyller arbeidet til hovedkilden.
Hvert år er designene av varmepumper forbedret. I industrielle konstruksjoner beregnet for husholdning, brukes mer effektive varmeoverføringsflater. Som et resultat øker systemytelsen konstant.
En viktig faktor som stimulerer utviklingen av slik teknologi for produksjon av varmeenergi er miljøkomponenten. Slike systemer, foruten å være ganske effektive, forurenser ikke miljøet. Fraværet av åpen flamme gjør det helt trygt.
Konklusjoner og nyttig video om emnet
Video # 1. Hvordan lage den enkleste hjemmelagde varmepumpen med en varmeveksler fra PEX-rør:
Video # 2. Fortsatt instruksjon:
Varmepumper har lenge vært brukt som alternative varmesystemer. Disse systemene er pålitelige, har en lang levetid og, viktigere, er miljøvennlige. De begynner seriøst som et annet skritt mot utvikling av effektive og sikre varmesystemer.
Ønsker du å stille et spørsmål eller fortelle om en interessant metode for å bygge en varmepumpe som ikke er nevnt i artikkelen? Vennligst skriv kommentarer i boksen under.
