Jak vyrobit tepelné čerpadlo vzduch-voda: schémata zařízení a vlastní montáž

V souvislosti s pravidelným zvyšováním nákladů na chladicí kapaliny se stávají populární alternativní způsoby vytápění. Například praktické tepelné čerpadlo vzduch-voda, které využívá k ohřevu energii vzduchu. Instalace nevyžaduje drahé spotřební materiály, snadné použití, bezpečné.

Vzhledem ke značným nákladům na tovární montáž jednotky mají mnozí zájem o nezávislou konstrukci tohoto systému. Řekneme vám, co bude domácí mistr potřebovat, aby vyrobil domácí tepelné čerpadlo. Zde najdete, jaké technické vybavení by mělo být skladem.

Vlastnosti tepelného systému vzduch-voda

Tepelné čerpadlo, kterému je tento článek věnován, na rozdíl od jiných modifikací takového zařízení (zejména voda-voda a půda-voda), má několik výhod:

• šetří elektřinu;
• instalace nebude vyžadovat rozsáhlé zemní práce, vrtání, získání zvláštních povolení;
• Pokud připojíte systém k solárním panelům, můžete zajistit jeho úplnou samostatnost.

Významnou výhodou tepelného systému, který získává větrnou energii a přenáší ji do vody, je stoprocentní bezpečnost životního prostředí.

Před provedením návrhu čerpadla je nutné zjistit, ve kterých případech je systém nejúčinnější a kdy je jeho použití nepraktické.

Systém tepelného čerpadla, který odebírá energii ze vzduchové hmoty, lze použít k ohřevu všech typů chladicích kapalin používaných v CIS: voda, vzduch, pára

Specifika aplikace a práce

Tepelné čerpadlo pracuje produktivně výhradně v teplotním rozsahu od -5 do +7 stupňů.Při teplotě vzduchu +7 bude systém generovat více tepla, než je nutné, a při hodnotě pod -5 nestačí pro vytápění. Důvodem je skutečnost, že koncentrovaný freon ve struktuře se vaří při teplotě -55 ° C.

Teoreticky může systém generovat teplo i při 30 stupňovém mrazu, ale nebude to dostačující pro vytápění, protože tepelný výkon přímo závisí na rozdílu mezi bodem varu chladiva a teplotou vzduchu.

Proto tento systém nebude fungovat pro obyvatele severních oblastí, kde se dříve vyskytuje chladné počasí, a v domech jižních regionů může efektivně sloužit několika chladným měsícům.

Pokud jsou v místnosti nainstalovány standardní baterie, bude tepelné čerpadlo pracovat méně efektivně. Nejlepší ze všeho je, že zařízení vzduch-voda je kombinováno s konvektory a dalšími radiátory s velkou plochou, stejně jako podlahové vytápění, „Teplé stěny“ typu vody.

Samotná místnost by také měla být dobře izolována z vnějšku, měla by mít vestavěná vícekomorová okna, která poskytují lepší tepelnou izolaci než běžné dřevěné nebo plastové.

Tepelné čerpadlo nejlépe spolupracuje s podlahovým topným systémem, který nevyžaduje zahřívání chladicí kapaliny nad 40 - 45 ° С.

Domácí tepelné čerpadlo schopné účinně vytápět domy až do 100 metrů čtverečních. ma zaručeno, že dá výkon 5 kW. Mělo by být zřejmé, že freon nemůže být nalit dostatečně kvalitní do struktury vytvořené v domácích podmínkách, proto by se dalo očekávat, že jeho bod varu bude -22 stupňů.

Zařízení pro montáž do domácnosti je ideální pro dodávku tepla do garáže, skleníku, technické místnosti, malý soukromý bazén atd. Systém se obvykle používá jako přídavné topení.

Elektrický kotel nebo jiné tradiční vybavení pro topnou sezónu bude v každém případě vyžadováno. Při silných mrazech (-15-30 stupňů) se doporučuje tepelné čerpadlo vypnout, aby nedošlo k plýtvání elektřinou, protože v tomto období jeho účinnost není vyšší než 10%.

Tepelná čerpadla dodávají dostatek energie pro ohřev vody ve vnitřních soukromých bazénech (+)

Princip systému

Pracovní látkou v designu je vzduch. Prostřednictvím venkovní jednotky, která je instalována na ulici, je kyslík veden do výparníku, kde interaguje s chladivem.

Freon se pod vlivem teploty stává plynným (protože se vaří při -55 ° C) a v zahřátém stavu vstupuje do kompresoru pod tlakem. Zařízení stlačuje plyn, čímž zvyšuje jeho teplotu.

Hot Freon vstupuje do okruhu akumulační nádrže (kondenzátoru), kde je teplo přenášeno do vody, kterou lze později použít k organizaci vytápění a FGP. V kondenzátoru ztrácí freon pouze část svého tepla a je stále v plynném stavu.

Při průchodu sytičem se chladicí kapalina rozprašuje, v důsledku čehož teplota klesá. Freon se stává kapalným a v této formě přechází do výparníku. Cyklus se opakuje.

Obrázek schematicky ukazuje implementaci principu elementárního tepelného čerpadla, rozděleného kompresorem a expandérem na dva okruhy - vysoký a nízký tlak

Ti, kteří chtějí stavět samostatně tepelné čerpadlo z odpadních materiálů a starých zařízení, například ze staré ledničky, pomohou informace popsané v článku, který doporučujeme.

Konstrukce tepelného čerpadla vzduch-voda

Systém tepelného čerpadla se skládá ze čtyř hlavních prvků:

• venkovní jednotka;
• kapacity výměníku-odpařovače;
• jednotka pro kompresor;
• skladovací kapacita (kondenzátor).

Zvažte konstrukční vlastnosti jednotlivých bloků.

Montáž venkovní jednotky

K vytvoření externího bloku budete potřebovat:

• Bydlení. Blok z děleného systému, pračka, další celkové vybavení je tradičně vhodné, někdy je postaveno nezávisle na sobě svařování kovové prvky. Po montáži je důležité kov ošetřit práškovou antikorozní barvou.
• Ventilátor. Produkt si lze půjčit ze staré práce klimatizační systémy nebo zakoupit samostatně.

Model ventilátoru by měl mít široké plastové listy a pokud možno s odnímatelným motorem, aby bylo možné je připojit k senzoru.

Chcete-li sestavit venkovní jednotku, potřebujete skříň a ventilátor z klimatizačního systému. Přibližné parametry bloku - 75x85x30 cm

Ve venkovní jednotce můžete instalovat výparník a pomocné prvky pro jeho provoz, ale je vhodnější umístit tyto části do samostatného pouzdra.

Nainstalujte venkovní jednotku ve vzdálenosti 2–10 m od domu. Je důležité pod ním postavit základ a položit vrchlík, aby byla struktura chráněna před srážením. Je také nutné upevnit mřížku před ventilátor, aby se zabránilo vniknutí nečistot, zbytků, listů do lopatek a trubek ventilátoru.

Kromě toho je žádoucí instalovat ohřívače, které chrání boční stěny a panely před námrazou. V tomto případě není nutné další vytápění pouzdra. Místo instalace jednotky musí být dobře větrané, mimo zdroje otevřeného plamene.

Jednotka s tepelným výměníkem-výparníkem

Výparník lze zakoupit hotově pomocí služeb dodavatelů v síti nebo vytvořit samostatně. K tomu potřebujete 80litrovou nádrž a měděný drát o průměru 10 mm a tloušťce alespoň 1 mm.

Délka se počítá individuálně s ohledem na požadovaný výkon. U zařízení o výkonu 5 kW můžete trvat 10 m. Ve výparníku dochází k ohřevu a cirkulaci freonu a ke kontaktu se vzduchem.

Chcete-li vytvořit výměník tepla, musíte navrhnout cívku. Za tímto účelem je drát ovinutý kolem silnostěnné trubky, jejíž průměr nepřesahuje šířku nádrže. Je důležité nechat plátky vyčnívající nad výšku krytu. Budou muset propojit cívku s dalšími prvky systému - kompresorem a zásobní nádrží.

Pro vytvoření cívky je měděná trubice se stěnami asi 1 mm ovinuta kolem plynového válce, potrubí nebo plastové láhve naplněné vodou

Do tělesa jsou vyříznuty 2 armatury pro připojení potrubí, jsou vytvořeny dva konektory pro výstup drátu. Sloučeniny jsou uzavřeny. Hotovou strukturu upevněte pomocí držáků ve tvaru písmene L.

Doporučuje se dodatečně nainstalovat odmrazovací relé do výparníku, protože v nádrži cirkuluje vzduch, jehož teplota je záporná.V tomto případě může kondenzace v systému způsobit zamrznutí výparníku. Aby se vyloučila tvorba vlhkosti, lze do systému zavést filtrační sušičku.

Pravidla instalace kompresoru

K instalaci kompresoru budete potřebovat samostatný kryt se zvukovou a vibrační izolací, protože téměř všechny modifikace zařízení jsou během provozu hlučné. Použitý kompresor si můžete vzít z chladničky, klimatizace nebo zakoupit nový model.

Pro tepelná čerpadla jsou vhodné následující typy kompresorů:

1. Rotační kompresory jsou nejlevnější, ale mají řadu nevýhod - způsobují hluk, nízkou účinnost a trvají 8-10 let.
2. Spirála úpravy jsou instalovány do všech moderních modelů klimatizací, chladniček. Jsou odolné (15-20 let), tiché, efektivní, ale mají vysoké náklady.
3. Píst modely jsou instalovány hlavně v průmyslových chladničkách. Výrobky mají dobrou účinnost, trvanlivé (15-20 let), ale extrémně hlučné a drahé.

U tepelného čerpadla musí být vybrán jednofázový kompresor. Před nákupem je důležité zjistit, s jakým typem freonu zařízení pracuje. Je vhodné zakoupit model běžící na R22, nejlépe na R422. Je snazší pracovat s chladivem tohoto typu než s jakýmkoli jiným typem freonu.

Kompresor je trubkami spojen s výparníkem a kondenzační jednotkou. Díky tomuto zařízení zvyšuje freon teplotu.

Návrh skladovací kapacity (kondenzátor)

K vytvoření kondenzátoru potřebujete skříňku pod 100litrovým kotlem nebo jinou nerezovou nádrží stejného objemu. Je také zapotřebí cívka vyrobená z měděné trubice. U čerpadla o výkonu 5 kW můžete vzít 12metrový drát. Horký freon prochází cívkovou trubicí, díky které je voda ohřívána.

Krok č. 1: Vytvoření cívky

K výrobě cívky potřebujete měděný drát o průměru nejméně 26 mm a tloušťce stěny 1 mm. Musí být navinut na potrubí, které má menší průřez než nádrž.

Výška spirály musí odpovídat výšce pouzdra. Je důležité ponechat vývody potrubí mimo nádrž, aby bylo možné spojit cívku s výparníkem a kompresorem.

Krok č. 2: příprava případu

Chcete-li nainstalovat cívku, musí být nádrž řezána. Nad a pod, musíte vytvořit otvory pro východy z měděného drátu, stejně jako vyříznout další přihrádky pro instalaci 2 tvarovek, z nichž jeden je určen k výstupu z vody a druhý pro vstup do něj. Po dokončení postupu musí být nádrž zapečetěna.

Tepelný výměník-kompresor lze zakoupit samostatně ve formě hotového návrhu. Pomocí zařízení z výroby můžete zvýšit výkon a efektivitu instalace.

Chladivo označené R22 v souladu s Montrealskými předpisy by mělo být vyřazeno z provozu do roku 2030. Pro naplnění systému je lepší použít jeho náhradní chladivo R422

Připojení externí jednotky k výparníku

Pro připojení venkovní jednotky a výparníku jsou nutné 2 polyetylenové trubky PND 32. Vzduch prochází jednou trubkou a vystupuje druhou.

Potrubí může být zakopáno v zemi, po přidání jakéhokoli pískového materiálu do příkopu, nebo ponecháno na povrchu, pokud je vnější plášť umístěn poblíž domu.

Připojení výparníku, kompresoru a nádrže

Freon cirkuluje v tomto systému. Pro spojení cívek s kompresorem a škrticí klapkou je nutné kontaktovat odborníky na chladicí zařízení. Pro osobu, která nemá zkušenosti s pájecími pracemi, bude obtížné, dokonce i s nástroji a materiály, správně spojit všechny prvky do jednoho systému, aby zajistily stavební práce.

Navíc bude vyžadováno mnoho dalších materiálů - trubky různých průměrů, různé modifikace vypouštěcí kohoutyventily pro vzduchové leptání, bezpečnostní ventily, jakož i svorky pro trubky, svorky, řezačky trubek pro řezání sekcí potrubí.

Budou zapotřebí další specializovaná zařízení, která jsou k dispozici v jakékoli dílně pro opravy chladniček a klimatizačních jednotek.

Kvalitní vstřikování freonu se provádí také pomocí speciálního vybavení. Kombinace výměníků tepla, kompresoru a škrticí klapky do pracovního systému je proto výhodnější a výhodnější obrátit se na profesionály.

Implementace systému pro správu instalace

Ke sledování tlaku a teploty freonu můžete použít desku s displejem z jakéhokoli klimatizačního zařízení. Při procesu pájení za pomoci odborníků lze návrh správně implementovat do instalace.

Je také možné připojit speciální zařízení - snímač otáček ventilátoru. Reguluje rychlost otáčení lopatek a také automatizuje rychlost oběhového čerpadla freon.

Kromě toho můžete nastavit časovač, elektrický startérzařízení chránící kompresor před přehřátím. Všechny tyto díly lze zakoupit v opravnách nebo na trhu náhradních dílů.

Výpočet výkonu tepelného čerpadla vzduch-voda

Pro vytápění místností o rozloze 100 metrů čtverečních. m potřebuji větší tepelné čerpadlo. Požadovaný výkon instalace lze vypočítat přibližně pomocí tabulky:

Tyto tabulky vám pomohou vypočítat plochu cívky a vytvořit instalaci konkrétní energie

Chcete-li určit, jaký výkon by měl mít kompresor, jaké průměry by se měly použít, a další důležitá data při navrhování tepelného čerpadla vzduch-voda, musíte se obrátit na jednu z následujících metod:

• Používejte online kalkulačky umístěné na webových stránkách výrobců tepelných výměníků.
• Aplikujte software Coolpack 1,46, Copeland.
• Pozvěte odborníka, který provede potřebná měření a výpočty.

Oblast cívky kondenzátoru (PZK) lze vypočítat podle vzorce:

PZK = M / 0,8DT,

kde M je výkon jednotky v kW; 0,8 - koeficient tepelné vodivosti při styku s vodou a mědí; DT je ​​teplotní rozdíl mezi vstupním a výstupním vzduchem v systému.

Parametry výše uvedeného tepelného čerpadla jsou vhodné pro místnosti do 100 metrů čtverečních. metrů. Výkon zařízení je 5 kW. Pokud si zakoupíte speciální tepelné výměníky, je zcela možné zvýšit kapacitu instalace až na 10-15 kW.

Obrázek ukazuje systém, ve kterém jsou v jedné nádrži kombinovány výměníky tepla, kompresor a škrticí klapka. Konstrukce využívá tovární tepelné výměníky (+)

Domácí instalační služba

Pro vysoce kvalitní provoz vyžaduje tepelné čerpadlo další údržbu. Používáte-li zařízení v zimě (vzhledem k tomu, že v pouzdru není instalován žádný přídavný ohřev), bude nutné jednotku pravidelně zahřívat, protože na jejím povrchu se vytvoří ledová kůra.

Je také nutné pravidelně:

• Vyčistěte lopatky ventilátoru od zbytků - listí, prach, nečistoty, sníh atd.
• Namažte kompresor podle jeho pokynů.
• Vyměňte olej v kompresoru a ventilátoru.

Kromě toho je pro normální fungování systému nutné pravidelně kontrolovat integritu měděného potrubí, napájecího kabelu dodávajícího kompresor, ventilátor a další zařízení.

Závěry a užitečné video na toto téma

Následující video vás seznámí s principem provozu a návrhem tepelného čerpadla, které zpracovává větrnou energii:

Domácí tepelné čerpadlo vzduch-voda je jedním z nejúčinnějších a levných zařízení pro další vytápění domácností. Tento systém může vytvořit a nainstalovat kdokoli.

Do níže uvedeného bloku napište komentáře. Možná máte zajímavé informace a fotografie k tématu článku? Ptejte se, sdílejte své vlastní názory a tipy užitečné pro návštěvníky webových stránek.