Wie man eine Wärmepumpe zum Heizen eines Hauses mit eigenen Händen herstellt: das Funktionsprinzip und das Montageschema

Die ersten Versionen von Wärmepumpen konnten den Bedarf an Wärmeenergie nur teilweise decken. Moderne Sorten sind effektiver und können für Heizsysteme verwendet werden. Deshalb versuchen viele Hausbesitzer, eine Wärmepumpe mit ihren eigenen Händen zu montieren.

Wir erklären Ihnen, wie Sie die beste Option für die Wärmepumpe auswählen und dabei die Geodaten des Standorts berücksichtigen, an dem sie installiert werden soll. Der zur Prüfung vorgeschlagene Artikel beschreibt ausführlich das Prinzip der Nutzung von „grüner Energie“ -Systemen, wobei die Unterschiede aufgeführt sind. Basierend auf unseren Ratschlägen werden Sie sich zweifellos auf den effektiven Typ konzentrieren.

Für unabhängige Meister präsentieren wir die Technologie der Montage einer Wärmepumpe. Die zur Prüfung vorgelegten Informationen werden durch visuelle Diagramme, Fotoauswahl und detailliertes Videotraining in zwei Teilen ergänzt.

Was ist eine Wärmepumpe und wie funktioniert sie?

Der Begriff Wärmepumpe bezieht sich auf eine Reihe spezifischer Geräte. Die Hauptfunktion dieses Geräts ist die Sammlung von Wärmeenergie und deren Transport zum Verbraucher. Die Quelle dieser Energie kann jeder Körper oder jedes Medium mit einer Temperatur von + 1 ° C oder mehr sein.

In unserer Umgebung gibt es mehr als genug Quellen für Niedertemperaturwärme. Dies sind Industrieabfälle von Unternehmen, Wärme- und Kernkraftwerken, Abwasser usw. Für den Betrieb von Wärmepumpen im Bereich der Hausheizung werden drei unabhängig voneinander wiederhergestellte natürliche Quellen benötigt - Luft, Wasser und Land.

Wärmepumpen „ziehen“ Energie aus Prozessen, die regelmäßig in der Umwelt ablaufen. Der Prozess hört nie auf, weil die Quellen nach menschlichen Kriterien als unerschöpflich erkannt werden

Die drei aufgeführten potenziellen Energieversorger stehen in direktem Zusammenhang mit der Energie der Sonne, die durch Erhitzen Luft mit dem Wind bewegt und Wärmeenergie auf die Erde überträgt. Die Wahl der Quelle ist das Hauptkriterium für die Klassifizierung von Wärmepumpensystemen.

Das Funktionsprinzip von Wärmepumpen basiert auf der Fähigkeit von Körpern oder Medien, Wärmeenergie auf einen anderen Körper oder ein anderes Medium zu übertragen. Empfänger und Energieversorger in thermischen Pumpsystemen arbeiten normalerweise paarweise.

Unterscheiden Sie also die folgenden Arten von Wärmepumpen:

• Luft ist Wasser.
• Die Erde ist Wasser.
• Wasser ist Luft.
• Wasser ist Wasser.
• Erde ist Luft.
• Wasser - Wasser
• Luft ist Luft.

In diesem Fall definiert das erste Wort den Medientyp, in dem das System Niedertemperaturwärme abführt. Die zweite gibt den Trägertyp an, auf den diese Wärmeenergie übertragen wird. Bei Wärmepumpen Wasser - Wasser wird dem wässrigen Medium Wärme entzogen und Flüssigkeit als Wärmeträger verwendet.

Die Wärmepumpen sind strukturelle Dampfkompressionseinheiten. Sie entziehen natürlichen Quellen Wärme, verarbeiten sie und transportieren sie zu den Verbrauchern (+)

Moderne Wärmepumpen verwenden drei Hauptleitungen Wärmequelle. Das ist Boden, Wasser und Luft. Die einfachste dieser Optionen ist Luftwärmepumpe. Die Popularität solcher Systeme hängt mit ihrem relativ einfachen Design und der einfachen Installation zusammen.

Trotz dieser Beliebtheit weisen diese Sorten eine eher geringe Produktivität auf. Darüber hinaus ist der Wirkungsgrad instabil und hängt von saisonalen Temperaturschwankungen ab.

Mit abnehmender Temperatur sinkt ihre Leistung erheblich. Solche Optionen für Wärmepumpen können als Ergänzung zur vorhandenen Hauptwärmequelle betrachtet werden.

Optionen für die Verwendung von Geräten Erdwärmegelten als effektiver. Der Boden empfängt und sammelt Wärmeenergie nicht nur von der Sonne, sondern wird ständig durch die Energie des Erdkerns erwärmt.

Das heißt, der Boden ist eine Art Wärmebatterie, deren Leistung praktisch unbegrenzt ist. Darüber hinaus ist die Bodentemperatur, insbesondere in einer bestimmten Tiefe, konstant und variiert nur unwesentlich.

Energieumfang von Wärmepumpen:

Die Konstanz der Quellentemperatur ist ein wichtiger Faktor für den stabilen und effizienten Betrieb dieser Art von Stromversorgungsanlagen. Ähnliche Eigenschaften besitzen Systeme, bei denen die aquatische Umwelt die Hauptquelle für Wärmeenergie ist. Der Sammler solcher Pumpen befindet sich entweder im Brunnen, wo er sich im Grundwasserleiter befindet, oder in einem Reservoir.

Die durchschnittliche Jahrestemperatur von Quellen wie Boden und Wasser variiert zwischen + 7 ° C und + 12 ° C. Eine solche Temperatur reicht völlig aus, um den effektiven Betrieb des Systems sicherzustellen.

Am effektivsten sind Wärmepumpen, die Wärmeenergie aus Quellen mit stabilen Temperaturindikatoren extrahieren, d.h. aus Wasser und Boden

Die Hauptstrukturelemente von Wärmepumpen

Damit das Kraftwerk nach den Prinzipien der Wärmepumpe arbeiten kann, müssen 4 Haupteinheiten in seiner Auslegung vorhanden sein: Dies sind:

• Kompressor
• Verdampfer.
• Kondensator.
• Drosselklappe.

Ein wichtiges Element bei der Konstruktion der Wärmepumpe ist der Kompressor. Seine Hauptfunktion besteht darin, den Druck und die Temperatur der Dämpfe zu erhöhen, die durch das Kochen des Kältemittels entstehen. Insbesondere für die Klimatechnik und Wärmepumpen werden moderne Spiralverdichter eingesetzt.

Als Arbeitsmedium, das eine direkte Übertragung von Wärmeenergie durchführt, werden Flüssigkeiten mit niedrigem Siedepunkt verwendet. In der Regel werden Ammoniak und Freone verwendet (+)

Solche Kompressoren sind für den Betrieb bei Temperaturen unter Null ausgelegt. Im Gegensatz zu anderen Sorten erzeugen Spiralverdichter wenig Geräusche und arbeiten sowohl bei niedrigen Gassiedepunkten als auch bei hohen Kondensationstemperaturen. Der zweifelsfreie Vorteil ist ihre kompakte Größe und das geringe spezifische Gewicht.

Fast die gesamte Energie der Wärmepumpe wird für den Transport von Wärmeenergie von außen nach innen verwendet. So wird etwa 1 Energieeinheit für den Betrieb von Systemen zur Herstellung von 4-6 Einheiten (+) ausgegeben.

Der Verdampfer als Strukturelement ist ein Behälter, in dem flüssiges Kältemittel in Dampf umgewandelt wird. Das in einem geschlossenen Kreislauf zirkulierende Kältemittel strömt durch den Verdampfer. Darin erwärmt sich das Kältemittel und wird zu Dampf. Niederdruckdampf wird zum Kompressor geleitet.

Im Kompressor sind Kältemitteldämpfe Druck ausgesetzt und ihre Temperatur steigt an. Der Kompressor pumpt den erhitzten Dampf unter hohem Druck zum Kondensator.

Der Kompressor komprimiert das im Kreislauf zirkulierende Medium, wodurch seine Temperatur und sein Druck ansteigen. Dann tritt das komprimierte Medium in den Wärmetauscher (Kondensator) ein, wo es gekühlt wird und Wärme an Wasser oder Luft überträgt

Das nächste Strukturelement des Systems ist ein Kondensator. Seine Funktion besteht darin, Wärmeenergie an den internen Kreislauf des Heizungssystems zu übertragen.

Serienproben von Industrieunternehmen sind mit Plattenwärmetauschern ausgestattet. Das Hauptmaterial für solche Kondensatoren ist legierter Stahl oder Kupfer.

Für selbstgemachte Wärmetauscher ist ein Kupferrohr mit einem Durchmesser von einem halben Zoll geeignet. Die Wandstärke der zur Herstellung des Wärmetauschers verwendeten Rohre muss mindestens 1 mm betragen

Ein thermostatisches oder anderweitig drosselndes Ventil ist am Anfang des Teils des Hydraulikkreislaufs installiert, in dem das zirkulierende Hochdruckmedium in ein Niederdruckmedium umgewandelt wird. Genauer gesagt teilt die mit dem Kompressor gepaarte Drossel den Wärmepumpenkreis in zwei Teile: einen mit hohen Druckparametern, den anderen mit niedrigen.

Beim Durchgang durch eine Expansionsdrosselklappe verdampft das in einem geschlossenen Kreislauf zirkulierende Fluid teilweise, wodurch der Druck mit der Temperatur abnimmt. Dann tritt es in Kommunikation mit der Umgebung in den Wärmetauscher ein. Dort fängt es die Energie des Mediums ein und überträgt sie zurück an das System.

Die Drosselklappe steuert den Kältemittelfluss zum Verdampfer. Bei der Auswahl eines Ventils müssen die Systemparameter berücksichtigt werden. Das Ventil muss diesen Parametern entsprechen.

Beim Durchgang durch ein Wärmeregelventil verdampft das flüssige Kühlmittel teilweise und die Vorlauftemperatur nimmt ab (+)

Auswahl des Wärmepumpentyps

Die Hauptanzeige dieses Heizsystems ist die Stromversorgung. Erstens hängen die finanziellen Kosten für den Kauf von Geräten und die Wahl der einen oder anderen Niedertemperaturwärmequelle von der Kapazität ab. Je höher die Leistung des Wärmepumpensystems ist, desto höher sind die Kosten für die Komponenten.

Zunächst bezieht es sich auf die Kompressorkapazität, die Tiefe der Bohrlöcher für geothermische Sonden oder den Bereich für die Platzierung eines horizontalen Kollektors. Korrekte thermodynamische Berechnungen sind eine Art Garantie dafür, dass das System effizient arbeitet.

Wenn sich in der Nähe Ihres persönlichen Standorts ein Teich befindet, ist eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe die kostengünstigste und produktivste Wahl

Zunächst sollten Sie den Bereich untersuchen, der für die Installation der Pumpe geplant ist. Eine ideale Bedingung wäre das Vorhandensein eines Gewässers in diesem Abschnitt. Verwenden Sie Wasser-Wasser-Optionen Reduzieren Sie das Volumen der Erdarbeiten erheblich.

Die Nutzung der Landwärme umfasst im Gegenteil eine Vielzahl von Arbeiten im Zusammenhang mit Ausgrabungen. Systeme, die die aquatische Umwelt als minderwertige Wärme nutzen, gelten als die effizientesten.

Das Gerät einer Wärmepumpe, die dem Boden Wärmeenergie entzieht, erfordert eine beeindruckende Menge an Erdarbeiten. Der Sammler wird unter das Niveau des saisonalen Gefrierens gelegt

Es gibt zwei Möglichkeiten, die Wärmeenergie des Bodens zu nutzen. Die erste umfasst das Bohren von Bohrlöchern mit einem Durchmesser von 100 bis 168 mm. Die Tiefe solcher Bohrlöcher kann abhängig von den Parametern des Systems 100 m oder mehr erreichen.

In diesen Vertiefungen sind spezielle Sonden angeordnet. Bei der zweiten Methode wird ein Rohrverteiler verwendet. Ein solcher Kollektor befindet sich unterirdisch in einer horizontalen Ebene. Für diese Option ist eine ausreichend große Fläche erforderlich.

Für die Verlegung des Kollektors gelten Bereiche mit feuchtem Boden als ideal. Das Bohren von Brunnen kostet natürlich mehr als die horizontale Lage des Reservoirs. Allerdings hat nicht jeder Bereich freien Speicherplatz. Für eine kW Wärmepumpenleistung werden 30 bis 50 m² Fläche benötigt.

Eine Konstruktion zum Sammeln von Wärmeenergie mit einem tiefen Brunnen kann etwas billiger sein als das Graben einer Grube. Ein wesentliches Plus ist jedoch die erhebliche Platzersparnis, die für Eigentümer kleiner Grundstücke wichtig ist

Bei Vorhandensein eines hoch liegenden Grundwasserhorizonts können Wärmetauscher in zwei Brunnen angeordnet werden, die sich in einem Abstand von etwa 15 m voneinander befinden.

Die Auswahl der Wärmeenergie in solchen Systemen durch Pumpen des Grundwassers in einem geschlossenen Kreislauf, von dem sich Teile in Brunnen befinden. Ein solches System erfordert die Installation eines Filters und die regelmäßige Reinigung des Wärmetauschers.

Der einfachste und billigste Wärmepumpenkreis basiert auf der Entnahme von Wärmeenergie aus der Luft.Nachdem es die Grundlage für die Installation von Kühlschränken geworden war, wurden später nach seinen Grundsätzen Klimaanlagen entwickelt.

Das einfachste Wärmepumpensystem erhält Energie aus der Luftmasse. Im Sommer nimmt sie an der Heizung teil, im Winter an der Klimatisierung. Der Nachteil des Systems ist, dass bei einer unabhängigen Ausführung das Gerät nicht über ausreichende Leistung verfügt

Die Wirksamkeit der verschiedenen Gerätetypen ist nicht gleich. Die niedrigsten Indikatoren sind Pumpen, die Luft verbrauchen. Darüber hinaus sind diese Indikatoren direkt von den Wetterbedingungen abhängig.

Bodensorten von Wärmepumpen weisen eine stabile Leistung auf. Der Wirkungsgrad dieser Systeme variiert zwischen 2,8 und 3,3. Wasser-Wasser-Systeme sind am effektivsten. Dies ist hauptsächlich auf die Stabilität der Quellentemperatur zurückzuführen.

Es ist zu beachten, dass die Temperatur umso stabiler ist, je tiefer sich der Pumpenkollektor im Vorratsbehälter befindet. Um eine Systemleistung von 10 kW zu erreichen, benötigen Sie ca. 300 Meter Pipeline.

Der Hauptparameter, der den Wirkungsgrad der Wärmepumpe charakterisiert, ist ihr Umwandlungskoeffizient. Je höher der Umwandlungskoeffizient ist, desto effizienter ist die Wärmepumpe.

Der Umwandlungskoeffizient der Wärmepumpe wird als Verhältnis des Wärmeflusses und der für den Kompressor aufgewendeten elektrischen Leistung ausgedrückt

Wärmepumpenbaugruppe zum Selbermachen

Wenn Sie das Aktionsschema und das Wärmepumpengerät kennen, bauen Sie es selbst zusammen und installieren Sie es alternatives Heizsystem möglicherweise. Vor Arbeitsbeginn müssen alle Grundparameter des zukünftigen Systems berechnet werden. Um die Parameter der zukünftigen Pumpe zu berechnen, können Sie eine Software verwenden, die zur Optimierung von Kühlsystemen entwickelt wurde.

Die einfachste Option zum Erstellen ist Luft-Wasser-System. Es sind keine komplexen Arbeiten an der Vorrichtung des externen Stromkreises erforderlich, die Wasser- und Bodenvarianten von Wärmepumpen eigen sind. Für die Installation werden nur zwei Kanäle benötigt, von denen einer Luft liefert und der zweite die verbrauchte Masse abgibt.

Der einfachste Weg, dies selbst zu tun, besteht darin, eine Wärmepumpe mit einer Wärmeaufnahme aus der Luftmasse anzuordnen. Ein Außenventilator bläst Luft zum Verdampfer

Zusätzlich zum Lüfter benötigen Sie einen Kompressor mit der erforderlichen Leistung. Für eine solche Einheit ist der Kompressor, mit dem gewöhnliche Geräte ausgestattet sind, durchaus geeignet Split-Systeme. Es ist nicht notwendig, ein neues Gerät zu kaufen.

Sie können es von alten Geräten entfernen oder verwenden Zubehör für einen alten Kühlschrank. Es ist ratsam, eine Spiralsorte zu verwenden. Diese Kompressoroptionen erzeugen nicht nur einen ausreichenden Wirkungsgrad, sondern erzeugen auch hohe Drücke, die die Temperatur erhöhen.

Ein Kondensator und ein Kupferrohr werden benötigt, um einen Kondensator zu konstruieren. Eine Spule besteht aus einem Rohr. Für seine Herstellung wird jeder zylindrische Körper mit dem gewünschten Durchmesser verwendet. Durch Aufwickeln eines Kupferrohrs können Sie dieses Strukturelement einfach und schnell herstellen.

Die fertige Spule ist in einem zuvor halbierten Behälter montiert. Für die Herstellung von Behältern ist es besser, korrosionsbeständige Materialien zu verwenden. Nach dem Einsetzen einer Spule werden die Hälften des Tanks geschweißt.

Die Spulenfläche wird nach folgender Formel berechnet:

MT / 0,8 RT,

wo:

• MT - die Kraft der Wärmeenergie, die das System erzeugt.
• 0,8 - der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient bei der Wechselwirkung von Wasser mit dem Material der Spule.
• RT - die Temperaturdifferenz des Wassers am Einlass und Auslass.

Wenn Sie ein Kupferrohr für die Eigenproduktion einer Spule wählen, müssen Sie auf die Wandstärke achten. Sie sollte mindestens 1 mm betragen. Andernfalls verformt sich das Rohr beim Wickeln. Das Rohr, durch das sich der Kältemitteleinlass im oberen Teil des Tanks befindet.

Ein Kupferrohrwärmetauscher wird hergestellt, indem ein Kupferrohr auf ein zylindrisches Objekt gewickelt wird. Je größer die Oberfläche der Spule ist, desto höher ist die Pumpenleistung

Der Wärmepumpenverdampfer kann in zwei Ausführungen hergestellt werden - in Form eines Behälters mit einer darin befindlichen Spule und in Form eines Rohrs in einem Rohr. Da die Temperatur der Flüssigkeit im Verdampfer gering ist, kann die Kapazität aus einem Kunststoffzylinder hergestellt werden. In dieser Eigenschaft befindet sich ein Stromkreis, der aus einem Kupferrohr besteht.

Im Gegensatz zu einem Kondensator muss die Spule der Verdampferwendel dem Durchmesser und der Höhe des ausgewählten Tanks entsprechen. Die zweite Variante des Verdampfers: Rohr in Rohr. In dieser Ausführungsform wird das Kältemittelrohr in ein Kunststoffrohr mit einem größeren Durchmesser eingebracht, durch das Wasser zirkuliert.

Die Länge eines solchen Rohrs hängt von der geplanten Pumpenkapazität ab. Es kann von 25 bis 40 Metern sein. Ein solches Rohr ist gewickelt.

Thermostatventil bezieht sich auf Absperr- und Steuerrohranschlüsse. Eine Nadel wird als Verriegelungselement im Expansionsventil verwendet. Die Position des Ventilabsperrelements wird durch die Temperatur im Verdampfer bestimmt.

Dieses wichtige Element des Systems ist ziemlich kompliziert aufgebaut. Es beinhaltet:

• Thermoelement.
• Blende
• Kapillarröhrchen.
• Thermoball.

Diese Elemente können bei hohen Temperaturen unbrauchbar werden. Daher sollte das Ventil während der Lötarbeiten mit einem Asbesttuch isoliert werden. Das Steuerventil muss der Kapazität des Verdampfers entsprechen.

Nach den Arbeiten zur Herstellung der Hauptbauteile kommt es zu einem entscheidenden Moment, die gesamte Struktur zu einer Einheit zusammenzubauen. Der wichtigste Schritt ist Kältemitteleinspritzprozess oder Kühlmittel in das System.

Die unabhängige Durchführung einer solchen Operation ist für einen einfachen Laien wahrscheinlich nicht erschwinglich. Hier müssen Sie sich an Fachleute wenden, die mit der Reparatur und Wartung von HLK-Geräten befasst sind.

Die Arbeitnehmer in diesem Bereich verfügen in der Regel über die erforderliche Ausrüstung. Zusätzlich zum Laden des Kältemittels können sie das System testen. Die Selbstbeladung des Kältemittels kann nicht nur zum Zusammenbruch der Struktur führen, sondern auch zu schweren Verletzungen. Zusätzlich wird eine spezielle Ausrüstung benötigt, um das System zu starten.

Beim Systemstart tritt eine Spitzenstartlast auf, die normalerweise etwa 40 A beträgt. Daher ist ein Starten des Systems ohne Startrelais nicht möglich. Nach dem ersten Start müssen das Ventil und der Kältemitteldruck eingestellt werden.

Die Wahl des Kältemittels sollte ernst genommen werden. Schließlich ist es diese Substanz, die im Wesentlichen als Hauptträger der nützlichen Wärmeenergie angesehen wird. Von den vorhandenen modernen Kältemitteln sind Freons die beliebtesten. Dies sind Derivate von Kohlenwasserstoffverbindungen, bei denen ein Teil der Kohlenstoffatome durch andere Elemente ersetzt wird.

Durch die Montage der einzelnen Elemente der Wärmepumpe sollte ein geschlossener Kreislauf erhalten werden, entlang dem das Arbeitsmedium zirkuliert

Als Ergebnis dieser Arbeiten wurde ein System mit geschlossenem Regelkreis erhalten. Das Kältemittel zirkuliert darin und gewährleistet die Auswahl und Übertragung von Wärmeenergie vom Verdampfer zum Kondensator. Beim Anschluss von Wärmepumpen an das Wärmeversorgungssystem eines Hauses ist zu beachten, dass die Wassertemperatur am Auslass des Kondensators 50-60 Grad nicht überschreitet.

Aufgrund der niedrigen Temperatur der von der Wärmepumpe erzeugten Wärmeenergie sollten spezielle Heizgeräte als Wärmeverbraucher ausgewählt werden. Es kann sich um einen warmen Boden oder volumenarme Strahler mit geringer Trägheit aus Aluminium oder Stahl mit einer großen Strahlungsfläche handeln.

Selbstgemachte Versionen von Wärmepumpen eignen sich am besten als Zusatzausrüstung, die die Arbeit der Hauptquelle unterstützt und ergänzt.

Jedes Jahr werden die Designs von Wärmepumpen verbessert. Industrielle Konstruktionen für den Hausgebrauch verwenden effizientere Wärmeübertragungsflächen. Infolgedessen wächst die Systemleistung ständig.

Ein wichtiger Faktor, der die Entwicklung einer solchen Technologie zur Erzeugung von Wärmeenergie anregt, ist die Umweltkomponente. Solche Systeme sind nicht nur sehr effektiv, sondern belasten auch nicht die Umwelt. Das Fehlen einer offenen Flamme macht den Betrieb absolut sicher.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Video # 1. So stellen Sie die einfachste hausgemachte Wärmepumpe mit einem Wärmetauscher aus PEX-Rohren her:

Video # 2. Fortsetzung des Briefings:

Als alternative Heizsysteme werden seit langem Wärmepumpen eingesetzt. Diese Systeme sind zuverlässig, langlebig und vor allem umweltfreundlich. Sie werden ernsthaft als der nächste Schritt zur Entwicklung effizienter und sicherer Heizsysteme angesehen.

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