Hogyan készítsünk hőszivattyút egy ház fűtéséhez saját kezével: a működési elv és az összeszerelési rendszer

A hőszivattyúk első verziói csak részben tudták kielégíteni a hőenergia igényét. A modern fajták hatékonyabbak, és fűtési rendszerekhez is felhasználhatók. Ez az oka annak, hogy sok háztulajdonos megpróbálja saját kezével felszerelni a hőszivattyút.

Megmondjuk Önnek, hogyan kell a legjobb választást választani a hőszivattyú számára, figyelembe véve a telepítés helyének földrajzi adatait. A megfontolásra javasolt cikk részletesen leírja a „zöld energia” rendszerek alkalmazásának elvét, felsorolva a különbségeket. Tanácsunk alapján kétségtelenül a hatékony típusra összpontosít.

Független mesterek számára bemutatjuk a hőszivattyú összeszerelésének technológiáját. A megfontolásra kerülő információkat vizuális diagramok, fotókiválasztások és részletes video képzés egészítik ki két részből.

Mi a hőszivattyú és hogyan működik?

A hőszivattyú kifejezés egy meghatározott eszközkészletre utal. Ennek a berendezésnek a fő funkciója a hőenergia gyűjtése és a fogyasztóhoz történő szállítása. Az ilyen energia forrása bármilyen test vagy közeg lehet, amelynek hőmérséklete legalább 1 ° vagy több.

Környezetünkben több mint elegendő alacsony hőmérsékletű hőforrás van. Ezek a vállalatok ipari hulladékai, hő- és atomerőművek, szennyvíz stb. A hőszivattyúk működéséhez a házfűtés területén három egymástól függetlenül helyreállított természetes forrásra van szükség - levegő, víz és talaj.

A hőszivattyúk energiát termelnek a környezetben rendszeresen zajló folyamatokból. A folyamat soha nem áll le, mert a forrásokat emberi kritériumok szerint kimeríthetetlennek tekintik

A felsorolt ​​három potenciális energiaszolgáltató közvetlenül kapcsolódik a nap energiájához, amely melegítés közben a levegőt a szélrel mozgatja és a hőenergiát a földre továbbítja. A hőszivattyú-rendszerek besorolása a forrás megválasztása alapján történik.

A hőszivattyúk működésének elve a test vagy közeg azon képességén alapszik, hogy a hőenergiát egy másik testre vagy közegre továbbítsa. A hőszivattyú-rendszerek energiafogyasztói és -szállítói általában párokban dolgoznak.

Tehát különböztesse meg a következő típusú hőszivattyúkat:

• 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 meghatározza a közeg típusát, amelyben a rendszer eltávolítja az alacsony hőmérsékletű hőt. A második a hordozó típusát jelzi, amelybe ez a hőenergia továbbadódik. Tehát a víz - víz hőszivattyúkban hőt vesznek fel a vizes közegből, és a folyadékot hőhordozóként használják.

A hőszivattyúk szerkezetileg gőzkompressziós egységek. Természetes forrásokból nyerik hőt, feldolgozzák és továbbítják azt a fogyasztóknak (+)

A modern hőszivattyúk három fő eszközt használnak hőforrás. Ez a talaj, a víz és a levegő. Ezek közül a legegyszerűbb levegő hőszivattyú. Az ilyen rendszerek népszerűsége a meglehetősen egyszerű felépítésükhöz és a könnyű telepítéshez kapcsolódik.

Az ilyen népszerűség ellenére ezeknek a fajtáknak viszonylag alacsony a termelékenysége. Ezenkívül a hatékonyság instabil és függ a szezonális hőmérsékleti ingadozásoktól.

A hőmérséklet csökkenésével teljesítményük jelentősen csökken. A hőszivattyúk ilyen lehetőségei a meglévő hőenergia-forrás kiegészítésének tekinthetők.

Opciók a berendezés használatához földi hőhatékonyabbnak tekintik. A talaj nemcsak a Naptól veszi és halmozza fel a hőenergiát, hanem folyamatosan melegíti a földmag energiája.

Vagyis a talaj egyfajta hőelem, amelynek teljesítménye gyakorlatilag korlátlan. Ráadásul a talaj hőmérséklete, különösen egy bizonyos mélységben, állandó és jelentéktelen mértékben változik.

A hőszivattyúk által termelt energia hatóköre:

A forráshőmérséklet állandósága fontos tényező az ilyen típusú erőművek stabil és hatékony működésében. Hasonló tulajdonságokkal bírnak azok a rendszerek, amelyekben a vízi környezet a hőenergia fő forrása. Az ilyen szivattyúk kollektorát a kútban lehet elhelyezni, ahol a víztartó rétegben van, vagy egy tartályban.

Az olyan források, mint a talaj és a víz, átlagos éves hőmérséklete + 7 ° és + 12 ° C között változhat. Ez a hőmérséklet elegendő a rendszer hatékony működésének biztosításához.

A leghatékonyabbak a hőszivattyúk, amelyek stabil hőmérsékleti mutatókkal rendelkező forrásokból nyerik ki a hőenergiát, azaz vízből és talajból

A hőszivattyúk fő szerkezeti elemei

Annak érdekében, hogy az energiatermelő erőmű működjön a hőszivattyú alapelveinek megfelelően, 4 fő egységnek jelen kell lennie a tervezésben, ezek:

• Kompresszor.
• Párologtató.
• Kondenzátor.
• Fojtószelep.

A hőszivattyú tervezésének fontos eleme a kompresszor. Fő funkciója a hűtőközeg forrásából származó gőzök nyomásának és hőmérsékletének növelése. Különösen az éghajlati technológiához és a hőszivattyúkhoz modern görgető kompresszorokat használnak.

Munkafolyadékként a hőenergia közvetlen átvitelére alacsony forráspontú folyadékokat használnak. Általában ammóniát és freonokat használnak (+)

Az ilyen kompresszorokat nulla hőmérsékleten történő működésre tervezték. Más fajtáktól eltérően a tekercses kompresszorok kevés zajt bocsátanak ki, és alacsony gázforráspontú hőmérsékleten és magas kondenzációs hőmérsékleten is működnek. Kétségtelen előnye a kompakt méret és az alacsony fajsúly.

A hőszivattyú szinte teljes energiáját a hőenergia kívülről a helyiségbe történő szállítására fordítják. Tehát körülbelül 1 energiaegységet költünk a rendszerek működtetésére 4-6 egység előállításánál (+)

A párologtató mint szerkezeti elem egy tartály, amelyben a folyékony hűtőközeg gőzzé alakul. A zárt körben keringő hűtőközeg áthalad a párologtatón. Ebben a hűtőközeg felmelegszik, és gőzzé alakul. Az alacsony nyomású gőzt a kompresszor felé irányítják.

A kompresszorban a hűtőközeg-gőzök nyomásnak vannak kitéve és hőmérséklete megemelkedik. A kompresszor nagy nyomás alatt a melegített gőzt a kondenzátor felé pumpálja.

A kompresszor összenyomja az áramkör mentén keringő közeget, amelynek eredményeként növekszik a hőmérséklete és a nyomása. Ezután a sűrített közeg belép a hőcserélőbe (kondenzátorba), ahol lehűtjük, és hőt továbbít vízbe vagy levegőbe

A rendszer következő szerkezeti eleme egy kondenzátor. Feladata a hőenergia átvitele a fűtési rendszer belső körébe.

Az ipari vállalkozások által gyártott soros mintákat lemezes hőcserélőkkel látják el. Az ilyen kondenzátorok fő anyaga ötvözött acél vagy réz.

Saját készítésű hőcserélőhöz egy fél hüvelyk átmérőjű rézcső alkalmas. A hőcserélő gyártásához használt csövek falvastagságának legalább 1 mm-nek kell lennie

Termosztatikus vagy egyéb módon fojtószelepet kell felszerelni a hidraulikus áramkör azon részének elejére, ahol a keringő nagynyomású közeget alacsony nyomású közeggé alakítják át. Pontosabban: a kompresszorral párosított fojtószelep két részre osztja a hőszivattyú áramkört: az egyik magas nyomású, a másik alacsony.

Ha egy tágulási fojtószelepen halad keresztül, a zárt körben keringő folyadék részben elpárolog, amelynek eredményeként a nyomás a hőmérséklettel csökken. Ezután belép a hőcserélőbe, a környezettel kommunikálva. Ott elfogja a közeg energiáját, és visszajuttatja a rendszerbe.

A fojtószelep szabályozza a hűtőközeg áramlását a párologtató felé. A szelep kiválasztásakor figyelembe kell venni a rendszer paramétereit. A szelepnek meg kell felelnie ezeknek a paramétereknek.

A hőszabályozó szelepen áthaladva a folyékony hűtőfolyadék részben elpárolog, és az előremenő hőmérséklet csökken (+)

Hőszivattyú típusának kiválasztása

Ennek a fűtőrendszernek a fő mutatója az energiaellátás. Mindenekelőtt a berendezések megvásárlásának pénzügyi költségei és az alacsony hőmérsékletű hőforrás kiválasztása a kapacitástól függnek. Minél nagyobb a hőszivattyú-rendszer teljesítménye, annál magasabb az alkatrészek költsége.

Mindenekelőtt a kompresszor kapacitására, a kút mélységére vonatkozik a geotermikus szonda számára, vagy a vízszintes kollektor elhelyezésének területére. A helyes termodinamikai számítások garantálják a rendszer hatékonyságát.

Ha van egy tavacska a személyes telephely közelében, akkor a legköltséghatékonyabb és leghatékonyabb választás a víz-víz hőszivattyú

Először is meg kell tanulmányoznia a szivattyú felszerelésének tervezett területét. Ideális körülmény egy víztest jelenléte ebben a szakaszban. használata víz-víz típusú opciók jelentősen csökkenti a földmunka mennyiségét.

A föld hőjének felhasználása éppen ellenkezőleg, számos földmunkával jár. A leghatékonyabbnak tekintik azokat a rendszereket, amelyek alacsony hőmérsékleten használják a vízi környezetet.

A hőszivattyú berendezése, amely a talajból hőenergiát von ki, lenyűgöző mennyiségű földmunkát igényel. A kollektor a szezonális fagyasztás szintje alatt van lerakva

Kétféle módon lehet felhasználni a talaj hőenergiáját. Az első a 100-168 mm átmérőjű kutak fúrása. Az ilyen kutak mélysége a rendszer paramétereitől függően elérheti a 100 métert vagy annál is többet.

Különleges szondákat helyezünk ezekbe a kutakba. A második módszernél egy csőcsatornát használunk. Egy ilyen kollektor vízszintes síkban van a föld alatt. Ehhez a lehetőséghez elég nagy területre van szükség.

A kollektor lerakására ideálisnak tekintik a nedves talajjal rendelkező területeket. A kútfúrás természetesen többet fog fizetni, mint a rezervoár vízszintes elhelyezkedése. Ugyanakkor nem minden terület rendelkezik szabad területtel. Egy kW hőszivattyú-teljesítményhez 30-50 m² területre van szükség.

A hőenergia gyűjtésére szolgáló konstrukció egy mély kúttal kissé olcsóbb lehet, mint egy gödör ásása. De jelentős plusz a hely jelentős megtakarítása, ami a kis telkek tulajdonosai számára fontos

Ha a talajvíz magasan fekvő horizontja van a helyszínen, a hőcserélőket két kútba lehet elhelyezni, amelyek egymástól kb. 15 m távolságra vannak.

A hőenergia kiválasztása az ilyen rendszerekben a talajvíz szivattyúzással egy zárt körben, amelynek részei kutakban helyezkednek el. Egy ilyen rendszer szűrőt és a hőcserélő időszakos tisztítását igényli.

A legegyszerűbb és legolcsóbb hőszivattyú-áramkör a hőenergia levegőből történő kivonásán alapul.Ha egyszer lett a hűtőszekrények beszerelésének alapja, később, alapelveinek megfelelően, légkondicionálókat fejlesztettek ki.

A legegyszerűbb hőszivattyús rendszer energiát vesz a légtömegből. Nyáron fűtésben, télen légkondicionálásban vesz részt. A rendszer hátránya, hogy független kivitelezés esetén az egység elégtelen teljesítményű

A különféle berendezések hatékonysága nem azonos. A legalacsonyabb mutatók a levegőt használó szivattyúk. Ezenkívül ezek a mutatók közvetlenül függnek az időjárási viszonyoktól.

A hőszivattyúk talajfajtái stabil teljesítményt nyújtanak. Ezeknek a rendszereknek a hatékonysági együtthatója 2,8-3,3 között mozog. A víz-víz rendszerek a leghatékonyabbak. Ennek elsősorban a forráshőmérséklet stabilitása van.

Meg kell jegyezni, hogy minél mélyebben helyezkedik el a szivattyúgyűjtő a tartályban, annál stabilabb lesz a hőmérséklet. 10 kW rendszerkapacitás eléréséhez kb. 300 méterre van szüksége a csővezetékről.

A hőszivattyú hatékonyságát jellemző fő paraméter a konverziós együtthatója. Minél nagyobb az átváltási együttható, annál hatékonyabb a hőszivattyú.

A hőszivattyú konverziós együtthatóját a hőáram és a kompresszorra fordított villamos energia arányában fejezzük ki.

Csináld magad hőszivattyú szerelvény

Ismerve a cselekvési tervet és a hőszivattyú-készüléket, szerelje össze és telepítse egyedül alternatív fűtési rendszer valószínűleg. A munka megkezdése előtt ki kell számítani a jövőbeni rendszer összes alapvető paraméterét. A jövőbeni szivattyú paramétereinek kiszámításához használhatja a hűtési rendszerek optimalizálására tervezett szoftvert.

A legegyszerűbb lehetőség a beépítésre levegő-víz rendszer. Nem igényel komplex munkát a külső áramkör eszközén, amely a hőszivattyúk víz- és talajfajtáiban rejlik. A telepítéshez csak két csatornára van szükség, amelyek közül az egyik táplálja a levegőt, a másik pedig a kiürített tömeget üríti ki.

A legegyszerűbb módszer erre a célra egy hőszivattyú elrendezése, amely hőmennyiséget vesz a légtömegből. Kültéri ventilátor fúj levegőt az elpárologtatóhoz

A ventilátoron kívül be kell szereznie a szükséges teljesítményű kompresszort is. Egy ilyen egységhez a kompresszor, amelyre a szokásos berendezések vannak felszerelve, nagyon megfelelő split rendszerek. Nem szükséges új egységet vásárolni.

Távolíthatja el a régi felszerelésből vagy felhasználhatja kiegészítők egy régi hűtőszekrényhez. Célszerű spirális változatot használni. Ezek a kompresszor lehetőségek amellett, hogy megfelelő hatékonysággal rendelkeznek, magas nyomást teremtenek, amelyek növelik a hőmérsékletet.

A kondenzátor felépítéséhez kapacitásra és rézcsőre van szükség. Tekercs készül egy csőből. Előállításához a kívánt átmérőjű hengeres testet kell használni. Ha rézcsövet tekercsel, könnyen és gyorsan elkészítheti ezt a szerkezeti elemet.

A kész tekercset egy edénybe illesztik, amelyet korábban felére vágtak. A tartályok gyártásához jobb korróziós folyamatoknak ellenálló anyagokat használni. A tekercs behelyezése után a tartály felét hegesztik.

A tekercs területét az alábbi képlettel kell kiszámítani:

MT / 0,8 RT,

ahol:

• MT - a hőenergia teljesítménye, amelyet a rendszer termel.
• 0,8 - a hővezetési együttható a víz kölcsönhatásában a tekercs anyagával.
• RT - a víz hőmérséklete közötti különbség a bemeneti és kimeneti oldalon.

Ha egy rézcsövet választ egy tekercs saját előállításához, akkor oda kell figyelnie a falvastagságra. Legalább 1 mm legyen. Ellenkező esetben a tekercselés során a cső deformálódik. A cső, amelyen keresztül a hűtőközeg bemeneti nyílása a tartály felső részében található.

Rézcsöves hőcserélőt úgy készítünk, hogy egy rézcsövet hengeres tárgyra tekercselünk. Minél nagyobb a tekercs felülete, annál jobb a szivattyú teljesítménye

A hőszivattyú párologtatója kétféle változatban készülhet: tartály formájában, benne lévő tekercseléssel, és csőben csőként. Mivel a párologtató folyadékának hőmérséklete alacsony, a kapacitást műanyag hordóból lehet előállítani. Ebben a kapacitásban egy rézcsőből készült áramkört helyezünk el.

A kondenzátorral ellentétben az elpárologtató tekercsnek meg kell egyeznie a kiválasztott tartály átmérőjével és magasságával. A párologtató második változata: cső a csőben. Ebben a kiviteli alakban a hűtőközegcsövet egy nagyobb átmérőjű műanyag csőbe helyezik, amelyen keresztül a víz kering.

Egy ilyen cső hossza a tervezett szivattyúkapacitástól függ. 25-40 méter lehet. Egy ilyen csövet tekercselnek.

A termosztatikus szelep az elzáró és a vezérlőcső szerelvényei. Tűt használnak reteszelő elemként a tágulási szelepen. A szelep elzáró elem helyzetét a párologtató hőmérséklete határozza meg.

A rendszer ezen fontos elemének meglehetősen bonyolult felépítése van. Ez magában foglalja:

• Hőelem.
• Aperture.
• Kapilláris cső.
• Termoballon.

Ezek az elemek magas hőmérsékleten használhatatlanná válhatnak. Ezért a forrasztás során a szelepet azbeszt kendővel kell szigetelni. A vezérlőszelepnek meg kell egyeznie a párologtató teljesítményével.

A fő szerkezeti részek gyártásával kapcsolatos munkák elvégzése után döntő pillanat érkezik az egész szerkezet összeszerelésével. A legfontosabb lépés hűtőközeg-befecskendezési folyamat vagy hűtőfolyadék a rendszerbe.

Az ilyen művelet független elvégzése nem valószínű, hogy egy egyszerű laikus számára megfizethető. Itt szakemberekhez kell fordulnia, akik a HVAC berendezések javításával és karbantartásával foglalkoznak.

Az ezen a területen dolgozók általában rendelkeznek a szükséges felszereléssel. A hűtőközeg feltöltése mellett tesztelhetik a rendszert. A hűtőközeg önterhelése nemcsak a szerkezet meghibásodásához vezethet, hanem súlyos sérülésekhez is. Ezen felül speciális felszerelésekre is szükség van a rendszer indításához.

A rendszer indulásakor a csúcsindító terhelés fordul elő, amely általában kb. 40 A. Ezért a rendszer indítása indítórelé nélkül nem lehetséges. Az első üzembe helyezés után a szelepet és a hűtőközeg nyomását be kell állítani.

A hűtőközeg választását komolyan kell venni. Végül is ezt az anyagot tekintik lényegében a hasznos hőenergia fő „hordozójának”. A meglévő modern hűtőközegek közül a freonok a legnépszerűbbek. Ezek olyan szénhidrogénvegyületek származékai, amelyekben a szénatomok egy részét más elemek helyettesítik.

A hőszivattyú egyes elemeinek összeszerelése eredményeként zárt hurkot kell létrehozni, amelynek mentén a munkaközeg keringetik

Ezen munkák eredményeként zárt hurkú rendszert kaptunk. A hűtőközeg kering a benne, biztosítva ezzel a hőenergia kiválasztását és továbbítását a párologtatóból a kondenzátorba. A hőszivattyúknak a ház hőellátó rendszeréhez történő csatlakoztatásakor figyelembe kell venni, hogy a víz hőmérséklete a kondenzátor kimenetén nem haladja meg az 50–60 fokot.

A hőszivattyú által termelt hőenergia alacsony hőmérséklete miatt speciális fűtőberendezéseket kell választani hőfelhasználónak. Lehet, hogy meleg padló vagy alumíniumból vagy acélból készült, nagy sugárzási felületű, alacsony tehetetlenségű radiátorok.

A hőszivattyúk házi készítésű verzióit a legmegfelelőbb segédberendezésnek tekinteni, amely támogatja és kiegészíti a fő forrás munkáját.

Minden évben fejlesztjük a hőszivattyúk terveit. A háztartási felhasználásra tervezett ipari minták hatékonyabb hőátadó felületeket használnak. Ennek eredményeként a rendszer teljesítménye folyamatosan növekszik.

A hőenergia előállításának ilyen technológiájának fejlesztését serkentő fontos tényező a környezeti elem. Az ilyen rendszerek amellett, hogy elég hatékonyak, nem szennyezik a környezetet. A nyílt láng hiánya működését teljesen biztonságossá teszi.

Következtetések és hasznos videó a témáról

1. videó. Hogyan készítsünk legegyszerűbb házi hőszivattyút hőcserélővel a PEX csövekből:

2. videó. Folytatott eligazítás:

Alternatív fűtési rendszerekként a hőszivattyúkat már régóta használják. Ezeknek a rendszereknek megbízhatósága, hosszú élettartama van, és ami még fontos, környezetbarát. Komolyan kezdik úgy tekinteni, mint a hatékony és biztonságos fűtési rendszerek fejlesztésének következő lépését.

Szeretne kérdést feltenni vagy beszélni egy hőszivattyú építésének érdekes módszeréről, amelyet a cikk nem említ? Kérjük, írjon megjegyzéseket az alábbi blokkba.