Come realizzare una pompa di calore aria-acqua: schemi dei dispositivi e autoassemblaggio

In connessione con l'aumento regolare del costo dei refrigeranti, stanno diventando popolari metodi di riscaldamento alternativi. Ad esempio, una pratica pompa di calore aria-acqua che utilizza l'energia dell'aria per riscaldare. L'installazione non richiede materiali di consumo costosi, facili da usare, sicuri.

A causa del notevole costo del montaggio in fabbrica dell'unità, molti hanno interesse per la costruzione indipendente di questo sistema. Ti diremo di cosa avrà bisogno un caposquadra domestico per realizzare una pompa di calore fatta in casa. Qui scoprirai quali attrezzature tecniche dovrebbero essere immagazzinate.

Caratteristiche del sistema termico aria-acqua

La pompa di calore, a cui questo articolo è dedicato, in contrasto con altre modifiche di tale dispositivo (in particolare, acqua-acqua e suolo-acqua), ha diversi vantaggi:

• risparmia elettricità;
• l'installazione non richiederà terra su larga scala, perforazione, ottenimento di permessi speciali;
• se colleghi il sistema ai pannelli solari, puoi assicurarne la piena autonomia.

Un vantaggio significativo di un sistema termico che estrae l'energia eolica e la trasferisce in acqua è la sicurezza ambientale al cento per cento.

Prima di procedere con la progettazione della pompa, è necessario scoprire in quali casi il sistema è più efficace e quando il suo utilizzo è impraticabile.

Un sistema a pompa di calore che estrae energia dalla massa d'aria può essere utilizzato per riscaldare tutti i tipi di refrigeranti utilizzati nella CSI: acqua, aria, vapore

Specifiche di applicazione e di lavoro

La pompa di calore funziona in modo produttivo esclusivamente nell'intervallo di temperatura da -5 a +7 gradi.A una temperatura dell'aria di +7, il sistema genererà più calore del necessario e con un valore inferiore a -5 non è sufficiente per il riscaldamento. Ciò è dovuto al fatto che il freon concentrato nella struttura bolle ad una temperatura di -55 gradi.

Teoricamente, il sistema può generare calore anche con un gelo di 30 gradi, ma non sarà sufficiente per il riscaldamento, poiché la potenza termica dipende direttamente dalla differenza tra il punto di ebollizione del refrigerante e la temperatura dell'aria.

Pertanto, questo sistema non funzionerà per i residenti delle regioni settentrionali in cui il freddo si verifica prima e nelle case delle regioni meridionali può effettivamente servire diversi mesi freddi.

Se le batterie standard sono installate nella stanza, la pompa di calore funzionerà in modo meno efficiente. Soprattutto, il dispositivo aria-acqua è combinato con convettori e altri radiatori con una vasta area sistemi di riscaldamento a pavimento, "Pareti calde" del tipo ad acqua.

Inoltre, la stanza stessa dovrebbe essere ben isolata dall'esterno, avere finestre multi-camera integrate che forniscono un migliore isolamento termico rispetto al normale legno o plastica.

La pompa di calore interagisce meglio con il sistema di riscaldamento a pavimento, che non richiede il riscaldamento del liquido di raffreddamento oltre 40 - 45º С

fatto da sé pompa di calore in grado di riscaldare efficacemente case fino a 100 metri quadrati. me garantito per fornire una potenza di 5 kW. Dovrebbe essere chiaro che il freon non può essere versato sufficientemente di alta qualità in una struttura creata in condizioni domestiche, quindi, ci si dovrebbe aspettare il suo punto di ebollizione a -22 gradi.

Il dispositivo di assemblaggio domestico è ideale per fornire calore a garage, serra, locali tecnici, piccola piscina privata ecc. Il sistema viene generalmente utilizzato come riscaldamento aggiuntivo.

Caldaia elettrica o altre attrezzature tradizionali per la stagione di riscaldamento saranno richieste in ogni caso. In caso di forti gelate (-15-30 gradi), si consiglia di spegnere la pompa di calore per evitare sprechi di energia elettrica, poiché durante questo periodo la sua efficienza non supera il 10%.

Le pompe di calore forniscono energia sufficiente per riscaldare l'acqua nelle piscine private al coperto (+)

Il principio del sistema

La sostanza di lavoro nel design è l'aria. Attraverso l'unità esterna, che è installata sulla strada, l'ossigeno viene convogliato all'evaporatore, dove interagisce con il refrigerante.

Il freon diventa gassoso sotto l'influenza della temperatura (poiché bolle a -55 gradi) e in uno stato riscaldato entra nel compressore sotto pressione. Il dispositivo comprime il gas, aumentando così la sua temperatura.

Hot Freon entra nel circuito del serbatoio di accumulo (condensatore), dove il calore viene trasferito in acqua, che può essere successivamente utilizzato per organizzare il riscaldamento e FGP. Nel condensatore, il freon perde solo una parte del suo calore ed è ancora allo stato gassoso.

Passando attraverso lo starter, il refrigerante viene spruzzato, a seguito del quale la sua temperatura scende. Freon diventa liquido e in questa forma passa nell'evaporatore. Il ciclo si ripete.

La figura mostra schematicamente l'implementazione del principio di una pompa di calore elementare, divisa da un compressore e un espansore in due circuiti: alta e bassa pressione

Coloro che desiderano costruire da soli pompa di calore da materiali di scarto e vecchie apparecchiature, ad esempio da un vecchio frigorifero, le informazioni descritte nell'articolo che raccomandiamo aiuteranno.

Costruzione della pompa di calore aria-acqua

Il sistema a pompa di calore è costituito da quattro elementi principali:

• unità esterna;
• capacità scambiatore-evaporatore di calore;
• unità per compressore;
• capacità di memoria (condensatore).

Considerare le caratteristiche di progettazione di ciascuno dei blocchi.

Assemblaggio unità esterna

Per creare un blocco esterno avrai bisogno di:

• alloggiamento. Un blocco da un sistema diviso, una lavatrice, altre attrezzature generali è tradizionalmente adatto, a volte è costruito indipendentemente da saldatura elementi metallici. È importante trattare il metallo con vernice anticorrosiva in polvere dopo il montaggio.
• Il fan. Il prodotto può essere preso in prestito dal vecchio lavoro sistemi di condizionamento dell'aria o acquista separatamente.

Il modello del ventilatore dovrebbe avere ampie pale di plastica e, preferibilmente, con un motore rimovibile, per poterlo collegare al sensore.

Per assemblare l'unità esterna, sono necessari una custodia e un ventilatore da sotto il sistema di climatizzazione. Parametri di blocco approssimativi - 75x85x30 cm

Un evaporatore e elementi ausiliari per il suo funzionamento possono essere installati nell'unità esterna, ma è consigliabile posizionare queste parti in un caso separato.

Installare l'unità esterna a una distanza di 2-10 m dalla casa. È importante costruire una base sotto di essa e mettere un baldacchino per proteggere la struttura dalle precipitazioni. È inoltre necessario fissare la griglia davanti alla ventola per evitare che sporco, detriti, foglie penetrino nelle pale e nei tubi della ventola.

Inoltre, è desiderabile installare riscaldatori che proteggano i fianchi e i pannelli dalla glassa. In questo caso, non è necessario un ulteriore riscaldamento dell'alloggiamento. Il luogo in cui installare l'unità deve essere ben ventilato, lontano da fonti di fiamme libere.

Unità con scambiatore di calore-evaporatore

L'evaporatore può essere acquistato già pronto utilizzando i servizi dei fornitori sulla rete o creato in modo indipendente. Per fare ciò, sono necessari un serbatoio da 80 litri e un filo di rame con un diametro di 10 mm e uno spessore di almeno 1 mm.

La lunghezza viene calcolata individualmente tenendo conto della potenza richiesta. Per un dispositivo da 5 kW, è possibile prendere 10 m. Nell'evaporatore, si verificherà il riscaldamento e la circolazione del freon, oltre al contatto con l'aria.

Per creare uno scambiatore di calore, è necessario progettare una bobina. Per questo, il filo viene avvolto attorno a un tubo a pareti spesse con un diametro non superiore alla larghezza del serbatoio. È importante lasciare le fette sporgenti oltre l'altezza dell'alloggiamento. Saranno necessari per collegare la bobina con altri elementi del sistema: il compressore e il serbatoio di accumulo.

Per creare una bobina, un tubo di rame con pareti di circa 1 mm viene avvolto attorno a una bombola di gas, un tubo o una bottiglia di plastica riempita con acqua

Nel corpo vengono tagliati 2 raccordi per il collegamento delle tubazioni, vengono creati due connettori per l'uscita del filo. I composti sono sigillati. Fissare la struttura finita utilizzando staffe a forma di L.

Si consiglia inoltre di installare un relè di sbrinamento sull'evaporatore, poiché l'aria circolerà nel serbatoio, la cui temperatura è negativa.In questo caso, l'accumulo di condensa nel sistema può causare il congelamento dell'evaporatore. Inoltre, al fine di escludere la formazione di umidità, è possibile introdurre un filtro disidratatore nel sistema.

Regole di installazione del compressore

Per installare il compressore, è necessario un alloggiamento separato con isolamento acustico e dalle vibrazioni, poiché quasi tutte le modifiche del dispositivo sono rumorose durante il funzionamento. Puoi prendere un compressore usato da sotto un frigorifero, un condizionatore d'aria o acquistare un nuovo modello.

I seguenti tipi di compressori sono adatti per pompe di calore:

1. rotante i compressori sono i più economici, ma presentano una serie di svantaggi: fanno rumore, hanno bassa efficienza e durano 8-10 anni.
2. spirale le modifiche sono installate in tutti i modelli moderni di condizionatori d'aria, frigoriferi. Sono resistenti (15-20 anni), silenziosi, efficienti, ma hanno un costo elevato.
3. pistone i modelli sono installati principalmente su frigoriferi industriali. I prodotti hanno una buona efficienza, durevoli (15-20 anni), ma estremamente rumorosi e costosi.

Per una pompa di calore, è necessario selezionare un compressore monofase. Prima di acquistare, è importante scoprire con quale tipo di freon funziona il dispositivo. Si consiglia di acquistare un modello funzionante su R22, preferibilmente su R422. È più facile lavorare con un refrigerante di questo tipo che con qualsiasi altro tipo di freon.

Il compressore è collegato da tubi all'evaporatore e all'unità condensatore. Grazie al dispositivo, il freon aumenta la sua temperatura.

Progettazione della capacità di memoria (condensatore)

Per fare un condensatore, è necessario un involucro da sotto una caldaia da 100 litri o qualsiasi altro serbatoio inossidabile dello stesso volume. È inoltre necessaria una bobina fatta di un tubo di rame. Su una pompa da 5 kW, puoi prendere un filo da 12 metri. Il freon caldo passerà attraverso il tubo della bobina, a causa del quale l'acqua viene riscaldata.

Passaggio n. 1: creazione di una bobina

Per la fabbricazione di una bobina, è necessario un filo di rame con un diametro di almeno 26 mm e uno spessore della parete di 1 mm. Deve essere avvolto su un tubo con una sezione trasversale inferiore rispetto al serbatoio.

L'altezza della spirale deve corrispondere all'altezza dell'involucro. È importante lasciare le uscite dei tubi all'esterno del serbatoio per poter collegare la bobina con l'evaporatore e il compressore.

Passaggio 2: preparazione del caso

Per installare la bobina, il serbatoio deve essere tagliato. Sopra e sotto, è necessario creare fori per le uscite del filo di rame, nonché tagliare ulteriori scomparti per l'installazione di 2 raccordi, uno dei quali è progettato per uscire dall'acqua e l'altro per entrarvi. Dopo aver eseguito le procedure, il serbatoio deve essere sigillato.

Lo scambiatore di calore-compressore può essere acquistato separatamente sotto forma di un design finito. Utilizzando un dispositivo assemblato in fabbrica, è possibile aumentare la potenza e l'efficienza dell'installazione.

Il refrigerante etichettato R22 in conformità con le normative di Montreal dovrebbe essere messo fuori servizio entro il 2030. Per riempire il sistema, è meglio utilizzare il suo refrigerante sostitutivo - R422

Collegamento dell'unità esterna all'evaporatore

Per collegare l'unità esterna e l'evaporatore, saranno necessari 2 tubi in polietilene HDPE 32. L'aria passerà attraverso un tubo ed uscirà da un altro.

I tubi possono essere sepolti nel terreno, dopo aver aggiunto materiale sabbioso al fossato, o lasciati sulla superficie se l'involucro esterno si trova vicino alla casa.

Collegamento evaporatore, compressore e serbatoio

Freon circola in questo sistema. Per collegare le bobine con compressore e acceleratore, è necessario contattare specialisti in apparecchiature di refrigerazione. Sarà difficile per una persona che non ha esperienza nel lavoro di saldatura, anche con strumenti e materiali, combinare correttamente tutti gli elementi in un unico sistema per garantire i lavori di costruzione.

Inoltre, saranno necessari molti materiali aggiuntivi: tubi di diverso diametro, varie modifiche rubinetti di scaricovalvole per attacco aria, valvole di sicurezza, nonché fermagli per tubi, fascette, tagliatubi per tagliare sezioni della tubazione.

Saranno necessari altri dispositivi specializzati disponibili in qualsiasi officina per la riparazione di frigoriferi e condizionatori d'aria.

Anche l'iniezione di freon di alta qualità viene effettuata utilizzando attrezzature speciali. Pertanto, per combinare scambiatori di calore, un compressore e una valvola a farfalla in un sistema funzionante, è più conveniente e redditizio rivolgersi ai professionisti.

Implementazione del sistema di gestione dell'installazione

Per monitorare la pressione e la temperatura del freon, è possibile utilizzare una scheda con un display da qualsiasi condizionatore d'aria. Nel processo di saldatura con l'aiuto di specialisti, il design può essere correttamente implementato nell'installazione.

È anche possibile collegare un dispositivo speciale: un sensore di rotazione della ventola. Regola la velocità di rotazione delle pale e automatizza anche la velocità della pompa di circolazione del freon.

Inoltre, puoi impostare un timer, avviamento elettricodispositivo che protegge il compressore dal surriscaldamento. Tutte queste parti possono essere acquistate presso le officine o il mercato delle parti di ricambio.

Calcolo della potenza della pompa di calore aria-acqua

Per il riscaldamento di ambienti con una superficie di 100 metri quadrati. Ho bisogno di una pompa di calore più grande. La potenza richiesta per l'installazione può essere calcolata approssimativamente usando la tabella:

Queste tabelle aiuteranno a calcolare l'area della bobina per creare l'installazione di una potenza particolare

Per determinare quanta potenza dovrebbe avere il compressore, quali diametri di tubo usare e altri dati importanti quando si progetta una pompa di calore aria-acqua, è necessario passare a uno dei seguenti metodi:

• Utilizzare calcolatori online pubblicati sui siti Web dei produttori di scambiatori di calore.
• Applica software CoolPack 1,46, Copeland.
• Invita uno specialista che effettuerà le misurazioni e i calcoli necessari.

Area della bobina del condensatore (PCO) può essere calcolato con la formula:

PCO = M / 0,8 DT,

dove M è la potenza unitaria in kW; 0.8 - coefficiente di conducibilità termica a contatto con acqua e rame; DT è la differenza di temperatura tra l'aria in entrata e in uscita nel sistema.

I parametri della pompa di calore sopra indicati sono adatti per ambienti fino a 100 metri quadrati. metri. La potenza dell'installazione è di 5 kW. Se si acquistano scambiatori di calore speciali, è possibile aumentare la capacità dell'impianto fino a 10-15 kW.

La figura mostra un sistema in cui scambiatori di calore, un compressore, una valvola a farfalla sono combinati in un serbatoio. Il design utilizza scambiatori di calore di fabbrica (+)

Servizio di installazione fatto in casa

Per un funzionamento di alta qualità, la pompa di calore necessita di ulteriore manutenzione. Se si utilizza il dispositivo in inverno (dato che nel caso non è installato alcun riscaldamento aggiuntivo), l'unità dovrà essere riscaldata periodicamente, poiché sulla sua superficie si formerà una crosta di ghiaccio.

È inoltre necessario periodicamente:

• Pulire le pale del ventilatore da detriti: foglie, polvere, sporco, neve, ecc.
• Lubrificare il compressore secondo le sue istruzioni.
• Sostituire l'olio nel compressore e nella ventola.

Inoltre, per il normale funzionamento del sistema, è necessario controllare regolarmente l'integrità della tubazione in rame, del cavo di alimentazione che alimenta il compressore, la ventola e altri dispositivi.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Il video seguente ti farà conoscere il principio di funzionamento e la progettazione di una pompa di calore che elabora l'energia eolica:

Una pompa di calore aria-acqua fatta in casa è uno dei dispositivi più efficienti ea basso costo per il riscaldamento aggiuntivo delle case. Chiunque può creare e installare questo sistema.

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