Kaip pasigaminti šilumos siurblį namo šildymui savo rankomis: veikimo principas ir surinkimo schema

Pirmosios šilumos siurblių versijos tik iš dalies galėjo patenkinti šiluminės energijos poreikį. Šiuolaikinės veislės yra efektyvesnės ir gali būti naudojamos šildymo sistemoms. Štai kodėl daugelis namų savininkų bando sumontuoti šilumos siurblį savo rankomis.

Mes jums pasakysime, kaip išsirinkti geriausią šilumos siurblio variantą, atsižvelgiant į vietos, kurioje planuojama jį įdiegti, geo duomenis. Siūlomas svarstyti straipsnis išsamiai apibūdina „žaliosios energijos“ sistemų naudojimo principus, išvardijami skirtumai. Remdamiesi mūsų patarimais, be abejo, sutelksite dėmesį į efektyvų tipą.

Nepriklausomiems meistrams pristatome šilumos siurblio surinkimo technologiją. Svarstymui pateiktą informaciją papildo vaizdinės diagramos, nuotraukų atranka ir išsamus vaizdo mokymas iš dviejų dalių.

Kas yra šilumos siurblys ir kaip jis veikia?

Terminas šilumos siurblys reiškia konkrečios įrangos rinkinį. Pagrindinė šios įrangos funkcija yra šiluminės energijos rinkimas ir gabenimas vartotojui. Tokios energijos šaltinis gali būti bet koks kūnas ar terpė, kurios temperatūra yra + 1º ar daugiau laipsnių.

Mūsų aplinkoje yra daugiau nei pakankamai žemos temperatūros šilumos šaltinių. Tai yra įmonių, šiluminių ir atominių elektrinių, nuotekų ir kt. Pramoninės atliekos. Šilumos siurbliams eksploatuoti namų šildymui reikalingi trys savarankiškai atkurti natūralūs šaltiniai - oras, vanduo ir žemė.

Šilumos siurbliai „semia“ energiją iš procesų, kurie reguliariai vyksta aplinkoje. Procesas niekada nesustoja, nes šaltiniai pripažinti neišsenkančiais pagal žmogiškus kriterijus

Trys išvardyti galimi energijos tiekėjai yra tiesiogiai susiję su saulės energija, kuri, kaitinant, vėjo judina orą ir perduoda šiluminę energiją į žemę. Šaltinio pasirinkimas yra pagrindinis kriterijus, pagal kurį klasifikuojamos šilumos siurblių sistemos.

Šilumos siurblių veikimo principas grindžiamas kūnų ar terpių gebėjimu perduoti šiluminę energiją kitam kūnui ar terpei. Šilumos siurblinių energijos gavėjai ir tiekėjai paprastai dirba poromis.

Taigi išskirkite šiuos šilumos siurblių tipus:

• Oras yra vanduo.
• Žemė yra vanduo.
• Vanduo yra oras.
• Vanduo yra vanduo.
• Žemė yra oras.
• Vanduo - vanduo
• Oras yra oras.

Šiuo atveju pirmasis žodis apibūdina terpės, kurioje sistema pašalina šilumą žemoje temperatūroje, tipą. Antrasis nurodo nešiklio, kuriam perduodama ši šiluminė energija, tipą. Taigi šilumos siurbliuose vanduo - vanduo, šiluma imama iš vandeninės terpės, o skystis naudojamas kaip šilumos nešiklis.

Šilumos siurbliai yra struktūros tipo garų suspaudimo agregatai. Jie išgauna šilumą iš natūralių šaltinių, apdoroja ir perduoda ją vartotojams (+)

Šiuolaikiniai šilumos siurbliai naudoja tris pagrindinius šilumos šaltinis. Tai yra dirvožemis, vanduo ir oras. Paprasčiausias iš šių variantų yra oro šilumos siurblys. Tokių sistemų populiarumas susijęs su gana paprastu jų dizainu ir lengvu montavimu.

Tačiau nepaisant tokio populiarumo, šių veislių produktyvumas yra gana žemas. Be to, efektyvumas yra nestabilus ir priklauso nuo sezoninių temperatūros svyravimų.

Mažėjant temperatūrai, jų našumas smarkiai sumažėja. Tokios šilumos siurblių parinktys gali būti laikomos esamo pagrindinio šiluminės energijos šaltinio papildymu.

Įrangos naudojimo galimybės žemės šilumayra laikomi efektyvesniais. Dirvožemis gauna ir kaupia šiluminę energiją ne tik iš Saulės, ją nuolat kaitina žemės šerdies energija.

Tai yra, dirvožemis yra savotiška šiluminė baterija, kurios galia praktiškai neribota. Be to, dirvožemio, ypač tam tikrame gylyje, temperatūra yra pastovi ir kinta nežymiai.

Šilumos siurblių generuojamos energijos apimtis:

Šaltinio temperatūros pastovumas yra svarbus veiksnys stabiliam ir efektyviam šio tipo maitinimo įrenginių darbui. Panašias savybes turi sistemos, kuriose pagrindinis vandens šilumos šaltinis yra vandens aplinka. Tokių siurblių kolektorius yra šulinyje, kur jis yra vandeningame sluoksnyje, arba rezervuare.

Vidutinė tokių šaltinių, kaip dirvožemis ir vanduo, vidutinė metinė temperatūra svyruoja nuo + 7º iki + 12ºC. Šios temperatūros visiškai pakanka efektyviam sistemos darbui užtikrinti.

Veiksmingiausi yra šilumos siurbliai, išgaunantys šiluminę energiją iš šaltinių su stabiliais temperatūros rodikliais, t. iš vandens ir dirvožemio

Pagrindiniai šilumos siurblių konstrukciniai elementai

Kad elektrinė veiktų pagal šilumos siurblio principus, jos konstrukcijoje turi būti 4 pagrindiniai agregatai:

• Kompresorius
• Garintuvas.
• Kondensatorius.
• Droselio sklendė.

Svarbus šilumos siurblio projekto elementas yra kompresorius. Pagrindinė jo funkcija yra padidinti garų, susidarančių verdant šaltnešį, slėgį ir temperatūrą. Visų pirma klimato technologijoms ir šilumos siurbliams naudojami modernūs slinkties kompresoriai.

Kaip darbinis skystis, tiesiogiai perduodantis šiluminę energiją, naudojami skysčiai, kurių virimo temperatūra yra žema. Paprastai naudojamas amoniakas ir freonai (+)

Tokie kompresoriai yra skirti veikti esant žemai temperatūrai. Skirtingai nuo kitų veislių, slinkties kompresoriai sukuria mažai triukšmo ir veikia tiek esant žemai dujų virimo temperatūrai, tiek esant aukštai kondensacijos temperatūrai. Neabejotinas pranašumas yra kompaktiškas dydis ir mažas savitasis sunkis.

Beveik visa šilumos siurblio energija sunaudojama šiluminei energijai pernešti iš išorės į kambario vidų. Taigi maždaug 1 energijos vienetas išleidžiamas sistemų veikimui, gaminant 4–6 vienetus (+)

Garintuvas kaip struktūrinis elementas yra indas, kuriame skystas šaltnešis virsta garais. Šaltnešis, cirkuliuojantis uždaroje grandinėje, praeina pro garintuvą. Jame šaltnešis sušyla ir virsta garais. Žemo slėgio garai nukreipiami į kompresorių.

Kompresoriuje šaltnešio garai yra veikiami slėgio, o jų temperatūra pakyla. Kompresorius siurbia šildomą garą aukšto slėgio link kondensatoriaus.

Kompresorius suspaudžia terpę, cirkuliuojančią išilgai grandinės, dėl to padidėja jos temperatūra ir slėgis. Tada suslėgta terpė patenka į šilumokaitį (kondensatorių), kur ji aušinama, perduodama šilumą į vandenį ar orą

Kitas sistemos struktūrinis elementas yra kondensatorius. Jos funkcija yra perduoti šiluminę energiją į vidinę šildymo sistemos kontūrą.

Serijiniai pavyzdžiai, kuriuos gamina pramonės įmonės, yra aprūpinti plokšteliniais šilumokaičiais. Pagrindinė tokių kondensatorių medžiaga yra legiruotas plienas arba varis.

Savarankiškai pagamintam šilumokaičiui tinka pusės colio skersmens varinis vamzdis. Šilumokaičiui gaminti naudojamų vamzdžių sienelių storis turi būti ne mažesnis kaip 1 mm

Termostatinis arba kitaip droselinis vožtuvas įrengiamas tos hidraulinės grandinės dalies pradžioje, kur cirkuliuojanti aukšto slėgio terpė virsta žemo slėgio terpe. Tiksliau tariant, droselis kartu su kompresoriumi padalija šilumos siurblio grandinę į dvi dalis: vieną su aukšto slėgio parametrais, kitą - su žema.

Kai praeina pro išsiplėtimo droselio vožtuvą, uždaroje grandinėje cirkuliuojantis skystis iš dalies išgaruoja, dėl to slėgis mažėja esant temperatūrai. Tada jis patenka į šilumokaitį bendraudamas su aplinka. Ten jis kaupia terpės energiją ir perduoda ją atgal į sistemą.

Droselio vožtuvas kontroliuoja šaltnešio srautą garintuvo link. Renkantis vožtuvą, reikia atsižvelgti į sistemos parametrus. Vožtuvas turi atitikti šiuos parametrus.

Praleidžiant per šilumos reguliavimo vožtuvą, skystas aušinimo skystis iš dalies išgaruoja, o srauto temperatūra sumažėja (+)

Šilumos siurblio tipo pasirinkimas

Pagrindinis šios šildymo sistemos rodiklis yra galia. Visų pirma, finansinės išlaidos įrangai įsigyti ir vieno ar kito žemos temperatūros šilumos šaltinio pasirinkimas priklausys nuo pajėgumų. Kuo didesnė šilumos siurblio sistemos galia, tuo didesnė komponentų kaina.

Visų pirma, tai nurodo kompresoriaus talpą, geoterminių zondų šulinių gylį arba horizontaliojo kolektoriaus įdėjimo plotą. Teisingi termodinaminiai skaičiavimai yra savotiška garantija, kad sistema veiks efektyviai.

Jei šalia jūsų asmeninės svetainės yra tvenkinys, ekonomiškiausias ir produktyviausias pasirinkimas bus vanduo-vanduo šilumos siurblys

Pirmiausia turėtumėte ištirti sritį, kurią planuojama įrengti siurbliui. Ideali sąlyga būtų vandens telkinio buvimas šioje atkarpoje. Naudokite vanduo-vanduo tipo parinktys žymiai sumažinti žemės darbų apimtį.

Naudojant žemės šilumą, priešingai, reikia atlikti daugybę darbų, susijusių su žemės kasimu. Sistemos, kurios vandens aplinką naudoja kaip žemos kokybės šilumą, laikomos veiksmingiausiomis.

Šilumos siurblio įtaisas, išgaunantis šiluminę energiją iš dirvožemio, apima įspūdingą kiekį žemės darbų. Kolektorius klojamas žemiau sezoninio užšalimo lygio

Yra du būdai, kaip panaudoti dirvožemio šiluminę energiją. Pirmasis apima gręžinius, kurių skersmuo yra 100-168 mm. Tokių gręžinių gylis, priklausomai nuo sistemos parametrų, gali siekti 100 m ar daugiau.

Į šiuos šulinius dedami specialūs zondai. Antruoju metodu naudojamas vamzdžių kolektorius. Toks kolektorius yra po žeme horizontalioje plokštumoje. Šiam variantui reikalingas pakankamai didelis plotas.

Kolektoriui kloti idealios yra vietos, kuriose yra drėgnas dirvožemis. Natūralu, kad gręžiniai gręžti kainuos daugiau nei horizontali rezervuaro vieta. Tačiau ne kiekvienoje srityje yra laisvos vietos. Vienam kW šilumos siurblio galios reikia 30–50 m² ploto.

Šilumos energijos surinkimo su vienu giliu šuliniu konstrukcija gali būti šiek tiek pigesnė nei kasti duobę. Tačiau didelis pliusas yra reikšmingas erdvės taupymas, kuris yra svarbus mažų sklypų savininkams

Esant aukštai esančiam požeminio vandens horizontui, šilumokaičius galima įrengti dviejuose šuliniuose, esančiuose maždaug 15 m atstumu vienas nuo kito.

Šiluminės energijos pasirinkimas tokiose sistemose siurbiant požeminį vandenį uždaroje kilpoje, kurios dalys yra šuliniuose. Tokia sistema reikalauja įdiegti filtrą ir periodiškai valyti šilumokaitį.

Paprasčiausias ir pigiausias šilumos siurblio kontūras pagrįstas šiluminės energijos ištraukimu iš oro.Kadaise tai tapo šaldytuvų įrengimo pagrindu, vėliau, remiantis jo principais, buvo sukurti oro kondicionieriai.

Paprasčiausia šiluminio siurbimo sistema gauna energiją iš oro masės. Vasarą ji dalyvauja šildyme, žiemą - oro kondicionieriuose. Sistemos trūkumas yra tas, kad savarankiškai vykdant vienetą, kurio nepakankama galia

Įvairių tipų įrangos efektyvumas nėra tas pats. Žemiausi rodikliai yra siurbliai, kurie naudoja orą. Be to, šie rodikliai tiesiogiai priklauso nuo oro sąlygų.

Šilumos siurblių dirvožemio savybės yra stabilios. Šių sistemų efektyvumo koeficientas svyruoja tarp 2,8–3,3. Vandens-vandens sistemos yra veiksmingiausios. Pirmiausia tai lemia šaltinio temperatūros stabilumas.

Reikėtų pažymėti, kad kuo giliau siurblio kolektorius yra rezervuare, tuo stabilesnė bus temperatūra. Norint gauti 10 kW galią, jums reikia apie 300 metrų dujotiekio.

Pagrindinis šilumos siurblio efektyvumą apibūdinantis parametras yra jo perskaičiavimo koeficientas. Kuo didesnis perskaičiavimo koeficientas, tuo efektyvesnis yra šilumos siurblys.

Šilumos siurblio perskaičiavimo koeficientas išreiškiamas šilumos srauto ir kompresoriui sunaudotos elektros energijos santykiu

„Pasidaryk pats“ šilumos siurblio mazgas

Žinodami veiksmų schemą ir šilumos siurblio įrenginį, surinkite ir sumontuokite patys alternatyvi šildymo sistema visai įmanoma. Prieš pradedant darbą, būtina apskaičiuoti visus pagrindinius būsimos sistemos parametrus. Norėdami apskaičiuoti būsimojo siurblio parametrus, galite naudoti programinę įrangą, skirtą aušinimo sistemoms optimizuoti.

Lengviausias būdas sukurti oras-vanduo sistema. Tai nereikalauja sudėtingų darbų prie išorinės grandinės įtaiso, būdingo vandens ir dirvožemio šilumos siurbliams. Montavimui reikės tik dviejų kanalų, iš kurių vienas tieks orą, o antrasis išleis panaudotą masę.

Paprasčiausias būdas tai padaryti patiems - pasirūpinti šilumos siurbliu su šilumos tiekimu iš oro masės. Lauko ventiliatorius pučia orą į garintuvą

Be ventiliatoriaus, turite gauti reikalingos galios kompresorių. Tokiam įrenginiui gana tinka kompresorius, kuriame yra įprasta įranga suskaidytos sistemos. Nebūtina pirkti naujo įrenginio.

Galite pašalinti iš senos įrangos arba naudoti seno šaldytuvo priedai. Patartina naudoti spiralinę įvairovę. Šios kompresoriaus parinktys, be pakankamo efektyvumo, sukuria aukštą slėgį, kuris padidina temperatūrą.

Norėdami pastatyti kondensatorių, jums reikės talpos ir varinio vamzdžio. Iš vamzdžio pagaminta ritė. Jo gamybai naudojamas bet kokio norimo skersmens cilindrinis kūnas. Apviję ant jo varinį vamzdį, galite lengvai ir greitai pagaminti šį konstrukcinį elementą.

Pagaminta ritė yra sumontuota talpykloje, anksčiau supjaustyta per pusę. Talpyklų gamybai geriau naudoti medžiagas, atsparias korozijos procesams. Įdėjus į ją ritę, rezervuaro pusės suvirinamos.

Ritės plotas apskaičiuojamas pagal šią formulę:

MT / 0,8 RT,

kur:

• MT - šiluminės energijos, kurią sukuria sistema, galia.
• 0,8 - šilumos laidumo koeficientas, sąveikaujant su vandeniu su ritės medžiaga.
• RT - vandens temperatūros skirtumas įleidimo ir išleidimo angoje.

Pasirinkdami varinį vamzdį savarankiškai gaminti ritę, turite atkreipti dėmesį į sienos storį. Jis turėtų būti bent 1 mm. Priešingu atveju, apvijant, vamzdis deformuosis. Vamzdis, per kurį aušinimo skysčio įėjimas yra viršutinėje rezervuaro dalyje.

Vario vamzdžių šilumokaitis pagamintas apvyniojant varinį vamzdį ant cilindrinio objekto. Kuo didesnis ritės paviršiaus plotas, tuo didesnis siurblio našumas

Šilumos siurblio garintuvas gali būti pagamintas dviem variantais - konteinerio su jame esančia ritė ir vamzdžio formos vamzdžio pavidalu. Kadangi skysčio temperatūra garintuve yra nedidelė, talpa gali būti pagaminta iš plastikinės statinės. Į šią talpą įdedama grandinė, pagaminta iš vario vamzdžio.

Priešingai nei kondensatorius, garintuvo ritė turi atitikti pasirinkto rezervuaro skersmenį ir aukštį. Antrasis garintuvo variantas: vamzdis vamzdyje. Šiame variante šaltnešio vamzdis dedamas į didesnio skersmens plastikinį vamzdį, per kurį cirkuliuoja vanduo.

Tokio vamzdžio ilgis priklauso nuo planuojamos siurblio galios. Jis gali būti nuo 25 iki 40 metrų. Toks vamzdis yra suvyniotas.

Termostatinis vožtuvas nurodo uždarymo ir valdymo vamzdžių jungiamąsias detales. Adatos naudojamos kaip fiksavimo elementas išsiplėtimo vožtuve. Vožtuvo uždarymo elemento padėtis nustatoma pagal temperatūrą garintuve.

Šis svarbus sistemos elementas yra gana sudėtingas. Tai apima:

• Termoelementas.
• Diafragma
• Kapiliarinis vamzdelis.
• Termobolas.

Šie elementai gali būti nenaudojami aukštoje temperatūroje. Todėl atliekant litavimo darbus, vožtuvas turėtų būti izoliuotas asbesto audiniu. Valdymo vožtuvas turi atitikti garintuvo tūrį.

Atlikus pagrindinių konstrukcinių dalių gamybos darbus, įvyksta esminis momentas - visos konstrukcijos surinkimas į vieną mazgą. Svarbiausias žingsnis yra šaltnešio įpurškimo procesas arba aušinimo skysčio į sistemą.

Paprastam pasauliečiui savarankiškai atlikti tokią operaciją vargu ar bus galima įpirkti. Čia turėsite kreiptis į specialistus, užsiimančius ŠVOK įrangos remontu ir priežiūra.

Šios srities darbuotojai, kaip taisyklė, turi reikiamą įrangą. Jie gali ne tik krauti šaltnešį, bet ir išbandyti sistemą. Savaiminis šaltnešio įkrovimas gali ne tik sugadinti konstrukciją, bet ir sukelti rimtų sužalojimų. Be to, norint paleisti sistemą, reikalinga ir speciali įranga.

Kai sistema įsijungia, atsiranda didžiausia pradinė apkrova, kuri paprastai yra apie 40 A. Todėl paleisti sistemą be paleidimo relės neįmanoma. Po pirmojo paleidimo vožtuvas ir aušalo slėgis turi būti sureguliuoti.

Į šaltnešio pasirinkimą reikia žiūrėti rimtai. Galų gale, būtent ši medžiaga yra laikoma pagrindiniu naudingos šiluminės energijos „nešikliu“. Iš esamų modernių šaltnešių populiariausi yra freonai. Tai yra angliavandenilių junginių dariniai, kuriuose dalis anglies atomų yra pakeisti kitais elementais.

Surinkus atskirus šilumos siurblio elementus, reikia gauti uždarą kilpą, išilgai kurios cirkuliuoja darbinė terpė

Atlikus šiuos darbus buvo gauta uždaro ciklo sistema. Jame cirkuliuos šaltnešis, užtikrinantis šiluminės energijos iš garintuvo pasirinkimą ir perkėlimą į kondensatorių. Prijungiant šilumos siurblius prie namo šilumos tiekimo sistemos, reikia atkreipti dėmesį, kad vandens temperatūra kondensatoriaus išleidimo angoje neviršytų 50–60 laipsnių.

Dėl šilumos siurblio sukuriamos žemos šiluminės energijos temperatūros šilumos vartotojui turėtų būti pasirinkti specializuoti šildymo prietaisai. Tai gali būti šiltų grindų arba tūriniai žemos inercijos radiatoriai, pagaminti iš aliuminio arba plieno, turintys didelę radiacijos sritį.

Namų šilumos siurblių versijas tinkamiausia laikyti pagalbine įranga, palaikančia ir papildančia pagrindinio šaltinio darbą.

Kasmet tobulinami šilumos siurblių projektai. Buitiniam naudojimui sukurti pramoniniai dizainai naudoja efektyvesnius šilumos perdavimo paviršius. Dėl to sistemos našumas nuolat auga.

Svarbus veiksnys, skatinantis tokios šiluminės energijos gamybos technologijos plėtrą, yra aplinkos komponentas. Be to, kad tokios sistemos yra gana veiksmingos, jos neteršia aplinkos. Jei nėra atviros liepsnos, jo veikimas yra visiškai saugus.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

1 vaizdo įrašas. Kaip iš PEX vamzdžių pasidaryti paprasčiausią namuose pagamintą šilumos siurblį su šilumokaičiu:

2 vaizdo įrašas. Tęsinys instruktažas:

Kaip alternatyvios šildymo sistemos, šilumos siurbliai buvo naudojami jau seniai. Šios sistemos yra patikimos, ilgą tarnavimo laiką ir, svarbiausia, yra ekologiškos. Jie rimtai pradedami laikyti kitu žingsniu kuriant efektyvias ir saugias šildymo sistemas.

Norite užduoti klausimą ar pasikalbėti apie įdomų šilumos siurblio statybos metodą, nepaminėtą straipsnyje? Prašau parašyti komentarus žemiau esančiame bloke.