Hoe u een warmtepomp maakt om uw huis met uw eigen handen te verwarmen: het principe van bediening en montage

De eerste versies van warmtepompen konden slechts gedeeltelijk voldoen aan de vraag naar thermische energie. Moderne variëteiten zijn effectiever en kunnen worden gebruikt voor verwarmingssystemen. Daarom proberen veel huiseigenaren met hun eigen handen een warmtepomp te monteren.

We zullen u vertellen hoe u de beste optie voor de warmtepomp kiest, rekening houdend met de geo-gegevens van de site waarop deze gepland is om te worden geïnstalleerd. Het ter overweging voorgestelde artikel beschrijft in detail het principe van het gebruik van “groene energie” systemen, de verschillen worden opgesomd. Op basis van ons advies zal je je ongetwijfeld focussen op het effectieve type.

Voor onafhankelijke meesters presenteren we de technologie van het samenstellen van een warmtepomp. De ter overweging aangeboden informatie wordt aangevuld met visuele diagrammen, fotoselecties en gedetailleerde videotraining in twee delen.

Wat is een warmtepomp en hoe werkt deze?

De term warmtepomp verwijst naar een set specifieke apparatuur. De belangrijkste functie van deze apparatuur is het verzamelen van thermische energie en het transport naar de consument. De bron van dergelijke energie kan elk lichaam of medium zijn met een temperatuur van + 1º of meer graden.

In onze omgeving zijn er meer dan voldoende bronnen van lage temperatuur warmte. Dit zijn industrieel afval van bedrijven, thermische en kerncentrales, riolering, enz. Voor de werking van warmtepompen op het gebied van huisverwarming zijn drie onafhankelijk herstelde natuurlijke bronnen nodig: lucht, water en land.

Warmtepompen 'halen' energie uit processen die regelmatig in de omgeving voorkomen. Het proces stopt nooit, omdat de bronnen door menselijke criteria als onuitputtelijk worden erkend

De drie genoemde potentiële energieleveranciers houden rechtstreeks verband met de energie van de zon, die door verwarming lucht met de wind mee verplaatst en thermische energie naar de aarde overbrengt. De bronkeuze is het belangrijkste criterium volgens welke warmtepompsystemen worden geclassificeerd.

Het principe van de werking van warmtepompen is gebaseerd op het vermogen van lichamen of media om thermische energie over te dragen naar een ander lichaam of medium. Ontvangers en leveranciers van energie in thermische pompsystemen werken meestal in paren.

Onderscheid dus de volgende typen warmtepompen:

• Lucht is water.
• De aarde is water.
• Water is lucht.
• Water is water.
• Aarde is lucht.
• Water - Water
• Lucht is lucht.

In dit geval definieert het eerste woord het type medium waarin het systeem warmte op lage temperatuur verwijdert. De tweede geeft het type drager aan waarnaar deze thermische energie wordt overgebracht. Dus in warmtepompen water - water wordt warmte onttrokken aan het waterige medium en wordt vloeistof gebruikt als warmtedrager.

De warmtepompen zijn structureel type dampcompressie-units. Ze halen warmte uit natuurlijke bronnen, verwerken en transporteren het naar consumenten (+)

Moderne warmtepompen gebruiken drie hoofdlijnen warmtebron. Dit is aarde, water en lucht. De eenvoudigste van deze opties is lucht warmtepomp. De populariteit van dergelijke systemen hangt samen met hun vrij eenvoudige ontwerp en installatiegemak.

Ondanks deze populariteit hebben deze rassen echter een vrij lage productiviteit. Bovendien is het rendement instabiel en afhankelijk van seizoensgebonden temperatuurschommelingen.

Bij afnemende temperatuur nemen hun prestaties aanzienlijk af. Dergelijke opties voor warmtepompen kunnen worden beschouwd als een aanvulling op de bestaande hoofdbron van thermische energie.

Opties voor het gebruik van apparatuur grondwarmteworden als effectiever beschouwd. De bodem ontvangt en verzamelt niet alleen thermische energie van de zon, maar wordt ook constant verwarmd door de energie van de aardkern.

Dat wil zeggen, de grond is een soort thermische batterij waarvan de kracht praktisch onbeperkt is. Bovendien is de temperatuur van de grond, vooral op een bepaalde diepte, constant en varieert deze onbeduidend.

Omvang van de door warmtepompen opgewekte energie:

De constante van de brontemperatuur is een belangrijke factor in de stabiele en efficiënte werking van dit type stroomapparatuur. Vergelijkbare kenmerken hebben systemen waarin het aquatisch milieu de belangrijkste bron van thermische energie is. De verzamelaar van dergelijke pompen bevindt zich ofwel in de put, waar deze zich in de watervoerende laag bevindt, of in een reservoir.

De gemiddelde jaartemperatuur van bronnen zoals grond en water varieert van + 7º tot + 12º C. Deze temperatuur is voldoende om de goede werking van het systeem te verzekeren.

Het meest effectief zijn warmtepompen die thermische energie onttrekken aan bronnen met stabiele temperatuurindicatoren, d.w.z. uit water en grond

De belangrijkste structurele elementen van warmtepompen

Om ervoor te zorgen dat de energiecentrale werkt volgens de principes van de warmtepomp, moeten er 4 hoofdeenheden aanwezig zijn in het ontwerp, dit zijn:

• Compressor
• Vaporizer.
• Condensator.
• Gasklep.

Een belangrijk element in het ontwerp van de warmtepomp is de compressor. De belangrijkste functie is het verhogen van de druk en temperatuur van de dampen als gevolg van het koken van het koelmiddel. Met name voor klimaattechniek en warmtepompen worden moderne scrollcompressoren gebruikt.

Als werkvloeistof die directe overdracht van thermische energie uitvoert, worden vloeistoffen met een laag kookpunt gebruikt. In de regel worden ammoniak en freons gebruikt (+)

Dergelijke compressoren zijn ontworpen voor gebruik bij temperaturen onder nul. In tegenstelling tot andere varianten produceren scroll-compressoren weinig geluid en werken ze zowel bij lage gaskookpunten als bij hoge condensatietemperaturen. Het ongetwijfeld voordeel is hun compacte formaat en lage soortelijk gewicht.

Bijna alle energie van de warmtepomp wordt besteed aan het transport van thermische energie van buiten naar binnen in de kamer. Er wordt dus ongeveer 1 energie-eenheid besteed aan de werking van systemen bij de productie van 4-6 eenheden (+)

De verdamper als structureel element is een container waarin vloeibaar koelmiddel wordt omgezet in damp. Het koelmiddel circuleert in een gesloten circuit door de verdamper. Daarin warmt het koelmiddel op en verandert het in stoom. Stoom onder lage druk wordt naar de compressor geleid.

In de compressor worden koudemiddeldampen blootgesteld aan druk en stijgt hun temperatuur. De compressor pompt de verwarmde stoom onder hoge druk naar de condensor.

De compressor comprimeert het medium dat langs het circuit circuleert, waardoor de temperatuur en druk toenemen. Vervolgens komt het gecomprimeerde medium de warmtewisselaar (condensor) binnen, waar het wordt gekoeld en warmte wordt overgebracht naar water of lucht

Het volgende structurele element van het systeem is een condensator. Zijn functie is om thermische energie over te dragen aan het interne circuit van het verwarmingssysteem.

Seriemonsters vervaardigd door industriële ondernemingen zijn uitgerust met platenwarmtewisselaars. Het belangrijkste materiaal voor dergelijke condensatoren is gelegeerd staal of koper.

Voor zelfgemaakte warmtewisselaars is een koperen buis met een diameter van een halve inch geschikt. De wanddikte van de voor de fabricage van de warmtewisselaar gebruikte buizen moet minimaal 1 mm zijn

Aan het begin van dat deel van het hydraulische circuit waar het circulerende hogedrukmedium wordt omgezet in een lagedrukmedium, is een thermostatische of anderszins smoorklep geïnstalleerd. Om precies te zijn, het gaspedaal in combinatie met de compressor verdeelt het warmtepompcircuit in twee delen: één met hogedrukparameters, de andere met laag.

Bij het passeren van een expansiegasklep verdampt de in een gesloten kringloop circulerende vloeistof gedeeltelijk, waardoor de druk met de temperatuur afneemt. Vervolgens komt het in communicatie met de omgeving in de warmtewisselaar. Daar vangt het de energie van het medium op en brengt het terug naar het systeem.

De gasklep regelt de koelmiddelstroom naar de verdamper. Bij het kiezen van een klep moet rekening worden gehouden met systeemparameters. De klep moet aan deze parameters voldoen.

Bij het passeren van een warmteregelklep verdampt het vloeibare koelmiddel gedeeltelijk en daalt de aanvoertemperatuur (+)

Selectie van het type warmtepomp

De belangrijkste indicator van dit verwarmingssysteem is vermogen. Allereerst zijn de financiële kosten voor de aanschaf van apparatuur en de keuze van een of andere bron van lage temperatuur warmte afhankelijk van de capaciteit. Hoe hoger het vermogen van het warmtepompsysteem, hoe hoger de kosten van componenten.

Allereerst verwijst het naar de compressorcapaciteit, de diepte van de putten voor geothermische sondes of het gebied voor het plaatsen van een horizontale collector. Correcte thermodynamische berekeningen zijn een soort garantie dat het systeem efficiënt zal werken.

Als er een vijver in de buurt van uw persoonlijke locatie is, is de meest kosteneffectieve en productieve keuze een water-water-warmtepomp

Om te beginnen moet u het gebied bestuderen dat is gepland voor de installatie van de pomp. Een ideale situatie zou de aanwezigheid van een waterlichaam in deze sectie zijn. Gebruik opties voor water-watertype het volume van grondwerk aanzienlijk verminderen.

Bij het gebruik van de warmte van het land gaat het daarentegen om een ​​groot aantal werkzaamheden die verband houden met opgravingen. Systemen die het watermilieu gebruiken als laagwaardige warmte worden als het meest efficiënt beschouwd.

Het apparaat van een warmtepomp die thermische energie uit de bodem haalt, vergt een indrukwekkende hoeveelheid grondwerk. De collector wordt onder het niveau van seizoensgebonden bevriezing gelegd

Er zijn twee manieren om de thermische energie van de bodem te gebruiken. De eerste betreft boorputten met een diameter van 100-168 mm. De diepte van dergelijke putten kan, afhankelijk van de parameters van het systeem, 100 m of meer bereiken.

In deze putten worden speciale sondes geplaatst. Bij de tweede methode wordt een pijpverdeelstuk gebruikt. Zo'n verzamelaar staat ondergronds in een horizontaal vlak. Voor deze optie is een voldoende groot oppervlak vereist.

Voor het leggen van de verzamelaar worden gebieden met natte grond als ideaal beschouwd. Natuurlijk kosten boorputten meer dan de horizontale locatie van het reservoir. Niet elk gebied heeft echter vrije ruimte. Voor een kW warmtepompvermogen is 30 tot 50 m² oppervlakte nodig.

Een constructie voor het verzamelen van thermische energie met één diepe put kan iets goedkoper zijn dan het graven van een put. Maar een belangrijk pluspunt is de aanzienlijke ruimtebesparing, die belangrijk is voor eigenaren van kleine kavels

Bij aanwezigheid van een hooggelegen grondwaterhorizon kunnen warmtewisselaars worden aangebracht in twee putten op een afstand van circa 15 m van elkaar.

De selectie van thermische energie in dergelijke systemen door grondwater in een gesloten lus te pompen, waarvan delen zich in putten bevinden. Een dergelijk systeem vereist de installatie van een filter en periodieke reiniging van de warmtewisselaar.

Het eenvoudigste en goedkoopste warmtepompcircuit is gebaseerd op het onttrekken van thermische energie uit de lucht.Eens het de basis werd voor de installatie van koelkasten, werden later volgens zijn principes airconditioners ontwikkeld.

Het eenvoudigste thermische pompsysteem ontvangt energie van de luchtmassa. In de zomer doet ze mee aan verwarming, in de winter aan airconditioning. Het nadeel van het systeem is dat bij een onafhankelijke uitvoering de unit met onvoldoende vermogen

De effectiviteit van verschillende soorten apparatuur is niet hetzelfde. De laagste indicatoren zijn pompen die lucht gebruiken. Bovendien zijn deze indicatoren direct afhankelijk van de weersomstandigheden.

Bodemvariëteiten van warmtepompen hebben stabiele prestaties. De efficiëntiecoëfficiënt van deze systemen varieert tussen 2,8 en 3,3. Water-watersystemen zijn het meest effectief. Dit komt voornamelijk door de stabiliteit van de brontemperatuur.

Opgemerkt moet worden dat hoe dieper de pompcollector in het reservoir zit, hoe stabieler de temperatuur zal zijn. Om een ​​systeemcapaciteit van 10 kW te verkrijgen, heeft u ongeveer 300 meter leiding nodig.

De belangrijkste parameter die het rendement van de warmtepomp kenmerkt, is de conversiecoëfficiënt. Hoe hoger de conversiecoëfficiënt, hoe efficiënter de warmtepomp is.

De conversiecoëfficiënt van de warmtepomp wordt uitgedrukt in de verhouding tussen de warmteflux en het elektrische vermogen dat aan de compressor wordt besteed

Doe-het-zelf warmtepompassemblage

Het actieschema en het warmtepompapparaat kennen, zelf monteren en installeren alternatief verwarmingssysteem heel goed mogelijk. Voordat u met de werkzaamheden begint, moeten alle basisparameters van het toekomstige systeem worden berekend. Om de parameters van de toekomstige pomp te berekenen, kunt u software gebruiken die is ontworpen om koelsystemen te optimaliseren.

De eenvoudigste optie om te bouwen is lucht-water systeem. Het vereist geen complex werk aan het apparaat van het externe circuit, dat inherent is aan water- en grondvariëteiten van warmtepompen. Voor de installatie zijn slechts twee kanalen nodig, waarvan er één lucht toevoert en de tweede de verbruikte massa afvoert.

De eenvoudigste manier om het zelf te doen, is door een warmtepomp te regelen met een warmtetoevoer uit de luchtmassa. Een buitenventilator blaast lucht naar de verdamper

Naast de ventilator moet u een compressor met het vereiste vermogen krijgen. Voor een dergelijke unit is de compressor waarmee gewone apparatuur is uitgerust redelijk geschikt split systemen. Het is niet nodig om een ​​nieuwe eenheid te kopen.

U kunt het van oude apparatuur verwijderen of gebruiken accessoires voor een oude koelkast. Het is raadzaam om een ​​spiraalvariëteit te gebruiken. Deze compressoropties zorgen, naast voldoende efficiëntie, voor hoge drukken die de temperatuur verhogen.

Om een ​​condensator te bouwen, heb je een capaciteit en een koperen buis nodig. Een spoel is gemaakt van een buis. Voor de vervaardiging wordt elk cilindrisch lichaam met de gewenste diameter gebruikt. Door er een koperen pijp op te wikkelen maak je dit constructieve element eenvoudig en snel.

De afgewerkte spoel is gemonteerd in een container die eerder in tweeën is gesneden. Voor de vervaardiging van containers is het beter om materialen te gebruiken die bestand zijn tegen corrosieprocessen. Na het plaatsen van een spoel worden de helften van de tank gelast.

Het spoeloppervlak wordt berekend met de volgende formule:

MT / 0,8 RT,

waar:

• MT - de kracht van thermische energie die het systeem produceert.
• 0,8 - de warmtegeleidingscoëfficiënt in de interactie van water met het materiaal van de spoel.
• RT - het temperatuurverschil van water bij de inlaat en uitlaat.

Als u een koperen buis kiest voor de zelfproductie van een spoel, moet u op de wanddikte letten. Het moet minimaal 1 mm zijn. Anders zal de buis bij het wikkelen vervormen. De leiding waardoor de inlaat van het koelmiddel zich in het bovenste deel van de tank bevindt.

Een koperen buiswarmtewisselaar wordt gemaakt door een koperen buis op een cilindrisch object te wikkelen. Hoe groter het oppervlak van de spoel, hoe hoger de pompprestaties

De warmtepompverdamper kan in twee versies worden gemaakt - in de vorm van een container met daarin een spoel en in de vorm van een buis in een buis. Omdat de temperatuur van de vloeistof in de verdamper klein is, kan de capaciteit worden gemaakt van een plastic vat. In deze hoedanigheid is een circuit geplaatst dat is gemaakt van een koperen buis.

In tegenstelling tot een condensor, moet de spoel van de verdamperspiraal overeenkomen met de diameter en hoogte van de geselecteerde tank. De tweede variant van de verdamper: pijp in pijp. Bij deze uitvoering wordt de koelmiddelleiding in een kunststof buis met een grotere diameter geplaatst, waardoor water circuleert.

De lengte van zo'n leiding is afhankelijk van de geplande pompcapaciteit. Het kan van 25 tot 40 meter zijn. Zo'n pijp is opgerold.

Thermostatische klep verwijst naar afsluit- en regelpijpfittingen. Een naald wordt gebruikt als vergrendelingselement in het expansieventiel. De positie van het afsluiterelement wordt bepaald door de temperatuur in de verdamper.

Dit belangrijke element van het systeem heeft een nogal ingewikkeld ontwerp. Dit omvat:

• Thermokoppel.
• Diafragma
• Capillaire buis.
• Thermoball.

Deze elementen kunnen bij hoge temperaturen onbruikbaar worden. Daarom moet de klep tijdens soldeerwerkzaamheden worden geïsoleerd met asbestdoek. De regelklep moet overeenkomen met de capaciteit van de verdamper.

Na het uitvoeren van werkzaamheden aan de fabricage van de belangrijkste structurele onderdelen, komt een cruciaal moment van het samenvoegen van de hele constructie tot één geheel. De meest cruciale stap is injectieproces van koelmiddel of koelvloeistof in het systeem.

Het zelfstandig uitvoeren van een dergelijke operatie is waarschijnlijk niet betaalbaar voor een eenvoudige leek. Hier moet u zich wenden tot professionals die zich bezighouden met reparatie en onderhoud van HVAC-apparatuur.

Werknemers op dit gebied hebben in de regel de benodigde uitrusting. Naast het bijvullen van koelmiddel, kunnen ze het systeem testen. Zelfladen van koelmiddel kan niet alleen leiden tot afbraak van de constructie, maar ook tot ernstig letsel. Daarnaast is er ook speciale apparatuur nodig om het systeem te starten.

Wanneer het systeem start, treedt een piekstartbelasting op, die meestal ongeveer 40 A is. Daarom is het starten van het systeem zonder een startrelais niet mogelijk. Na de eerste keer opstarten moeten de klep en de koudemiddeldruk worden aangepast.

De keuze van koelmiddel moet serieus worden genomen. Het is tenslotte deze stof die in wezen wordt beschouwd als de belangrijkste "drager" van nuttige thermische energie. Van de bestaande moderne koelmiddelen zijn freons het populairst. Dit zijn derivaten van koolwaterstofverbindingen waarin een deel van de koolstofatomen is vervangen door andere elementen.

Als gevolg van de montage van de afzonderlijke elementen van de warmtepomp moet een gesloten lus worden verkregen waarlangs het werkmedium circuleert

Als resultaat van deze werken werd een gesloten lussysteem verkregen. Het koelmiddel circuleert erin en zorgt voor de selectie en overdracht van thermische energie van de verdamper naar de condensor. Bij het aansluiten van warmtepompen op het warmtetoevoersysteem van een huis moet worden opgemerkt dat de temperatuur van het water aan de uitlaat van de condensor niet hoger is dan 50-60 graden.

Vanwege de lage temperatuur van de thermische energie die door de warmtepomp wordt gegenereerd, moeten gespecialiseerde verwarmingsapparaten worden gekozen als warmteverbruiker. Het kan een warme vloer zijn of radiatoren met een laag traagheidsvolume van aluminium of staal met een groot stralingsgebied.

Zelfgemaakte versies van warmtepompen zijn het meest geschikt om te beschouwen als hulpapparatuur die het werk van de hoofdbron ondersteunt en aanvult.

Elk jaar worden de ontwerpen van warmtepompen verbeterd. Industriële ontwerpen die zijn ontworpen voor huishoudelijk gebruik, gebruiken efficiëntere warmteoverdrachtsoppervlakken. Als gevolg hiervan nemen de systeemprestaties voortdurend toe.

Een belangrijke factor die de ontwikkeling van een dergelijke technologie voor de productie van thermische energie stimuleert, is de milieucomponent. Dergelijke systemen zijn niet alleen behoorlijk effectief, maar vervuilen het milieu ook niet. De afwezigheid van een open vlam maakt de werking absoluut veilig.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Video # 1. Hoe maak je de eenvoudigste zelfgemaakte warmtepomp met een warmtewisselaar van PEX-buizen:

Video # 2. Vervolg briefing:

Als alternatieve verwarmingssystemen worden warmtepompen al lang gebruikt. Deze systemen hebben betrouwbaarheid, een lange levensduur en, nog belangrijker, zijn milieuvriendelijk. Ze worden serieus beschouwd als de volgende stap in de ontwikkeling van efficiënte en veilige verwarmingssystemen.

Wil je een vraag stellen of praten over een interessante methode voor het bouwen van een warmtepomp, niet genoemd in het artikel? Schrijf opmerkingen in het onderstaande blok.