Jak wykonać pompę ciepła powietrze-woda: schematy urządzeń i samodzielny montaż

W związku z regularnym wzrostem kosztów chłodziwa popularne stają się alternatywne metody ogrzewania. Na przykład praktyczna pompa ciepła powietrze-woda, która wykorzystuje energię powietrza do ogrzewania. Instalacja nie wymaga drogich materiałów eksploatacyjnych, łatwych w użyciu, bezpiecznych.

Ze względu na znaczny koszt fabrycznego montażu urządzenia wielu jest zainteresowanych niezależną konstrukcją tego systemu. Powiemy Ci, czego będzie potrzebował brygadzista domowy, aby zrobić domowej pompy ciepła. Tutaj dowiesz się, jakie wyposażenie techniczne należy uzupełnić.

Cechy systemu termicznego powietrze-woda

Pompa ciepła, której poświęcony jest ten artykuł, w przeciwieństwie do innych modyfikacji takiego urządzenia (w szczególności woda-woda i gleba-woda), ma kilka zalet:

• oszczędza prąd;
• instalacja nie będzie wymagać robót ziemnych na dużą skalę, wiercenia, uzyskania specjalnych zezwoleń;
• jeśli podłączysz system do paneli słonecznych, możesz zapewnić jego pełną autonomię.

Istotną zaletą systemu termicznego, który pobiera energię wiatrową i przenosi ją do wody, jest stuprocentowe bezpieczeństwo środowiskowe.

Przed przystąpieniem do projektowania pompy należy dowiedzieć się, w których przypadkach system jest najbardziej skuteczny, a kiedy jego użycie jest niepraktyczne.

System pompy ciepła, który pobiera energię z masy powietrza, może być wykorzystywany do ogrzewania wszystkich rodzajów chłodziwa stosowanych w WNP: wody, powietrza, pary

Specyfika zastosowania i pracy

Pompa ciepła pracuje wydajnie wyłącznie w zakresie temperatur od -5 do +7 stopni.Przy temperaturze powietrza +7 system wytworzy więcej ciepła niż to konieczne, a przy wartości poniżej -5 nie wystarczy do ogrzewania. Wynika to z faktu, że skoncentrowany freon w strukturze wrze w temperaturze -55 stopni.

Teoretycznie system może generować ciepło nawet przy 30-stopniowym mrozie, ale nie będzie wystarczający do ogrzewania, ponieważ moc cieplna zależy bezpośrednio od różnicy między temperaturą wrzenia czynnika chłodniczego a temperaturą powietrza.

Dlatego ten system nie będzie działał dla mieszkańców północnych regionów, w których wcześniej występuje zimna pogoda, a w domach południowych regionów może skutecznie służyć przez kilka zimnych miesięcy.

Jeśli w pomieszczeniu zostaną zainstalowane standardowe akumulatory, pompa ciepła będzie działać mniej wydajnie. Co najlepsze, urządzenie powietrze-woda jest połączone z konwektorami i innymi grzejnikami o dużej powierzchni, a także systemy ogrzewania podłogowego, „Ciepłe ściany” typu wody.

Ponadto samo pomieszczenie powinno być dobrze izolowane od zewnątrz, mieć wbudowane okna wielokomorowe, które zapewniają lepszą izolację termiczną niż zwykłe drewniane lub plastikowe.

Pompa ciepła najlepiej współdziała z systemem ogrzewania podłogowego, który nie wymaga podgrzewania chłodziwa powyżej 40 - 45º С

Domowe pompa ciepła w stanie skutecznie ogrzewać domy do 100 metrów kwadratowych. mi gwarantowana moc 5 kW. Należy rozumieć, że freonu nie można wlać wystarczająco wysokiej jakości do struktury stworzonej w warunkach domowych, dlatego należy oczekiwać jego temperatury wrzenia do -22 stopni.

Urządzenie do montażu w domu idealnie nadaje się do dostarczania ciepła do garażu, szklarni, pomieszczeń gospodarczych, mały prywatny basen itp. System jest zwykle używany jako dodatkowe ogrzewanie.

Kocioł elektryczny lub inny tradycyjny sprzęt na sezon grzewczy będzie wymagany w każdym przypadku. Podczas silnych mrozów (-15-30 stopni) zaleca się wyłączenie pompy ciepła, aby uniknąć marnowania energii elektrycznej, ponieważ w tym okresie jej wydajność nie przekracza 10%.

Pompy ciepła dostarczają wystarczającą ilość energii do podgrzewania wody w prywatnych basenach wewnętrznych (+)

Zasada systemu

Substancją roboczą w projekcie jest powietrze. Poprzez jednostkę zewnętrzną, która jest zainstalowana na ulicy, tlen jest doprowadzany do parownika, gdzie oddziałuje z czynnikiem chłodniczym.

Freon staje się gazowy pod wpływem temperatury (ponieważ wrze w temperaturze -55 stopni), a po podgrzaniu wchodzi do sprężarki pod ciśnieniem. Urządzenie kompresuje gaz, zwiększając w ten sposób jego temperaturę.

Hot Freon wchodzi do obwodu zasobnika (skraplacza), w którym ciepło jest przenoszone do wody, którą można później wykorzystać do zorganizowania ogrzewania i FGP. W skraplaczu freon traci tylko część swojego ciepła i nadal jest w stanie gazowym.

Przechodząc przez dławik, czynnik chłodniczy jest rozpylany, w wyniku czego spada jego temperatura. Freon staje się płynny i w tej postaci przechodzi do parownika. Cykl się powtarza.

Na schemacie pokazano wdrożenie zasady elementarnej pompy ciepła podzielonej przez sprężarkę i ekspander na dwa obwody - wysokie i niskie ciśnienie

Ci, którzy chcą budować na własną rękę pompa ciepła z odpadów i starego sprzętu, na przykład ze starej lodówki, pomogą informacje opisane w zalecanym przez nas artykule.

Konstrukcja pompy ciepła powietrze-woda

System pompy ciepła składa się z czterech głównych elementów:

• jednostka zewnętrzna;
• pojemności wymiennika ciepła-parownika;
• jednostka do sprężarki;
• pojemność magazynowa (kondensator).

Rozważ cechy konstrukcyjne każdego z bloków.

Montaż jednostki zewnętrznej

Aby utworzyć blok zewnętrzny, potrzebujesz:

• Obudowa. Blok z podzielonego systemu, pralka, inny ogólny sprzęt jest tradycyjnie odpowiedni, czasami budowany jest niezależnie spawanie elementy metalowe. Ważne jest, aby metal po obróbce pokryć proszkową farbą antykorozyjną.
• Wentylator Produkt można wypożyczyć ze starej pracy systemy klimatyzacji lub zakup osobno.

Model wentylatora powinien mieć szerokie łopatki z tworzywa sztucznego i najlepiej z odłączanym silnikiem, aby móc podłączyć go do czujnika.

Do montażu jednostki zewnętrznej potrzebna jest obudowa i wentylator spod układu klimatyzacji. Przybliżone parametry bloku - 75 x 85 x 30 cm

W jednostce zewnętrznej można zainstalować parownik i elementy pomocnicze do jego działania, ale bardziej wskazane jest umieszczenie tych części w osobnej obudowie.

Zainstaluj jednostkę zewnętrzną w odległości 2-10 m od domu. Ważne jest, aby zbudować pod nim fundament i umieścić baldachim, aby chronić konstrukcję przed opadami. Konieczne jest również zamocowanie kratki przed wentylatorem, aby uniknąć przedostania się brudu, zanieczyszczeń, liści do łopatek wentylatora i rur.

Ponadto pożądane jest zainstalowanie grzejników, które chronią ściany boczne i panele przed oblodzeniem. W takim przypadku dodatkowe ogrzewanie obudowy nie jest wymagane. Miejsce instalacji urządzenia musi być dobrze wentylowane, z dala od źródeł otwartego ognia.

Jednostka z wymiennikiem ciepła-parownikiem

Parownik można kupić w stanie gotowym, korzystając z usług dostawców w sieci, lub utworzyć niezależnie. Aby to zrobić, potrzebujesz 80-litrowego zbiornika i drutu miedzianego o średnicy 10 mm i grubości co najmniej 1 mm.

Długość jest obliczana indywidualnie z uwzględnieniem wymaganej mocy. W przypadku urządzenia o mocy 5 kW możesz wziąć 10 m. W parowniku nastąpi ogrzewanie i cyrkulacja freonu, a także kontakt z powietrzem.

Aby stworzyć wymiennik ciepła, musisz zaprojektować cewkę. W tym celu drut owija się wokół grubościennej rury o średnicy nieprzekraczającej szerokości zbiornika. Ważne jest, aby plasterki wystawały poza wysokość obudowy. Będą one potrzebne do połączenia cewki z innymi elementami systemu - sprężarką i zbiornikiem.

Aby utworzyć cewkę, rurkę miedzianą o ściankach około 1 mm owija się wokół butli z gazem, rury lub plastikowej butelki wypełnionej wodą

2 korpusy do podłączenia rurociągów są wycięte w korpusie, tworzone są dwa złącza do wyjścia drutu. Związki są uszczelnione. Przymocuj gotową konstrukcję za pomocą wsporników w kształcie litery L.

Zaleca się dodatkowo zainstalować przekaźnik odszraniania na parowniku, ponieważ powietrze będzie krążyć w zbiorniku, którego temperatura jest ujemna.W takim przypadku kondensacja gromadząca się w systemie może spowodować zamarznięcie parownika. Ponadto, aby wykluczyć tworzenie się wilgoci, do systemu można wprowadzić suszarkę filtracyjną.

Zasady instalacji sprężarki

Aby zainstalować sprężarkę, potrzebujesz osobnej obudowy z izolacją akustyczną i wibracyjną, ponieważ prawie wszystkie modyfikacje urządzenia są głośne podczas pracy. Możesz wziąć używaną sprężarkę spod lodówki, klimatyzatora lub kupić nowy model.

Następujące typy sprężarek są odpowiednie dla pomp ciepła:

1. Obrotowy Sprężarki są najtańsze, ale mają wiele wad - powodują hałas, mają niską sprawność i działają przez 8-10 lat.
2. Spirala modyfikacje są instalowane we wszystkich nowoczesnych modelach klimatyzatorów, lodówek. Są trwałe (15-20 lat), ciche, wydajne, ale mają wysokie koszty.
3. Tłok modele są instalowane głównie w lodówkach przemysłowych. Produkty mają dobrą wydajność, są trwałe (15-20 lat), ale niezwykle głośne i drogie.

W przypadku pompy ciepła należy wybrać sprężarkę jednofazową. Przed zakupem ważne jest, aby dowiedzieć się, z jakiego rodzaju freonem współpracuje urządzenie. Zaleca się zakup modelu działającego na R22, najlepiej na R422. Łatwiej jest pracować z czynnikiem chłodniczym tego typu niż z jakimkolwiek innym rodzajem freonu.

Sprężarka jest połączona rurkami z parownikiem i skraplaczem. Dzięki urządzeniu freon podnosi swoją temperaturę.

Projektowanie pojemności magazynowej (kondensator)

Aby wykonać skraplacz, potrzebujesz obudowy spod 100-litrowego kotła lub innego nierdzewnego zbiornika o tej samej objętości. Potrzebna jest również cewka wykonana z rurki miedzianej. W pompie o mocy 5 kW można wziąć przewód o długości 12 metrów. Gorący freon przejdzie przez rurkę cewki, dzięki czemu woda jest podgrzewana.

Krok # 1: Tworzenie cewki

Do produkcji cewki potrzebujesz drutu miedzianego o średnicy co najmniej 26 mm i grubości ścianki 1 mm. Musi być nawinięty na rurę o mniejszym przekroju niż zbiornik.

Wysokość spirali musi odpowiadać wysokości obudowy. Ważne jest, aby pozostawić wyloty rur na zewnątrz zbiornika, aby móc połączyć cewkę z parownikiem i sprężarką.

Krok 2: przygotowanie sprawy

Aby zainstalować cewkę, zbiornik musi zostać przecięty. Powyżej i poniżej musisz utworzyć otwory na wyjścia z drutu miedzianego, a także wyciąć dodatkowe przedziały na instalację 2 łączników, z których jeden przeznaczony jest do wyjścia z wody, a drugi do wejścia. Po zakończeniu procedur zbiornik musi zostać zamknięty.

Wymiennik-sprężarka można kupić osobno w postaci gotowej konstrukcji. Za pomocą fabrycznie zmontowanego urządzenia można zwiększyć moc i wydajność instalacji.

Czynnik chłodniczy oznaczony R22 zgodnie z przepisami montrealskimi ma zostać wycofany z eksploatacji do 2030 r. Aby napełnić system, lepiej jest użyć jego zamiennika - czynnika chłodniczego R422

Podłączenie jednostki zewnętrznej do parownika

Aby połączyć jednostkę zewnętrzną z parownikiem, wymagane będą 2 rury polietylenowe PND 32. Powietrze przejdzie przez jedną rurę i wydostanie się przez drugą.

Rury można zakopać w ziemi po dodaniu piasku do rowu lub pozostawić na powierzchni, jeśli zewnętrzna obudowa znajduje się w pobliżu domu.

Podłączenie parownika, sprężarki i zbiornika

Freon krąży w tym systemie. Aby połączyć cewki ze sprężarką i przepustnicą, należy skontaktować się ze specjalistami w dziedzinie urządzeń chłodniczych. Osobie, która nie ma doświadczenia w lutowaniu, nawet przy użyciu narzędzi i materiałów, będzie trudno poprawnie połączyć wszystkie elementy w jeden system, aby zapewnić prace budowlane.

Ponadto wymagane będzie wiele dodatkowych materiałów - rury o różnych średnicach, różne modyfikacje krany spustowezawory do trawienia powietrznego, zawory bezpieczeństwa, a także zaciski do rur, zaciski, obcinaki do rur do cięcia odcinków rurociągu.

Potrzebne będą inne specjalistyczne urządzenia dostępne w każdym warsztacie do naprawy lodówek i klimatyzatorów.

Wysokiej jakości wstrzyknięcie freonu odbywa się również przy użyciu specjalnego sprzętu. Dlatego, aby połączyć wymienniki ciepła, sprężarkę i przepustnicę w działający system, wygodniej i bardziej opłacalnie jest zwrócić się do profesjonalistów.

Wdrożenie systemu zarządzania instalacją

Aby monitorować ciśnienie i temperaturę freonu, możesz użyć tablicy z wyświetlaczem spod dowolnego klimatyzatora. W procesie lutowania przy pomocy specjalistów projekt można poprawnie wdrożyć w instalacji.

Możliwe jest również podłączenie specjalnego urządzenia - czujnika obrotów wentylatora. Reguluje prędkość obrotu łopatek, a także automatyzuje prędkość pompy cyrkulacyjnej freonu.

Dodatkowo możesz ustawić minutnik, rozrusznik elektrycznyurządzenie chroniące sprężarkę przed przegrzaniem. Wszystkie te części można kupić w warsztatach naprawczych lub na rynku części zamiennych.

Obliczanie mocy pompy ciepła powietrze-woda

Do ogrzewania pomieszczeń o powierzchni 100 metrów kwadratowych. Potrzebuję większej pompy ciepła. Wymaganą moc instalacji można obliczyć w przybliżeniu, korzystając z tabeli:

Te tabele pomogą obliczyć powierzchnię cewki, aby utworzyć instalację o określonej mocy

Aby określić, jaką moc powinna mieć sprężarka, jakie średnice należy zastosować, i inne ważne dane podczas projektowania pompy ciepła powietrze-woda, należy skorzystać z jednej z następujących metod:

• Skorzystaj z kalkulatorów internetowych zamieszczonych na stronach internetowych producentów wymienników ciepła.
• Zastosuj oprogramowanie Coolpack 1,46, Copeland.
• Zaproś specjalistę, który dokona niezbędnych pomiarów i obliczeń.

Obszar cewki skraplacza (PZK) można obliczyć według wzoru:

PZK = M / 0,8DT,

gdzie M jest mocą jednostkową w kW; 0,8 - współczynnik przewodności cieplnej w kontakcie z wodą i miedzią; DT jest różnicą temperatur między wlotem i wylotem powietrza w systemie.

Parametry powyższej pompy ciepła są odpowiednie dla pomieszczeń o powierzchni do 100 metrów kwadratowych. metrów. Moc instalacji wynosi 5 kW. Jeśli kupisz specjalne wymienniki ciepła, całkiem możliwe jest zwiększenie wydajności instalacji do 10-15 kW.

Rysunek pokazuje układ, w którym wymienniki ciepła, sprężarka, przepustnica są połączone w jednym zbiorniku. Projekt wykorzystuje fabryczne wymienniki ciepła (+)

Usługa instalacji domowej

Aby zapewnić wysoką jakość pracy, pompa ciepła wymaga dodatkowej konserwacji. Jeśli używasz urządzenia w zimie (biorąc pod uwagę, że w obudowie nie ma dodatkowego ogrzewania), urządzenie będzie musiało być okresowo ogrzewane, ponieważ na jego powierzchni utworzy się skorupa lodowa.

Konieczne jest również okresowo:

• Oczyść łopatki wentylatora z zanieczyszczeń - liści, kurzu, brudu, śniegu itp.
• Nasmaruj sprężarkę zgodnie z instrukcją.
• Wymień olej w sprężarce i wentylatorze.

Ponadto w celu normalnego funkcjonowania systemu konieczne jest regularne sprawdzanie integralności miedzianego rurociągu, kabla zasilającego zasilającego sprężarkę, wentylator i inne urządzenia.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Poniższy film wideo zapozna Cię z zasadą działania i konstrukcją pompy ciepła przetwarzającej energię wiatru:

Domowa pompa ciepła powietrze-woda jest jednym z najbardziej wydajnych i tanich urządzeń do dodatkowego ogrzewania domów. Każdy może wykonać i zainstalować ten system.

Proszę pisać komentarze w bloku poniżej. Być może masz ciekawe informacje i zdjęcia na temat tego artykułu? Zadawaj pytania, dziel się własnymi opiniami i poradami przydatnymi dla odwiedzających witrynę.