Hvordan lage en varmepumpe for oppvarming av et hus med egne hender: driftsprinsipp og monteringsdiagrammer

De første versjonene av varmepumper kunne bare delvis tilfredsstille behovet for termisk energi.Moderne varianter er mer effektive og kan brukes til varmesystemer. Dette er grunnen til at mange huseiere prøver å installere en varmepumpe med egne hender.

Vi vil fortelle deg hvordan du velger det beste alternativet for en varmepumpe, under hensyntagen til geodataene til området der den er planlagt installert. Artikkelen foreslått for vurdering beskriver i detalj prinsippet om drift av "grønn energi"-systemer og lister opp forskjellene. Med våre råd vil du utvilsomt slå deg til ro med en effektiv type.

For uavhengige håndverkere presenterer vi teknologien for å montere en varmepumpe. Informasjonen som presenteres for vurdering er supplert med visuelle diagrammer, bildevalg og en detaljert videoinstruksjon i to deler.

Hva er en varmepumpe og hvordan fungerer den?

Begrepet varmepumpe refererer til et sett med spesifikt utstyr. Hovedfunksjonen til dette utstyret er å samle termisk energi og transportere den til forbrukeren. Kilden til slik energi kan være hvilken som helst kropp eller miljø med en temperatur på +1º eller mer.

Det er mer enn nok kilder til lavtemperaturvarme i miljøet vårt. Dette er industriavfall fra bedrifter, termiske og kjernekraftverk, kloakk osv. For å drive varmepumper i boligoppvarming trengs tre selvregenererende naturlige kilder - luft, vann og jord.

Varmepumper henter energi fra prosesser som regelmessig skjer i miljøet.Flyten av prosesser stopper aldri, fordi kildene er anerkjent som uuttømmelige i henhold til menneskelige kriterier

De tre listede potensielle energileverandørene er direkte relatert til solens energi, som ved oppvarming flytter luften med vinden og overfører termisk energi til jorden. Det er valg av kilde som er hovedkriteriet for hvilket varmepumpeanlegg klassifiseres.

Driftsprinsippet til varmepumper er basert på kroppens eller medias evne til å overføre termisk energi til en annen kropp eller et annet miljø. Mottakere og leverandører av energi i varmepumpeanlegg fungerer vanligvis i par.

Følgende typer varmepumper skilles ut:

• Luft er vann.
• Jorden er vann.
• Vann er luft.
• Vann er vann.
• Jorden er luft.
• Vann - vann
• Luft er luft.

I dette tilfellet bestemmer det første ordet hvilken type medium som systemet tar lavtemperaturvarme fra. Den andre angir typen bærer som denne termiske energien overføres til. Så i varmepumper er vann vann, varme hentes fra vannmiljøet og væske brukes som kjølevæske.

Ved design er varmepumper dampkompresjonsenheter. De henter varme fra naturlige kilder, behandler og transporterer den til forbrukere (+)

Moderne varmepumper bruker tre hoved termisk energikilde. Disse er jord, vann og luft. Det enkleste av disse alternativene er luft kilde varmepumpe. Populariteten til slike systemer skyldes deres ganske enkle design og enkle installasjon.

Til tross for en slik popularitet har imidlertid disse variantene ganske lav produktivitet. I tillegg er effektiviteten ustabil og avhengig av sesongmessige temperatursvingninger.

Når temperaturen synker, synker ytelsen betydelig. Slike varmepumpealternativer kan betraktes som et tillegg til den eksisterende hovedkilden til termisk energi.

Utstyr alternativer ved hjelp av grunnvarme, anses som mer effektive. Jorden mottar og akkumulerer termisk energi ikke bare fra solen, den varmes konstant opp av energien fra jordens kjerne.

Det vil si at jorda er en slags varmeakkumulator, hvis kraft er praktisk talt ubegrenset. Dessuten er jordtemperaturen, spesielt på en viss dybde, konstant og svinger innenfor ubetydelige grenser.

Anvendelsesområde for energi generert av varmepumper:

Konstansen til kildetemperaturen er en viktig faktor for stabil og effektiv drift av denne typen kraftutstyr. Systemer der vannmiljøet er hovedkilden til termisk energi har lignende egenskaper. Samleren til slike pumper er plassert enten i en brønn, hvor den ender opp i en akvifer, eller i et reservoar.

Den gjennomsnittlige årlige temperaturen for kilder som jord og vann varierer fra +7º til +12º C. Denne temperaturen er nok til å sikre effektiv drift av systemet.

De mest effektive er varmepumper som trekker ut termisk energi fra kilder med stabile temperaturindikatorer, d.v.s. fra vann og jord

Grunnleggende designelementer for varmepumper

For at energiproduksjonsanlegget skal fungere i henhold til driftsprinsippene til en varmepumpe, må dens design inneholde 4 hovedenheter, disse er:

• Kompressor.
• Fordamper.
• Kondensator.
• Gassventil.

Et viktig element i varmepumpedesignet er kompressoren. Dens hovedfunksjon er å øke trykket og temperaturen til dampene som dannes som et resultat av kokingen av kjølemediet. Moderne scrollkompressorer brukes spesielt til klimakontrollutstyr og varmepumper.

Væsker med lavt kokepunkt brukes som arbeidsvæske som direkte overfører termisk energi. Som regel brukes ammoniakk og freoner (+)

Slike kompressorer er designet for drift ved temperaturer under null. I motsetning til andre typer produserer scrollkompressorer lite støy og opererer både ved lave gasskoketemperaturer og høye kondensasjonstemperaturer. En utvilsom fordel er deres kompakte størrelse og lave egenvekt.

Nesten all energien til en varmepumpe brukes på å transportere termisk energi fra utsiden til innsiden av rommet. Så det tar omtrent 1 energienhet for å betjene systemene når det produseres 4 - 6 enheter (+)

Fordamperen som et konstruksjonselement er en beholder der flytende kjølemiddel omdannes til damp. Kjølemediet, som sirkulerer i en lukket krets, passerer gjennom fordamperen. I den varmes kjølemediet opp og blir til damp.Den resulterende dampen ledes mot kompressoren under lavt trykk.

I kompressoren settes kjølemiddeldampene under trykk og temperaturen øker. Kompressoren pumper oppvarmet damp under høyt trykk mot kondensatoren.

Kompressoren komprimerer mediet som sirkulerer langs kretsen, noe som resulterer i en økning i temperatur og trykk. Deretter kommer det komprimerte mediet inn i varmeveksleren (kondensatoren), hvor det avkjøles, og overfører varme til vann eller luft

Det neste strukturelle elementet i systemet er kondensatoren. Dens funksjon er redusert til frigjøring av termisk energi til den interne kretsen til varmesystemet.

Serieprøver produsert av industribedrifter er utstyrt med platevarmevekslere. Hovedmaterialet for slike kondensatorer er legert stål eller kobber.

For å lage din egen varmeveksler er et kobberrør med en diameter på en halv tomme egnet. Veggtykkelsen på rørene som brukes til å produsere varmeveksleren må være minst 1 mm

Den termostatiske eller på annen måte strupeventilen er installert i begynnelsen av den delen av den hydrauliske kretsen hvor høytrykkssirkulasjonsmediet omdannes til et lavtrykksmedium. Mer presist deler en gasspjeld sammen med en kompressor varmepumpekretsen i to deler: en med høytrykksparametere, den andre med lavtrykksparametere.

Når den passerer gjennom ekspansjonsventilen, fordamper væsken som sirkulerer i en lukket krets delvis, som et resultat av at trykket og temperaturen faller. Deretter kommer den inn i en varmeveksler som kommuniserer med omgivelsene. Der fanger den opp energien i miljøet og overfører den tilbake til systemet.

Gassventilen regulerer strømmen av kjølemiddel mot fordamperen. Når du velger en ventil, må du ta hensyn til systemparametrene. Ventilen må oppfylle disse parameterne.

Når den passerer gjennom varmereguleringsventilen, fordamper kjølevæsken delvis og turtemperaturen synker (+)

Valg av varmepumpetype

Hovedindikatoren for dette varmesystemet er strøm. De økonomiske kostnadene ved å kjøpe utstyr og velge en eller annen kilde til lavtemperaturvarme vil først og fremst avhenge av effekten. Jo høyere effekt varmepumpesystemet har, desto høyere er kostnaden for komponentene.

Først og fremst mener vi kraften til kompressoren, dybden på brønnene for geotermiske sonder, eller området for plassering av en horisontal kollektor. Korrekte termodynamiske beregninger er en slags garanti for at systemet vil fungere effektivt.

Hvis det er en dam i nærheten av din personlige eiendom, vil det mest kostnadseffektive og produktive valget være en vann-til-vann varmepumpe

Først bør du studere området som er planlagt for installasjon av pumpen. Den ideelle tilstanden ville være tilstedeværelsen av et reservoar i dette området. Bruk vann-vann type alternativ vil redusere volumet av gravearbeid betraktelig.

Å bruke jordens varme innebærer tvert imot et stort antall arbeider knyttet til utgraving. Systemer som bruker vandige medier som lavgradig varme anses som de mest effektive.

Utformingen av en varmepumpe som henter termisk energi fra bakken krever en imponerende mengde gravearbeid. Oppsamleren legges under sesongens frysenivå

Jordens termiske energi kan brukes på to måter. Den første innebærer boring av brønner med en diameter på 100-168 mm. Dybden til slike brønner, avhengig av systemparametrene, kan nå 100 m eller mer.

Spesielle sonder er plassert i disse brønnene. Den andre metoden bruker en rørsamler. En slik samler er plassert under jorden i et horisontalt plan. Dette alternativet krever et ganske stort område.

Områder med fuktig jord anses som ideelle for legging av oppsamleren. Naturligvis vil det å bore brønner koste mer enn å plassere reservoaret horisontalt. Imidlertid har ikke alle nettsteder ledig plass. For én kW varmepumpeeffekt trenger du fra 30 til 50 m² areal.

En struktur for å samle termisk energi med én dyp brønn kan vise seg å være litt billigere enn å grave en grop. Men et betydelig pluss er den betydelige plassbesparelsen, som er viktig for eiere av små tomter

Dersom det er en høytliggende grunnvannshorisont på stedet, kan varmevekslere installeres i to brønner plassert i en avstand på ca 15 m fra hverandre.

Termisk energi samles i slike systemer ved å pumpe grunnvann gjennom en lukket krets, hvorav deler er plassert i brønner. Et slikt system krever installasjon av et filter og periodisk rengjøring av varmeveksleren.

Den enkleste og billigste varmepumpeordningen er basert på å hente ut termisk energi fra luften. Det ble en gang grunnlaget for kjøleskap, senere ble klimaanlegg utviklet i henhold til prinsippene.

Det enkleste varmepumpesystemet mottar energi fra luftmassen. Om sommeren er det involvert i oppvarming, om vinteren i klimaanlegg.Ulempen med systemet er at den frittstående enheten har utilstrekkelig strøm

Effektiviteten til forskjellige typer utstyr er ikke den samme. Pumper som bruker luft har lavest ytelse. I tillegg avhenger disse indikatorene direkte av værforholdene.

Bakkebaserte typer varmepumper har stabil ytelse. Effektivitetskoeffisienten til disse systemene varierer mellom 2,8 -3,3. Vann-til-vann-systemer er mest effektive. Dette skyldes først og fremst stabiliteten til kildetemperaturen.

Det skal bemerkes at jo dypere pumpemanifolden er plassert i reservoaret, desto mer stabil vil temperaturen være. For å oppnå en systemeffekt på 10 kW kreves det ca. 300 meter rørledning.

Hovedparameteren som karakteriserer effektiviteten til en varmepumpe er dens konverteringskoeffisient. Jo høyere konverteringsfaktor, jo mer effektiv vurderes varmepumpen.

Konverteringskoeffisienten til en varmepumpe uttrykkes gjennom forholdet mellom varmestrøm og elektrisk kraft brukt for å drive kompressoren

Montering av varmepumpe selv

Kjenn til driftsskjemaet og strukturen til varmepumpen, monter og installer den selv alternativt varmesystem ganske mulig. Før du starter arbeidet, er det nødvendig å beregne alle hovedparametrene til det fremtidige systemet. For å beregne parametrene til den fremtidige pumpen, kan du bruke programvare designet for å optimalisere kjølesystemer.

Det enkleste alternativet å bygge er luft-vann system. Det krever ikke komplisert arbeid med å bygge en ekstern krets, som er iboende i vann- og bakkebaserte varmepumper. For installasjon trenger du bare to kanaler, hvorav den ene vil levere luft, og den andre vil slippe ut avfallsmassen.

Den enkleste måten er å bygge en varmepumpe med egne hender som trekker varme fra luftmassen. En utendørs vifte blåser luft til fordamperen

I tillegg til viften, må du få en kompressor med nødvendig kraft. For en slik enhet, kompressoren som er utstyrt med konvensjonelle delte systemer. Det er ikke nødvendig å kjøpe en ny enhet.

Du kan fjerne det fra gammelt utstyr eller bruke det gamle kjøleskapskomponenter. Det anbefales å bruke spiralvarianten. Disse kompressoralternativene, i tillegg til å være ganske effektive, skaper høye trykk som gir høyere temperaturer.

For å installere en kondensator trenger du en beholder og et kobberrør. En spole er laget av et rør. For fremstillingen brukes ethvert sylindrisk legeme med den nødvendige diameteren. Ved å vikle et kobberrør rundt kan du enkelt og raskt produsere dette konstruksjonselementet.

Den ferdige spolen er montert i en beholder som tidligere er kuttet i to. For fremstilling av beholdere er det bedre å bruke materialer som er motstandsdyktige mot korrosjonsprosesser. Etter å ha plassert spolen i den, sveises tankhalvdelene.

Spolearealet beregnes ved å bruke følgende formel:

MT/0,8 RT,

Hvor:

• MT - kraften til termisk energi som systemet produserer.
• 0,8 — varmeledningskoeffisient når vann samvirker med spiralmaterialet.
• RT — forskjell i vanntemperatur ved innløp og utløp.

Når du velger et kobberrør for å lage en spole selv, må du være oppmerksom på veggtykkelsen. Den må være minst 1 mm. Ellers vil røret bli deformert under vikling. Røret som kjølemediet kommer inn gjennom er plassert i den øvre delen av beholderen.

En varmeveksler av kobberrør er laget ved å vikle et kobberrør på en sylindrisk formet gjenstand. Jo større overflateareal på spolen, desto høyere er pumpeytelsen

Varmepumpefordamperen kan lages i to versjoner - i form av en beholder med en spole plassert i den og i form av et rør i et rør. Siden temperaturen på væsken i fordamperen er lav, kan beholderen lages av en plasttønne. En krets laget av kobberrør er plassert i denne beholderen.

I motsetning til en kondensator, må spolen til fordamperbatteriet matche diameteren og høyden på den valgte beholderen. Det andre fordamperalternativet: rør i rør. I denne utførelsesformen er kjølemiddelrøret plassert i et plastrør med større diameter gjennom hvilket vann sirkulerer.

Lengden på et slikt rør avhenger av den planlagte pumpekraften. Det kan være fra 25 til 40 meter. Et slikt rør rulles inn i en spiral.

Termostatventilen refererer til avstengnings- og kontrollrørledningsarmaturer. En nål brukes som lukkeelement i ekspansjonsventilen. Posisjonen til ventilstengeelementet bestemmes av temperaturen i fordamperen.

Dette viktige elementet i systemet har en ganske kompleks design. Det inkluderer:

• Termoelement.
• Diafragma.
• Kapillærrør.
• Termisk ballong.

Disse elementene kan bli ubrukelige ved høye temperaturer.Derfor, under loddearbeid på systemet, bør ventilen isoleres med asbestduk. Reguleringsventilen må passe til fordamperkapasiteten.

Etter å ha utført arbeidet med produksjonen av de viktigste strukturelle delene, kommer det avgjørende øyeblikket når du setter hele strukturen sammen i en enkelt blokk. Det mest kritiske stadiet er kjølemiddelinjeksjonsprosess eller kjølevæske inn i systemet.

En vanlig person vil neppe være i stand til å utføre en slik operasjon uavhengig. Her vil du måtte henvende deg til fagfolk som reparerer og vedlikeholder klimakontrollutstyr.

Arbeidere i dette feltet har vanligvis nødvendig utstyr. I tillegg til å fylle kjølemiddel kan de teste driften av systemet. Å injisere kjølemiddel selv kan føre ikke bare til strukturell feil, men også til alvorlig skade. I tillegg kreves det også spesialutstyr for å kjøre systemet.

Når systemet starter oppstår det en topp startbelastning, vanligvis rundt 40 A. Derfor er det umulig å starte systemet uten startrelé. Etter første oppstart er justering av ventilen og kjølemedietrykket nødvendig.

Valget av kjølemiddel bør tas svært alvorlig. Tross alt er det dette stoffet som i hovedsak anses som den viktigste "bæreren" av nyttig termisk energi. Av de eksisterende moderne kjølemidlene er freoner de mest populære. Dette er derivater av hydrokarbonforbindelser hvor noen av karbonatomene er erstattet med andre grunnstoffer.

Som et resultat av montering av de enkelte elementene til varmepumpen, bør det oppnås en lukket sløyfe som arbeidsmediet sirkulerer gjennom

Som et resultat av dette arbeidet ble det oppnådd et lukket sløyfesystem. Kjølemediet vil sirkulere i det, og sikre valg og overføring av termisk energi fra fordamperen til kondensatoren. Ved tilkobling av varmepumper til hjemmevarmesystemet bør det tas hensyn til at temperaturen på vannet som forlater kondensatoren ikke overstiger 50 - 60 grader.

På grunn av den lave temperaturen på den termiske energien som genereres av varmepumpen, må spesialiserte varmeapparater velges som varmeforbruker. Dette kan være et varmt gulv eller volumetriske radiatorer med lav treghet laget av aluminium eller stål med et stort strålingsområde.

Hjemmelagde varmepumpealternativer anses mest hensiktsmessig som hjelpeutstyr som støtter og utfyller driften av hovedkilden.

Hvert år forbedres varmepumpedesignene. Industriell design beregnet for hjemmebruk bruker mer effektive varmeoverføringsflater. Som et resultat øker systemytelsen stadig.

En viktig faktor som stimulerer utviklingen av slik teknologi for produksjon av termisk energi er miljøkomponenten. Slike systemer, i tillegg til å være ganske effektive, forurenser ikke miljøet. Fraværet av åpen ild gjør driften helt sikker.

Konklusjoner og nyttig video om temaet

Video #1. Hvordan lage en enkel hjemmelaget varmepumpe med varmeveksler fra PEX-rør:

Video #2. Fortsettelse av instruksjonen:

Varmepumper har vært brukt som alternative varmesystemer lenge.Disse systemene er pålitelige, har lang levetid og, viktigere, er miljøvennlige. De begynner for alvor å bli vurdert som neste skritt mot utviklingen av effektive og sikre varmesystemer.

Vil du stille et spørsmål eller fortelle oss om en interessant måte å bygge en varmepumpe på som ikke er nevnt i artikkelen? Skriv kommentarer i blokken nedenfor.