Hogyan készítsünk hőszivattyút ház fűtésére saját kezűleg: működési elv és összeszerelési diagramok
A hőszivattyúk első változatai csak részben tudták kielégíteni a hőenergia-igényt.A modern fajták hatékonyabbak és fűtési rendszerekben használhatók. Ez az oka annak, hogy sok lakástulajdonos megpróbál saját kezével hőszivattyút telepíteni.
Megmondjuk, hogyan kell kiválasztani a legjobb lehetőséget a hőszivattyúhoz, figyelembe véve annak a területnek a geoadatait, ahol a telepítést tervezik. A megfontolásra javasolt cikk részletesen leírja a „zöld energia” rendszerek működési elvét és felsorolja a különbségeket. Tanácsainkkal kétségtelenül egy hatékony típus mellett dönt.
Független mesteremberek számára bemutatjuk a hőszivattyú összeszerelési technológiáját. A megfontolásra bemutatott információkat vizuális diagramok, fotóválogatások és egy részletes videós útmutató egészíti ki két részben.
A cikk tartalma:
Mi az a hőszivattyú és hogyan működik?
A hőszivattyú kifejezés meghatározott berendezések összességét jelenti. Ennek a berendezésnek a fő feladata a hőenergia összegyűjtése és a fogyasztóhoz való eljuttatása. Az ilyen energiaforrás bármely test vagy környezet lehet, amelynek hőmérséklete +1º vagy annál magasabb.
Környezetünkben több mint elegendő alacsony hőmérsékletű hőforrás található. Ez vállalkozások, hő- és atomerőművek ipari hulladéka, szennyvíz stb. A hőszivattyúk otthoni fűtésben történő működtetéséhez három önregeneráló természetes forrás szükséges - levegő, víz és föld.
A felsorolt három potenciális energiaszolgáltató közvetlen kapcsolatban áll a nap energiájával, amely melegedésével a széllel együtt mozgatja a levegőt, és hőenergiát ad át a földnek. A hőszivattyús rendszerek besorolásának fő kritériuma a forrás megválasztása.
A hőszivattyúk működési elve a testek vagy közegek azon képességén alapul, hogy hőenergiát adnak át egy másik testnek vagy környezetnek. A hőszivattyús rendszerekben a fogadók és az energiaszolgáltatók általában párban dolgoznak.
A következő típusú hőszivattyúkat különböztetjük meg:
- A levegő víz.
- A Föld víz.
- A víz levegő.
- A víz az víz.
- A Föld levegő.
- Víz - víz
- A levegő az levegő.
Ebben az esetben az első szó határozza meg a közeg típusát, amelyből a rendszer alacsony hőmérsékletű hőt vesz fel. A második jelzi a hordozó típusát, amelyre ez a hőenergia átkerül. Tehát a hőszivattyúkban a víz víz, a hőt a vízi környezetből veszik, és a folyadékot hűtőközegként használják.
A modern hőszivattyúk három főt használnak hőenergia-forrás. Ezek a talaj, a víz és a levegő. Ezen lehetőségek közül a legegyszerűbb levegős hőszivattyú. Az ilyen rendszerek népszerűsége meglehetősen egyszerű kialakításuknak és könnyű telepítésüknek köszönhető.
Az ilyen népszerűség ellenére azonban ezek a fajták meglehetősen alacsony termelékenységgel rendelkeznek. Ezenkívül a hatásfok instabil, és függ a szezonális hőmérséklet-ingadozásoktól.
A hőmérséklet csökkenésével jelentősen csökken a teljesítményük. Az ilyen hőszivattyús lehetőségek a meglévő fő hőenergia-forrás kiegészítésének tekinthetők.
Felszerelési lehetőségek használata talajhő, hatékonyabbnak tartják. A talaj nemcsak a Naptól kap és halmoz fel hőenergiát, hanem folyamatosan melegíti a földmag energiájával.
Vagyis a talaj egyfajta hőtároló, amelynek teljesítménye gyakorlatilag korlátlan. Ráadásul a talaj hőmérséklete, különösen bizonyos mélységekben, állandó, és jelentéktelen határok között ingadozik.
A hőszivattyúk által termelt energia alkalmazási köre:
A forráshőmérséklet állandósága fontos tényező az ilyen típusú erőművek stabil és hatékony működésében. Azok a rendszerek, amelyekben a vízi környezet a hőenergia fő forrása, hasonló jellemzőkkel rendelkeznek. Az ilyen szivattyúk kollektora vagy egy kútban található, ahol vízadó rétegbe kerül, vagy egy tározóban.
Az olyan források, mint a talaj és a víz átlagos éves hőmérséklete +7ºC és +12ºC között változik. Ez a hőmérséklet elegendő a rendszer hatékony működéséhez.
A hőszivattyúk alapvető tervezési elemei
Ahhoz, hogy az energiatermelő berendezés a hőszivattyú működési elvei szerint működjön, kialakításának 4 fő egységet kell tartalmaznia, ezek a következők:
- Kompresszor.
- Párologtató.
- Kondenzátor.
- Fojtószelep.
A hőszivattyú kialakításának fontos eleme a kompresszor. Fő feladata a hűtőközeg forrása következtében keletkező gőzök nyomásának és hőmérsékletének növelése. A modern scroll kompresszorokat különösen klímaszabályzó berendezésekhez és hőszivattyúkhoz használják.
Az ilyen kompresszorokat nulla alatti hőmérsékleten történő működésre tervezték. Más típusokkal ellentétben a scroll kompresszorok kis zajt keltenek, és alacsony gázforrási hőmérsékleten és magas kondenzációs hőmérsékleten is működnek. Kétségtelen előnyük a kompakt méret és az alacsony fajsúly.
Az elpárologtató szerkezeti elemként egy tartály, amelyben a folyékony hűtőközeg gőzzé alakul. A zárt körben keringő hűtőközeg áthalad az elpárologtatón. Ebben a hűtőközeg felmelegszik és gőzzé alakul.A keletkező gőzt alacsony nyomáson a kompresszor felé irányítják.
A kompresszorban a hűtőközeg gőzei nyomás alá kerülnek, és hőmérsékletük nő. A kompresszor nagy nyomással felmelegített gőzt szivattyúz a kondenzátor felé.
A rendszer következő szerkezeti eleme a kondenzátor. Funkciója a hőenergia kibocsátására korlátozódik a fűtési rendszer belső áramkörébe.
Az ipari vállalkozások által gyártott sorozatminták lemezes hőcserélőkkel vannak felszerelve. Az ilyen kondenzátorok fő anyaga ötvözött acél vagy réz.
A termosztatikus vagy más módon fojtószelep a hidraulikus kör azon részének elejére van felszerelve, ahol a nagynyomású keringető közeget alacsony nyomású közeggé alakítják. Pontosabban: egy kompresszorral párosított fojtószelep két részre osztja a hőszivattyú körét: az egyik nagy nyomású, a másik alacsony nyomású paraméterekkel rendelkezik.
A tágulási fojtószelepen áthaladva a zárt körben keringő folyadék részben elpárolog, aminek következtében a nyomás és a hőmérséklet csökken. Ezután belép egy hőcserélőbe, amely kommunikál a környezettel. Ott felfogja a környezet energiáját és visszaadja a rendszerbe.
A fojtószelep szabályozza a hűtőközeg áramlását az elpárologtató felé. A szelep kiválasztásakor figyelembe kell vennie a rendszer paramétereit. A szelepnek meg kell felelnie ezeknek a paramétereknek.
A hőszivattyú típusának kiválasztása
Ennek a fűtési rendszernek a fő mutatója a teljesítmény. A berendezések beszerzésének és az alacsony hőmérsékletű hőforrás kiválasztásának pénzügyi költségei elsősorban a teljesítménytől függenek. Minél nagyobb a hőszivattyús rendszer teljesítménye, annál magasabbak az alkatrészek költsége.
Mindenekelőtt a kompresszor teljesítményére, a geotermikus szondák kutak mélységére, vagy a vízszintes kollektor elhelyezésére szolgáló területre gondolunk. A helyes termodinamikai számítások egyfajta garanciát jelentenek a rendszer hatékony működésére.
Először is tanulmányoznia kell a szivattyú telepítésére tervezett területet. Az ideális feltétel egy tározó jelenléte lenne ezen a területen. Használat víz-víz típusú opció jelentősen csökkenti a földmunkák mennyiségét.
A föld hőjének felhasználása éppen ellenkezőleg, nagyszámú ásatással kapcsolatos munkával jár. A vizes közeget alacsony minőségű hőként használó rendszereket tekintik a leghatékonyabbnak.
A talaj hőenergiája kétféleképpen hasznosítható. Az első 100-168 mm átmérőjű kutak fúrását jelenti. Az ilyen kutak mélysége a rendszer paramétereitől függően elérheti a 100 métert vagy többet.
Ezekbe a kutakba speciális szondákat helyeznek el. A második módszer csőgyűjtőt használ. Egy ilyen kollektor a föld alatt, vízszintes síkban található. Ez a lehetőség meglehetősen nagy területet igényel.
A nedves talajú területek ideálisak a kollektor lerakásához. Természetesen a kutak fúrása többe kerül, mint a tározó vízszintes elhelyezése. Azonban nem minden webhelyen van szabad hely. Egy kW hőszivattyú teljesítményhez 30-50 m² területre van szükség.
Ha a telephelyen magasan fekvő talajvízhorizont van, akkor két, egymástól kb. 15 m távolságra lévő kútba hőcserélők telepíthetők.
A hőenergiát az ilyen rendszerekben a talajvíz zárt körön keresztül történő szivattyúzásával gyűjtik össze, amelynek egy része kutakban található. Egy ilyen rendszerhez szűrő beszerelése és a hőcserélő időszakos tisztítása szükséges.
A legegyszerűbb és legolcsóbb hőszivattyús séma a hőenergia levegőből történő kinyerésén alapul. Valaha ez lett a hűtőszekrények alapja, később ennek elvei szerint fejlesztették ki a klímaberendezéseket.
A különböző típusú berendezések hatékonysága nem azonos. A levegőt használó szivattyúk teljesítménye a legalacsonyabb. Ezenkívül ezek a mutatók közvetlenül függnek az időjárási viszonyoktól.
A talajalapú hőszivattyúk teljesítménye stabil. Ezen rendszerek hatékonysági együtthatója 2,8-3,3 között változik. A víz-víz rendszerek a leghatékonyabbak. Ennek oka elsősorban a forrás hőmérsékletének stabilitása.
Meg kell jegyezni, hogy minél mélyebben van a szivattyú elosztója a tartályban, annál stabilabb lesz a hőmérséklet. A 10 kW rendszerteljesítmény eléréséhez körülbelül 300 méter csővezetékre van szükség.
A hőszivattyú hatásfokát jellemző fő paraméter a konverziós együtthatója. Minél magasabb a konverziós tényező, annál hatékonyabb a hőszivattyú.
Hőszivattyú összeszerelése saját kezűleg
A hőszivattyú működési rajzának és felépítésének ismeretében saját maga szerelje össze és telepítse alternatív fűtési rendszer Könnyen lehetséges. A munka megkezdése előtt ki kell számítani a jövőbeli rendszer összes fő paraméterét. A jövőbeli szivattyú paramétereinek kiszámításához a hűtőrendszerek optimalizálására tervezett szoftvert használhatja.
A legegyszerűbb kivitelezési lehetőség levegő-víz rendszer. Nem igényel bonyolult munkát egy külső áramkör felépítéséhez, amely a víz- és földalapú hőszivattyúk velejárója. A telepítéshez csak két csatornára lesz szüksége, amelyek közül az egyik levegőt szállít, a másik pedig a hulladéktömeget üríti ki.
A ventilátoron kívül be kell szereznie a szükséges teljesítményű kompresszort. Egy ilyen egységhez a kompresszort hagyományos split rendszerek. Nem szükséges új egységet vásárolni.
Eltávolíthatja a régi berendezésből, vagy használhatja régi hűtőszekrény alkatrészek. Célszerű a spirál fajtát használni. Ezek a kompresszor opciók amellett, hogy meglehetősen hatékonyak, magas nyomást hoznak létre, ami magasabb hőmérsékletet eredményez.
A kondenzátor felszereléséhez egy tartályra és egy rézcsőre lesz szüksége. Csőből tekercs készül. Gyártásához bármilyen, a kívánt átmérőjű hengeres testet használnak. Egy rézcsövet köré tekerve könnyen és gyorsan elkészítheti ezt a szerkezeti elemet.
A kész tekercset egy korábban félbevágott tartályba szerelik. A tartályok gyártásához jobb olyan anyagokat használni, amelyek ellenállnak a korróziós folyamatoknak. A tekercs belehelyezése után a tartályfeleket összehegesztjük.
A tekercs területét a következő képlet segítségével számítjuk ki:
MT/0,8 RT,
Ahol:
- MT - a rendszer által termelt hőenergia teljesítménye.
- 0,8 — hővezetési együttható, amikor a víz kölcsönhatásba lép a tekercs anyagával.
- RT — a víz hőmérsékletének különbsége a bemeneti és kimeneti nyílásnál.
Ha rézcsövet választ magának tekercs készítéséhez, ügyelnie kell a falvastagságra. Legalább 1 mm-nek kell lennie. Ellenkező esetben a cső deformálódik a tekercselés során. A cső, amelyen keresztül a hűtőközeg belép, a tartály felső részén található.
A hőszivattyús elpárologtató két változatban készülhet - tartály formájában, benne egy tekercssel és cső formájában egy csőben. Mivel az elpárologtatóban a folyadék hőmérséklete alacsony, a tartály műanyag hordóból készülhet. Ebben a tartályban egy rézcsőből készült áramkört helyeznek el.
A kondenzátorral ellentétben az elpárologtató tekercsének meg kell egyeznie a kiválasztott tartály átmérőjével és magasságával. A második elpárologtató opció: cső a csőben. Ebben a kiviteli alakban a hűtőközegcsövet egy nagyobb átmérőjű műanyag csőbe helyezzük, amelyen keresztül a víz kering.
Egy ilyen cső hossza a szivattyú tervezett teljesítményétől függ. 25-40 méter lehet. Egy ilyen csövet spirálba tekernek.
A termosztatikus szelep az elzáró és vezérlő csővezeték szerelvényekre vonatkozik. Az expanziós szelepben záróelemként tűt használnak. A szelep elzáró elemének helyzetét az elpárologtató hőmérséklete határozza meg.
A rendszer ezen fontos eleme meglehetősen összetett felépítésű. Magába foglalja:
- Hőelem.
- Diafragma.
- Kapilláris cső.
- Hőballon.
Ezek az elemek magas hőmérsékleten használhatatlanná válhatnak.Ezért a rendszeren végzett forrasztási munkák során a szelepet azbesztszövettel kell szigetelni. A szabályozószelepnek meg kell egyeznie az elpárologtató kapacitásával.
A fő szerkezeti részek gyártásával kapcsolatos munkák elvégzése után a döntő pillanat az egész szerkezet egyetlen blokkba történő összeszerelésekor jön el. A legkritikusabb szakasz az hűtőközeg befecskendezési folyamat vagy hűtőfolyadékot a rendszerbe.
Egy hétköznapi ember valószínűleg nem tud önállóan elvégezni egy ilyen műveletet. Itt olyan szakemberekhez kell fordulnia, akik javítják és karbantartják a klímaberendezéseket.
Az ezen a területen dolgozók általában rendelkeznek a szükséges felszereléssel. A hűtőközeg feltöltése mellett tesztelhetik a rendszer működését. A hűtőközeg saját maga befecskendezése nemcsak szerkezeti hibához, hanem súlyos sérülésekhez is vezethet. Ezenkívül a rendszer működtetéséhez speciális berendezésekre is szükség van.
Amikor a rendszer elindul, csúcsterhelés lép fel, általában 40 A körül. Ezért a rendszer elindítása indítórelé nélkül lehetetlen. Az első indítás után be kell állítani a szelepet és a hűtőközeg nyomását.
A hűtőközeg kiválasztását nagyon komolyan kell venni. Végül is ezt az anyagot tekintik a hasznos hőenergia fő „hordozójának”. A meglévő modern hűtőközegek közül a freonok a legnépszerűbbek. Ezek olyan szénhidrogén-vegyületek származékai, amelyekben a szénatomok egy részét más elemekkel helyettesítik.
E munka eredményeként zárt hurkú rendszert kaptunk. A hűtőközeg kering benne, biztosítva a hőenergia kiválasztását és átvitelét az elpárologtatóból a kondenzátorba. A hőszivattyúk otthoni fűtési rendszerre történő csatlakoztatásakor figyelembe kell venni, hogy a kondenzátorból kilépő víz hőmérséklete ne haladja meg az 50 - 60 fokot.
A hőszivattyú által termelt hőenergia alacsony hőmérséklete miatt hőfogyasztóként speciális fűtőberendezéseket kell választani. Ez lehet meleg padló vagy térfogati, alacsony tehetetlenségű radiátorok alumíniumból vagy acélból, nagy sugárzási területtel.
A házi hőszivattyús opciókat leginkább a fő forrás működését támogató és kiegészítő segédberendezésnek tekintjük.
A hőszivattyúk tervezése minden évben javul. A háztartási felhasználásra szánt ipari kivitelek hatékonyabb hőátadó felületeket használnak. Ennek eredményeként a rendszer teljesítménye folyamatosan növekszik.
Egy fontos tényező, amely ösztönzi az ilyen hőenergia-termelési technológia fejlesztését, a környezeti összetevő. Az ilyen rendszerek amellett, hogy meglehetősen hatékonyak, nem szennyezik a környezetet. A nyílt láng hiánya teljesen biztonságossá teszi a működését.
Következtetések és hasznos videó a témában
Videó #1. Hogyan készítsünk egyszerű házi hőszivattyút hőcserélővel PEX csövekből:
2. videó. Az utasítás folytatása:
A hőszivattyúkat már régóta használják alternatív fűtési rendszerként.Ezek a rendszerek megbízhatóak, hosszú élettartamúak, és ami fontos, környezetbarátak. Ezeket kezdik komolyan tekinteni, mint a következő lépést a hatékony és biztonságos fűtési rendszerek fejlesztése felé.
Szeretne feltenni egy kérdést vagy beszélni a hőszivattyú építésének egy érdekes módjáról, amelyről a cikk nem tesz említést? Kérjük, írja meg észrevételeit az alábbi blokkba.
Városunkban vaj- és sajtgyár működött, ahonnan rendszeresen eresztették le a meleg vizet és a gőzt. Tehát a szomszédunk, aki láthatóan mérnöki beállítottságú, ezt az energiát az üvegházai fűtésére alkalmazta. És csak ma jöttem rá, hogyan lehet ezt megtenni. A működési elv világosan le van írva, és vannak diagramok. De kétlem, hogy mindent helyesen meg tudok csinálni a saját kezemmel, hogy működjön.
Elolvastam az anyagot, de semmi újat nem tanultam. Ezt a technológiát régóta használják az északi országokban (Dánia, Svédország, Norvégia). Különösen népszerű az energiatakarékos és passzív házak építésénél.
Érdeklődnék, hogy mi lesz, ha a szivattyúhoz fúrt kút eltömődik iszaplerakódásokkal? Ha jól tudom, a kúttulajdonosok ötévente kitakarítják őket.
És mi történik a hőszivattyús kutakban?
Olvassa el figyelmesen - a kutak szárazak.
„Ha a telephelyen magasan fekvő talajvízhorizont van, két, egymástól kb. 15 m távolságra lévő kútba is beépíthető hőcserélő.”
Ha nem tanultál meg semmi újat, akkor ne legyen kérdés :) Ha figyelmesen elolvasod a cikket, észreveheted, hogy arról beszélünk, hogy szűrőket kell telepíteni, plusz a rendszeres tisztítást. a hőcserélők elkerülhetetlen jelenség.
Igen, a nyugati országokban meglehetősen széles körben alkalmazzák ezeket a technológiákat, drágák a rendszerek, de akkor megtérülnek, és lényegében ingyenes hőforrást használnak.
A kutak kapcsán. A technológia itt nem ugyanaz, mint a lakások vízellátására használt technológia, ezért az összehasonlítás ebben az esetben helytelen.
MT/0,8 RT, ahol:
MT a hőenergia teljesítménye, amelyet a rendszer termel.
0,8 – hővezetési együttható, amikor a víz kölcsönhatásba lép a tekercs anyagával.
RT – a vízhőmérséklet különbsége a bemenetnél és a kimenetnél
Bizonytalanságok a képlettel. MT - milyen mértékegységben van a teljesítmény? Kilowatt, BTU/óra, Watt? Úgy tűnik, a hatalmat P betű jelöli. Milyen dimenziója van a 0,8-nak? A hőmérséklet-különbséget Delta t-nek és RT-nek is jelöljük. És a teljes, mennyi a terület mérve, négyzetméter. vagy négyzetcm? Példaként egy konkrét számítást adjunk meg jó értelemben, és ne egy furcsán kinéző képletet.
Miért kell ilyen nagy hőcserélő felületeket készíteni? A táblázat szerint 0,1 W / 1 fok / másodperc / méter. Ez 360 watt óránként 1 m²-ről... 10 kWh-hoz 100 m² gödörfelületre van szükség. Ez 10 m². Ha szorosan van elhelyezve a hőcserélő, akkor ennek a területnek elégnek kell lennie???
Ha nem lő 1 foknál többet.