Sådan laver du en varmepumpe til opvarmning af et hus med dine egne hænder: driftsprincip og samlingsdiagrammer

De første versioner af varmepumper kunne kun delvist tilfredsstille behovet for termisk energi.Moderne sorter er mere effektive og kan bruges til varmesystemer. Det er derfor, mange husejere forsøger at installere en varmepumpe med egne hænder.

Vi vil fortælle dig, hvordan du vælger den bedste mulighed for en varmepumpe, under hensyntagen til geodataene for det område, hvor den er planlagt til at blive installeret. Artiklen, der foreslås til overvejelse, beskriver i detaljer princippet om drift af "grøn energi"-systemer og opregner forskellene. Med vores råd vil du uden tvivl nøjes med en effektiv type.

For selvstændige håndværkere præsenterer vi teknologien til at samle en varmepumpe. De oplysninger, der præsenteres til overvejelse, er suppleret med visuelle diagrammer, fotovalg og en detaljeret videoinstruktion i to dele.

Hvad er en varmepumpe, og hvordan fungerer den?

Udtrykket varmepumpe refererer til et sæt specifikt udstyr. Hovedfunktionen af ​​dette udstyr er at indsamle termisk energi og transportere den til forbrugeren. Kilden til sådan energi kan være ethvert legeme eller miljø med en temperatur på +1º eller flere grader.

Der er mere end nok kilder til lavtemperaturvarme i vores miljø. Dette er industriaffald fra virksomheder, termiske og atomkraftværker, spildevand osv. For at drive varmepumper i boligopvarmning er der brug for tre selvregenererende naturlige kilder - luft, vand og jord.

Varmepumper trækker energi fra processer, der jævnligt forekommer i miljøet.Strømmen af ​​processer stopper aldrig, fordi kilderne er anerkendt som uudtømmelige efter menneskelige kriterier

De tre listede potentielle energileverandører er direkte relateret til solens energi, som ved opvarmning flytter luften med vinden og overfører termisk energi til jorden. Det er valget af kilde, der er hovedkriteriet for, at varmepumpeanlæg klassificeres.

Driftsprincippet for varmepumper er baseret på legemers eller mediers evne til at overføre termisk energi til en anden krop eller et andet miljø. Modtagere og leverandører af energi i varmepumpeanlæg arbejder normalt i par.

Der skelnes mellem følgende typer varmepumper:

• Luft er vand.
• Jorden er vand.
• Vand er luft.
• Vand er vand.
• Jorden er luft.
• Vand - vand
• Luft er luft.

I dette tilfælde bestemmer det første ord den type medium, hvorfra systemet tager lavtemperaturvarme. Den anden angiver den type bærer, som denne termiske energi overføres til. Så i varmepumper er vand vand, varme tages fra vandmiljøet og væske bruges som kølemiddel.

Ved design er varmepumper dampkompressionsenheder. De udvinder varme fra naturlige kilder, behandler og transporterer den til forbrugerne (+)

Moderne varmepumper bruger tre hoved termisk energikilde. Disse er jord, vand og luft. Den enkleste af disse muligheder er luft kilde varmepumpe. Populariteten af ​​sådanne systemer skyldes deres ret enkle design og lette installation.

Men på trods af en sådan popularitet har disse sorter ret lav produktivitet. Desuden er effektiviteten ustabil og afhængig af sæsonbestemte temperaturudsving.

Når temperaturen falder, falder deres ydeevne betydeligt. Sådanne varmepumpemuligheder kan betragtes som et supplement til den eksisterende hovedkilde til termisk energi.

Udstyrsmuligheder vha jordvarme, anses for at være mere effektive. Jorden modtager og akkumulerer termisk energi ikke kun fra Solen, den opvarmes konstant af energien fra jordens kerne.

Det vil sige, at jorden er en slags varmeakkumulator, hvis kraft er praktisk talt ubegrænset. Desuden er jordtemperaturen, især i nogle dybder, konstant og svinger inden for ubetydelige grænser.

Anvendelsesområde for energi genereret af varmepumper:

Konstansen af ​​kildetemperaturen er en vigtig faktor i den stabile og effektive drift af denne type strømudstyr. Systemer, hvor vandmiljøet er den vigtigste kilde til termisk energi, har lignende egenskaber. Opsamleren af ​​sådanne pumper er placeret enten i en brønd, hvor den ender i en akvifer, eller i et reservoir.

Den gennemsnitlige årlige temperatur for kilder som jord og vand varierer fra +7º til +12º C. Denne temperatur er ganske nok til at sikre en effektiv drift af systemet.

De mest effektive er varmepumper, der udvinder termisk energi fra kilder med stabile temperaturindikatorer, dvs. fra vand og jord

Grundlæggende designelementer af varmepumper

For at energiproduktionsanlægget kan fungere efter driftsprincipperne for en varmepumpe, skal dets design indeholde 4 hovedenheder, disse er:

• Kompressor.
• Fordamper.
• Kondensator.
• Drosselventil.

Et vigtigt element i varmepumpens design er kompressoren. Dens hovedfunktion er at øge trykket og temperaturen af ​​de dampe, der dannes som følge af kølemidlets kogning. Moderne scroll-kompressorer bruges især til klimaanlæg og varmepumper.

Væsker med lavt kogepunkt bruges som arbejdsvæske, der direkte overfører termisk energi. Som regel bruges ammoniak og freoner (+)

Sådanne kompressorer er designet til drift ved minusgrader. I modsætning til andre typer producerer scroll-kompressorer lidt støj og fungerer ved både lave gaskogetemperaturer og høje kondensationstemperaturer. En utvivlsom fordel er deres kompakte størrelse og lave egenvægt.

Næsten al energien i en varmepumpe bruges på at transportere termisk energi udefra og ind i rummet. Så det tager omkring 1 energienhed at betjene systemerne, når der produceres 4 - 6 enheder (+)

Fordamperen som et konstruktionselement er en beholder, hvori flydende kølemiddel omdannes til damp. Kølemidlet, der cirkulerer i et lukket kredsløb, passerer gennem fordamperen. I den opvarmes kølemidlet og bliver til damp.Den resulterende damp ledes mod kompressoren under lavt tryk.

I kompressoren sættes kølemiddeldampene under tryk, og deres temperatur stiger. Kompressoren pumper opvarmet damp under højt tryk mod kondensatoren.

Kompressoren komprimerer mediet, der cirkulerer langs kredsløbet, hvilket resulterer i en stigning i dets temperatur og tryk. Derefter kommer det komprimerede medium ind i varmeveksleren (kondensatoren), hvor det afkøles og overfører varme til vand eller luft

Det næste strukturelle element i systemet er kondensatoren. Dens funktion reduceres til frigivelse af termisk energi til varmesystemets interne kredsløb.

Serieprøver fremstillet af industrielle virksomheder er udstyret med pladevarmevekslere. Hovedmaterialet til sådanne kondensatorer er legeret stål eller kobber.

For at lave din egen varmeveksler er et kobberrør med en diameter på en halv tomme velegnet. Vægtykkelsen af ​​de rør, der bruges til fremstilling af varmeveksleren, skal være mindst 1 mm

Den termostatiske eller på anden måde drosselventil er installeret i begyndelsen af ​​den del af det hydrauliske kredsløb, hvor højtrykscirkulationsmediet omdannes til et lavtryksmedium. Mere præcist deler en gasspjæld parret med en kompressor varmepumpekredsløbet i to dele: en med højtryksparametre, den anden med lavtryksparametre.

Når den passerer gennem ekspansionsspjældventilen, fordamper væsken, der cirkulerer i et lukket kredsløb, delvist, som et resultat af, at trykket og temperaturen falder. Så kommer den ind i en varmeveksler, der kommunikerer med miljøet. Der fanger den miljøets energi og overfører den tilbage til systemet.

Drosselventilen regulerer strømmen af ​​kølemiddel mod fordamperen. Når du vælger en ventil, skal du tage højde for systemparametrene. Ventilen skal opfylde disse parametre.

Når den passerer gennem varmereguleringsventilen, fordamper kølevæsken delvist, og fremløbstemperaturen falder (+)

Valg af varmepumpetype

Hovedindikatoren for dette varmesystem er strøm. De økonomiske omkostninger ved indkøb af udstyr og valg af en eller anden kilde til lavtemperaturvarme vil primært afhænge af strømmen. Jo højere effekt varmepumpesystemet har, desto højere koster komponenterne.

Først og fremmest mener vi kompressorens kraft, dybden af ​​brøndene til geotermiske sonder eller området til placering af en horisontal kollektor. Korrekte termodynamiske beregninger er en slags garanti for, at systemet fungerer effektivt.

Hvis der er en dam i nærheden af ​​din personlige ejendom, ville det mest omkostningseffektive og produktive valg være en vand-til-vand varmepumpe

Først bør du studere det område, der er planlagt til at installere pumpen. Den ideelle tilstand ville være tilstedeværelsen af ​​et reservoir i dette område. Brug vand-vand type mulighed vil reducere omfanget af gravearbejde væsentligt.

Brug af jordens varme involverer tværtimod et stort antal arbejder relateret til udgravning. Systemer, der bruger vandige medier som lavgradig varme, anses for at være de mest effektive.

Designet af en varmepumpe, der udvinder termisk energi fra jorden, kræver et imponerende gravearbejde. Opsamleren lægges under sæsonens fryseniveau

Jordens termiske energi kan bruges på to måder. Den første involverer boring af brønde med en diameter på 100-168 mm. Dybden af ​​sådanne brønde, afhængigt af systemparametrene, kan nå 100 m eller mere.

Særlige sonder er placeret i disse brønde. Den anden metode bruger en rørsamler. En sådan samler er placeret under jorden i et vandret plan. Denne mulighed kræver et ret stort område.

Områder med fugtig jord anses for at være ideelle til at lægge opsamleren. Naturligvis vil det koste mere at bore brønde end at placere reservoiret vandret. Det er dog ikke alle websteder, der har ledig plads. For en kW varmepumpeeffekt skal du bruge fra 30 til 50 m² areal.

En struktur til opsamling af termisk energi med en dyb brønd kan vise sig at være lidt billigere end at grave en grube. Men et væsentligt plus er den betydelige pladsbesparelse, som er vigtig for ejere af små grunde

Hvis der er en højtliggende grundvandshorisont på stedet, kan varmevekslere installeres i to brønde placeret i en afstand af ca. 15 m fra hinanden.

Termisk energi opsamles i sådanne systemer ved at pumpe grundvand gennem et lukket kredsløb, hvoraf dele er placeret i brønde. Et sådant system kræver installation af et filter og periodisk rengøring af varmeveksleren.

Den enkleste og billigste varmepumpeordning er baseret på at udvinde termisk energi fra luften. Det blev engang grundlaget for køleskabe; senere blev klimaanlæg udviklet efter dets principper.

Det enkleste varmepumpeanlæg modtager energi fra luftmassen. Om sommeren er det involveret i opvarmning, om vinteren i aircondition.Ulempen ved systemet er, at den selvstændige enhed ikke har tilstrækkelig strøm

Effektiviteten af ​​forskellige typer af dette udstyr er ikke den samme. Pumper, der bruger luft, har den laveste ydelse. Derudover afhænger disse indikatorer direkte af vejrforholdene.

Jordbaserede typer varmepumper har stabil ydelse. Effektivitetskoefficienten for disse systemer varierer mellem 2,8 -3,3. Vand-til-vand-systemer er mest effektive. Dette skyldes først og fremmest kildetemperaturens stabilitet.

Det skal bemærkes, at jo dybere pumpemanifolden er placeret i reservoiret, jo mere stabil vil temperaturen være. For at opnå en systemeffekt på 10 kW kræves der ca. 300 meter rørledning.

Hovedparameteren, der karakteriserer effektiviteten af ​​en varmepumpe, er dens konverteringskoefficient. Jo højere omregningsfaktor, jo mere effektiv vurderes varmepumpen.

Omdannelseskoefficienten for en varmepumpe udtrykkes gennem forholdet mellem varmeflow og elektrisk effekt, der bruges til at drive kompressoren

Samling af varmepumpe selv

Kend varmepumpens driftsdiagram og struktur, saml og installer den selv alternativt varmesystem ganske muligt. Før arbejdet påbegyndes, er det nødvendigt at beregne alle hovedparametrene i det fremtidige system. For at beregne parametrene for den fremtidige pumpe kan du bruge software designet til at optimere kølesystemer.

Den nemmeste mulighed at konstruere er luft-vand system. Det kræver ikke komplekst arbejde med opbygningen af ​​et eksternt kredsløb, som er iboende i vand- og jordbaserede typer varmepumper. Til installation har du kun brug for to kanaler, hvoraf den ene vil levere luft, og den anden vil udlede affaldsmassen.

Den nemmeste måde er at bygge en varmepumpe med egne hænder, der trækker varme fra luftmassen. En udendørs ventilator blæser luft til fordamperen

Ud over blæseren skal du have en kompressor med den nødvendige effekt. For en sådan enhed, kompressoren, der er udstyret med konventionelle opdelte systemer. Det er ikke nødvendigt at købe en ny enhed.

Du kan fjerne det fra gammelt udstyr eller bruge det gamle køleskabskomponenter. Det er tilrådeligt at bruge spiralvarianten. Disse kompressormuligheder skaber, udover at være ret effektive, høje tryk, der giver højere temperaturer.

For at installere en kondensator skal du bruge en beholder og et kobberrør. En spole er lavet af et rør. Til fremstillingen anvendes ethvert cylindrisk legeme med den nødvendige diameter. Ved at vikle et kobberrør rundt om det kan du nemt og hurtigt fremstille dette konstruktionselement.

Den færdige spole er monteret i en beholder, der tidligere er skåret i halve. Til fremstilling af beholdere er det bedre at bruge materialer, der er modstandsdygtige over for korrosionsprocesser. Efter at have placeret spolen i den, svejses tankhalvdelene.

Spolearealet beregnes ved hjælp af følgende formel:

MT/0,8 RT,

Hvor:

• MT - kraften af ​​termisk energi, som systemet producerer.
• 0,8 — varmeledningskoefficient, når vand interagerer med spolematerialet.
• RT — forskel i vandtemperaturer ved indløb og udløb.

Når du vælger et kobberrør til selv at lave en spole, skal du være opmærksom på vægtykkelsen. Den skal være mindst 1 mm. Ellers vil røret blive deformeret under vikling. Røret, hvorigennem kølemidlet kommer ind, er placeret i den øverste del af beholderen.

En varmeveksler af kobberrør er lavet ved at vikle et kobberrør på en cylindrisk formet genstand. Jo større overfladearealet af spolen er, desto højere er pumpens ydeevne

Varmepumpefordamperen kan laves i to versioner - i form af en beholder med en spole placeret i den og i form af et rør i et rør. Da temperaturen på væsken i fordamperen er lav, kan beholderen laves af en plastiktønde. Et kredsløb lavet af kobberrør er placeret i denne beholder.

I modsætning til en kondensator skal fordamperbatteriets spole passe til diameteren og højden af ​​den valgte beholder. Den anden fordampermulighed: rør i rør. I denne udførelsesform er kølemiddelrøret anbragt i et plastrør med større diameter, gennem hvilket vandet cirkulerer.

Længden af ​​et sådant rør afhænger af den planlagte pumpeeffekt. Det kan være fra 25 til 40 meter. Et sådant rør rulles ind i en spiral.

Den termostatiske ventil refererer til afspærrings- og kontrolrørledningsfittings. En nål bruges som lukkeelement i ekspansionsventilen. Ventilafspærringselementets position bestemmes af temperaturen i fordamperen.

Dette vigtige element i systemet har et ret komplekst design. Det omfatter:

• Termoelement.
• Mellemgulv.
• Kapillærrør.
• Termisk ballon.

Disse elementer kan blive ubrugelige ved høje temperaturer.Derfor bør ventilen under loddearbejde på systemet isoleres med asbeststof. Reguleringsventilen skal passe til fordamperens kapacitet.

Efter at have udført arbejdet med fremstillingen af ​​de vigtigste strukturelle dele, kommer det afgørende øjeblik, når hele strukturen samles i en enkelt blok. Den mest kritiske fase er proces til indsprøjtning af kølemiddel eller kølevæske ind i systemet.

Det er usandsynligt, at en almindelig person vil være i stand til at udføre en sådan operation selvstændigt. Her bliver du nødt til at henvende dig til fagfolk, der reparerer og vedligeholder klimaanlæg.

Arbejdere på dette område har normalt det nødvendige udstyr. Udover at påfylde kølemiddel kan de teste systemets funktion. Indsprøjtning af kølemiddel selv kan føre ikke kun til strukturelle fejl, men også til alvorlige skader. Derudover kræves der også specialudstyr til at køre systemet.

Når systemet starter, opstår der en spidsstartbelastning, normalt omkring 40 A. Derfor er det umuligt at starte systemet uden startrelæ. Efter den første opstart er justering af ventilen og kølemiddeltrykket nødvendig.

Valget af kølemiddel bør tages meget alvorligt. Det er trods alt dette stof, der i det væsentlige betragtes som den vigtigste "bærer" af nyttig termisk energi. Af de eksisterende moderne kølemidler er freoner de mest populære. Disse er derivater af kulbrinteforbindelser, hvor nogle af kulstofatomerne er erstattet af andre grundstoffer.

Som et resultat af samlingen af ​​varmepumpens individuelle elementer skal der opnås en lukket sløjfe, hvorigennem arbejdsmediet cirkulerer

Som et resultat af dette arbejde blev der opnået et lukket kredsløb. Kølemidlet vil cirkulere i det, hvilket sikrer valg og overførsel af termisk energi fra fordamperen til kondensatoren. Ved tilslutning af varmepumper til boligens varmesystem skal der tages højde for, at temperaturen på vandet, der forlader kondensatoren, ikke overstiger 50 - 60 grader.

På grund af den lave temperatur af den termiske energi, der genereres af varmepumpen, skal der vælges specialiserede varmeapparater som varmeforbruger. Dette kan være et varmt gulv eller volumetriske lavinerti radiatorer lavet af aluminium eller stål med et stort strålingsområde.

Hjemmelavede varmepumpemuligheder betragtes mest hensigtsmæssigt som hjælpeudstyr, der understøtter og supplerer driften af ​​hovedkilden.

Hvert år forbedres varmepumpens design. Industrielle design beregnet til husholdningsbrug bruger mere effektive varmeoverførselsoverflader. Som et resultat stiger systemets ydeevne konstant.

En vigtig faktor, der stimulerer udviklingen af ​​en sådan teknologi til produktion af termisk energi, er den miljømæssige komponent. Sådanne systemer forurener ikke miljøet, ud over at være ret effektive. Fraværet af åben ild gør dens drift absolut sikker.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Video #1. Sådan laver du en simpel hjemmelavet varmepumpe med en varmeveksler fra PEX-rør:

Video #2. Fortsættelse af instruktionen:

Varmepumper har været brugt som alternative varmesystemer i et stykke tid.Disse systemer er pålidelige, har en lang levetid og, vigtigst af alt, er de miljøvenlige. De begynder for alvor at blive betragtet som det næste skridt mod udviklingen af ​​effektive og sikre varmesystemer.

Vil du stille et spørgsmål eller tale om en interessant måde at bygge en varmepumpe på, som ikke er nævnt i artiklen? Skriv venligst kommentarer i blokken nedenfor.