Csináld magad hőszivattyú a ház fűtéséhez

A cikk tartalma

• Egy kicsit az elmélet
• Hol jobb, ha „elveszi” a hőt
• Sematikus ábrája
• Párologtató és kondenzátor gyártás
• Az áramkör telepítése

Az alternatív energiaeszközöktől, például a napelemektől és a szélturbináktól eltérően, a hőszivattyú kevésbé ismert. És hiába. A leggyakoribb talajvíz-rendszer stabilan működik, és nem függ az időjárástól vagy az éghajlati viszonyoktól. És magad is elkészítheti.

Egy kicsit az elmélet

A föld természetes hőjét a legegyszerűbb otthon fűtésére felhasználni, ha a régióban van geotermikus víz (ahogyan Izlandon ez történik). De ilyen körülmények ritkák..

Ugyanakkor a hőenergia mindenhol megtalálható – csak ki kell nyernie és működőképessé kell tennie. Erre szolgál a hőszivattyú. Mit csinál:

• alacsony hőmérsékleti természetes forrásokból vesz energiát;
• felhalmozódik, vagyis emeli a hőmérsékletet magas értékekre;
• adja hozzá a fűtőrendszer hűtőfolyadékához.

Alapvetően egy szabványos kompresszoros hűtőkört használnak, de „fordítva”. Az első körben egy természetes hőhordozó cirkulál. Zárva van egy hőcserélővel, amely a második kör párologtatójaként működik.

1 – föld; 2 – sós vízkeringés; 3 – cirkulációs szivattyú; 4 – párologtató; 5 – kompresszor; 6 – kondenzátor; 7 – fűtési rendszer; 8 – hűtőközeg; 9 – fojtó

A második kör maga a hőszivattyú, amelynek belsejében freon van. A hőszivattyú ciklus a következő lépésekből áll:

1. Az elpárologtatóban a freont forráspontig melegítjük. Ez a freon típusától és a rendszer ezen részén lévő nyomástól függ (általában legfeljebb 5 atmoszféra).
2. Gáznemű állapotban a freon belép a kompresszorba, és 25 atmoszférára van összenyomva, miközben hőmérséklete megemelkedik (minél nagyobb a kompresszió, annál magasabb a hőmérséklet). Ez a hő felhalmozódásának fázisa – az alacsony hőmérsékleten lévő nagy térfogattól a magas hőmérsékletű kis térfogatig.
3. A nyomással hevített gáz belép a kondenzátorba, amelyben a hő átjut a fűtőrendszer hűtőfolyadékához.
4. Hűtés után a freon belép a fojtószelepbe (más néven áramlásszabályozó vagy termosztatikus szelep). Ebben a nyomás csökken, a freon kondenzálódik, és folyadék formájában tér vissza a párologtatóhoz.

Hol jobb, ha „elveszi” a hőt

Alapvetően három adathordozó van, ahonnan hőt vehet fel:

1. Levegő. Normál nyomáson az összes típusú freon negatív hőmérsékleten forr (pl. R22 – körülbelül -25 ° C, R404 és R502 – körülbelül -30 ° C). A rendszerben történő cirkulációhoz azonban már az első fázisban – a párologtatáskor – meg kell teremteni a túlnyomást. Ugyanaz a 4 atmoszféra az elpárologtatóban megköveteli, hogy a külső levegő hőmérséklete legalább 0 ° C legyen R22 és -5 ° C R404 és R502 esetében. Régióinkban az ilyen típusú hőszivattyúk fűtésre használhatók szezonon kívüli időszakban és meleg vízellátáshoz a meleg évszakban..

2. Víz. Ez egy stabilabb hőforrás, feltéve, hogy a tartály télen nem fagy le az aljára. De a háznak nem csak egy tó vagy folyó mellett kell lennie, hanem az első sorban kell lennie.

3. Föld. A legstabilabb hőenergia-forrás. Két sémát használhat – vízszintes és függőleges. A vízszintes könnyebbnek tűnik, mivel nem igényel fúrást. Nagyon sok földmunkát kell elvégezni, hogy az árokrendszereket a talaj fagyasztásának szintje alá mélyítsék (közép szélességi fokon az ország európai nyugati részén 1 métertől 1,6–1,8-ig terjed az Urálhoz közelebb, Szibériában a helyzet „még rosszabb”) „A függőleges séma sokoldalúbb és hatékonyabb, de jelentős mélységig fúráshoz van szükség. Bár egy mély helyett több sekély kút is használható..

Sematikus ábrája

Maga a hőszivattyú-áramkör egyszerű: párologtató – kompresszor – kondenzátor – fojtószelep – párologtató.

Az áramkör szíve a kompresszor. Lehet vásárolni egy újat, de olcsóbb egy használtat találni. Természetesen nem a háztartási hűtőszekrények alacsony fogyasztású kompresszoráról van szó, hanem a split rendszerekbe beépített modellekről. Nem az energiafogyasztásra kell összpontosítania, hanem a fűtési üzemmód energiafogyasztására (ami 5–20% -kal magasabb, mint a hűtés üzemmódban).

A kompresszor modelljét az 1 kW / 10 m2 arány alapján választjuk meg. méter fűtött terület.

Figyelem! A teljesítmény nemcsak kW-ban, hanem BTU-ban is megadható (a hőenergia angol mértékegysége, az éghajlati technológiához elfogadva). Az átalakítás egyszerű – ossza meg a BTU-értéket 3,4-del.

A hőszivattyú – beleértve a hőcserélőket – paramétereinek kiszámításához használjon olyan szoftvert, amelyet hűtési rendszerek modellezésére, kiszámítására és optimalizálására terveztek, például a CoolPack

Már a számítások szakaszában (vagy inkább, amikor meghatározzák az „bemenetet”) optimalizálhatja a rendszert az optimális hőviszonyok kiválasztásával..

A hőszivattyú használata alacsony hőmérsékletű fűtési rendszereknél hatékony, például olyan padlófűtésekhez, amelyek hőmérséklete nem haladja meg a 35–40 ° C-ot. Mellesleg, ugyanazt a hőmérsékletet ajánlják a melegvíz-rendszer orvosi követelményeihez.

Mindegyik freontípus számára optimális „bemeneti” és „kilépő” hőmérsékletek vannak, pontosabban forráspont és kondenzáció, de a különbség mindegyikben nem haladja meg a 45-50 ° C-ot..

Úgy tűnik, hogy a hőszivattyú kimeneténél a hőmérséklet emelkedése pozitív hatást gyakorol, de ez nem ez a helyzet. A hőmérsékleti különbség szintén növekszik, ami a COP (konverziós tényező, vagy a hőmotor hatékonysága) csökkenéséhez vezet. Ezenkívül ehhez erősebb kompresszor és további energiafogyasztás szükséges..

Az ideális COP nem érhető el (kompresszor vesztesége, energiafogyasztás, hőveszteség a rendszeren belüli szállítás során, stb.), Tehát a tényleges értékek általában 3 és 5 között vannak..

A hatékonyság növelésének másik módja van – a kétértékű fűtőkör használata.

A valóságban a teljes fűtési rendszer működtetésére csak a teljes szezon 15-20% -ára van szükség. Ez idő alatt további fűtőberendezéseket (például kerámia fűtőegységet vagy konvektorot) használhat. A tervezett hőteljesítmény 80% -ra történő csökkentése megtakarítja a kompresszort, csökkenti a kút mélységét vagy a vízszintes csövek hosszát, és csökkenti az energiafogyasztást maga a hőszivattyú kiszolgálásához..

A vízszintes vagy függőleges talajcserélő kialakítása a hőszivattyú adott névleges teljesítményétől és a COP-től függ. Átlagosan 20 W-t távolítanak el a „horizont” minden méterétől (legalább 0,7 m csővezetési lépéssel) és a „függőleges” -től 50 W-val. A fajlagos értékek azonban a kőzet típusától és nedvességtartalmától függenek. A talajvíz legjobb értékei.

Érdekes! Vannak más földi hőcserélők is – „spirál” vagy „kosár”. Valójában spirál alakú csőből készült függőleges szonda, amely lehetővé teszi a fúrási mélység csökkentését.

A vízszintes áramkör hosszának vagy a függőleges szonda mélységének meghatározása után számolja ki a párologtató és a kondenzátor méretét.

Párologtató és kondenzátor gyártás

Megvásárolhat kész hőcserélőket mind a párologtatóhoz (alacsony nyomáson), mind a kondenzátorhoz (akár 25 bar nyomásig). Olcsóbb azonban ezeket rézcsőből előállítani klímaberendezésekhez (amelyeket kifejezetten a magas nyomású hűtőközegekkel történő munkavégzésre terveztek) és improvizált tartályokból.

Fontos! A vízvezetékes rézcső nem olyan tiszta és rugalmas. A telepítés során rosszabb a forrasztás és hengerlés.

Kiszámoljuk a hőcserélő felületét, amely közvetlenül arányos a hőkibocsátási teljesítménygel és fordítva arányos a hőhordozók hőmérsékleti különbségével az egyes csatlakoztatott áramkörök bemeneti és kimeneti nyílásánál (talaj és fűtőrendszer).

A csőátmérő és a felület ismeretében határozza meg az egyes párologtatók és kondenzátorok tekercseinek hosszát.

Jobb, ha rozsdamentes acélból készült kondenzátorhoz tartályt készítünk (a bejövő freongőz hőmérséklete meglehetősen magas lehet):

• vegyen egy megfelelő kapacitású kész tartályt (úgy, hogy egy rézcsőből származó spirál illeszkedjen);
• tegyen bele egy tekercset (bejárat tetején, kilépés alul);
• távolítsa el a rézcső végeit a kompresszorhoz és az expanziós szelephez történő csatlakoztatáshoz (forrasztással vagy karimával);
• kösse össze az adaptereket a tartályban a fűtési rendszer csöveinek összekapcsolására;
• hegeszteni a fedelet.

Az elpárologtató alacsonyabb hőmérsékleten működik, tehát olcsóbb műanyag tartályt vehet rá, amelybe az adapterek vágásra kerülnek, hogy csatlakozzanak a földhurokhoz. A kondenzátortól abban is különbözik a hőcserélő tekercsének helyétől – belépés (a freon folyadék fázisa az expanziós szelepről) alulról, a kompresszor kilépése felülről.

Az áramkör telepítése

A hőcserélők gyártása után a gázhidraulikus kört össze kell szerelni:

• a kompresszort, a kondenzátort és a párologtatót a helyére szerelik;
• keményforrasztott vagy karimás rézcsövek;
• csatlakoztassa a párologtatót a földi kör szivattyújához;
• csatlakoztassa a kondenzátort a fűtési rendszerhez.

1 – a talajkör keringető szivattyúja; 2 – párologtató; 3 – a talaj kontúrjának kilépése; 4 – termosztatikus szelep; 5 – kompresszor; 6 – a fűtési rendszerhez; 7 – kondenzátor; 8 – fűtés visszatérése

Az elektromos áramkört (kompresszor, földhurok-szivattyú, vészautomatizálás) egy külön áramkörön keresztül kell csatlakoztatni, amelynek meg kell állnia a meglehetősen nagy indítási áramot.

Feltétlenül használjon megszakítót, valamint vészleállítást egy hőmérsékleti kapcsolóról: a kondenzátor vízkivezetésénél (túlmelegedéssel) és a párologtató sóoldatának kimeneténél (túlhűtés esetén)..