Pompa de căldură: 6 trepte ale dispozitivului

O pompă de căldură este un lucru interesant, dar scump. Costul aproximativ al echipamentelor + dispozitivelor de circuit extern este de la 300 USD la 1000 USD pe 1 kW de putere. Cunoscând „manevrabilitatea” poporului rus, este ușor să presupunem că mai multe pompe de căldură fabricate manual funcționează în imensitatea patriei noastre vaste și diverse. Cel mai adesea, există dispozitive de casă care au fost fabricate de „frigidere”. Și acest lucru este de înțeles, deoarece pompa de căldură și congelatorul funcționează conform aceluiași principiu, doar că instalațiile de încălzire se concentrează pe colectarea căldurii, nu pe îndepărtarea acesteia, iar compresorul este utilizat cu o putere mai mare.

Citiți despre cum funcționează aici.

Ce poate fi o sursă de căldură pentru o pompă de căldură

Căldura pentru încălzirea camerei poate fi luată din aerul exterior. Dar aici vor apărea inevitabil dificultăți de funcționare: fluctuațiile de temperatură, chiar medii zilnic, sunt prea mari, ca să nu mai vorbim de faptul că pompa de căldură arată o eficiență normală la temperaturi peste 0 ° C. Și câte regiuni avem o astfel de imagine în timpul iernii? ? Primăvara și chiar atunci nu devreme și nu pe tot teritoriul și nu tot timpul.

Orice mediu poate fi o sursă de căldură pentru casa dvs. încălzită cu pompă de căldură

O sursă de căldură localizată în apă arată mult mai acceptabilă. Dacă există un râu, un lac sau un iaz cu o adâncime decentă în apropiere, acest lucru este minunat: puteți îneca pur și simplu conducta. Este important doar ca pescarii cu măgari să nu pescuiască acolo.

O altă opțiune bună este o fântână, dar există posibilitatea ca nivelul apei să scadă și va trebui să căutați o altă sursă. Dar până acum totul este în regulă, va funcționa bine: temperatura medie a apei în orizonturile subterane este de 5-7 oC. Acest lucru este mai mult decât suficient pentru funcționarea pompei de căldură.

S-ar putea să fiți surprinși, dar puteți folosi și sistemul de canalizare - temperaturile de acolo sunt mai mari decât în ​​puțuri. Conducta poate fi amplasată într-o fântână sau fântână, dar cu condiția să fie acoperită în permanență cu apă. Și conducta va trebui să fie rezistentă chimic.

Un colector subteran orizontal este o sarcină extrem de laborioasă: va fi necesar să scoateți solul de la câteva sute de metri pătrați la o adâncime sub punctul de îngheț. Acestea sunt volume foarte mari care nu pot fi stăpânite singure sau chiar cu un asistent. Și, după cum a arătat practica, în condițiile noastre climatice, astfel de sisteme sunt ineficiente: iernile sunt prea dure.

Cu colectoarele verticale, lucrurile nu stau mai bine - cu greu veți putea face fără echipamente de foraj. Numărul și adâncimea puțurilor depind de sol: gama de îndepărtare posibilă a căldurii de la un metru de puț este foarte mare. De la 25 W / m în piatră zdrobită uscată și sol nisipos, până la 80-85 W / m în piatră zdrobită umedă și soluri nisipoase sau în granit. În consecință, diferența de lungime a puțurilor este de 3 ori și mai mult.

Iată o diagramă a încălzirii unei case cu o pompă de căldură. Când se utilizează, ca în exemplul descris, două puțuri și în absența unei bucle închise, distanța dintre cele două puțuri trebuie să fie de cel puțin 20 de metri. Și trebuie să țineți cont de direcția fluxului, astfel încât apa rece din pompă să nu scadă temperatura din puțul „donator”

În exemplul descris de pompă de căldură de casă, sursa de căldură este o fântână cu un debit bun de apă. Apa ajunge atât de repede încât acoperă consumul pentru nevoile gospodăriei și este suficientă pentru a transfera cantitatea necesară de căldură (debitul necesar de apă a fost calculat și pompa a fost selectată în consecință). Dar sursa de căldură pentru această modificare poate fi oricare dintre cele descrise mai sus, cu excepția aerului.După ce ați decis sursa de căldură, va fi posibil să faceți o pompă de căldură pentru încălzirea casei.

Tipuri de pompe de căldură

Există trei tipuri de pompe, în funcție de sursa de generare a căldurii:

„Apă din sol”

Pompa sol-apă

„Apă-apă”

Pompa apă-apă

Aer-apă

Pompa aer-apă

Instalarea tipului „sol-apă” folosește căldura subsolului. Temperatura solului la orizonturi mai mari de 20 m rămâne întotdeauna neschimbată, prin urmare, pompa poate genera și energia necesară pe tot parcursul anului. Există două opțiuni de montare:

• ax vertical;
• colector orizontal.

În primul caz, un puț este forat cu o adâncime de aproximativ 50-100 m și conducte cu lichid de răcire circulant - un lichid special care nu înghețează - sunt plasate în el.

La o adâncime de 5 m, sunt așezate colectoare, de-a lungul cărora se mișcă și lichidul de răcire. Pentru a încălzi o casă cu o suprafață de 150 m2, este necesară o parcelă de cel puțin 250 m2 și nu poate fi folosită pentru plantarea agricolă. Este permisă doar amenajarea unui gazon decorativ și a paturilor de flori.

O pompă apă-la-apă folosește energia din apa din lacuri, fântâni sau fântâni. Unii reușesc chiar să extragă căldura din canalele de scurgere. Principalul lucru este că filtrul nu se înfundă și metalul nu se prăbușește.

Acest tip arată de obicei cea mai mare eficiență, dar nu este posibil să îl instalați în fiecare zonă suburbană și trebuie obținută o autorizație pentru funcționarea apelor subterane. Astfel de dispozitive sunt mai tipice pentru producția industrială.

Designul aer-apă este mai puțin eficient decât primele două, deoarece producția de iarnă este redusă semnificativ. Pe de altă parte, atunci când îl instalați, nu este nevoie să găuriți sau să săpați nimic. Instalația este montată pur și simplu pe acoperișul casei.

Din experiența de funcționare a unei pompe de căldură bricolaj

După cum a arătat practica, performanța opțiunii prezentate este scăzută: 2,6-2,8 kW. Nu este nevoie să vorbim despre eficiența ridicată a acestei pompe de căldură: pe o suprafață de 60 m2 la -5 oC în aer liber, ea însăși menține + 17oC. Dar sistemul a fost luat în considerare și instalat sub cazan - radiatoarele, la o temperatură de intrare de + 45 ° C, pur și simplu nu pot da mai mult. Sistemul din casă a funcționat vechi și numărul radiatoarelor nu a crescut, dar până acum în frig au fost încălziți de o sobă.

Dacă se adaugă un schimbător de căldură regenerativ la structură, acest lucru va crește eficiența cu 10-15%. Având în vedere că costurile sunt mici, puteți face acest lucru. Veți avea nevoie de două țevi de cupru de 1,5 metri fiecare. Una cu un diametru de 22 mm, cealaltă 10 mm. Un conductor cu 4 miezuri (lungime 3-4 metri, diametru 4 mm) este înfășurat pe unul mai subțire pentru a crește zona de schimb de căldură, capetele sale sunt lipite la tub astfel încât să nu se desfacă. Tubul înfășurat cu fir este introdus ușor în tubul cu diametru mai mare. Trebuie instalat între compresor și evaporator. Rafinamentul este nesemnificativ, dar crește semnificativ eficiența. Este adevărat, în anumite condiții este nesigur: freonul cald poate pătrunde în compresor, ceea ce va duce la defectarea acestuia.

Îmbunătățirea circuitului: puteți adăuga un schimbător de căldură regenerativ, care va crește productivitatea cu aproximativ 15-20%

A doua opțiune pentru creșterea eficienței, mai sigură și nu mai puțin eficientă, este construirea unui schimbător de căldură suplimentar pentru încălzirea apei sau a glicolului.

Ce trebuie să căutați dacă decideți să vă faceți propria pompă de căldură. Există câteva lucruri care pot fi învățate doar din experiență:

• Curenții inițiali ai acestei instalații au fost foarte decenți. Nu au existat întotdeauna suficiente resurse de rețea pentru a rula instalarea. Prin urmare, dacă faceți o instalare serioasă, este mai bine să luați un compresor trifazat și să furnizați respectiv o intrare trifazată. Da, nu ieftin, dar pentru un start stabil al unui compresor monofazat este necesar un stabilizator electronic de putere decentă, care nu poate fi numit nici ieftin.
• O pompă de căldură pe un sistem de radiatoare finit nu va da o temperatură normală a camerei.Sunt proiectate pentru o temperatură diferită a lichidului de răcire, pe care aceste instalații, în special cele de casă, sunt extrem de rare în stare să le ofere. Prin urmare, fie actualizați sistemul (adăugând cel puțin același număr de secțiuni ale radiatorului), fie instalați podele de apă.
• Dacă există trei inele de apă într-o fântână, acest lucru nu înseamnă că are un debit mare. Trebuie să știi câtă apă este capabil să dea cu selecția sa constantă.

Principiile de funcționare a unei pompe de căldură apă-apă

Designul este potrivit pentru organizarea alimentării cu căldură a unei case sau a unei clădiri anexe, fără întrerupere, de apă caldă. În același timp, căldura este preluată din surse de origine naturală: râuri, lacuri, ape subterane. Chiar și iarna, la adâncime, lichidul menține o temperatură pozitivă. Este posibil să extrageți și să folosiți căldura obținută din apă, chiar și în înghețuri severe.

Într-o pompă de căldură apă-apă, principiul de funcționare este asociat cu ciclul Carnot. Esența sa este următoarea: o substanță care se deplasează într-un circuit închis, sub influența factorilor de natură fizică și termică, își schimbă starea de agregare. Devine lichid, după care se transformă din nou în gaz. În acest caz, o cantitate mare de căldură este eliberată și absorbită.

Componente care alcătuiesc pompa de căldură apă-apă:

• unitate compresor;
• evaporator;
• condensator;
• supapă de expansiune de tip inducție;
• un sistem care controlează automat parametrii principali;
• numeroase conducte de cupru;
• agent frigorific.

Să aruncăm o privire mai atentă la modul în care funcționează o pompă de căldură apă-la-apă. Lichidul este pompat în tuburi de la sursă la sistem, unde interacționează cu gaz (freon). Fierbe la + 2-3 grade Celsius. O parte din căldură este absorbită de freon și aspirată de unitatea compresorului. Acolo, gazul este comprimat, în urma căruia se încălzește.

În etapa următoare, agentul frigorific este transferat în condensator pentru a încălzi apa. Lichidul poate fi încălzit până la +80 grade. Mai mult, se deplasează de-a lungul conductelor structurii de încălzire. După răcire, apa este direcționată către evaporator, apoi lichidul este drenat în puțul de recepție. Freonul, după ce se află în dispozitivul de condensare, se transformă într-o stare lichidă. Apoi merge la sufocator, de unde revine la punctul de plecare. Apoi ciclul este reluat.

Rezultate

Fără îndoială, costul unei pompe de căldură de la un aparat de aer condiționat este de câteva ori mai mic decât opțiunile din fabrică gata făcute, chiar și cele fabricate în China. Dar există o mulțime de nuanțe aici: trebuie să aveți grijă de sursa și cantitatea de căldură furnizată, să calculați corect lungimea schimbătorilor de căldură (bobine), să instalați automatizări, să furnizați energie garantată etc. Dar dacă ești capabil să rezolvi aceste probleme, atunci este fără îndoială benefic. Permiteți-ne să vă oferim câteva sfaturi: în primul an este foarte de dorit să aveți încălzire de rezervă, iar testarea și testarea, este mai bine să efectuați vara, astfel încât să existe timp pentru a revizui unitatea înainte de pornire a sezonului de încălzire.

Realizarea unei pompe de căldură pentru nevoile gospodăriei

Este profitabil și convenabil să faci o pompă de căldură pentru încălzirea unei case cu propriile mâini. Statisticile susțin că TN pentru o casă cu o suprafață de 200 m² se va achita în primii trei aniȘi aceasta nu este limita, având în vedere costul în creștere al combustibilului și al electricității. Puteți reduce aceste costuri dacă există meșteri în casă care pot asambla o pompă din materiale uzate. Pentru aceasta veți avea nevoie de:

1. Compresor puternic, de exemplu pentru un aparat de aer condiționat. Dacă nu există așa ceva acasă, atunci îl puteți ridica în atelierele de reparații pentru frigidere și aparate de aer condiționat. Pentru aceasta, trebuie mai întâi să pregătiți montura într-un loc convenabil (de obicei pe peretele casei).
2. Condensator, îl poți face singur.Realizați o bobină dintr-un tub de cupru cu o grosime a peretelui de cel puțin 1 mm, care trebuie plasată într-un corp metalic sudat de o dimensiune adecvată. Instalați robinetele și conexiunile necesare pe acesta. De asemenea, este așezat pe perete lângă compresor. Pentru ca bobina să fie realizată de înaltă calitate, conducta de cupru este înfășurată, de exemplu, pe o butelie de gaz, iar distanța de la viraj la viraj este fixată cu un colț de aluminiu. Este mai bine să încredințați instalarea finală a condensatorului (lipirea unei țevi de cupru, pomparea freonului etc.) unui profesionist pentru a nu deteriora HP-ul și a nu se răni în timpul asamblării sau funcționării.
3. Evaporator - un recipient pentru transformarea unui agent frigorific lichid într-o stare de vapori. Aburul rezultat intră în compresor, care îl pompează sub presiune către condensator.
4. Clapetei de accelerație. Este necesar să achiziționați, ținând cont de parametrii pompei.
5. Conectarea elementelor conductei din diagramă în funcție de tipul de instalare selectat.
6. Verificați etanșeitatea hidraulică a sistemelor de conducte prin testarea presiunii (aer sau apă).
7. Acestea verifică fiabilitatea echipamentelor electrice de acasă.