Instalacija toplotne pumpe uradi sam. DIY toplotna pumpa

DIY toplotna pumpa

Od početka je bila samo kuća u izgradnji na 2,5 etaže. Kvadrat:

1.kat 64 m2,

2.kat 94 m2,

2,5 sprat 55 m2,

garaža 30 m2.

Kupljen polovan od pocetka. kotao na gas na drva za ogrjev snage 40 kW Ali kako se vrijeme postavljanja približavalo, potpuno sam prestao biti zadovoljan perspektivom sječe drva za ogrjev, vječne borbe sa smećem, a po prirodi sam više derviš, lako se ne mogu pojaviti kod kuće nekoliko dana.

(domaća toplotna pumpa, bojler na gas, isparivač, kompresor, kondenzator, domaća toplotna pumpa, toplotna pumpa, DIY toplotna pumpa, alternativna energija)

A onda sam se priklonio tečnom gasu. Napominjem da cijev prirodnog plina niskog pritiska vodi 1,5 km od kuće. Ali naša gustina naseljenosti je niska, a povlačenje cijevi za mene samog + projekt + instalacija me jednostavno uranja u užas.

Također ne mogu staviti bure na nekoliko kockica na mjestu. Ne želim da pokvarim izgled. Odlučio sam ugraditi par ormarića sa baterijom od 80 litarskih rezervoara za propan od po 6 komada.

Gasničar je uvjerio da oni sami dolaze, mijenjaju se, samo nas pozovite. Neugodnost je uključivala samo glavobolju jednom u tri sedmice, kao i mogućnost neovlaštenog ulaska automobila na plin na moj budući kaldrmirani putnički parking, kotrljanje i vučenje cilindara po njemu. Generalno, ljudski faktor. Ali slučaj je riješio problem:

ideja za izgradnju DIY toplotna pumpa

ideja izgradnja toplotna pumpa dugo vremena. Ali kamen spoticanja je bila jednofazna struja i protupotopni mjerač za 20 ampera maksimalnog opterećenja. Na našim prostorima još uvijek nije moguće promijeniti eklektično napajanje na trofazno ili dodati struju. Ali neočekivano, planirali su promijeniti mjerač na novi, 40 ampera.

Procijenivši, odlučio sam da će to biti dovoljno za djelimično grijanje (nisam planirao koristiti 2,5 sprat zimi), krenuo sam u ispitivanje tržišta toplotnih pumpi. Tražene cijene u jednoj kompaniji (monofazni HP za 12 kilovata) navele su nas na razmišljanje:

Thermia Diplomat TWS 12 kWh 6797 eura

Thermia Duo 12 kWh 5974 eura

Bilo je potrebno najmanje 45 ampera za startnu struju.

Osim toga, budući da je bilo planirano odvođenje topline iz bunarske vode, nije bilo povjerenja u zaduženje mog bunara. Da ne bih rizikovao toliki iznos, odlučio sam da sam sastavim TN, jer su neke vještine bile iz života. Radio je kao rukovodilac za distribuciju opreme za ventilaciju i klimatizaciju.

Koncept domaće toplotne pumpe:

Odlučio sam napraviti HP od dva monofazna kompresora od 24.000 BTU svaki (7 kWh na hladnom). Tako je dobijena kaskada ukupne toplotne snage 16-18 kilovata sa potrošnjom električne energije na COP3 od oko 4-4,5 kilovata/sat. Izbor dva kompresora bio je zbog nižih startnih struja, jer se smatralo da ne sinhronizuju njihov start. Kao i fazno puštanje u rad. Do sada je useljen samo drugi sprat i jedan kompresor će biti dovoljan. Da, i nakon eksperimentiranja na jednom, onda će biti hrabrije završiti drugi odjeljak.

Odbio je koristiti pločaste izmjenjivače topline. Prvo, iz razloga ekonomičnosti, nisam želeo da plaćam 389 evra po komadu za Danfos. I drugo, spojiti izmjenjivač topline sa kapacitetom akumulatora topline, odnosno povećanjem inercije sistema, čime se jednim udarcem ubijaju dvije muhe. I nisam želio raditi tretman vode za osjetljive pločaste izmjenjivače topline, smanjujući time efikasnost. I voda mi je loša, sa gvožđem.

Prva etaža je već opremljena grijanim podnim cjevovodom sa približnom korakom od 15 cm.

Drugi sprat ima radijatore (hvala Bogu, dovoljno je škrtosti da ih stavim sa 1,5 termalne rezerve ranije). Unos rashladne tečnosti iz bunara (12,5 m. Postavljeno na prvi sloj dolomita. +5,9 mjereno 03.2008.). Odvod otpadnih voda u opšti kanalizacioni sistem (dvokomorna jama + infiltracijski upijač tla). Prisilna cirkulacija u krugovima za odvođenje topline.

Evo šeme:

1. Kompresor (do sada jedan).

2. Kondenzator.

3. Isparivač.

4. Termički ekspanzioni ventil (TRV)

Odlučeno je da se odustanu od ostalih sigurnosnih uređaja (filter-sušač, prozorčić, presostat, prijemnik). Ali ako neko vidi smisao njihovog korištenja, bit će mi drago čuti savjet!

Da bih izračunao sistem, skinuo sam program za izračunavanje CoolPack 1.46 sa interneta.

I dobar program za odabir Copeland kompresora.

kompresor:

Uspio sam da kupim od starog prijatelja rashladnog, malo korišteni kompresor iz split sistema od 7 kilovata nekakvog korejskog klima uređaja. Dobio sam ga gotovo uzalud, i nisam lagao, ispostavilo se da je ulje potpuno prozirno iznutra, radilo je samo jednu sezonu i demontirano zbog promjene koncepta prostora od strane kupca.

Pokazalo se da kompresor ima kapacitet od 25.500 Btu, što je oko 7,5 kW. na hladnom i oko 9-9,5 na toploti. Ono što me obradovalo, u korejskom split-u bio je solidan kompresor američke kompanije Tecumset. Evo njegovih podataka:

Kompresor je na freonu R22, što znači nešto veću efikasnost. Tačka ključanja -10c, kondenzacija +55c.

Lapsus broj 1: Po starom sjećanju, mislio sam da se na kućne split sisteme instaliraju samo scroll kompresori (scroll). Ispostavilo se da je moj klipni... (izgleda malo ovalno i namotaj motora visi unutra). Loše, ali ne i fatalno. Njegovim minusima, za četvrtinu manje resursa, za četvrtinu nižu efikasnost, za četvrtinu bučnije. Ali ništa, iskustvo je sin teških grešaka.

Bitan: Freon R22 prema Montrealskom protokolu će biti u potpunosti povučen do 2030. Od 2001. godine zabranjeno je puštanje u rad novih instalacija (ali ne uvodim novu, već sam osavremenio staru). Od 2010. godine koristi se samo freon R22. ALI u svakom trenutku možete prenijeti sistem sa R22 na zamjenski R422. I nema više problema.

Kompresor sam pričvrstio na zid pomoću nosača L-300mm. Ako kasnije montiram drugi, produžim postojeće pomoću U-profila.

2. Kondenzator:

Uspješno sam kupio rezervoar od nerđajućeg čelika od oko 120 litara od prijatelja zavarivača.

(Inače, sve zavarene manipulacije sa rezervoarom radio je besplatno uvaženi zavarivač. Ali je tražio da se spomene njegova skromna uloga za istoriju!)

Odlučeno je da se presječe na dva dijela, umetne zavojnica iz bakrene cijevi freonske vodilice i zavari se natrag. Istovremeno, zavariti nekoliko tehničkih spojeva sa inčnim navojem.

Formula za izračunavanje površine bakrene cijevi zavojnice:

M2 = kW/0,8x?t

M2 je površina zavojnice u kvadratnim metrima.

kW - Snaga disipacije toplote sistema (sa kompresorom) u kilovatima.

0,8 - koeficijent toplotne provodljivosti bakar/voda pod uslovom protivtoka medija.

T je razlika između temperature vode na ulazu i izlazu iz sistema (vidi dijagram). Za mene je 35s-30s = +5 stepeni Celzijusa.

Tako se ispostavlja oko 2 kvadratna metra površine za izmjenu topline zavojnice. Malo sam ga smanjio, budući da je temperatura na ulazu freona oko + 82 ° C, to može malo uštedjeti. Ali kao što sam ranije napisao djed mraz, ne više od 25% veličine isparivača!!!

Simulirani sistem u CoolPack-u pokazao je koeficijent od 2,44 za prečnike cijevi izmjenjivača topline. I Cop 2.99 sa prečnikom za stepenicu više. I to je moja prednost, jer u budućnosti očekujem da priključim drugi kompresor na ovu granu. Odlučio sam da koristim bakrenu cijev od ½ inča (ili vanjskog prečnika 12,7 mm), za hlađenje. Ali, mislim, možete koristiti uobičajeni vodovod, tamo nije tako i unutra će biti puno prljavštine.

Lapsus broj 2: Koristio sam cijev sa stijenkom od 0,8 mm. U stvari, ispala je veoma nežna, malo shrvana i već okleva. Teško je raditi, posebno bez posebnih vještina. Stoga preporučujem uzimanje zidne cijevi od 1 mm ili 1,2 mm. Tako će trajnost biti duža.

Bitan: Freonski provodnik zavojnice ulazi u kondenzator odozgo, izlazi odozdo. Tako će se kondenzirajući tečni freon nakupiti na dnu i otići bez mjehurića.

Tako je, uzevši 35 metara cijevi, pretvorio ju u zavojnicu, namotavši je oko prikladnog cilindričnog predmeta (cilindra).

Na rubovima sam zavoje fiksirao sa dvije aluminijske letvice radi čvrstoće i jednakog razmaka petlji.

Krajevi su izvučeni uz pomoć vodovodnih prijelaza na bakrenu cijev za uvijanje. Malo ih buši od promjera od 12 do 12,7 mm, a umjesto kompresionog prstena, nakon montaže, namotao je lan na brtvilo i stegao ga sigurnosnom maticom.

3. Isparivač:

Isparivač nije zahtijevao visoku temperaturu, a ja sam se odlučio za plastičnu posudu sa širokim grlom od 127 litara.

Bitan: Idealno bi bilo bure od 65 litara. Ali sam se bojao, ¾ cijev se jako savija, pa sam uzeo veću veličinu. Ako neko ima druge veličine ili ima dobar savijač cijevi i radne vještine, onda možete iskoristiti ovu veličinu. Sa bačvom od 127 litara, moj HP je povećao očekivane dimenzije za 15 cm naviše, 5 cm u dubinu i 10 cm u širinu.

Isparivač sam izračunao i proizveo po istom principu kao i kondenzator. Bilo je potrebno 25 metara cijevi od ¾ inča (19,2 mm vanjske) sa zidom od 1,2 mm. Kao rebra za ukrućenje koristio sam segmente UD profila za ugradnju gipsane žbuke. Upletena običnom bakrenom električnom žicom bez izolacije.

Bitan: Isparivač plavnog tipa. Odnosno, tečna faza freona ulazi u ohlađenu vodu odozdo, isparava i u plinovitom stanju se diže do kompresora. Ovo je bolje za prijenos topline.

Prijelazi se mogu uzeti od plastičnih cijevi za piće PE 20*3/4' sa vanjskim navojem, odvrnutim od bureta sa kontra maticama i brtvom od lana i brtvila. Snabdijevanje i odvod vode vršeno je iz običnih kanalizacijskih cijevi i gumenih zaptivnih manžeta umetnutih iznenađeno.

Isparivač je također montiran na nosače L-400mm.

4. TRV:

TRV kupljen od Honeywella (bivša FLICA). Za moju snagu, bila je potrebna mlaznica od 3 mm. I ekvilajzer pritiska.

Bitan: TRV tokom lemljenja ne smije se pregrijati iznad +100c! Zato sam ga omotala krpom natopljenom vodom da se ohladi. Molim vas nemojte se užasnuti, nakon racije sam ga očistio finim brusnim papirom.

Zalemio sam cijev za izravnavanje kako bi trebalo biti u uputama za ugradnju ekspanzionog ventila.

Montaža:

Kupio komplet za tvrdo lemljenje Rotenberg. I elektrode 3 komada sa 0% sadržaja srebra i 1 komad sa 40% sadržaja srebra za lemljenje na strani kompresora (otporne na vibracije). Uz njihovu pomoć sastavio sam cijeli sistem.

Bitan: Uzmite Maxigaz 400 flašu (žutu bocu) odmah! Nije mnogo skuplji od Multigas 300 (crveni), ali proizvođač obećava do +2200c plamena. Ali to nije dovoljno za ¾' cijev. Loše zalemljeno. Morao sam smisliti, koristiti toplinski štit, itd. Idealno je, naravno, imati gorionik za kiseonik.

Da, i potrebno je zalemiti cijev za punjenje s bradavicom za spajanje crijeva na sistem. Ne sjećam se njegovog tačnog imena iz glave.

Zalemljen je na ulazu kompresora. U blizini je također vidljiva ulazna cijev ekvilajzera ekspanzijskog ventila. Zalemljen je iza isparivača, termostatskog ekspanzijskog ventila, ali prije kompresora.

Bitan: Pipsik za punjenje zalemimo tako da prvo odvrnemo bradavicu sa njega. Ni od vrućine, brtva bradavice će definitivno otkazati.

Nisam koristio reducirajuće T-ove, jer sam se bojao smanjenja pouzdanosti zbog dodatnih lemnih spojeva u blizini kompresora. Da, i pritisak na ovom mjestu nije veliki.

Punjenje freonom:

prikupljeno, ali nije popunjena Sistem se mora evakuisati vodom. Bolje je koristiti vakuumsku pumpu, ako ne, onda majstori prilagođavaju konvencionalni kompresor iz starog hladnjaka. Možete jednostavno produvati sistem freonom tako što ćete istisnuti vazduh, ali ovo vam nisam rekao, jer to ne možete!

Freonski cilindar najmanjeg kapaciteta. Sistem uopće neće trebati više od 2 kg. freon. Ali kako bogat.

Kupio sam i manometar. Ali ne specijalni freonski za 10 USD, već običan za crpnu stanicu za 3,5 USD. Na njemu i vođeni prilikom punjenja.

Sistem sam napunio koliko je to bilo moguće uz pomoć unutrašnjeg pritiska freona u cilindru. Ostavila sam da odstoji par dana, pritisak nije pao. Dakle, nema curenja. Dodatno su mi nedostajali svi spojevi sa sapunastom pjenom, nije mehurila.

Bitan: Pošto je u mom slučaju nazuvica za punjenje zalemljena neposredno ispred kompresora (ubuduće će se pri postavljanju meriti pritisak na ovom mestu), ni u kom slučaju se sistem ne sme puniti tečnim freonom dok kompresor radi. Kompresor će vjerovatno pokvariti. Samo u gasovitoj fazi - balon gore!

automatizacija:

Potreban vam je jednofazni startni relej, i to za vrlo pristojnu startnu struju od oko 40 A! Automatski osigurač Od grupe do 16A. Električna ploča sa DIN šinom.

Ugradio sam i dva temperaturna prekidača sa kopelarnim termalnim senzorima. Jedan se stavlja na vodu na izlazu iz kondenzatora. Postavio sam ga na oko 40 stepeni da isključim sistem kada voda dostigne ovu temperaturu. I do izlaza vode iz isparivača na 0 stepeni, tako da hitno isključuje sistem i da ga slučajno ne odmrzne.

U budućnosti razmišljam o kupovini jednostavnog regulatora koji uzima u obzir ove dvije temperature. Ali osim izgleda i vidljivosti upotrebe, ima i nedostatak - programirane vrijednosti se gube čak i pri kratkom nestanku struje. Dok razmišljam.

Trčanje (probno):

Prije početka pumpao sam oko 6 bara pritiska iz cilindra u sistem. Više nije radilo, a nema potrebe. Bacio sam privremenu žicu, spojio početni kondenzator. Prvo sam napunio posude vodom. Stajali su jedan dan, napunjeni, pa su u trenutku lansiranja imali sobnu temperaturu od oko +15C.

Svečano upalio mašinu. Odmah je nokautiran. Još uvijek isto. Tokom ovog kratkog intervala, možete čuti kako motor zuji, ali ne pali. Pomaknuo sam terminale na kondenzatoru (iz nekog razloga ih ima tri). Ponovo uključio mašinu. Prijatna tutnjava kompresora u radu milovala mi je uši!!!

Usisni pritisak je odmah pao na 2 bara. Otvorio bocu freona da napunim sistem. Prema tablici sam izračunao potreban pritisak ključanja freona.

Za moju traženu +6 ulaznu i +1 izlaznu vodu, potrebna je tačka ključanja od -4c. Freon ključa na ovoj temperaturi pri pritisku od 4,3 kg.cm. (bar) (atmosfere). Tabela se može naći i na internetu.

Bez obzira na to kako sam pokušao postaviti tačan pritisak, ništa nije išlo. Sistem još nije doveden na radnu temperaturu. Stoga su preuranjena prilagođavanja samo približna.

Pet minuta kasnije, hrana je dostigla oko +80 stepeni. Dok je neizolovana cev za isparavanje bila prekrivena slabim mrazom. Voda u kondenzatoru nakon deset minuta na dodir se već zagrijala na +30 - +35. Voda u isparivaču je blizu 0c. Da ne bih nešto odmrznuo, isključio sam sistem.

Sažetak: Probni rad je pokazao pun radni kapacitet sistemi. Anomalije nisu uočene. Nakon spajanja kruga grijanja i hlađenja bunarskom vodom bit će potrebna daljnja podešavanja ekspanzijskog ventila i tlaka freona. Dakle nastavak foto eseja i izvještaja za otprilike dvije do tri sedmice kad shvatim ovaj dio posla.

Do tada mislim:

1. Spojite krug grijanja prostora i krug izmjene topline bunara.

2. Izvršite puni ciklus puštanja u rad.

3. Napravite neku vrstu slučaja.

4. Izvucite zaključke i dajte kratak sažetak.

Bitan: Ispostavilo se da TN nije tako malen. Korištenjem pločastih izmjenjivača topline umjesto kapacitivnih izmjenjivača topline možete uštedjeti mnogo prostora.

Troškovi proizvodnje toplotne pumpe sa približnim kapacitetom od 9 kilovat sati u smislu topline:

kondenzator:

Rezervoar od nerđajućeg čelika 100 litara - 25 c.u.

Elektrode od nerđajućeg čelika - 6 c.u.

Spojnice nerđajući čelik - 5 c.u.

Usluge zavarivača (ručak) - 5 c.u.

Bakarna cijev 12,7 (1/2”)*0,8 mm. 35 metara - 105 USD

Bakarna cijev 10*1 mm. 1 metar - 3 k.u.

Ventilator Du 15 - 5 c.u.

Sigurnosni ventil 2,5 bar - 4 c.u.

Odvodni ventil Du 15 - 2 c.u.

Ukupno: $163 (u poređenju sa pločastim izmenjivačem toplote Danfos 389 c.u.)

isparivač:

Plazma bure. 120 litara - 12 c.u.

Bakarna cijev 19,2 (3/4”)*1,2 mm. 25 metara - 130 USD

Bakarna cijev 6*1mm. 1 metar - 2 k.u.

Honeywell termostatski ventil (mlaznica 3mm) - 42 USD

Nosači L-400 2 komada - 9 k.u.

Odvodni ventil Du 15 - 2 c.u.

Prelazi na bakar (komplet) - 3 c.u.

RVS cijev 50-1m. 2 komada - 4 c.u.

Gumeni prelazi 75*50 2 kom - 2 k.u.

Ukupno: 206 dolara (u poređenju sa pločastim izmenjivačem toplote Danfos 389 c.u.)

kompresor:

Kompresor malo korišten 7,2 kW (25500 btu) - 30 c.u.

Nosači L-300 2 komada - 8 c.u.

Freon R22 2 kg. - 8 k.u.

Komplet za montažu - 4 c.u.

Ukupno: $50

Komplet za montažu:

Puhalica ROTENBERG (komplet) - 20 USD

Elektrode za tvrdo lemljenje (40% srebra) 3 komada - 3,5 c.u.

Elektrode za tvrdo lemljenje (0% srebra) 3 komada - 0,5 c.u.

Manometar za freon 7 bara - 4 c.u.

Crijevo za punjenje - 7 c.u.

Ukupno: $35

automatizacija:

Starter relej monofazni 20 A - 10 c.u.

Ugrađeni električni štit - 8 c.u.

Monofazni osigurač C16 A - 4 c.u.

Ukupno: $22

Ukupno ukupno 476 c.u.

Bitan: U sljedećoj fazi će biti potrebno više cirkulacionih pumpi Calpada 25 / 60-180 60 c.u. i Calpeda 32/60-180 78 k.u. Iako će se izvaditi iz kapelica mog kotla, obično se odnose na sam kotao.

Toplotna pumpa, alternativna energija, grijanje, ušteda energije, uradi sam toplotna pumpa, domaća toplotna pumpa

Toplotne pumpe vam omogućavaju da uzmete raspršenu energiju iz okolne prirode: zraka, vode i zemlje, akumulirate je i usmjerite na grijanje kuće. Energija se također koristi za zagrijavanje vode za pranje ili klimatizaciju prostorija. To omogućava uštedu novca smanjenjem potrošnje tradicionalnih izvora topline: struje, plina, drva za ogrjev. U članku ćemo vam reći kako napraviti toplinsku pumpu vlastitim rukama.

Šta je geotermalna pumpa

Prvo morate razumjeti šta je geotermalna pumpa i na kom principu radi, jer je upravo on srce cijelog uređaja koji opisujemo.

Ni za koga nije tajna da se u debljini zemlje uvijek održava temperatura iznad nule. U istom stanju je i voda ispod leda. U ovom relativno toplom okruženju postavlja se zatvoreni cevovod sa tečnošću.

Shema rada toplotnih pumpi je prilično jednostavna i zasniva se na inverznom Carnotovom principu:

1. Rashladna tekućina, koja se kreće duž vanjske konture, zagrijava se iz odabranog izvora i ulazi u isparivač.
2. Tamo on razmjenjuje energiju sa rashladnim sredstvom (obično freonom).
3. Freon ključa, prelazi u gasovito stanje i komprimuje ga kompresor.
4. Vrući plin (zagrije se u rasponu od 35–65 o C) ulazi u drugi izmjenjivač topline, u kojem svoju toplinu predaje sistemu grijanja ili tople vode u kući.
5. Ohlađeno rashladno sredstvo ponovo postaje tečno i vraća se u novi krug.

Pumpa za frižider

Glavni dio sistema je kompresor. Bolje ga je kupiti gotovog u trgovini ili ga koristiti iz hladnjaka ili klima-uređaja. Sve ostale komponente - isparivač, kondenzator, cjevovod - možete sami sastaviti. Takav uređaj će trošiti energiju samo za kompresiju i prijenos topline, dok će proizvoditi 5 puta više.

Kada koristite stari kompresor, treba očekivati ​​da će njegov vijek trajanja biti kratak, a kapacitet sistema će se smanjiti. Osim toga, snaga istrošenog kompresora možda neće biti dovoljna za potpuni rad sistema.

Neki majstori su otišli dalje i napravili toplotnu pumpu od frižidera, stavljajući u nju radijatore, zagrejane toplotom zemlje. Unutra se stalno održava pozitivna temperatura, zbog čega frižider radi konstantno, zagrijavajući radijator koji se nalazi iza njega. Koristeći izvorni radijator, od njega naprave izmjenjivač topline (ili naprave domaći), odvode toplinu koju proizvodi.

Efikasnost takve toplotne pumpe je prikladnija za demonstraciju rada uređaja, jer je njena efikasnost veoma niska. Osim toga, hladnjak nije dizajniran za ovaj način rada i može brzo pokvariti.

Vrste toplotnih pumpi

Postoje tri vrste pumpi, u zavisnosti od izvora toplote:

"zemlja-voda"

"voda-voda"

"vazduh-voda"

Instalacija tipa "zemlja-voda" koristi toplinu crijeva. Temperatura zemlje na horizontima većim od 20 m uvijek ostaje nepromijenjena, pa pumpa može proizvesti potrebnu energiju tijekom cijele godine. Postoje dvije opcije montaže:

• vertikalna osovina;
• horizontalni razvodnik.

U prvom slučaju se buši bunar dubine oko 50-100 m i u njega se postavljaju cijevi s cirkulirajućim rashladnim sredstvom, posebnom tekućinom koja ne smrzava.

Na dubini od 5 m postavljaju se kolektori duž kojih se kreće i rashladno sredstvo. Za grijanje kuće površine 150 m 2 potrebna je parcela od najmanje 250 m 2 i ne može se koristiti za poljoprivrednu sadnju. Dozvoljeni su samo ukrasni travnjaci i cvjetnjaci.

Pumpa voda-voda koristi energiju vode iz jezera, bunara ili bunara. Neki uspijevaju izvući toplinu čak i iz odvoda. Glavna stvar je da se filter ne začepi i da se metal ne sruši.

Ovaj tip obično pokazuje najveću efikasnost, ali ga nije moguće ugraditi u svako prigradsko područje, a za rad podzemnih voda mora se dobiti dozvola. Takvi uređaji su tipičniji za industrijsku proizvodnju.

Dizajn vazduh-voda je manje efikasan od prva dva, jer je proizvodnja znatno smanjena zimi. S druge strane, prilikom njegove ugradnje nije potrebno ništa bušiti ili kopati. Jedinica se jednostavno montira na krov kuće.

Kao što je već spomenuto, poželjno je kupiti gotov kompresor. Bilo koji model koji se koristi u klima uređajima je prikladan.

Sve ostale komponente sami montiramo:

1. Za tijelo kondenzatora uzima se spremnik od nehrđajućeg čelika kapaciteta oko 100 litara. Prerezan je na pola i unutar zavojnice je montiran od bakrene cijevi s debljinom stijenke od najmanje 1 mm. Priključci s navojem su zalemljeni u školjku za spajanje na strujni krug. Nakon toga se dijelovi rezervoara mogu zavariti.
2. Za isparivač je savršena polietilenska boca od 80 litara ili komad cijevi. U njega se također ubacuje zavojnica i napajaju se ulazi i izlazi vode. Nosači topline su izolirani od vanjskog okruženja s pjenastim gumenim „krznenim kaputom“.
3. Sada morate staviti cijeli sistem, lemiti cijevi i napuniti rashladno sredstvo. Količina freona je vrlo važna za ispravan rad pumpe, bolje je povjeriti ovaj proračun inženjeru grijanja. Moći će konačno spojiti instalaciju i postaviti kompresor.
4. Ostaje samo pričvrstiti vanjsku konturu. Njegova montaža ovisi o vrsti pumpe.

Za vertikalnu instalaciju zemlja-voda potreban je bunar, u njega se spušta geotermalna sonda.

Za horizontalni uređaj, kolektor se sastavlja i zakopava u zemlju na dubini koja isključuje smrzavanje.

U sistemu voda-voda, krug se sastoji od mreže plastičnih cijevi kroz koje će teći rashladna tekućina. Zatim se sve to mora učvrstiti u rezervoaru na potrebnoj dubini.

Kolektor pumpe vazduh-voda se takođe pravi i montira na krov kuće ili u blizini.

Za stabilan rad i zaštitu od kvara, poželjno je dopuniti mašinu mogućnošću ručnog pokretanja kompresora u slučaju iznenadnog nestanka struje. Cijena takve instalacije je prilično visoka. Fabrička pumpa je još skuplja. Međutim, praksa pokazuje da se akvizicija isplati za nekoliko godina rada.

Video

Čovječanstvo je od davnina bilo "naviknuto" na korištenje dostupnih prirodnih resursa. nosioci energije, koji se jednostavno spaljuju da bi proizveli toplotu ili da bi se pretvorili u druge oblike energije. Ljudi su naučili da koriste i skriveni potencijal vodenih tokova – krenuli su od vodenica i stigli do moćnih hidroelektrana. Međutim, ono što je prije sto godina izgledalo sasvim dovoljno, danas više ne može zadovoljiti potrebe sve većeg stanovništva Zemlje.

Prvo, prirodne "ostave" još uvijek nisu bez dna, a proizvodnja energije svake godine postaje sve teža, seli se u teško dostupna područja ili čak na morske police. Drugo, sagorijevanje prirodnih sirovina uvijek je povezano s emisijama produkata izgaranja u atmosferu, što je, uz sadašnje ogromne količine takvih emisija, već dovelo planetu na rub ekološke katastrofe. Energija hidroelektrana nije dovoljna, a narušavanje hidrološke ravnoteže rijeka povlači i dosta negativnih posljedica. Nuklearna energija, na koju se nekada gledalo kao na "panaceju", nakon niza velikih katastrofa koje je izazvao čovjek, postavlja mnoga pitanja, a u mnogim regijama planete izgradnja nuklearnih elektrana je jednostavno zabranjena zakonom.

Međutim, postoje i drugi, gotovo neiscrpni izvori energije koji su relativno nedavno postali široko rasprostranjeni. Savremene tehnologije su omogućile da se energija vetra, sunčeve svetlosti, plime i oseke, itd. veoma efikasno koristi za proizvodnju električne ili toplotne energije. Jedan od alternativnih izvora je toplotna energija unutrašnjosti Zemlje, vodenih tijela i atmosfere. Na korišćenju takvih izvora zasniva se rad toplotnih pumpi. Za nas je takva oprema još uvijek uvrštena u kategoriju "egzotičnih noviteta", a u isto vrijeme mnogi Evropljani griju svoje domove na ovaj način - na primjer, u Švicarskoj ili skandinavskim zemljama broj kuća s takvim sistemima je premašio 50%. Postepeno, ova vrsta proizvodnje topline počinje se prakticirati na ruskim otvorenim prostorima, iako cijene za nabavku visokotehnološkog seta opreme i dalje izgledaju vrlo zastrašujuće. No, kao i uvijek, tu su i majstori entuzijasti koji pokazuju svoju kreativnost i sastavljaju toplinske pumpe vlastitim rukama.

Publikacija je usmjerena na to da čitatelj može pobliže pogledati princip rada i osnovni uređaj toplinskih pumpi, upoznati njihove prednosti i nedostatke. Osim toga, govorit ćemo o uspješnim iskustvima u samostalnoj izradi postojećih instalacija.

Nisu svi razmišljali o tome, ali oko nas postoji mnogo izvora toplote koji „rade“ tokom cele godine i danonoćno. Na primjer, čak iu najjačoj hladnoći, temperatura ispod leda zamrznutog rezervoara i dalje ostaje pozitivna. Ista slika i pri produbljivanju u debljinu tla - ispod granice njegovog smrzavanja, temperatura je gotovo uvijek stabilna i približno jednaka prosječnoj godišnjoj karakteristici za ovo područje. Vazduh takođe nosi značajan termalni potencijal.

Možda će nekoga zbuniti naizgled niske temperature vode, tla ili zraka. Da, spadaju u izvore energije niskog potencijala, ali njihov glavni "adut" je stabilnost, a moderne tehnologije zasnovane na zakonima toplotne fizike omogućavaju da se i mala razlika pretvori u potrebno grijanje. Da, i vidite, kada je mraz vani 20 stepeni zimi, a tlo ima 5 ÷ 7 stepeni ispod nivoa smrzavanja, onda je takva razlika u amplitudi već prilično pristojna.

Upravo je ovo svojstvo kontinuiteta opskrbe energijom niskog potencijala ugrađeno u krug toplinske pumpe. Zapravo, ova jedinica je uređaj koji "pumpa" i "koncertira" toplinu uzetu iz neiscrpnog izvora.

Možete povući neku analogiju sa poznatim frižiderom. Proizvodi koji se u njega stavljaju za hlađenje i skladištenje i vazduh koji ulazi u komoru kada se otvore vrata takođe nisu prevrući. Ali ako dodirnete rešetku za izmjenu topline kondenzatora na stražnjoj stijenci hladnjaka, onda je ili vrlo toplo ili čak vruće.

Prototip toplotne pumpe je svima poznat frižider, čija se rešetka kondenzatora zagrijava tokom rada.

Pa zašto ne koristiti ovaj princip za zagrijavanje rashladne tekućine?Naravno, analogija sa hladnjakom nije direktna - nema stabilnog vanjskog izvora topline, a električna energija se uglavnom gubi. Ali u slučaju toplinske pumpe, takav izvor se može pronaći (urediti), a onda će se pokazati kao "obrnuti hladnjak" - glavni fokus jedinice će biti upravo na dobivanju topline.

Na kom principu radi?

To je sistem od tri kruga sa rashladnim tečnostima koje cirkulišu kroz njih.

• U samom kućištu toplotne pumpe (poz. 1) nalaze se dva izmenjivača toplote (poz. 4 i 8), kompresor (poz. 7), rashladni krug (poz. 5), uređaji za podešavanje i upravljanje.
• Prvi krug (poz. 1) sa vlastitom cirkulacijskom pumpom (poz. 2) je postavljen (uronjen) u izvor toplote niskog stepena (o njihovom uređaju će biti riječi u nastavku). Primanje toplotne energije iz vanjskog neprekidnog izvora (prikazano širokom ružičastom strelicom), zagrijanog za samo nekoliko stupnjeva (obično, kada se koriste sonde ili kolektori u zemlji ili u vodi - do 4 ÷ 6 ° With), cirkulirajuća rashladna tekućina ulazi izmjenjivač topline isparivača(poz. 4). Ovdje se odvija primarni prijenos topline primljene izvana.
• Rashladno sredstvo koje se koristi u unutrašnjem krugu pumpe (poz. 5) ima izuzetno nisku tačku ključanja. Obično se ovdje koristi jedan od modernih, ekološki prihvatljivih freona ili ugljični dioksid (u suštini ukapljeni ugljični dioksid). Ulazi u ulaz isparivača (poz. 6) u tečnom stanju, pod sniženim pritiskom - to omogućava podesivi gas (poz. 10). Poseban oblik kapilarnog ulaza i oblik isparivača doprinose gotovo trenutnom prijelazu rashladnog sredstva u plinovito stanje. Prema zakonima fizike, isparavanje je uvijek praćeno naglim hlađenjem i apsorpcijom topline iz okoline. Budući da se ovaj dio unutrašnjeg kruga nalazi u istom izmjenjivaču topline sa primarnim krugom, freon uzima toplinsku energiju iz rashladnog sredstva, dok ga hladi (široka narandžasta strelica). Ohlađena rashladna tečnost nastavlja da cirkuliše i ponovo dobija toplotnu energiju iz spoljašnjeg izvora.
• Rashladno sredstvo, već u gasovitom stanju, prenoseći toplotu koja mu se prenosi, ulazi u kompresor (poz. 7), gde pod uticajem kompresije njegova temperatura naglo raste. Dalje, ulazi u sljedeći izmjenjivač topline (poz. 8), u kojem se nalaze kondenzator i cijevi trećeg kruga toplinske pumpe. (poz. 11).
• Ovdje se događa potpuno suprotan proces - rashladno sredstvo se kondenzira, pretvarajući se u tekuće stanje, dok svoju toplinu predaje rashladnoj tekućini trećeg kruga. Nadalje, u tekućem stanju pod visokim pritiskom, prolazi kroz prigušnicu, gdje se tlak smanjuje, a ciklus fizičkih transformacija agregatnog stanja rashladnog sredstva se ponavlja iznova i iznova.
• Sada ide na treći krug (poz. 11) toplotne pumpe. Kroz izmjenjivač topline (poz. 8), toplotna energija se prenosi na njega iz rashladnog sredstva zagrijanog kompresijom (široka crvena strelica). Ovaj krug ima vlastitu cirkulacijsku pumpu (poz. 12), koja osigurava kretanje rashladnog sredstva kroz cijevi za grijanje. Međutim, mnogo je razumnije koristiti akumulirajući, pažljivo izolirani međuspremnik (poz. 13), u kojem će se akumulirati prenesena toplina. Akumulirana zaliha toplotne energije se već troši za potrebe grijanja i tople vode, trošeći se postepeno, prema potrebi. Takva mjera vam omogućava da se osigurate od nestanka struje ili koristite jeftiniju noćnu tarifu za električnu energiju potrebnu za rad toplinske pumpe.

Ako je ugrađen međuspremnik, tada je na njega već priključen krug grijanja (poz. 14) sa vlastitom cirkulacijskom pumpom (poz. 15), čime se osigurava kretanje rashladnog sredstva kroz cijevi sistema (poz. 16). Kao što je već spomenuto, može postojati drugi krug, koji osigurava toplu vodu za kućne potrebe.

Toplotna pumpa ne može raditi bez struje - potrebna je za rad kompresora (široka zelena strelica), a struju troše i cirkulacijske pumpe u vanjskim krugovima. Međutim, kako uvjeravaju programeri i proizvođači toplinskih pumpi, potrošnja električne energije je neuporediva s primljenom "volumenom" toplinske energije. Dakle, uz pravilnu montažu i optimalne uslove rada, često se govori o efikasnosti od 300 posto i više, odnosno sa jednim kilovatom utrošene električne energije, toplotna pumpa može proizvesti 4 kilovata toplotne energije.

Zapravo, takva izjava o efikasnosti je donekle netačna. Zakone fizike niko nije otkazao, a efikasnost iznad 100% je ista utopija kao " perpetummobile“- vječni motor. U ovom slučaju je riječ o racionalnom korištenju električne energije u svrhu „pumpanja“ i pretvaranja energije koja dolazi iz neiscrpnog vanjskog izvora. Ovdje je prikladnije koristiti koncept COP (od engleskog "koeficijent performansi") koji se na ruskom često naziva „koeficijent konverzije toplote“. U ovom slučaju, zaista, vrijednosti koje prelaze jednu mogu ispasti:

CO R = QN / A, gdje:

CO R je koeficijent konverzije topline;

QP- količinu toplotne energije koju prima potrošač;

ALI- rad koji obavlja kompresorska jedinica.

Postoji još jedna nijansa koja se često jednostavno zaboravlja - ne samo kompresor, već i cirkulacijske pumpe u vanjskim krugovima zahtijevaju određenu količinu energije za normalno funkcioniranje pumpe. Njihova potrošnja energije je, naravno, mnogo manja, ali se ipak može uzeti u obzir, a to se često jednostavno ne radi u marketinške svrhe.

Ukupna količina primljene toplotne energije može se potrošiti:

1 - optimalno rješenje je sistem toplih vodenih podova. Toplotne pumpe u pravilu daju "porast" temperature do nivoa od oko 50 ÷ 60 ° With- ovo je dovoljno za podno grijanje.

2 - snabdijevanje toplom vodom za domaćinstvo. Obično se u sistemima PTV-a temperatura održava na ovom nivou - oko 45 ÷ 55 ° C.

3 - ali za konvencionalne radijatore takvo grijanje očito neće biti dovoljno. Izlaz je povećanje broja sekcija ili korištenje posebnih niskotemperaturnih radijatora. Konvekcijski grijači također će pomoći u rješavanju problema.

4 - jedna od najvažnijih prednosti toplotnih pumpi je mogućnost njihovog prebacivanja na "suprotan" način rada. Ljeti takva jedinica može obavljati funkciju klimatizacije - oduzimanje topline iz prostorija i prijenos na tlo ili rezervoar.

Izvori energije niskog potencijala

Koje izvore energije niskog potencijala mogu koristiti toplotne pumpe? Ovu ulogu mogu odigrati stijene, tlo na različitim dubinama, voda iz prirodnih rezervoara, ili podzemni vodonosnici, atmosferski zrak ili strujanja toplog vazduha iz zgrada ili industrijskih procesnih jedinica.

A. Korišćenje toplotne energije tla

Kao što je već pomenuto, ispod nivoa smrzavanja zemljišta karakterističnog za ovaj region, temperatura zemljišta je stabilna tokom cele godine. To je ono što se koristi za rad toplotnih pumpi po shemi "zemlja - voda".

Šematski dijagram ekstrakcije energije "zemlja - voda"

Za stvaranje takvog sistema pripremaju se posebna površinska termalna polja, na kojima se uklanjaju gornji slojevi tla do dubine od oko 1,2 ÷ 1, 5 metara. Sadrže konture izrađene od plastičnih ili metalno-plastičnih cijevi promjera, u pravilu, 40 mm. Efikasnost odvođenja toplotne energije zavisi od lokalnih klimatskih uslova i od ukupne dužine kruga koji se stvara.

Provizorno, za centralnu Rusiju, možete raditi sa sljedećim omjerima:

• Suva pješčana tla - 10 W energije po metru cijevi.
• Suha glinena tla - 20 W / m.
• Mokra glinena tla - 25 W / m.
• Glinena stijena s visokom lokacijom podzemnih voda - 35 W / m.

Unatoč prividnoj jednostavnosti takvog prijenosa topline, metoda nije uvijek optimalno rješenje. Činjenica je da uključuje veoma značajnu količinu zemljanih radova. Ono što na dijagramu izgleda jednostavno, u praksi je mnogo teže. Procijenite sami - da bi se iz podzemnog kruga na glinovitom tlu "uklonilo" čak samo 10 kWt toplotne energije, bit će potrebno oko 400 metara cijevi. Ako uzmemo u obzir i obavezno pravilo da između zavoja kola mora postojati interval od najmanje 1, 2 metara, tada će za polaganje biti potrebna parcela od 4 hektara (20 × 20 metara).

Uspostavljanje polja za izvlačenje toplote iz zemlje je zadatak izuzetno velikih razmera i dugotrajan.

Prvo, nemaju svi priliku da dodijele takvu teritoriju. Drugo, bilo kakve zgrade su potpuno isključene u ovom području, jer postoji velika vjerovatnoća oštećenja strujnog kola. I treće, izvlačenje topline iz tla, posebno uz nekvalitetne proračune, možda neće proći bez traga. Nije isključen učinak prekomjernog hlađenja lokacije, kada ljetne vrućine ne mogu u potpunosti uspostaviti temperaturnu ravnotežu na dubini konture. To može negativno utjecati na biološku ravnotežu u površinskim slojevima tla, a kao rezultat toga, neke biljke jednostavno neće rasti u prehlađenom području - takva vrsta lokalnog efekta "ledenog doba".

B. Toplotna energija iz bunara

Čak i mala veličina lokacije neće biti prepreka za organizaciju brige o toplotnoj energiji iz bušenog bunara.

Kao izvor toplote niskog stepena - dubok bunar

Temperatura tla sa povećanjem dubine postaje samo stabilnija, i to na dubinama većim od 15 — 20 metara je čvrsto na oznaci od 10 stepeni, povećavajući se za dva ÷ tri stepena na svakih 100 m ronjenja. Štaviše, ova vrijednost je apsolutno nezavisna od doba godine ili vremenskih nepogoda, što bunar čini najstabilnijim i najpredvidljivijim izvorom topline.

U bunare se spušta sonda, koja je petlja u obliku slova U od plastičnih (metalno-plastičnih) cijevi kroz koje cirkulira rashladno sredstvo. Najčešće se izrađuje nekoliko bunara dubine od 40 ÷ 50 i do 150 metara, ne bliže od 6 m jedan od drugog, koji su povezani ili serijski ili sa vezom na zajednički kolektor. Prijenos topline tla s ovim rasporedom cijevi je mnogo veći:

• Sa suhim sedimentnim stijenama - 20 W / m.
• Kameni slojevi tla ili sedimentne stijene zasićene vodom - 50 W / m.
• Čvrste stijene visoke toplinske provodljivosti - 70 W / m.
• Ako imate sreće i dobijete podzemni vodonosnik - oko 80 W / m.

U slučaju nedovoljnog prostora ili poteškoća u dubokom bušenju zbog karakteristika tla, može se izvesti nekoliko kosih bunara sa gredama iz jedne tačke.

Usput, u slučaju da bunar padne na vodonosnik sa stabilnim debitom, tada se ponekad koristi otvoreni primarni krug za izmjenu topline. U ovom slučaju, vodu pumpa pumpa iz dubine, učestvuje u razmeni toplote, a zatim se, ohlađena, ispušta u drugi bunar istog horizonta, da se nalazi nasiguran udaljenost od prvog (ovo se izračunava prilikom projektovanja sistema). Istovremeno se može organizovati zahvat vode za domaće potrebe.

Glavni nedostatak dubinskog načina izvlačenja topline je visoka cijena bušenja, što je vrlo teško ili jednostavno nemoguće izvesti samostalno bez odgovarajuće opreme. Osim toga, za bušenje bunara često su potrebne dozvole nadležnih za zaštitu okoliša. Usput, korištenje direktne izmjene topline s obrnutim ispuštanjem vode u bunar također može biti zabranjeno.

Možete li sami izbušiti bunar?

Naravno, ovo je izuzetno težak zadatak, ali postoje tehnologije koje omogućavaju, pod određenim uvjetima, da ga obavljaju samostalno.

O tome kako možete - u posebnoj publikaciji našeg portala.

B. Upotreba vodnih tijela kao izvora topline

Rezervoar dovoljne dubine koji se nalazi u blizini kuće može postati dobar izvor toplotne energije. Voda, čak i zimi, ispod gornje kore leda ostaje u tečnom stanju, a temperatura joj je iznad nule - to je ono što je potrebno toplotnoj pumpi.

Približan prijenos topline iz kruga uronjenog u vodu je 30 kW/m. To znači da je za povrat od 10 kW potreban krug od 350 m.

Takvi kolektorski krugovi montirani su na kopnu od plastičnih cijevi. Zatim se usele u ribnjak i zarone do dna, do dubine ne manje od 2 metra, za koje se pričvršćuju opterećenja po stopi od 5 kg po 1 linearnom metru cijevi.

Zatim se izvršava termoizolovano polaganje cijevi do kuće i njihovo povezivanje izmjenjivač topline pumpa.

Međutim, ne treba misliti da je bilo koje vodeno tijelo u potpunosti pogodno za takve svrhe - opet će biti potrebni vrlo složeni proračuni toplinske tehnike. Na primjer, mali i nedovoljno duboki ribnjak ili plitak, tih potok, ne samo da se ne mogu nositi sa zadatkom neprekidnog snabdijevanja energijom niskog potencijala - oni se jednostavno mogu potpuno smrznuti do dna, ubijajući tako sve stanovnike. rezervoara.

Prednosti izvora topline vode - nema potrebe za bušenjem, zemljani radovi su također svedeni na minimum - samo kopanje rovova do kuće za polaganje cijevi. A kao nedostatak, mala dostupnost za većinu vlasnika kuća može se primijetiti jednostavno zbog nedostatka vodenih tijela u razumnoj blizini stanovanja.

Inače, u svrhu razmjene topline često se koriste odvodi - oni imaju prilično stabiliziranu pozitivnu temperaturu čak i po hladnom vremenu.

D. Uzimanje toplote iz vazduha

Toplota za grijanje doma ili za opskrbu toplom vodom može se uzeti doslovno iz zraka. Toplotne pumpe vazduh-voda rade na ovom principu. zrak – zrak».

Uglavnom, ovo je isti klima uređaj, samo prebačen na "zimski" način rada. Efikasnost takvog sistema grijanja u velikoj mjeri zavisi od klimatskih uslova u regionu, kao i od vremenskih nepogoda. Iako su moderne instalacije dizajnirane da rade i na vrlo niskim temperaturama (do -25, a neke čak i do -40° With), ali koeficijent konverzije energije naglo pada, isplativost i svrsishodnost takvog pristupa odmah počinju postavljati mnoga pitanja.

No, s druge strane, takva toplinska pumpa uopće ne zahtijeva naporne operacije - najčešće se njena primarna jedinica za izmjenu topline postavlja ili na zid (krov) zgrade, ili u njenoj neposrednoj blizini. Usput, gotovo ga je nemoguće razlikovati od vanjske jedinice split sistema klimatizacije.

Takve toplotne pumpe se često koriste kao dodatni izvori toplotne energije za grejanje, a ljeti kao generator toplote za snabdevanje toplom vodom.

Upotreba ovakvih toplotnih pumpi u potpunosti je opravdana za rekuperaciju - korištenje sekundarne topline, na primjer, na izlazima ventilacijskih šahtova (kanala). Dakle, instalacija dobiva prilično stabilan i visokotemperaturni izvor energije - to se široko koristi u industrijskim poduzećima, gdje stalno postoje izvori sekundarne topline za njeno odlaganje.

U sistemima vazduh-vazduh i vazduh-voda uopšte ne postoji primarni krug razmene toplote. Ventilatori stvaraju struju zraka koja direktno izduvava cijevi isparivača s rashladnim sredstvom koje cirkulira kroz njih.

Inače, postoji čitava linija toplotnih pumpi DX - tipa (od engleskog "direct exchange", što znači "direktna izmjena"). I u njima, zapravo, nema primarnog kola. Izmjena toplote sa izvorom toplote niskog kvaliteta (u bunarima ili in sloj zemlje) odmah prolazi u bakrene cijevi napunjene rashladnim sredstvom. S jedne strane, ovo je skuplje i teže za implementaciju, ali vam omogućava da značajno smanjite i dubinu bunara (dovoljna je jedna vertikalna od 30 metara ili nekoliko nagnutih do 15 m), i ukupni područje horizontalnog polja za izmjenu topline, ako se nalazi ispod gornjeg sloja tla. Shodno tome, možemo govoriti o većem faktoru konverzije, i općenito - efikasnosti toplinske pumpe. Ali samo bakrene cijevi za izmjenu topline mnogo su skuplje od plastičnih i teže se instaliraju, a trošak rashladnog sredstva je mnogo veći od cijene konvencionalnog rashladnog sredstva protiv smrzavanja.

A kako je uredjen klima uredjaj i moze li se montirati samostalno?

To je već rečeno osnovni princip radnje klima-uređaja i toplotne pumpe su praktično „blizanci“, ali u „zrcalnoj slici“.

Više o uređaju i osnovnim pravilima - u posebnoj publikaciji portala.

Video: korisne informacije o teoriji i praksi korištenja toplinskih pumpi

Opće prednosti i nedostaci toplotnih pumpi

Dakle, možemo povući određenu granicu u razmatranju toplotnih pumpi, fokusirajući se na njihove glavne, imaginarne i stvarne, prednosti i nedostatke.

ALI. Visoka efikasnost i ukupna isplativost ovog tipa grijanja.

Ovo je već spomenuto - u dobro osmišljenom i pravilno instaliranom sistemu, pod optimalnim radnim uslovima, možete računati na 4 kW toplotne energije umesto utrošenih 1 kW električne energije.

Sve će to biti pošteno samo ako je kućište dobilo najkvalitetniju izolaciju. To se, naravno, odnosi na sve sisteme grijanja, samo ove "magične brojke" od 300% u većoj mjeri pokazuju važnost pouzdane toplinske izolacije.

Po redovnim troškovima utrošenih energenata, toplotne pumpe su na prvom mestu po efikasnosti, nešto ispred čak i jeftinog mrežnog gasa. Pri tome treba uzeti u obzir i činjenicu da nema potrebe za transportom i skladištenjem rezervi goriva – ako je riječ o udjelima na čvrsto ili tekuće gorivo.

B. Toplotna pumpa može postati visoko ekonomičan glavni izvor grijanja i tople vode.

Ovo pitanje je također već dotaknuto. Ako se kuća koristi kao glavni izvor grijanja u prostorijama, onda toplotna pumpa odgovarajuće snage mora „povući“ takvo opterećenje. Za većinu uobičajenih radijatora, temperatura od 50 ÷ 55 stepeni će biti očigledno nedovoljna.

Posebno treba spomenuti pumpe koje izvlače toplinu iz zraka. Izuzetno su osjetljivi na trenutne vremenske prilike. Iako proizvođači tvrde mogućnost rada na -25, pa čak i -40 ° With, efikasnost naglo pada, a ni o kakvim 300% ne može biti govora.

Razumno rešenje je stvaranje kombinovanog sistema grejanja (bivalentnog). Sve dok HP ima dovoljno snage, djeluje kao glavni izvor topline, u slučaju nedovoljne snageofanzivno pravi hladno vrijeme - u pomoć priskaču grijanje na struju, kotao na tečno ili čvrsto gorivo, solarni kolektor itd. Plinska oprema se u ovom slučaju ne razmatra - ako je moguće koristiti mrežni plin za grijanje, onda potreba za toplinskom pumpom izgleda vrlo sumnjiva, barem na sadašnjem nivou cijena energije.

AT. Sistem grijanja sa toplotnom pumpom ne zahteva dimnjak. Radi gotovo nečujno.

Zaista, vlasnici neće imati poteškoća s uređenjem dimnjaka. Što se tiče tišine rada, kao i svaki drugi kućanski aparat sa raznim pogonima, pozadina buke je i dalje prisutna - od rada kompresora, cirkulacionih pumpi. Drugo pitanje je da je u modernim modelima ovaj nivo buke, uz ispravno otklanjanje grešaka jedinice, vrlo mali i ne zabrinjava stanovnike. Osim toga, vjerojatno bi malo ljudi pomislilo da takvu opremu instalira u dnevne sobe.

G. Potpuna ekološka prihvatljivost sistema - nema emisija u atmosferu, nema opasnosti za stanovnike kuće.

Tako je, posebno u pogledu modela u kojima se kao rashladno sredstvo koristi moderni freon, bezopasan za ozonski omotač (na primjer, R-410A).

Također možete odmah označiti vatru - i sigurnost od eksplozije takav sistem - nema zapaljivih ili zapaljivih materija, akumulacija njihovih eksplozivnih koncentracija je isključena.

D. Moderne toplotne pumpe su univerzalne klimatske jedinice sposobne da rade i za grejanje i za klimatizaciju tokom leta.

Ovo je veoma bitna prednost, koja domaćinima, zaista, pruža mnogo dodatnih pogodnosti.

E. Rad toplinske pumpe je u potpunosti kontroliran automatizacijom i ne zahtijeva intervenciju korisnika. Takav sistem, za razliku od drugih, ne zahtijeva redovno održavanje i preventivno održavanje.

Možemo se u potpunosti složiti s prvom tvrdnjom, međutim, ne zaboravimo napomenuti da je većina modernih plinskih ili električnih instalacija grijanja također potpuno automatizirana, odnosno tu prednost nemaju samo toplinske pumpe.

Ali o drugom pitanju, možete ući u raspravu. Vjerovatno ni jedan od industrijskih ili kućnih grijalica ne može bez redovnih provjera i preventivnog održavanja. Čak i ako je pošteno pretpostaviti da se ne isplati samostalno penjati u unutarnji krug s rashladnim sredstvom i u automatizaciju, tada će vanjski krugovi s antifrizom ili drugim rashladnim sredstvom i dalje zahtijevati određeno sudjelovanje. Ovdje i redovno čišćenje (posebno u vazdušnim sistemima), i praćenje sastava i nivoa rashladne tečnosti, i revizija rada cirkulacionih pumpi, i provjera stanja cijevi na integritet i prisutnost curenja na spojevima i još mnogo toga - jednom rečju, nešto što se ne može bez jednog sistema grejanja. Jednom riječju, izjava o potpunoj beskorisnosti održavanja izgleda, u najmanju ruku, neutemeljena.

J. Brza otplata sistema grijanja sa toplotnom pumpom.

Ovo pitanje je toliko dvosmisleno da zaslužuje posebnu pažnju.

Neke kompanije uključene u implementaciju takve opreme obećavaju svojim potencijalnim kupcima vrlo brz povrat ulaganja u realizaciju projekta. Oni daju proračune u tabelama, prema kojima se, zaista, može stvoriti mišljenje da je toplotna pumpa jedino prihvatljivo rješenje ako nije moguće protegnuti plinovod do kuće.

Evo jednog takvog uzorka:

Vrste goriva	prirodni gas (metan)	Drva za ogrev nasjeckana breza	Email energije jednom brzinom	Dizel gorivo	Toplotna pumpa (noćna tarifa)
Jedinica zalihe goriva	m³	3 m³	kWh	litara	kWh
Trošak goriva. s dostavom, rub	5.95	6000	3.61	36.75	0.98
kalorijski sadržaj goriva	38.2	4050	1	36	1
Jedinica mjerenja kalorija	MJ/m³	kWh	kWh	MJ/litar	kWh
Efikasnost kotla,% ili COP	92	65	99	85	450
Cijena goriva, rub/MJ	0.17	0.41	1.01	1.19	0,06
Trošak goriva, rub/kW*h	0.61	1.48	3.65	4.29	0.22
Cijena goriva, rub/Gcal	708	1722	4238	4989	253
Cijena goriva po godini, rub	24350	59257	145859	171721	8711
Vijek trajanja opreme, godine	10	10	10	10	15
Približna cijena opreme, rub	50000	70000	40000	100000	320000
Cijena instalacije, rub	70000	30000	30000	30000	80000
Trošak povezivanja mreža (tehnički uvjeti, oprema i instalacija), rub	120000	0	650	0	0
Početno ulaganje, trljanje (približno)	240000	100000	70650	130000	400000
Operativni troškovi, rub/god	1000	1000	0	5000	0
Vrste radova na održavanju	održavanje, čišćenje kamere	čišćenje komore, dimnjaka	Zamjena grijaćih elemenata	čišćenje komore, injektori, zamjena filtera	br
Ukupni troškovi za cijeli period rada (uključujući troškove goriva), rub	493502	702572	1529236	1897201	530667
Ukupni relativni troškovi 1 godine rada (gorivo, amortizacija, održavanje, itd.)	49350	70257	152924	189720	35378

Da, konačna linija je zaista impresivna, ali je li ovdje sve „glatko“?

Prvo što će pažljivom čitaocu upasti u oči jeste da je tarifa za električnu energiju uzeta kao opšta, a za toplotnu pumpu iz nekog razloga snižena noćna tarifa. Očigledno, kako bi konačna razlika bila vizualnija.

Dalje. Trošak opreme za toplinsku pumpu nije sasvim korektno prikazan. Ako bolje pogledate ponude na Internetu, onda cijene za instalacije kapaciteta oko 7 ÷ 10 kW, koje se mogu koristiti za potrebe grijanja, kreću se od 300 - 350 hiljada rubalja (zračne toplotne pumpe i nisko- električne instalacije koje se koriste samo za troškove opskrbe toplom vodom nešto manji).

Čini se da je sve točno, ali "đavo je u detaljima" To je samo trošak same hardverske jedinice koja, bez perifernih uređaja, kola, sondi itd. - beskorisno. Cijena samo jednog kolektora (bez cijevi) dat će najmanje 12 ÷ 15 tisuća više, sonda za bušotinu ne košta ništa manje. A ako tome dodamo troškove cijevi, fitinga, zapornih i spojnih elemenata, dovoljno veliku količinu rashladne tekućine, ukupna količina brzo raste.

Cijevi, kolektori, ventili su također prilično "teška" stavka općih troškova.

Ali ovo nije sve. Već je spomenuto da sistem grijanja na bazi toplinske pumpe, kao vjerojatno nijedan drugi, zahtijeva složene specijalizirane proračune. Prilikom projektovanja uzima se u obzir mnogo faktora: ukupna površina i zapremina same zgrade, stepen njene izolacije i proračun toplotnih gubitaka, dostupnost dovoljnog izvora napajanja, prisustvo potrebne površine teritorije (u blizini rezervoara) za postavljanje horizontalnih krugova za izmjenu topline ili bušenja bunara, vrstu i stanje tla, lokaciju vodonosnika i još mnogo toga. Naravno, i geodetski i projektantski radovi također će zahtijevati vrijeme i odgovarajuću naplatu stručnjacima.

Instalacija opreme "nasumično", bez odgovarajućeg dizajna, prepuna je naglog smanjenja efikasnosti sistema, a ponekad čak i lokalnih "ekoloških katastrofa" u obliku neprihvatljive hipotermije tla, bunara ili bunara, rezervoara.

Sljedeća je instalacija opreme i stvaranje polja za izmjenu topline ili bunara. Već smo spomenuli obim zemljanih radova, dubinu bušenja. Za punjenje bunara nakon ugradnje sondi potrebno je posebno betonsko rješenje s visokim stupnjem toplinske provodljivosti. Plus tome - prebacivanje strujnih krugova, polaganje autoputeva do kuće itd. - sve je to još jedan značajan "sloj" materijalnih troškova. Ovo uključuje i kupovinu i ugradnju akumulacionog rezervoara sa potrebnom automatskom regulacijom, izmenu sistema grejanja za podno grejanje ili ugradnju specijalnih izmenjivača toplote.

Jednom riječju, troškovi su vrlo impresivni i, vjerovatno, to je ono što sisteme grijanja od toplotnih pumpi drži u kategoriji „egzotike“, nedostupne velikoj većini vlasnika privatnih kuća.

Ali što je s njihovom najvećom popularnošću i masovnom primjenom u drugim zemljama? Činjenica je da tamo rade državni programi na stimulaciji stanovništva da koristi alternativne izvore energije. Potrošači koji su izrazili želju da pređu na ove vrste grijanja imaju pravo na državne subvencije, koje u velikoj mjeri pokrivaju početne troškove projektovanja i ugradnje opreme. Da, i nivo prihoda zaposlenih građana, da budem iskren, postoji malo više nego na našim prostorima.

Za evropske gradove i mjesta, ovo je prilično poznata slika - izmjenjivač topline toplinske pumpe u blizini kuće

Rezime – izjave o brzoj isplati takvog projekta treba tretirati sa određenim stepenom opreza. Prije poduzimanja ovako obimnog i odgovornog skupa mjera, treba pažljivo izračunati i odvagnuti sve "računovodstvo" do najsitnijih detalja, procijeniti stepen rizika, svoje finansijske mogućnosti, planiranu isplativost itd. Možda postoje racionalnije, prihvatljivije opcije - polaganje plina, ugradnja modernih, korištenje novih dostignuća u području električnog grijanja itd.

Ono što je napisano ne treba shvatiti kao „negativ“ o toplotnim pumpama. Naravno, ovo je izuzetno progresivan pravac i ima velike perspektive. Poenta je samo u tome da u takvim stvarima ne treba pokazivati ​​nagli dobrovoljnost - odluke treba da budu zasnovane na pažljivo promišljenim i sveobuhvatno sprovedenim proračunima.

Da li je moguće sastaviti toplotnu pumpu vlastitim rukama?

Opći izgledi korištenja "besplatnih" izvora toplinske energije, u kombinaciji sa kontinuiranom visokom cijenom opreme, hteli-nećeli naveli su mnoge domaće majstore da sami kreiraju takve instalacije grijanja. Je li moguće proizvesti toplinsku pumpu vlastitim snagama?

Naravno, sasvim je moguće sastaviti takav toplinski motor koristeći neke gotove jedinice i potrebne materijale. Na internetu možete pronaći i video zapise i članke s uspješnim primjerima. Istina, malo je vjerojatno da će biti moguće pronaći točne crteže, sve je obično ograničeno na preporuke o mogućnosti proizvodnje određenih dijelova i sklopova. Međutim, u tome postoji racionalno „zrno”: kao što je već pomenuto, toplotna pumpa je tako individualan sistem koji zahteva proračune u odnosu na specifične uslove da je teško da će biti preporučljivo slepo kopirati razvoj drugih ljudi.

Ipak, oni koji se ipak odluče za samostalnu proizvodnju trebali bi poslušati neke tehnološke preporuke.

Dakle, "zagradimo" stvaranje vanjskih krugova - grijanje i primarnu izmjenu topline. Glavni zadatak u ovom slučaju je izrada dva izmjenjivača topline, isparivača i kondenzatora, spojenih bakrenim cijevima kroz koje cirkulira rashladno sredstvo. Ovaj krug, kao što se može vidjeti iz dijagrama strujnog kola, spojen je na kompresor.

Kompresor je lako pronaći - nov ili iz opreme rastavljene za rezervne dijelove

Sam kompresor nije tako teško nabaviti - može se kupiti novi - u specijaliziranoj trgovini. Možete pretražiti tržište domaćinstava - često prodaju jedinice od starih frižidera ili klima uređaja rastavljene na dijelove. Sasvim je moguće da će se kompresor naći u vlastitim zalihama - mnogi revni vlasnici takve stvari ne bacaju čak ni kada kupuju nove kućanske aparate.

Sada - pitanje izmjenjivača topline. Ovdje postoji nekoliko različitih opcija:

ALI. Ako je moguće kupiti gotovi pločasti izmjenjivači topline , zapečaćen u zatvorenoj kutiji, tada će se mnogi problemi odmah riješiti. Takvi uređaji imaju odličnu efikasnost prijenosa topline iz jednog kruga u drugi - nije uzalud što se koriste u sustavima grijanja pri povezivanju autonomnog ožičenja unutar stana na cijevi centralne mreže.

Pogodnost je i u tome što su takvi izmjenjivači topline kompaktni, imaju gotove cijevi, spojeve ili navojne spojeve za spajanje na oba kruga.

Video: izrada toplotne pumpe pomoću gotove izmjenjivači topline

B. Verzija sa toplotnom pumpom sa izmenjivačem toplote od bakrenih cevi i zatvorenim rezervoarima.

Oba izmjenjivača topline su u principu slični dizajnu, ali se za njih mogu koristiti različiti spremnici.

Za kondenzator je pogodan cilindrični rezervoar od nerđajućeg čelika kapaciteta oko 100 litara. U njega je potrebno postaviti bakreni namotaj, izvodeći njegove krajeve odozgo i odozdo prema van i hermetički zatvorivši prolazne tačke na kraju sklopa. Ulaz se mora nalaziti na dnu, a izlaz, odnosno na vrhu izmjenjivača topline.

Sam zavojnica je namotana od bakrene cijevi, koja se može kupiti u trgovini sa snimkom (debljina zida - najmanje 1 mm). Kao šablon, možete uzeti cijev velikog promjera. Zavojnice zavojnice treba da budu malo razmaknute, pričvršćujući se, na primjer, na perforirani aluminijski profil.

Krug vode za grijanje se može spojiti pomoću običnih vodovodnih cijevi koje su montirane (zavarene, zalemljene ili na navojni spoj sa zaptivkom) na suprotnim krajevima spremnika topline. Unutrašnji prostor izmjenjivača topline služi za cirkulaciju vode. Krajnji rezultat bi trebao biti otprilike ovako:

Za isparivač takve poteškoće nisu potrebne - nema visokih temperatura ili viška tlaka, tako da će biti dovoljna voluminozna plastična posuda. Zavojnica se namotava na isti način, njegovi krajevi su izvučeni. Konvencionalni vodovodni priključci su također dovoljni za cirkulaciju vode iz primarnog kruga.

Isparivač se također postavlja na nosače pored kondenzatora, a u blizini njih se priprema platforma za montažu kompresora sa njegovim naknadnim spajanjem na strujni krug.

Preporuke za cjevovod kompresora, ugradnju regulacionog ventila za gas, prečnik i dužinu kapilarne cijevi, potrebu za regeneracijskim izmjenjivačem topline i itd.., neće biti dato - ovo bi trebao izračunati i instalirati samo stručnjak za hlađenje.

Treba imati na umu da to zahtijeva visoke vještine hermetičkog lemljenja bakrenih cjevovoda, sposobnost pravilnog pumpanja rashladnog sredstva - freona, provođenja provjera i probnog rada. Osim toga, ovaj posao je prilično opasan i zahtijeva poštivanje vrlo specifičnih pravila predostrožnosti.

AT. Toplotna pumpa sa cevnim izmenjivačem toplote

Druga opcija za proizvodnju izmjenjivača topline. Da biste to učinili, trebat će vam metalno-plastične i bakrene cijevi.

Bakrene cijevi se biraju u dva promjera - oko 8 mm za kondenzator i oko 5 ÷ 6 za isparivač. Njihova dužina je 12 odnosno 10 metara.

Metal-plastične cijevi su predviđene za cirkulaciju vode kroz njih iz primarnog izmjenjivača topline i krugova grijanja, au njihovoj šupljini će se nalaziti bakrene cijevi unutrašnjeg kruga toplinske pumpe. U skladu s tim, promjer cijevi može se uzeti 20 i 16 mm.

Metalno-plastične cijevi su razvučene po dužini tako da se u njih bez većeg napora mogu umetnuti bakrene cijevi, koje bi trebale stršiti oko 200 mm sa svake strane.

Na svaki kraj cijevi se stavlja i „pakuje“ T-a, tako da bakarna cijev prolazi ravno kroz nju. Prostor između njega i tijela tee je sigurno zapečaćen zaptivačem otpornim na toplinu. Preostali okomiti izlaz T-a služit će za povezivanje izmjenjivača topline na vodeni krug.

Cijevi se sklapaju u spirale. Obavezno odmah obezbijedite njihovu toplinsku izolaciju noseći izolacijske "košulje" od pjenaste gume. Rezultat su dva gotova izmjenjivača topline.

Možete ih postaviti jednu iznad druge u improviziranu futrolu tipa okvira. Na istom okviru je predviđena i platforma za ugradnju kompresora. A kako bi se smanjio prijenos vibracija s njega na cjelokupnu strukturu, kompresor se može montirati, na primjer, kroz automobilske tihe blokove.

Da biste izvršili cjevovod kompresora i dopunili rezultirajući krug freonom, opet ćete morati pozvati stručnjaka za hlađenje.

Takvu toplotnu pumpu možete ugraditi na predviđeno mjesto i spojiti T-faze na izmjenjivaču topline, svaki u svoj vlastiti krug. Ostaje samo napajanje i pokretanje jedinice.

Sve toplotne pumpe koje se smatraju kod kuće su prilično izvodljive izvedbe. Međutim, ne treba pretpostaviti da je tako lako u potpunosti riješiti problem jeftinog grijanja doma. Ovdje je riječ, prije, o stvaranju postojećih modela koji zahtijevaju daljnje usavršavanje i modernizaciju. Čak i iskusni majstori koji su već napravili više od jednog sličnog uređaja stalno traže načine za poboljšanje, stvarajući nove "verzije".

Video: kako majstor poboljšava vlastitu toplinsku pumpu

Uz to, razmatrana je samo sama toplotna pumpa, a za normalan rad potrebna joj je oprema za kontrolu, praćenje i podešavanje povezana sa sistemom grijanja doma. Ovdje više ne možete bez određenih znanja iz oblasti elektrotehnike i elektronike.

Opet se možemo vratiti problemima proračuna - hoće li domaća toplotna pumpa "povući" sistem grijanja kako bi postala prava alternativa drugim izvorima topline? Često u ovim stvarima domaći majstori moraju "lutati dodirom". Međutim, ako se savlada osnovni princip, a prvi model uspješno zaradi, ovo je već velika pobjeda. Možete privremeno prilagoditi svoj probni uzorak za obezbjeđivanje tople vode za kućne potrebe i sami započeti projektiranje naprednije jedinice, uzimajući u obzir već stečeno iskustvo i ispravljajući učinjene greške.

Opskrba toplom vodom - iz energije sunca!

Vrlo praktično rješenje bi bilo korištenje energije sunčevih zraka za obezbjeđivanje tople vode za domaćinstvo. Ovaj izvor alternativne energije je mnogo jednostavniji i jeftiniji od toplotne pumpe. Kako to učiniti - u posebnoj publikaciji našeg portala.

U svakom okruženju koje nas okružuje postoji određena količina toplote, ali pod uslovom da je njena temperatura iznad nula stepeni Celzijusa. Postavlja se pitanje: zašto ovu toplinu ne iskoristiti za grijanje vlastitog doma? Ovo je sasvim izvodljivo, ali za to je potrebna toplotna pumpa.

Vrste toplotnih pumpi

Princip rada pumpe je sljedeći: izvor topline, čiji je energetski potencijal prilično nizak, svoju toplinu prenosi na nosač s višom temperaturom. Kako to funkcionira u praksi može se vidjeti na slici. Inače, rashladni uređaji rade na istom principu, pa ljeti toplotna pumpa može uspješno funkcionirati kao klima uređaj.

Može postojati nekoliko klasifikacija pumpi, ali bi bilo ispravno podijeliti ih prema vrsti rashladne tekućine, koja može biti:

• Voda;
• Priming;
• Zrak.

Energija dobivena takvim sistemom može se koristiti u različite svrhe: grijanje prostora, klimatizacija, grijanje vode. Kombinacija vrsta rashladnih tečnosti i funkcija koje se obavljaju također mogu biti različite. Na osnovu toga, pumpe su podeljene u tri grupe.

1. Oprema voda-voda. To je vrlo efikasan način stvaranja topline, jer na značajnoj dubini voda može dugo ostati u trajnom stanju, održavajući potrebnu temperaturu. U ovom slučaju izvor toplinske energije su otvoreni rezervoari, podzemne ili otpadne vode, a nosač topline je posebna ekološka tvar.

   Vrijedi napomenuti da će biti lakše izgraditi pumpu za korištenje u jezerima i rijekama (akumulacije otvorenog tipa), dok će podzemne zahtijevati dodatne radove i troškove. Dizajn uređaja bit će kompliciran, bit će potreban poseban rezervoar za koncentriranje vlage iz izmjenjivača topline. Za krug se koriste plastične cijevi koje se mogu ugraditi i vertikalno i horizontalno ispod zemlje. Vertikalni kolektor je efikasniji, jer se za njega buše bunari dubine 100-150 metara i tamo temperatura može duže trajati.

   

   Bitan! Horizontalni kolektori se ne smiju koristiti za kućne potrebe, već samo za sadnju biljaka i travnjaka. Za jedan kilovat snage uređaja može biti potrebno otprilike 20-50 kvadratnih metara.

2. Oprema klase podzemnih voda su najpogodniji, jer već na dubini od 5 m možete primijetiti stalnu temperaturu tla, a vremenske promjene praktički ne utječu na to. Dizajn ovih pumpi je skoro isti kao u prethodnoj verziji.

   

3. klasa "voda-vazduh" manje efikasna jer zimi njihova snaga značajno opada. Ali nema poteškoća tokom instalacije - nisu potrebni ni duboki bunari ni zemljani radovi. Sve što treba da uradite je da instalirate opremu na odgovarajuće mesto. To može biti, na primjer, krov kuće. Prednost ovakvog sistema je u tome što se iskorišćena toplotna energija može ponovo iskoristiti, ostavljajući zgradu u vidu gasa, dima, vazduha ili čak vode. Ali ne može osigurati potpuno grijanje kuće zbog male snage, tako da za zimsko vrijeme morate voditi računa o alternativnom grijanju.

   

Princip rada - generalizovana šema

Da bismo razumjeli princip rada toplinske pumpe, prvo se upoznajmo s generaliziranom shemom njenog uređaja. Zahvaljujući tome, moći ćemo da pređemo od jednostavnog ka složenom.

Trebali biste početi sa zatvorenom petljom. U ovom krugu se kreće plin, koji kruži zahvaljujući kompresoru. Slažem se, sada ovaj dizajn praktički nema funkcija, ali ako ga opremite nekim komponentama, možete dobiti funkcionalnu toplinsku pumpu.

Prije svega, u naš krug dodajemo ekspanzioni ventil.

Sada u našem krugu postoje dva područja - visoki i niski pritisak. Istovremeno, možemo uočiti važan fizički efekat: komprimirani plin se zagrijava, a tijekom smanjenja tlaka, naprotiv, njegova temperatura opada.

Maksimalna temperatura u ovom slučaju se opaža na mjestu gdje plin napušta kompresor.

Najniža temperatura se opaža na izlazu ekspanzijskog ventila.

Plin, koji ima visoku temperaturu, prilikom prolaska kroz izmjenjivač topline, odaće većinu topline vanjskom potrošaču. U isto vrijeme, plin čija je temperatura niska, kada prolazi kroz izmjenjivač topline, naprotiv, apsorbira toplinsku energiju iz vanjskog izvora.

Dizajn koji smo dobili ima sve funkcije koje toplotna pumpa treba da ima. Ali da bi bio potpun, potrebno ga je opremiti izvorom niskotemperaturne topline, kao i spojiti ga na sistem grijanja.

Najoptimalnija opcija za naše krajeve je korištenje geotermalnih sondi, koje će služiti kao izvori gore navedene niskotemperaturne topline.

Što se tiče uređaja za grijanje, kao takvi se mogu koristiti baterije, topli pod / zidovi.

Troškovi i potrebna snaga

Toplotna pumpa je skupa, u proseku 4000-6500 evra, u zavisnosti od kvaliteta proizvoda. Ali praksa pokazuje da će se tako značajni troškovi isplatiti za otprilike godinu i pol do dvije godine, a ako to učinite sami, kako je planirano, onda čak i brže.

Možda će vas zanimati informacije o tome šta vam je potrebno

Što se tiče snage uređaja, ona može biti drugačija. Za zgrade sa lošom toplotnom izolacijom snaga bi trebala biti oko 75 vati po kvadratnom metru, ali ako je kuća modernija i za izolaciju su korišteni kvalitetni materijali, onda je dovoljno 50 vati. A kada koristite posebne izolacijske tehnologije, možete proći sa 30 vati. Poželjno je da toplotna pumpa postane dio projekta kuće još u fazi izgradnje.

Izrađujemo toplinsku pumpu vlastitim rukama

Da, toplotne pumpe su zaista skupe, čak i ako su sopstvene, pa ne može svako sebi da priušti takvu kupovinu. Ali možete ga napraviti sami, koristeći rabljene dijelove ili one koji se nalaze na farmi.

Ako planirate ugraditi u staru zgradu, prvo morate provjeriti stanje brojila i ožičenja. Redoslijed rada je sljedeći.

Možda će vas zanimati informacije o tome šta je

Korak 1. Prvo što trebate učiniti je kupiti kompresor. Jeftinija opcija je pronaći kompresor od starog klima uređaja. Idealan je za izradu pumpe. Pričvrstite dio na površinu zida pomoću pričvršćivača-nosača (model L 300).

Korak 2. Zatim je potrebno napraviti kondenzator, za koji će biti potreban čelični rezervoar V = 100 litara. Mora se prepoloviti, a unutra staviti bakreni kolut odgovarajućeg promjera s debljinom zida većom od jednog milimetra.

Proizvodnja namotaja

Korak 3. Kada fiksirate zavojnicu, polovice kontejnera moraju biti zavarene natrag.

Korak 4. Zatim napravite isparivač. Za njega će vam trebati još jedna plastična posuda od 70 litara.U nju je montirana i zavojnica, samo promjer cijevi treba biti manji. Pričvrstite isparivač na zid pomoću istih nosača tipa "L" potrebne veličine.

Korak 5. Sljedeći korak je angažiranje stručnjaka. Činjenica je da nije lako zavariti cijevi i pumpati freon samostalno, posebno u nedostatku potrebnog znanja. Stručnjak za popravku frižidera će to odlično obaviti.

Korak 6 Dakle, "jezgro" sistema je već spremno, ostaje ga spojiti na razvodnik i dovod topline. A ako nema problema s distributerom, tada će se morati potrošiti puno vremena i truda na unos. Naravno, bolje je ponovo se obratiti stručnjaku, ali hajde da pokušamo shvatiti kako sve učiniti sami.

Karakteristike instalacije su različite za svaku vrstu termo jedinica.

U ovom slučaju, otpad je neizbježan, jer je potrebno izbušiti bunar, a to je nemoguće učiniti bez opreme za bušenje. Dubina bunara treba da bude minimalno 50, a maksimalno 150 metara. Geotermalna sonda se spušta u gotovu bušotinu, koja se zatim povezuje sa pumpom.

Za horizontalne sisteme potreban je kolektor od cijevi. Takav kolektor treba postaviti ispod nivoa smrzavanja tla, što zavisi od klimatskih karakteristika područja, ali često ne prelazi 1,5 metara.

Da biste instalirali kolektor, uklonite gornji sloj zemlje. Za to možete koristiti posebnu opremu ili sve raditi lopatom, što je mnogo jeftinije. Nakon polaganja cijevi, napunite zemlju.

Postoji još jedna tehnologija za polaganje cijevi - kopati poseban jarak za svaku. Takvih jarka bi trebalo biti nekoliko i svi bi trebali biti postavljeni ispod nivoa smrzavanja tla. Stavljamo cijevi u njih, zaspimo.

Povežite kolektor na kopnu pomoću HDPE cijevi. Nakon toga napunite rashladno sredstvo u sistem i premjestite ga u vodu. Poželjno je kolektor uroniti u središnji dio rezervoara ili jednostavno do željene dubine.

Kao što je već pomenuto, za ovu vrstu pumpi nije potreban veliki rad, jer se toplota izvlači iz vazduha. Samo trebate odabrati mjesto - na primjer krov zgrade - i instalirati kolektor. Nadalje, potonji je spojen na sistem grijanja.

Ovim je završena proizvodnja i ugradnja toplinske pumpe. Nadamo se da vam je članak zaista bio koristan!

Video - Domaća toplotna pumpa voda-voda

Za razliku od alternativnih energetskih uređaja kao što su solarni paneli i vjetroturbine, toplotna pumpa je manje poznata. I uzalud. Najčešća shema "zemlja-voda" radi stabilno i ne ovisi o vremenskim ili klimatskim karakteristikama. I možete ga sami napraviti.

Malo teorije

Najlakše je iskoristiti prirodnu toplinu zemlje za grijanje doma ako u regiji postoje geotermalne vode (kao na Islandu). Ali takvi uslovi su veoma retki.

A u isto vrijeme, toplotna energija je posvuda - samo je trebate izvući i natjerati da radi. Tome služi toplotna pumpa. šta radi:

• uzima energiju iz niskotemperaturnih prirodnih izvora;
• akumulira ga, odnosno podiže temperaturu na visoke vrijednosti;
• daje ga rashladnoj tečnosti sistema grejanja.

U principu, koristi se standardna shema kompresorskog hladnjaka, ali "obrnuto". Prirodna rashladna tečnost cirkuliše u primarnom krugu. Zatvoren je za izmjenjivač topline koji djeluje kao isparivač za drugi krug.

1 - zemlja; 2 - cirkulacija slane vode; 3 - cirkulaciona pumpa; 4 - isparivač; 5 - kompresor; 6 - kondenzator; 7 - sistem grijanja; 8 - rashladno sredstvo; 9 - gas

Drugi krug je sama toplotna pumpa, unutar koje se nalazi freon. Ciklus toplotne pumpe sastoji se od sljedećih koraka:

1. U isparivaču se freon zagrijava do tačke ključanja. Zavisi od vrste freona i pritiska u ovom dijelu sistema (obično do 5 atmosfera).
2. U plinovitom stanju freon ulazi u kompresor i komprimira se na 25 atmosfera, dok mu temperatura raste (što je kompresija veća, to je temperatura viša). Ovo je faza akumulacije toplote - od velike zapremine sa niskom temperaturom, prelazak na mali volumen sa visokom temperaturom.
3. Plin pod pritiskom ulazi u kondenzator, u kojem se toplina prenosi na nosač topline sistema grijanja.
4. Nakon hlađenja, freon ulazi u prigušnicu (aka regulator protoka ili ekspanzioni ventil). U njemu pritisak pada, freon se kondenzuje i vraća se u isparivač kao tečnost.

Gdje je najbolje "odnijeti" toplinu

U principu, postoje tri okruženja iz kojih se toplota može „oduzeti“:

1. Vazduh. Pri normalnom pritisku, sve vrste freona ključaju na negativnim temperaturama (na primjer, R22 - oko -25 ° C, R404 i R502 - oko -30 ° C). Ali za cirkulaciju u sistemu potrebno je stvoriti višak pritiska već u prvoj fazi - isparavanju. Iste 4 atmosfere u isparivaču zahtijevaju da vanjska temperatura zraka bude najmanje 0 °C za R22 i -5 °C za R404 i R502. U našim krajevima ova vrsta toplotne pumpe se može koristiti za grijanje van sezone i za toplu vodu u toploj sezoni.

2. Voda. Ovo je stabilniji izvor topline, pod uslovom da se rezervoar zimi ne smrzne do dna. Ali kuća ne bi trebala biti smještena samo uz jezero ili rijeku, već na prvoj liniji.

3. Zemlja. Najstabilniji izvor toplotne energije. Možete koristiti dvije sheme - horizontalnu i vertikalnu. Horizontalno izgleda lakše jer ne zahtijeva bušenje. Ali morat će se izvršiti velika količina zemljanih radova kako bi se sistem rovova iskopao do dubine ispod nivoa smrzavanja tla (za srednje geografske širine kreće se od 1 metar na zapadu evropskog dijela zemlje do 1,6 -1,8 bliže Uralu, u Sibiru je situacija „još gora „Okomiti obrazac je svestraniji i efikasniji, ali zahtijeva bušenje do znatne dubine. Iako se može koristiti nekoliko plitkih bunara umjesto jedne duboke.

dijagram strujnog kola

Sam krug toplinske pumpe je jednostavan: isparivač - kompresor - kondenzator - prigušnica - isparivač.

„Srce“ kola je kompresor. Možete kupiti novi, ali je jeftinije pronaći polovni. Naravno, ne govorimo o kompresorima male snage za kućne frižidere, već o modelima ugrađenim u split sisteme. Neophodno je fokusirati se ne na potrošnju energije, već na snagu u načinu grijanja (koja je 5-20% veća nego u načinu hlađenja).

Model kompresora se bira prema omjeru od 1 kW na 10 četvornih metara. metara grijane površine.

Pažnja! Snaga se može naznačiti ne samo u kW, već iu BTU (engleska jedinica mjere za toplinsku energiju, usvojena za klimatsku tehnologiju). Preračunavanje je jednostavno - podijelite vrijednost u BTU sa 3,4.

Prilikom izračunavanja parametara toplotne pumpe, uključujući izmjenjivače topline, koristite softver dizajniran za modeliranje, proračun i optimizaciju rashladnih sistema, na primjer, CoolPack

Već u fazi proračuna (tačnije, prilikom postavljanja "uvodnog") možete optimizirati sistem odabirom optimalnih termičkih uslova.

Upotreba toplotne pumpe je efikasna za niskotemperaturne sisteme grejanja, na primer, za podno grejanje sa temperaturom koja ne prelazi 35-40 °C. Inače, ista temperatura se preporučuje za medicinske potrebe za sistem PTV-a.

Za svaku vrstu freona postoje optimalne "ulazne" i "izlazne" temperature, tačnije ključanja i kondenzacije, ali razlika za sve njih nije veća od 45-50 ° C.

Čini se da će povećanje temperature na izlazu toplotne pumpe imati pozitivan efekat, ali to nije tako. Temperaturna razlika će se takođe povećati, što će dovesti do smanjenja COP (koeficijenta konverzije, odnosno efikasnosti toplotnog motora). Osim toga, to će zahtijevati upotrebu snažnijeg kompresora i dodatnu potrošnju energije.

Idealan COP se ne može postići (gubici u kompresoru, potrošnja energije, gubici toplote tokom transporta unutar sistema, itd.), tako da realne vrednosti obično leže između 3 i 5.

Postoji još jedan način povećanja efikasnosti - korištenje bivalentne sheme grijanja.

U stvarnosti, rad sistema grijanja punim kapacitetom potreban je samo 15-20% cijele sezone. Za to vrijeme možete koristiti dodatne uređaje za grijanje (na primjer, keramički grijač ili konvektor). Smanjenje izračunate toplinske snage na 80% uštedjet će na kompresoru, smanjiti dubinu bunara ili dužinu cijevi horizontalnog kruga i smanjiti potrošnju energije za servisiranje same toplinske pumpe.

Dizajn horizontalnog ili vertikalnog izmjenjivača topline tla ovisi o datoj nazivnoj snazi ​​toplinske pumpe i COP-a. U prosjeku se sa svakog metra "horizonta" uklanja 20 W (sa korakom polaganja cijevi od najmanje 0,7 m), a iz "vertikale" - 50 W. Ali specifične vrijednosti ​​ovise o vrsti stijene i njenom sadržaju vlage. Podzemne vode imaju najbolje vrijednosti.

Zanimljivo! Postoje i drugi izmjenjivači topline za tlo - "spiralni" ili "korpavi". Zapravo, ovo je vertikalna sonda iz cijevi u obliku spirale, koja omogućava smanjenje dubine bušenja.

Nakon određivanja dužine horizontalne petlje ili dubine vertikalne sonde, izračunavaju se dimenzije isparivača i kondenzatora.

Izrada isparivača i kondenzatora

Možete kupiti gotove izmenjivače toplote i za isparivač (za niski pritisak) i za kondenzator (sa pritiskom do 25 bara). Ali jeftinije ih je napraviti od bakrene cijevi za klima-uređaje (koja je dizajnirana posebno za rad s rashladnim sredstvima pod visokim tlakom) i improviziranih posuda.

Bitan! Vodovodna bakrena cijev nije tako "čista" i fleksibilna. Loše je lemiti i kotrljati tokom ugradnje.

Izračunava se površina izmjenjivača topline, koja je direktno proporcionalna snazi ​​oslobađanja topline i obrnuto proporcionalna temperaturnoj razlici nosača topline na ulazu i izlazu svakog spojenog kruga (uzemljenja i sustava grijanja).

Poznavajući promjer cijevi i površinu, odredite dužinu svake zavojnice za isparivač i kondenzator.

Bolje je napraviti posudu za kondenzator od nehrđajućeg čelika (temperatura ulazne pare freona može biti prilično visoka):

• uzmite gotov rezervoar odgovarajućeg kapaciteta (da stane spirala od bakrene cijevi);
• postavite zavojnicu u nju (ulaz na vrhu, izlaz na dnu);
• izvucite krajeve bakrene cijevi za spajanje na kompresor i ekspanzioni ventil (lemljenjem ili prirubnicom);
• napraviti adaptere u rezervoaru za spajanje cijevi sistema grijanja;
• zatvorite poklopac.

Isparivač radi na nižim temperaturama, pa za njega možete uzeti jeftiniju plastičnu posudu u koju su urezani adapteri za spajanje na uzemljenje. Također se razlikuje od kondenzatora po lokaciji izmjenjivača topline - ulaz (tečna faza freona iz ekspanzijskog ventila) je odozdo, izlaz u kompresor je odozgo.

Montaža kola

Nakon proizvodnje izmjenjivača topline, plinsko-hidraulični krug se sastavlja:

• postaviti kompresor, kondenzator i isparivač na svoje mjesto;
• lemne ili prirubničke bakrene cijevi;
• spojite isparivač na pumpu uzemljenja;
• spojite kondenzator na sistem grijanja.

1 - cirkulaciona pumpa kruga tla; 2 - isparivač; 3 - izlaz iz kruga tla; 4 - termostatski ventil; 5 - kompresor; 6 - do sistema grejanja; 7 - kondenzator; 8 - povrat sistema grijanja

Električni krug (kompresor, pumpa za uzemljenje, automatika za hitne slučajeve) mora biti povezan preko namjenskog kruga, koji mora izdržati prilično velike startne struje.

Obavezna je upotreba prekidača, kao i isključivanje u nuždi iz temperaturnog prekidača: na izlazu vode iz kondenzatora (u slučaju pregrijavanja) i izlazu slane vode iz isparivača (u slučaju pothlađivanja).