Kuinka tehdä lämpöpumppu talon lämmittämiseen omin käsin: toimintaperiaate ja kokoonpanokaaviot

Lämpöpumppujen ensimmäiset versiot pystyivät tyydyttämään lämpöenergian tarpeet vain osittain.Nykyaikaiset lajikkeet ovat tehokkaampia ja niitä voidaan käyttää lämmitysjärjestelmissä. Tästä syystä monet asunnonomistajat yrittävät asentaa lämpöpumpun omin käsin.

Kerromme sinulle, kuinka valita paras vaihtoehto lämpöpumpulle, ottaen huomioon sen alueen geotiedot, johon se on suunniteltu asennettavaksi. Käsiteltäväksi ehdotetussa artikkelissa kuvataan yksityiskohtaisesti "vihreän energian" järjestelmien toimintaperiaate ja luetellaan erot. Neuvomme avulla päätät epäilemättä tehokkaan tyypin.

Riippumattomille käsityöläisille esittelemme lämpöpumpun kokoamistekniikan. Käsiteltäväksi esitettyä tietoa täydentävät visuaaliset kaaviot, valokuvavalinnat ja yksityiskohtaiset videoohjeet kahdessa osassa.

Mikä on lämpöpumppu ja miten se toimii?

Termi lämpöpumppu viittaa tiettyjen laitteiden joukkoon. Tämän laitteen päätehtävä on kerätä lämpöenergiaa ja kuljettaa se kuluttajalle. Tällaisen energian lähde voi olla mikä tahansa keho tai ympäristö, jonka lämpötila on +1 º tai enemmän.

Ympäristössämme on enemmän kuin tarpeeksi matalan lämpötilan lämmön lähteitä. Tämä on teollisuusjätettä yrityksistä, lämpö- ja ydinvoimaloista, jätevedestä jne. Lämpöpumppujen käyttämiseen kodin lämmityksessä tarvitaan kolme itsestään uusiutuvaa luonnonlähdettä - ilma, vesi ja maa.

Lämpöpumput saavat energiaa ympäristössä säännöllisesti tapahtuvista prosesseista.Prosessien virtaus ei lopu koskaan, koska lähteet tunnustetaan inhimillisten kriteerien mukaan ehtymättömiksi

Kolme lueteltua potentiaalista energiantoimittajaa liittyvät suoraan auringon energiaan, joka lämmittämällä siirtää ilmaa tuulen mukana ja siirtää lämpöenergiaa maahan. Lähteen valinta on tärkein kriteeri, jonka mukaan lämpöpumppujärjestelmät luokitellaan.

Lämpöpumppujen toimintaperiaate perustuu kappaleiden tai väliaineiden kykyyn siirtää lämpöenergiaa toiseen kehoon tai ympäristöön. Lämpöpumppujärjestelmien energian vastaanottajat ja toimittajat toimivat yleensä pareittain.

Seuraavat lämpöpumpputyypit erotellaan:

• Ilma on vettä.
• Maa on vettä.
• Vesi on ilmaa.
• Vesi on vettä.
• Maa on ilmaa.
• Vesi - vesi
• Ilma on ilmaa.

Tässä tapauksessa ensimmäinen sana määrittää väliaineen tyypin, josta järjestelmä ottaa matalan lämpötilan lämpöä. Toinen osoittaa kantoaineen tyypin, johon tämä lämpöenergia siirretään. Joten lämpöpumpuissa vesi on vettä, lämpö otetaan vesiympäristöstä ja nestettä käytetään jäähdytysnesteenä.

Suunnittelultaan lämpöpumput ovat höyryn puristusyksiköitä. Ne ottavat lämpöä luonnollisista lähteistä, käsittelevät ja kuljettavat sen kuluttajille (+)

Nykyaikaiset lämpöpumput käyttävät kolmea päävirtalähdettä lämpöenergian lähde. Näitä ovat maa, vesi ja ilma. Yksinkertaisin näistä vaihtoehdoista on ilmalämpöpumppu. Tällaisten järjestelmien suosio johtuu niiden melko yksinkertaisesta suunnittelusta ja asennuksen helppoudesta.

Tällaisesta suosiosta huolimatta näillä lajikkeilla on kuitenkin melko alhainen tuottavuus. Lisäksi hyötysuhde on epävakaa ja riippuvainen vuodenaikojen lämpötilan vaihteluista.

Kun lämpötila laskee, niiden suorituskyky heikkenee merkittävästi. Tällaisia ​​lämpöpumppuvaihtoehtoja voidaan pitää lisänä olemassa olevaan pääasialliseen lämpöenergian lähteeseen.

Varustevaihtoehtoja käyttämällä maalämpö, pidetään tehokkaampana. Maaperä vastaanottaa ja kerää lämpöenergiaa paitsi auringosta, sitä lämmittää jatkuvasti maan ytimen energia.

Eli maaperä on eräänlainen lämmönvaraaja, jonka teho on käytännössä rajoittamaton. Lisäksi maaperän lämpötila, varsinkin jossain syvyydessä, on vakio ja vaihtelee merkityksettömissä rajoissa.

Lämpöpumppujen tuottaman energian soveltamisala:

Lähteen lämpötilan pysyvyys on tärkeä tekijä tämän tyyppisten voimalaitteiden vakaassa ja tehokkaassa toiminnassa. Järjestelmillä, joissa vesiympäristö on pääasiallinen lämpöenergian lähde, on samanlaiset ominaisuudet. Tällaisten pumppujen keräin sijaitsee joko kaivossa, jossa se päätyy pohjavesikerrokseen, tai säiliöön.

Lähteiden, kuten maaperän ja veden, keskimääräinen vuotuinen lämpötila vaihtelee +7º - +12ºC. Tämä lämpötila riittää varsin riittävän järjestelmän tehokkaan toiminnan varmistamiseksi.

Tehokkaimpia ovat lämpöpumput, jotka ottavat lämpöenergiaa lähteistä, joissa on vakaat lämpötila-indikaattorit, ts. vedestä ja maaperästä

Lämpöpumppujen perussuunnitteluelementit

Jotta energiantuotantolaitos toimisi lämpöpumpun toimintaperiaatteiden mukaisesti, sen suunnittelussa tulee olla 4 pääyksikköä, nämä ovat:

• Kompressori.
• Höyrystin.
• Kondensaattori.
• Kaasuventtiili.

Tärkeä elementti lämpöpumpun suunnittelussa on kompressori. Sen päätehtävänä on nostaa kylmäaineen kiehumisen seurauksena muodostuvien höyryjen painetta ja lämpötilaa. Nykyaikaisia ​​scroll-kompressoreita käytetään erityisesti ilmastointilaitteissa ja lämpöpumpuissa.

Alhaisen kiehumispisteen nesteitä käytetään työnesteenä, joka siirtää suoraan lämpöenergiaa. Yleensä käytetään ammoniakkia ja freoneja (+)

Tällaiset kompressorit on suunniteltu toimimaan pakkasessa. Toisin kuin muut tyypit, scroll-kompressorit tuottavat vain vähän melua ja toimivat sekä alhaisissa kaasun kiehumislämpötiloissa että korkeissa kondensaatiolämpötiloissa. Kiistaton etu on niiden kompakti koko ja alhainen ominaispaino.

Lähes kaikki lämpöpumpun energia kuluu lämpöenergian kuljettamiseen ulkopuolelta huoneen sisälle. Eli järjestelmien käyttämiseen kuluu noin 1 energiayksikkö, kun tuotetaan 4-6 yksikköä (+)

Höyrystin rakenneelementtinä on säiliö, jossa nestemäinen kylmäaine muunnetaan höyryksi. Kylmäaine kiertää suljetussa piirissä ja kulkee höyrystimen läpi. Siinä kylmäaine lämpenee ja muuttuu höyryksi.Tuloksena oleva höyry ohjataan kompressoria kohti alhaisella paineella.

Kompressorissa kylmäainehöyryt paineistetaan ja niiden lämpötila nousee. Kompressori pumppaa kuumaa höyryä korkealla paineella lauhdutinta kohti.

Kompressori puristaa piiriä pitkin kiertävää väliainetta, mikä johtaa sen lämpötilan ja paineen nousuun. Sitten puristettu väliaine menee lämmönvaihtimeen (lauhduttimeen), jossa se jäähdytetään ja siirtää lämpöä veteen tai ilmaan

Järjestelmän seuraava rakenneelementti on kondensaattori. Sen toiminta rajoittuu lämpöenergian vapauttamiseen lämmitysjärjestelmän sisäiseen piiriin.

Teollisuusyritysten valmistamat sarjanäytteet on varustettu levylämmönvaihtimilla. Tällaisten kondensaattorien päämateriaali on seosterästä tai kuparia.

Oman lämmönvaihtimen valmistukseen sopii kupariputki, jonka halkaisija on puoli tuumaa. Lämmönsiirtimen valmistukseen käytettävien putkien seinämän paksuuden tulee olla vähintään 1 mm

Termostaatti- tai muuten kaasuventtiili asennetaan hydraulipiirin sen osan alkuun, jossa korkeapaineinen kiertoaine muunnetaan matalapaineiseksi väliaineeksi. Tarkemmin sanottuna kompressorin kanssa yhdistetty kaasu jakaa lämpöpumppupiirin kahteen osaan: toiseen korkeapaineparametreihin ja toiseen matalapaineparametreihin.

Kulkiessaan paisuntakaasuventtiilin läpi suljetussa piirissä kiertävä neste haihtuu osittain, minkä seurauksena paine ja lämpötila laskevat. Sitten se tulee lämmönvaihtimeen, joka kommunikoi ympäristön kanssa. Siellä se vangitsee ympäristön energian ja siirtää sen takaisin järjestelmään.

Kaasuventtiili säätelee kylmäaineen virtausta höyrystimeen. Kun valitset venttiiliä, sinun on otettava huomioon järjestelmän parametrit. Venttiilin on täytettävä nämä parametrit.

Kulkiessaan lämmönsäätöventtiilin läpi jäähdytysneste osittain haihtuu ja menoveden lämpötila laskee (+)

Lämpöpumpputyypin valinta

Tämän lämmitysjärjestelmän pääindikaattori on teho. Laitteiston hankinnan ja yhden tai toisen matalalämpöisen lämmönlähteen valinnan taloudelliset kustannukset riippuvat ensisijaisesti tehosta. Mitä suurempi lämpöpumppujärjestelmän teho on, sitä korkeampi on komponenttien hinta.

Ensinnäkin tarkoitamme kompressorin tehoa, geotermisen koettimien kaivojen syvyyttä tai aluetta vaakakeräimen sijoittamiseen. Oikeat termodynaamiset laskelmat ovat eräänlainen tae siitä, että järjestelmä toimii tehokkaasti.

Jos henkilökohtaisen kiinteistösi lähellä on lampi, kustannustehokkain ja tuottavin valinta on vesi-vesilämpöpumppu

Ensin sinun tulee tutkia alue, jolle on suunniteltu pumpun asennus. Ihanteellinen ehto olisi säiliön läsnäolo tällä alueella. Käyttö vesi-vesi -tyyppinen vaihtoehto vähentää merkittävästi louhintatöiden määrää.

Maan lämmön käyttäminen päinvastoin sisältää suuren määrän kaivamiseen liittyviä töitä. Järjestelmiä, jotka käyttävät vesipitoista väliainetta heikkolaatuisena lämpönä, pidetään tehokkaimpana.

Maasta lämpöenergiaa ottavan lämpöpumpun suunnittelu vaatii vaikuttavan määrän louhintatyötä. Keruulaite asetetaan kauden pakkastason alapuolelle

Maaperän lämpöenergiaa voidaan käyttää kahdella tavalla. Ensimmäinen koskee kaivojen poraamista, joiden halkaisija on 100-168 mm. Tällaisten kaivojen syvyys voi järjestelmän parametreista riippuen olla 100 metriä tai enemmän.

Näihin kaivoihin sijoitetaan erityiset anturit. Toisessa menetelmässä käytetään putkikerääjää. Tällainen keräin sijaitsee maan alla vaakatasossa. Tämä vaihtoehto vaatii melko suuren alueen.

Alueita, joissa on kosteaa maaperää, pidetään ihanteellisena keräimen asentamiseen. Luonnollisesti kaivojen poraus maksaa enemmän kuin säiliön sijoittaminen vaakasuoraan. Kaikilla sivustoilla ei kuitenkaan ole vapaata tilaa. Yhtä kW lämpöpumpputehoa varten tarvitset 30-50 m² pinta-alaa.

Rakenne lämpöenergian keräämiseksi yhdellä syvällä kaivolla voi osoittautua hieman halvemmaksi kuin kaivan kaivaminen. Mutta merkittävä plus on merkittävä tilansäästö, mikä on tärkeää pienten tonttien omistajille

Jos tontilla on korkea pohjavesihorisontti, lämmönvaihtimet voidaan asentaa kahteen kaivoon, jotka sijaitsevat noin 15 metrin etäisyydellä toisistaan.

Lämpöenergia kerätään tällaisissa järjestelmissä pumppaamalla pohjavettä suljetun kierron läpi, jonka osat sijaitsevat kaivoissa. Tällainen järjestelmä vaatii suodattimen asentamisen ja lämmönvaihtimen säännöllisen puhdistamisen.

Yksinkertaisin ja halvin lämpöpumppujärjestelmä perustuu lämpöenergian talteenottoon ilmasta. Siitä tuli aikoinaan jääkaappien perusta, myöhemmin sen periaatteiden mukaan kehitettiin ilmastointilaitteet.

Yksinkertaisin lämpöpumppujärjestelmä saa energiaa ilmamassasta. Kesällä se on mukana lämmityksessä, talvella ilmastoinnissa.Järjestelmän haittana on, että erillisyksikössä ei ole tarpeeksi tehoa

Eri tyyppisten laitteiden tehokkuus ei ole sama. Ilmaa käyttävillä pumpuilla on alhaisin suorituskyky. Lisäksi nämä indikaattorit riippuvat suoraan sääolosuhteista.

Maapohjaisten lämpöpumpputyyppien suorituskyky on vakaa. Näiden järjestelmien hyötysuhde vaihtelee välillä 2,8 -3,3. Vesi-veteen-järjestelmät ovat tehokkaimpia. Tämä johtuu ennen kaikkea lähteen lämpötilan stabiilisuudesta.

On huomattava, että mitä syvemmällä pumpun jakotukki sijaitsee säiliössä, sitä vakaampi lämpötila on. 10 kW:n järjestelmätehon saamiseksi tarvitaan noin 300 metriä putkistoa.

Lämpöpumpun hyötysuhdetta kuvaava pääparametri on sen muuntokerroin. Mitä korkeampi muuntokerroin, sitä tehokkaammaksi lämpöpumppu katsotaan.

Lämpöpumpun muuntokerroin ilmaistaan ​​lämpövirran ja kompressorin käyttöön kulutetun sähkötehon suhteena

Lämpöpumpun kokoaminen itse

Kokoa ja asenna lämpöpumpun toimintakaavio ja rakenne tuntemalla se itse vaihtoehtoinen lämmitysjärjestelmä aivan mahdollista. Ennen työn aloittamista on tarpeen laskea kaikki tulevan järjestelmän pääparametrit. Tulevan pumpun parametrien laskemiseksi voit käyttää ohjelmistoja, jotka on suunniteltu optimoimaan jäähdytysjärjestelmiä.

Helpoin vaihtoehto rakentaa on ilma-vesi järjestelmä. Se ei vaadi monimutkaista työtä ulkoisen piirin rakentamiseksi, mikä on luonnostaan ​​vesi- ja maapohjaisille lämpöpumpputyypeille. Asennusta varten tarvitset vain kaksi kanavaa, joista toinen syöttää ilmaa ja toinen poistaa jätemassan.

Helpoin tapa on rakentaa omin käsin lämpöpumppu, joka ottaa lämpöä ilmamassasta. Ulkopuhallin puhaltaa ilmaa höyrystimeen

Tuulettimen lisäksi sinun on hankittava tarvittavan tehon kompressori. Tällaiselle yksikölle kompressori, joka on varustettu tavanomaisella split järjestelmät. Uutta yksikköä ei tarvitse ostaa.

Voit poistaa sen vanhoista laitteista tai käyttää sitä vanhoja jääkaapin osia. On suositeltavaa käyttää spiraalilajiketta. Sen lisäksi, että nämä kompressorivaihtoehdot ovat melko tehokkaita, ne luovat korkeita paineita, jotka tuottavat korkeampia lämpötiloja.

Kondensaattorin asentamiseen tarvitset säiliön ja kupariputken. Putkesta valmistetaan kela. Sen valmistukseen käytetään mitä tahansa vaaditun halkaisijan omaavaa sylinterimäistä runkoa. Käärimällä kupariputken ympärille voit valmistaa tämän rakenneosan helposti ja nopeasti.

Valmis kela asennetaan astiaan, joka on aiemmin leikattu kahtia. Säiliöiden valmistukseen on parempi käyttää materiaaleja, jotka kestävät korroosioprosesseja. Kun kela on asetettu siihen, säiliön puolikkaat hitsataan.

Kelan pinta-ala lasketaan seuraavalla kaavalla:

MT/0,8 RT,

Missä:

• MT - järjestelmän tuottaman lämpöenergian teho.
• 0,8 — lämmönjohtavuuskerroin, kun vesi on vuorovaikutuksessa kierukkamateriaalin kanssa.
• RT — veden lämpötilojen ero tulo- ja poistoaukossa.

Kun valitset kupariputken kelan tekemiseen itse, sinun on kiinnitettävä huomiota seinämän paksuuteen. Sen on oltava vähintään 1 mm. Muuten putki vääntyy käämityksen aikana. Putki, jonka läpi kylmäaine tulee, sijaitsee säiliön yläosassa.

Kupariputkilämmönvaihdin valmistetaan kelaamalla kupariputki lieriömäisen esineen päälle. Mitä suurempi käämin pinta-ala on, sitä suurempi on pumpun suorituskyky

Lämpöpumpun höyrystin voidaan valmistaa kahdessa versiossa - säiliön muodossa, jossa on pata, ja putken muodossa putkessa. Koska nesteen lämpötila höyrystimessä on alhainen, säiliö voidaan valmistaa muovitynnyristä. Tähän astiaan asetetaan kupariputkesta valmistettu piiri.

Toisin kuin lauhduttimessa, höyrystimen patterin on vastattava valitun säiliön halkaisijaa ja korkeutta. Toinen höyrystinvaihtoehto: putki putkessa. Tässä suoritusmuodossa kylmäaineputki sijoitetaan halkaisijaltaan suurempiin muoviputkeen, jonka läpi vesi kiertää.

Tällaisen putken pituus riippuu suunnitellusta pumpun tehosta. Se voi olla 25-40 metriä. Tällainen putki rullataan spiraaliksi.

Termostaattiventtiili viittaa sulku- ja ohjausputkien liittimiin. Neulaa käytetään sulkuelementtinä paisuntaventtiilissä. Venttiilin sulkuelementin asento määräytyy höyrystimen lämpötilan mukaan.

Tällä järjestelmän tärkeällä elementillä on melko monimutkainen rakenne. Se sisältää:

• Termopari.
• Kalvo.
• Kapillaariputki.
• Lämpöpallo.

Nämä elementit voivat tulla käyttökelvottomiksi korkeissa lämpötiloissa.Siksi järjestelmän juototöiden aikana venttiili tulee eristää asbestikankaalla. Säätöventtiilin tulee vastata höyrystimen tehoa.

Päärakenneosien valmistustyön suorittamisen jälkeen ratkaiseva hetki tulee, kun koko rakenne kootaan yhdeksi lohkoksi. Kriittisin vaihe on kylmäaineen ruiskutusprosessi tai jäähdytysnestettä järjestelmään.

Tavallinen ihminen ei todennäköisesti pysty suorittamaan tällaista toimintaa itsenäisesti. Täällä sinun on käännyttävä ammattilaisten puoleen, jotka korjaavat ja huoltavat ilmastointilaitteita.

Tämän alan työntekijöillä on yleensä tarvittavat välineet. Kylmäaineen lisäämisen lisäksi he voivat testata järjestelmän toimintaa. Kylmäaineen ruiskuttaminen itse voi johtaa rakenteellisen vian lisäksi myös vakavaan vammaan. Lisäksi järjestelmän käyttämiseen tarvitaan myös erikoislaitteita.

Kun järjestelmä käynnistyy, syntyy käynnistyshuippu, yleensä noin 40 A. Siksi järjestelmän käynnistäminen ilman käynnistysrelettä on mahdotonta. Ensimmäisen käynnistyksen jälkeen venttiilin ja kylmäaineen paineen säätö on tarpeen.

Kylmäaineen valinta on otettava erittäin vakavasti. Loppujen lopuksi juuri tätä ainetta pidetään olennaisesti hyödyllisen lämpöenergian pääasiallisena "kantajana". Nykyisistä nykyaikaisista kylmäaineista freonit ovat suosituimpia. Nämä ovat hiilivetyyhdisteiden johdannaisia, joissa osa hiiliatomeista on korvattu muilla alkuaineilla.

Lämpöpumpun yksittäisten elementtien kokoamisen tuloksena tulisi saada suljettu silmukka, jonka läpi työväliaine kiertää

Tämän työn tuloksena saatiin suljetun silmukan järjestelmä. Kylmäaine kiertää siinä varmistaen lämpöenergian valinnan ja siirron höyrystimestä lauhduttimeen. Lämpöpumppuja liitettäessä kodin lämmitysjärjestelmään tulee ottaa huomioon, että lauhduttimesta lähtevän veden lämpötila ei ylitä 50 - 60 astetta.

Lämpöpumpun tuottaman lämpöenergian alhaisen lämpötilan vuoksi lämmönkuluttajaksi on valittava erikoislämmityslaitteet. Tämä voi olla lämmin lattia tai alumiinista tai teräksestä valmistetut volyymipatterit, joilla on suuri säteilyala.

Kotitekoisia lämpöpumppuvaihtoehtoja pidetään sopivimmin apuvälineinä, jotka tukevat ja täydentävät päälähteen toimintaa.

Joka vuosi lämpöpumppujen rakennetta parannetaan. Kotitalouskäyttöön tarkoitetut teolliset mallit käyttävät tehokkaampia lämmönsiirtopintoja. Tämän seurauksena järjestelmän suorituskyky kasvaa jatkuvasti.

Tärkeä tekijä, joka stimuloi tällaisen lämpöenergian tuotantotekniikan kehitystä, on ympäristökomponentti. Sen lisäksi, että tällaiset järjestelmät ovat melko tehokkaita, ne eivät saastuta ympäristöä. Avoliekin puuttuminen tekee sen käytöstä täysin turvallisen.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Video #1. Kuinka tehdä yksinkertainen kotitekoinen lämpöpumppu lämmönvaihtimella PEX-putkista:

Video #2. Ohjeen jatkoa:

Lämpöpumppuja on käytetty vaihtoehtoisena lämmitysjärjestelmänä jo jonkin aikaa.Nämä järjestelmät ovat luotettavia, niillä on pitkä käyttöikä ja mikä tärkeintä, ne ovat ympäristöystävällisiä. Niitä aletaan vakavasti harkita seuraavana askeleena kohti tehokkaiden ja turvallisten lämmitysjärjestelmien kehittämistä.

Haluatko esittää kysymyksen tai kertoa mielenkiintoisesta tavasta rakentaa lämpöpumppu, jota ei mainita artikkelissa? Kirjoita kommentit alla olevaan lohkoon.