Hur man gör en värmepump för att värma ett hus med egna händer: driftsprincip och monteringsdiagram

De första versionerna av värmepumpar kunde endast delvis tillgodose behoven av värmeenergi.Moderna sorter är mer effektiva och kan användas för värmesystem. Det är därför många husägare försöker installera en värmepump med sina egna händer.

Vi kommer att berätta hur du väljer det bästa alternativet för en värmepump, med hänsyn till geodata för det område där den är planerad att installeras. Artikeln som föreslås för övervägande beskriver i detalj principen för driften av "grön energi"-system och listar skillnaderna. Med våra råd kommer du utan tvekan att nöja dig med en effektiv typ.

För fristående hantverkare presenterar vi tekniken för att montera en värmepump. Informationen som presenteras för övervägande kompletteras med visuella diagram, fotoval och en detaljerad videoinstruktion i två delar.

Vad är en värmepump och hur fungerar den?

Termen värmepump avser en uppsättning specifik utrustning. Huvudfunktionen för denna utrustning är att samla in värmeenergi och transportera den till konsumenten. Källan till sådan energi kan vara vilken kropp eller miljö som helst med en temperatur på +1º eller mer.

Det finns mer än tillräckligt med källor till lågtemperaturvärme i vår miljö. Detta är industriavfall från företag, värme- och kärnkraftverk, avlopp, etc. För att driva värmepumpar i hemuppvärmning behövs tre självregenererande naturliga källor - luft, vatten och jord.

Värmepumpar hämtar energi från processer som regelbundet sker i miljön.Flödet av processer stannar aldrig, eftersom källorna erkänns som outtömliga enligt mänskliga kriterier

De tre listade potentiella energileverantörerna är direkt relaterade till solens energi, som genom uppvärmning flyttar luften med vinden och överför värmeenergi till jorden. Det är valet av källa som är huvudkriteriet för vilket värmepumpssystem klassificeras.

Funktionsprincipen för värmepumpar är baserad på kroppars eller medias förmåga att överföra värmeenergi till en annan kropp eller miljö. Mottagare och leverantörer av energi i värmepumpssystem arbetar vanligtvis i par.

Följande typer av värmepumpar särskiljs:

• Luft är vatten.
• Jorden är vatten.
• Vatten är luft.
• Vatten är vatten.
• Jorden är luft.
• Vatten - vatten
• Luft är luft.

I det här fallet bestämmer det första ordet vilken typ av medium som systemet tar lågtemperaturvärme från. Den andra anger vilken typ av bärare till vilken denna värmeenergi överförs. Så i värmepumpar är vatten vatten, värme tas från vattenmiljön och vätska används som kylvätska.

Genom sin design är värmepumpar ångkompressionsenheter. De utvinner värme från naturliga källor, bearbetar och transporterar den till konsumenter (+)

Moderna värmepumpar använder tre huvudsakliga termisk energikälla. Dessa är jord, vatten och luft. Det enklaste av dessa alternativ är luftvärmepump. Populariteten för sådana system beror på deras ganska enkla design och enkla installation.

Men trots sådan popularitet har dessa sorter ganska låg produktivitet. Dessutom är effektiviteten instabil och beroende av säsongsbetonade temperaturfluktuationer.

När temperaturen sjunker, sjunker deras prestanda avsevärt. Sådana värmepumpsalternativ kan betraktas som ett tillägg till den befintliga huvudkällan för termisk energi.

Utrustningsalternativ med hjälp av jordvärme, anses vara mer effektiva. Jorden tar emot och ackumulerar termisk energi inte bara från solen, den värms ständigt upp av energin från jordens kärna.

Det vill säga jorden är en slags värmeackumulator, vars kraft är praktiskt taget obegränsad. Dessutom är marktemperaturen, särskilt på något djup, konstant och fluktuerar inom obetydliga gränser.

Tillämpningsområde för energi som genereras av värmepumpar:

Källtemperaturens konstantitet är en viktig faktor för stabil och effektiv drift av denna typ av kraftutrustning. System där vattenmiljön är den huvudsakliga källan till termisk energi har liknande egenskaper. Uppsamlaren av sådana pumpar är placerad antingen i en brunn, där den hamnar i en akvifer, eller i en reservoar.

Den genomsnittliga årliga temperaturen för källor som jord och vatten varierar från +7º till +12º C. Denna temperatur är tillräckligt för att säkerställa effektiv drift av systemet.

De mest effektiva är värmepumpar som utvinner termisk energi från källor med stabila temperaturindikatorer, d.v.s. från vatten och jord

Grundläggande designelement för värmepumpar

För att energiproduktionsanläggningen ska fungera enligt driftprinciperna för en värmepump måste dess design innehålla 4 huvudenheter, dessa är:

• Kompressor.
• Förångare.
• Kondensator.
• Strypventil.

En viktig del av värmepumpens design är kompressorn. Dess huvudsakliga funktion är att öka trycket och temperaturen hos de ångor som bildas som ett resultat av kokningen av köldmediet. Moderna scrollkompressorer används framför allt för klimatkontrollutrustning och värmepumpar.

Vätskor med låg kokpunkt används som en arbetsvätska som direkt överför värmeenergi. Som regel används ammoniak och freoner (+)

Sådana kompressorer är konstruerade för drift vid minusgrader. Till skillnad från andra typer producerar scrollkompressorer lite buller och arbetar vid både låga gaskokningstemperaturer och höga kondensationstemperaturer. En otvivelaktig fördel är deras kompakta storlek och låga specifik vikt.

Nästan all energi i en värmepump går åt till att transportera värmeenergi från utsidan till insidan av rummet. Så det krävs ungefär 1 energienhet för att driva systemen när man producerar 4 - 6 enheter (+)

Förångaren som ett konstruktionselement är en behållare i vilken flytande köldmedium omvandlas till ånga. Köldmediet, som cirkulerar i en sluten krets, passerar genom förångaren. I den värms köldmediet upp och förvandlas till ånga.Den resulterande ångan riktas mot kompressorn under lågt tryck.

I kompressorn trycksätts köldmedieångorna och deras temperatur ökar. Kompressorn pumpar uppvärmd ånga under högt tryck mot kondensorn.

Kompressorn komprimerar mediet som cirkulerar längs kretsen, vilket resulterar i en ökning av dess temperatur och tryck. Sedan kommer det komprimerade mediet in i värmeväxlaren (kondensorn), där det kyls och överför värme till vatten eller luft

Nästa strukturella element i systemet är kondensatorn. Dess funktion reduceras till frigörandet av termisk energi till värmesystemets interna krets.

Serieprover tillverkade av industriföretag är utrustade med plattvärmeväxlare. Huvudmaterialet för sådana kondensatorer är legerat stål eller koppar.

För att göra din egen värmeväxlare är ett kopparrör med en diameter på en halv tum lämpligt. Väggtjockleken på de rör som används för att tillverka värmeväxlaren måste vara minst 1 mm

Termostatventilen, eller på annat sätt strypventil, installeras i början av den del av hydraulkretsen där högtryckscirkulationsmediet omvandlas till ett lågtrycksmedium. Närmare bestämt delar ett gasreglage ihop med en kompressor värmepumpskretsen i två delar: en med högtrycksparametrar, den andra med lågtrycksparametrar.

När den passerar genom expansionsgasventilen förångas vätskan som cirkulerar i en sluten krets delvis, vilket resulterar i att trycket och temperaturen sjunker. Sedan kommer den in i en värmeväxlare som kommunicerar med omgivningen. Där fångar den miljöns energi och överför den tillbaka till systemet.

Strypventilen reglerar flödet av köldmedium mot förångaren. När du väljer en ventil måste du ta hänsyn till systemparametrarna. Ventilen måste uppfylla dessa parametrar.

När den passerar genom värmeregleringsventilen förångas kylvätskan delvis och framledningstemperaturen minskar (+)

Val av värmepumpstyp

Huvudindikatorn för detta värmesystem är kraft. De ekonomiska kostnaderna för att köpa utrustning och välja en eller annan källa för lågtemperaturvärme kommer i första hand att bero på effekten. Ju högre effekt värmepumpsystemet har, desto högre kostnad för komponenterna.

Först och främst menar vi kraften hos kompressorn, djupet på brunnarna för geotermiska sonder eller området för att placera en horisontell kollektor. Korrekta termodynamiska beräkningar är en slags garanti för att systemet fungerar effektivt.

Om det finns en damm nära din personliga egendom skulle det mest kostnadseffektiva och produktiva valet vara en vatten-till-vatten värmepump

Först bör du studera området som är planerat för installation av pumpen. Det ideala tillståndet skulle vara närvaron av en reservoar i detta område. Användande vatten-vatten typ alternativ kommer att avsevärt minska volymen av grävarbeten.

Att använda jordens värme innebär tvärtom ett stort antal arbeten relaterade till utgrävning. System som använder vattenhaltiga medier som lågvärdig värme anses vara de mest effektiva.

Konstruktionen av en värmepump som utvinner termisk energi från marken kräver ett imponerande grävarbete. Uppsamlaren läggs under säsongens frysnivå

Jordens termiska energi kan användas på två sätt. Den första innebär att borra brunnar med en diameter på 100-168 mm. Djupet på sådana brunnar, beroende på systemparametrarna, kan nå 100 m eller mer.

Särskilda sonder placeras i dessa brunnar. Den andra metoden använder en röruppsamlare. En sådan samlare är placerad under jorden i ett horisontellt plan. Detta alternativ kräver ett ganska stort område.

Områden med fuktig jord anses vara idealiska för att lägga uppsamlaren. Naturligtvis kommer det att kosta mer att borra brunnar än att placera reservoaren horisontellt. Men inte alla webbplatser har ledigt utrymme. För en kW värmepumpseffekt behöver du från 30 till 50 m² yta.

En struktur för att samla värmeenergi med en djup brunn kan visa sig vara något billigare än att gräva en grop. Men ett betydande plus är den betydande utrymmesbesparingen, vilket är viktigt för ägare av små tomter

Om det finns en högt liggande grundvattenhorisont på platsen kan värmeväxlare installeras i två brunnar placerade på ett avstånd av cirka 15 m från varandra.

Termisk energi samlas i sådana system genom att pumpa grundvatten genom en sluten krets, varav delar är belägna i brunnar. Ett sådant system kräver installation av ett filter och periodisk rengöring av värmeväxlaren.

Det enklaste och billigaste värmepumpsschemat bygger på att utvinna värmeenergi från luften. Det blev en gång grunden för kylskåp, senare utvecklades luftkonditioneringsapparater enligt dess principer.

Det enklaste värmepumpsystemet får energi från luftmassan. På sommaren är det inblandat i uppvärmning, på vintern i luftkonditionering.Nackdelen med systemet är att den fristående enheten har otillräcklig effekt

Effektiviteten hos olika typer av denna utrustning är inte densamma. Pumpar som använder luft har lägst prestanda. Dessutom beror dessa indikatorer direkt på väderförhållandena.

Markbaserade typer av värmepumpar har stabil prestanda. Effektivitetskoefficienten för dessa system varierar mellan 2,8 -3,3. Vatten-till-vatten-system är mest effektiva. Detta beror först och främst på källtemperaturens stabilitet.

Det bör noteras att ju djupare pumpgrenröret är placerat i behållaren, desto stabilare blir temperaturen. För att få en systemeffekt på 10 kW krävs cirka 300 meter rörledning.

Huvudparametern som kännetecknar en värmepumps effektivitet är dess omvandlingskoefficient. Ju högre omvandlingsfaktor, desto effektivare anses värmepumpen.

Omvandlingskoefficienten för en värmepump uttrycks genom förhållandet mellan värmeflöde och elektrisk effekt som förbrukas för att driva kompressorn

Att montera en värmepump själv

Att känna till driftschemat och strukturen för värmepumpen, montera och installera den själv alternativt värmesystem ganska möjligt. Innan arbetet påbörjas är det nödvändigt att beräkna alla huvudparametrar för det framtida systemet. För att beräkna parametrarna för den framtida pumpen kan du använda programvara utformad för att optimera kylsystem.

Det enklaste alternativet att bygga är luft-vatten system. Det kräver inte komplicerat arbete med att bygga en extern krets, som är inneboende i vatten- och markbaserade typer av värmepumpar. För installation behöver du bara två kanaler, varav en kommer att tillföra luft och den andra kommer att släppa ut avfallsmassan.

Det enklaste sättet är att bygga en värmepump med egna händer som utvinner värme från luftmassan. En utomhusfläkt blåser luft till förångaren

Förutom fläkten måste du skaffa en kompressor med den effekt som krävs. För en sådan enhet, kompressorn som är utrustad med konventionella delade system. Det är inte nödvändigt att köpa en ny enhet.

Du kan ta bort den från gammal utrustning eller använda den gamla kylskåpskomponenter. Det är lämpligt att använda spiralvarianten. Dessa kompressoralternativ skapar, förutom att vara ganska effektiva, höga tryck som ger högre temperaturer.

För att installera en kondensator behöver du en behållare och ett kopparrör. En spole är gjord av ett rör. För dess tillverkning används vilken cylindrisk kropp som helst med önskad diameter. Genom att linda ett kopparrör runt det kan du enkelt och snabbt producera detta konstruktionselement.

Den färdiga spolen är monterad i en behållare som tidigare skurits i hälften. För tillverkning av behållare är det bättre att använda material som är resistenta mot korrosionsprocesser. Efter att ha placerat spolen i den svetsas tankhalvorna.

Spoleytan beräknas med följande formel:

MT/0,8 RT,

Var:

• MT - kraften hos termisk energi som systemet producerar.
• 0,8 — Värmeledningskoefficient när vatten interagerar med spolmaterialet.
• RT — skillnad i vattentemperatur vid inlopp och utlopp.

När du väljer ett kopparrör för att göra en spole själv måste du vara uppmärksam på väggtjockleken. Den måste vara minst 1 mm. Annars kommer röret att deformeras under lindningen. Röret genom vilket köldmediet kommer in är placerat i den övre delen av behållaren.

En kopparrörsvärmeväxlare tillverkas genom att linda ett kopparrör på ett cylindriskt format föremål. Ju större ytan på spolen, desto högre blir pumpens prestanda

Värmepumpens förångare kan göras i två versioner - i form av en behållare med en spole placerad i den och i form av ett rör i ett rör. Eftersom temperaturen på vätskan i förångaren är låg kan behållaren göras av en plasttunna. En krets gjord av kopparrör placeras i denna behållare.

Till skillnad från en kondensor måste spolen på förångarslingan matcha diametern och höjden på den valda behållaren. Det andra förångaralternativet: rör i rör. I denna utföringsform är köldmedieröret placerat i ett plaströr med större diameter genom vilket vatten cirkulerar.

Längden på ett sådant rör beror på den planerade pumpeffekten. Det kan vara från 25 till 40 meter. Ett sådant rör rullas in i en spiral.

Termostatventilen avser avstängnings- och styrrörledningar. En nål används som stängningselement i expansionsventilen. Ventilens avstängningselements läge bestäms av temperaturen i förångaren.

Denna viktiga del av systemet har en ganska komplex design. Det inkluderar:

• Termoelement.
• Diafragman.
• Kapillär rör.
• Termisk ballong.

Dessa element kan bli oanvändbara vid höga temperaturer.Därför bör ventilen vid lödarbeten på systemet isoleras med asbestväv. Reglerventilen måste matcha förångarens kapacitet.

Efter att ha utfört arbetet med tillverkningen av de viktigaste strukturella delarna kommer det avgörande ögonblicket när man monterar hela strukturen i ett enda block. Det mest kritiska skedet är process för insprutning av köldmedium eller kylvätska in i systemet.

En vanlig person är osannolikt att kunna utföra en sådan operation självständigt. Här kommer du att behöva vända dig till proffs som reparerar och underhåller klimatanläggningar.

Arbetare inom detta område har vanligtvis den nödvändiga utrustningen. Förutom att fylla på köldmedium kan de testa systemets funktion. Att själv injicera köldmedium kan inte bara leda till strukturella fel utan också till allvarliga skador. Dessutom krävs även specialutrustning för att köra systemet.

När systemet startar uppstår en toppstartbelastning, vanligtvis runt 40 A. Därför är det omöjligt att starta systemet utan startrelä. Efter den första uppstarten är justering av ventilen och köldmedietrycket nödvändig.

Valet av köldmedium bör tas på största allvar. När allt kommer omkring är det detta ämne som i huvudsak anses vara den viktigaste "bäraren" av användbar termisk energi. Av de befintliga moderna köldmedierna är freoner de mest populära. Dessa är derivat av kolväteföreningar där några av kolatomerna är ersatta av andra grundämnen.

Som ett resultat av monteringen av värmepumpens individuella element bör en sluten slinga erhållas genom vilken arbetsmediet cirkulerar

Som ett resultat av detta arbete erhölls ett slutet system. Köldmediet kommer att cirkulera i det, vilket säkerställer val och överföring av termisk energi från förångaren till kondensorn. Vid anslutning av värmepumpar till hemvärmesystemet bör man ta hänsyn till att temperaturen på vattnet som lämnar kondensorn inte överstiger 50 - 60 grader.

På grund av den låga temperaturen hos den termiska energin som genereras av värmepumpen måste specialiserade värmeanordningar väljas som värmeförbrukare. Detta kan vara ett varmt golv eller volymetriska låginertiaradiatorer gjorda av aluminium eller stål med en stor strålningsarea.

Hemgjorda värmepumpalternativ anses lämpligast som extrautrustning som stöder och kompletterar driften av huvudkällan.

Varje år förbättras värmepumparnas design. Industriella konstruktioner avsedda för hushållsbruk använder mer effektiva värmeöverföringsytor. Som ett resultat ökar systemets prestanda ständigt.

En viktig faktor som stimulerar utvecklingen av sådan teknik för produktion av termisk energi är miljökomponenten. Sådana system, förutom att vara ganska effektiva, förorenar inte miljön. Frånvaron av öppen låga gör dess drift absolut säker.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Video #1. Hur man gör en enkel hemmagjord värmepump med en värmeväxlare från PEX-rör:

Video #2. Fortsättning på instruktionen:

Värmepumpar har använts som alternativa värmesystem under ganska lång tid.Dessa system är pålitliga, har lång livslängd och, viktigare, är miljövänliga. De börjar seriöst betraktas som nästa steg mot utvecklingen av effektiva och säkra värmesystem.

Vill du ställa en fråga eller berätta om ett intressant sätt att bygga en värmepump som inte nämns i artikeln? Skriv gärna kommentarer i blocket nedan.