A magánház bármely tulajdonosának célja a ház fűtésének minimalizálása. Ebben a tekintetben a hőszivattyúk sokkal jövedelmezőbbek, mint más fűtési lehetőségek: 2,5-4,5 kW hőt szolgáltatnak egy kilowatt villamos energia felhasználásával. Az érme hátoldala: olcsó energia megszerzéséhez sok pénzt kell befektetni a berendezésekbe, a leginkább szerény 10 kW-os fűtőberendezés 3500 évbe kerül. e. (kikiáltási ár).
A költségek 2-3-szoros csökkentésének egyetlen módja a hőszivattyú készítése saját kezűleg (rövidítve TN). Fontolja meg néhány valódi működési lehetőséget, amelyeket a mester rajongók összeszereltek és teszteltek a gyakorlatban. Mivel egy komplex egység gyártásához alapvető ismeretekre van szükség a hűtőgépekről, kezdjük az elmélettel.
A VT jellemzői és működési elve
Miben különbözik a hőszivattyú a magánházak fűtésére szolgáló többi berendezéstől:
- A kazánoktól és a fűtőberendezésektől eltérően maga az egység nem termel hőt, hanem egy légkondicionálóhoz hasonlóan az épületben mozgatja;
- A VT-t szivattyúnak nevezték, mert az „alacsony hőmérsékleti hőforrásokból - környezeti levegőből, vízből vagy talajból“ pumpálja ki az energiát;
- az egységet kizárólag a kompresszor, ventilátorok, keringető szivattyúk és a vezérlőpanel által fogyasztott villamos energia hajtja;
- az egység működése a Carnot cikluson alapszik, amelyet minden hűtőgépben, például légkondicionálóban és split rendszerben használnak.
Referencia. Hő bármilyen anyagban található, amelynek hőmérséklete meghaladja az abszolút nulla értéket (mínusz 273 fok). A modern technológiák lehetővé teszik, hogy a megadott energiát a levegőből -30 ° C-ig, a földet és a vizet +2 ° C-ig vegye.
A Carnot hőcserélő ciklusában egy működő folyadék vesz részt - gáz freon, mínusz hőmérsékleten forrásban. Két hőcserélőben felváltva párologtatva és kondenzálva a hűtőközeg elnyeli a környezeti energiát és továbbítja azt az épületbe. Általában a hőszivattyú működési elve megismétli a fűtésben szereplő légkondicionáló működését:
- A folyékony fázisban a freon áthalad egy külső hőcserélő-párologtató csövein, az ábra szerint. A levegő vagy a víz hőjét a fémfalakon keresztül felveszi, a hűtőközeg felmelegszik, felforrósodik és elpárolog.
- Ezután a gáz belép a kompresszorba, kényszerítve a nyomást a számított értékre. Feladata az anyag forráspontjának emelése, hogy a freon magasabb hőmérsékleten kondenzáljon.
- A belső hőcserélő-kondenzátoron áthaladva a gáz ismét folyadékká alakul, és felhalmozódott energiát adja a hőhordozóhoz (vízhez) vagy közvetlenül a helyiség levegőjéhez.
- Az utolsó szakaszban a folyékony hűtőközeg belép a vevőbe - a nedvesség elválasztóba, majd a fojtószelepbe. Az anyag nyomása ismét csökken, a freon készen áll egy második ciklusra.
Jegyzet. A hagyományos osztott rendszereknek és a gyári hőszivattyúknak közös jellemzőjük - az a képesség, hogy mindkét irányba továbbítsák az energiát, és 2 üzemmódban működjenek - fűtés / hűtés. A kapcsolást négyutas fordítószelep segítségével hajtják végre, amely megváltoztatja a gáz áramlásának irányát az áramkör mentén.
A háztartási klímaberendezésekben és a VT-kben különféle típusú termosztatikus szelepeket használnak, amelyek csökkentik a hűtőközeg nyomását a párologtató előtt. A háztartási osztott rendszerekben a szabályozó szerepét egy egyszerű kapilláris eszköz játssza, a szivattyúkba drága termosztatikus szelep (TRV) van beépítve.
Vegye figyelembe, hogy a fenti ciklus minden típusú hőszivattyúnál megtörténik. A különbség a hőellátás / -elvezetés módszereiben rejlik, amelyeket alább sorolunk fel.
Telepítések változatai
Az általánosan elfogadott osztályozás szerint a VT-ket típusokra osztják a kapott energiaforrás és a hűtőfolyadék típusa szerint:
- A levegő-levegő szivattyúk a legközelebb a hagyományos osztott rendszerekhez, a különbség a külső párologtató területén van. A készülék elveszi a környezet hőjét, és közvetlenül továbbítja a levegőt a helyiségbe, ahogy egy hagyományos légkondicionálóban történik.
- A levegő-víz generátorok felépítése azonos, de előírja a lakóépület fűtési rendszerén keresztül áramló víz vagy fagyálló folyadék melegítését.
- A "víz-víz" típusú telepítés a tartály alacsony minőségű hőjét veszi át és továbbítja a folyékony hűtőfolyadékhoz. További külső cső hőcserélőt használunk itt, egy kútba, egy tóba, egy kútba vagy egy szeptikus tartályba merítve. A víz keringése a párologtatón keresztül második szivattyút eredményez.
- A geotermikus hőszivattyú felhasználja a talaj hőjét és melegíti a ház belső hűtőfolyadékát. A külső hőcserélő kör fagyálló tekercs, 1,5–2 m-rel mélyebb és nagy területet foglal el. A második lehetőség több függőleges szonda a csövekbe 10–100 méter mélyre süllyesztett csövektől.
Referencia. A hőszivattyúk különféle fajtáit soroljuk fel a berendezések költségeinek növekedése és a felszerelés mellett. Légi felszerelések a legolcsóbbok, a geotermikus létesítmények drágák.
A ház fűtésére szolgáló hőszivattyút fő paraméter a COP hatékonysági együttható, amely megegyezik a kapott és elfogyasztott energia arányával. Például a viszonylag olcsó légfűtők nem büszkélkedhetnek magas COP-értékkel - 2,5 ... 3,5. Magyarázzuk: 1 kW villamosenergia elköltése után a létesítmény 2,5–3,5 kW hőt szolgáltat a háznak.
A víz- és talajvízrendszerek hatékonyabbak, valós együtthatójuk 3 ... 4,5. Termelékenység - változó érték, sok tényezőtől függ: a hőcserélő kör felépítésétől, a merítés mélységétől, a hőmérséklettől és a vízáramlástól.
Fontos pont. A melegvíz hőszivattyúk nem képesek melegíteni a hűtőfolyadékot 60–90 ° C-ra további áramkörök nélkül. A transzformátor víz normál hőmérséklete 35 ... 40 fok, az itt működő kazánok egyértelműen nyernek. Ezért a gyártó ajánlása: csatlakoztassa a berendezést alacsony hőmérsékletű fűtésre - vízmelegített padlóra.
Melyik VT-t jobb gyűjteni
Megállapítottuk a problémát: házi hőszivattyút kell készíteni a legalacsonyabb költséggel. Ebből számos logikai következtetés következik:
- A telepítéshez minimálisan drága alkatrészeket kell felhasználni, így nem lehet magas COP értéket elérni. A teljesítmény szempontjából készülékeink veszítenek a gyári modellektől.
- Ennek megfelelően nincs értelme tisztán levegő VT-nek tenni, könnyebb fűtési üzemmódban használni az inverter klímaberendezést.
- Valódi előnyök eléréséhez el kell készítenie a "levegő - víz", "víz - víz" hőszivattyút vagy építenie kell egy geotermikus létesítményt. Az első esetben kb. 2–2,2 COP érhető el, a fennmaradó esetekben 3–3,5 mutatót lehet elérni.
- Padlófűtési körök nélkül nem lehet megtenni. A 30-35 fokra hevített hőhordozó nem kompatibilis a radiátorhálózattal, kivéve a déli területeket.
Megjegyzés. A gyártók állítása: az inverter split rendszer mínusz 15-30 ° C utcai hőmérsékleten működik. Valójában a fűtési hatékonyság jelentősen csökken. A háztulajdonosok szerint fagyos napokon a beltéri egység gyengén meleg levegőt biztosít.
A VT vízszintű változatának megvalósításához bizonyos feltételek szükségesek (választani):
- egy tó a háztól 25-50 m-re, nagyobb távolságra az energiafogyasztás jelentősen növekszik a nagy teljesítményű keringető szivattyú miatt;
- egy kút vagy kút elegendő vízellátással (debit) és egy kiürítési hely (gödör, második kút, ereszcsatorna, szennyvíz);
- előregyártott csatornagyűjtő (ha engedhetik, hogy ott lezuhanjon).
A felszín alatti víz fogyasztását könnyű kiszámítani.A hőválasztás során a házi hőszivattyú 4-5 ° C-kal csökkenti a hőmérsékletet, innen az áramlási térfogatot a víz hőkapacitása határozza meg. Ahhoz, hogy 1 kW hőt kapjunk (5 fok delta vízhőmérsékletet veszünk), kb. 170 liter vezetést kell elvégezni a VT-n egy órán keresztül.
A 100 m²-es ház fűtéséhez 10 kW teljesítményre és 1,7 tonna óránkénti vízfogyasztásra van szükség - a térfogat lenyűgöző. Egy ilyen termálvízszivattyú alkalmas egy kis, 30–40 m²-es vidéki házba, lehetőleg szigetelt.
A geotermikus rendszer összeszerelése valóságosabb, bár a folyamat meglehetősen fárasztó. A cső vízszintes elrendezését 1,5 m mélységben egy azonnal el kell utasítani - az egész részt kell lapátolni vagy pénzt fizetni a földmunkagépek szolgáltatásáért. A kutak lyukasztásának módja sokkal könnyebben és olcsóbban alkalmazható, gyakorlatilag anélkül, hogy megzavarná a tájat.
A legegyszerűbb hőszivattyú az ablakkondicionálóból
Mint gondolhatja, a víz-levegő szivattyúk gyártásához működőképes ablakhűtésre van szükség. Nagyon tanácsos egy fordított szeleppel felszerelt és fűtésre képes modellt vásárolni, különben a freon áramkört újra kell csinálni.
Tipp. Használt klímaberendezés vásárlásakor ügyeljen a típustáblára, amely feltünteti a háztartási készülék műszaki jellemzőit. Az érdekli a paraméter, amely a készülék hidegteljesítménye (kilovattban vagy brit hőegységben kifejezve - BTU).
Néhány szerencsével nem kell még freon- és forrasztócsövet bocsátani. Hogyan lehet átalakítani a légkondicionálót hőszivattyúvá:
- Távolítsa el az egység felső burkolatát és csavarja le a külső hőcserélőt a raklapról. Óvatosan mozgassa a hűtőt, ügyelve arra, hogy ne hajlítsa meg a hűtőközegcsöveket.
- Távolítsa el a külső járókereket a közös tengelyről.
- Készítsen fémtartályt a külső hőcserélő hossza mentén. Vágja le a folyóvízellátást az oldalfalakba.
- A radiátor fagyásának megakadályozása érdekében növelje a csereterületet oldalakon réz vagy alumínium lemezek hozzáadásával (a hőcserélő anyagától függően).
- Merítse a hűtőt a tartályba, lehetőleg a freoncsövek vágása nélkül. Zárja le a kupakot, és zárja le a kontúrbejegyzéseket.
- Csatlakoztassa a vízbemeneti és -kimeneti tömlőket a szerelvényekhez, csatlakoztassa a keringető szivattyúkat. Töltse fel és ellenőrizze a tartály tömítettségét.
Ajánlást. Ha a hőcserélőt nem lehet a tartályba helyezni anélkül, hogy megzavarná a freonvonalakat, próbáljon kiüríteni a gázt, és vágja le a csöveket a kívánt pontokra (az elpárologtatótól távol). A vízcserélő egység összeszerelése után az áramkört meg kell forrasztani és freonnal megtölteni. A hűtőközeg mennyiségét a tányéron is feltüntetik.
Most a házi készítésű VT elindítása és a vízáram szabályozása a maximális hatékonyság elérése érdekében marad. Felhívjuk figyelmét: az improvizált fűtőelem teljesen gyári "töltést" használ, csak a radiátort szállította levegőből folyadékba. Hogyan működik a rendszer élőben, nézd meg a mester videóját:
Geotermikus telepítés készítése
Ha az előző lehetőség megközelítőleg kétszeres megtakarítást tesz lehetővé, akkor még egy saját készítésű földelő áramkörben is kb. 3 (három kilovatt hő 1 kW felhasznált villamos energiánként) COP-t fog elérni. Igaz, hogy a pénzügyi és munkaerőköltségek szintén jelentősen növekednek.
Noha az ilyen eszközök összeszerelésének sok példáját közzéteszik az interneten, nem létezik egyetemes rajz és rajz. Kínálunk egy működő változatot, amelyet egy igazi otthoni mester összeszerel és tesztel, bár sok dolgot önállóan kell átgondolni és kitölteni - a hőszivattyúkról szóló összes információ nehéz egyetlen kiadványban.
A talajkör és a szivattyú hőcserélőinek kiszámítása
Saját ajánlásaink alapján folytatjuk a geotermikus szivattyú kiszámítását, függőleges U alakú szondákkal, kutakba helyezve.Meg kell, hogy megtudja, a teljes hossza a külső kontúrt, majd a mélységét és számát a függőleges tengely.
Kiindulási adatok például: a középső sávban 80 m² alapterületű, 2,8 m mennyezeti magasságú magánszigetelt házat kell fűteni. Nem számoljuk a fűtés terhelését, a hőszükségletet terület szerint határozzuk meg, figyelembe véve a hőszigetelést - 7 kW.
Fontos pontosítás. A hőszivattyúk műszaki számításai meglehetősen bonyolultak és magasan képzett szerelőt igényelnek, egész könyveket szentelnek erre a témára. A cikk egyszerűsített számításokat készít az építők és a kézművesek gyakorlati tapasztalatából, akik szeretik a házi készítésű termékeket.
A talaj és a kontúr mentén keringő nem fagyos folyadék közötti hőcsere intenzitása a talaj típusától függ:
- A talajvízbe merített függőleges szonda 1 vonalméterének kb. 80 watt hőt kell adnia;
- sziklás talajban a hőelvonás körülbelül 70 W / m lesz;
- a nedvességgel telített agyag talajok kb. 50 W-ot adnak ki 1 m kollektorra;
- száraz fajták - 20 W / m.
Referencia. A függőleges szonda 2 csőhurok, amelyet a kút aljára engednek le és betonnal töltik meg.
Példa egy cső hosszának kiszámítására. A nyers agyagkőből a szükséges 7 kW hőenergia kinyeréséhez 7000 W-t el kell osztani 50 W / m-rel, a teljes szonda-mélységet 140 m-rel kapjuk. Összesen 7 fúrás 2 hőátadó hurokból, a cső teljes hossza 7 x 20 x 4 = 560 m.
A következő lépés a párologtató és a kondenzátor hőátadási területének kiszámítása. Különböző számítási erőforrásokat kínálnak a különféle internetes erőforrásokon és fórumokon, a legtöbb esetben helytelenül. Nem fogjuk megszabadulni az ilyen technikák ajánlásáról és megtévesztéséről, de néhány trükkös lehetőséget kínálunk:
- Vegye fel a kapcsolatot a közismert lemez-hőcserélők gyártóival, például az Alfa Laval, a Kaori, az Anvitek stb. Mehet a márka hivatalos webhelyére.
- Töltse ki a hőcserélő kiválasztási űrlapját, vagy hívja a kezelőt, és a közeg paramétereinek (fagyálló, freon) - a bemeneti és kimeneti hőmérséklet, a hőterhelés felsorolásával rendelje meg az egység kiválasztását.
- A cég szakembere elvégzi a szükséges számításokat és javaslatot tesz egy megfelelő hőcserélő modellre. Jellemzői között megtalálható a fő - a csere felülete.
A lamellás aggregátumok nagyon hatékonyak, de drágák (200-500 euró). Olcsóbb a héj-cső hőcserélő összeszerelése rézcsőből, amelynek külső átmérője 9,5 vagy 12,7 mm. Szorozzuk meg a gyártó által megadott számot 1,1 biztonsági tényezővel, és osszuk meg a cső kerületével, hogy megkapjuk a felvételt.
Példa. A javasolt egység hőcserélő területe 0,9 m² volt. 12,7 mm átmérőjű ½ ”rézcsövet választva kiszámoljuk a kerületet méterben: 12,7 x 3,14 / 1000 ≈ 0,04 m. Meghatározzuk a teljes felvételt: 0,9 x 1,1 / 0,04 ≈ 25 m.
Felszerelés és anyagok
Javasoljuk, hogy a jövőbeli hőszivattyút a megfelelő teljesítményű osztott rendszer (a táblán feltüntetett) kültéri egysége alapján állítsák elő. Miért jobb egy használt légkondicionáló használata?
- a készülék már fel van szerelve az összes alkatrész - kompresszor, fojtótekercs, vevőkészülék és indítóelektromos elemekkel;
- házi hőcserélők helyezhetők a hűtőgép testébe;
- Vannak kényelmes kiszolgáló portok a freon feltöltéséhez.
Jegyzet. A téma megértésével a felhasználók külön választják meg a berendezéseket - kompresszort, tágulási szelepet, vezérlőt és így tovább. A tapasztalat és tudás, ez a megközelítés csak üdvözlendő.
Nem praktikus a VT-t egy régi hűtőszekrény alapján összeszerelni - az egység kapacitása túl kicsi. A legjobb esetben lehetőség van akár 1 kW hő „kinyomására”, ami elegendő egy kis helyiség melegítéséhez.
Amellett, hogy a külső Elosztási a következő anyagokat kell megtenni:
- PND cső Ø20 mm - a földhurokon;
- polietilén szerelvények kollektorok összeszereléséhez és hőcserélőkhöz csatlakoztatásához;
- keringető szivattyúk - 2 db .;
- manométerek, hőmérők;
- kiváló minőségű vízcső vagy HDPE cső, amelynek átmérője 25–32 mm, a párologtató és a kondenzátor héja felé;
- rézcső Ø9,5–12,7 mm, legalább 1 mm falvastagsággal;
- szigetelés a csővezetékek és a freon autópályák számára;
- egy készlet a vízellátásba beépített fűtőkábelek tömítéséhez (szükséges a rézcsövek végeinek tömítéséhez).
Külső hőhordozóként melegítéshez sós vizes oldatot vagy fagyálló folyadékot használunk - etilénglikolt. Szüksége lesz egy freonkészletre is, amelynek márkáját a split rendszer adattábláján feltüntetik.
Hőcserélő szerelvény
A telepítés megkezdése előtt a kültéri modult szétszerelni kell - távolítsa el az összes burkolatot, távolítsa el a ventilátort és egy nagy, szabályos radiátort. Csatlakoztassa le a hátrameneti szelepet vezérlő mágnesszelepet, ha nem tervezi a szivattyú hűtőként történő használatát. A hőmérséklet- és nyomásérzékelőket fenn kell tartani.
A VT főegység összeszerelési sorrendje:
- Készítse el a kondenzátort és az elpárologtatót úgy, hogy behelyezi a rézcsövet a kiszámított hosszúságú tömlőbe. A végére szereljen be a talaj és a fűtőkör összekapcsolására szolgáló pólókat, tömítse le a kiálló rézcsöveket egy speciális fűtővezeték-készlettel.
- Magaként Ø150–250 mm műanyag csődarabot használva, tekerje be a házi készítésű kétcsöves áramköröket, és adja ki a végeket a megfelelő irányba, ahogy az alább látható a videóban.
- Helyezze és rögzítse mindkét héj-cső hőcserélőt a standard radiátor helyett, forrasztja meg a rézcsöveket a megfelelő csatlakozókra. Sokkal jobb egy „forró” hőcserélőt - kondenzátort csatlakoztatni a szerviz portokhoz.
- Telepítse a hűtőközeg hőmérsékletét mérő gyári érzékelőket. Szigetelje a csövek csupasz részeit és magukat a hőcserélőket.
- Helyezze a vízvezetékekre hőmérőket és manométereket.
Tipp. Ha azt tervezi, hogy a főegységet utcára állítja, akkor intézkedéseket kell hoznia az olaj megszilárdulásának ellen a kompresszorban. Vásároljon és telepítsen egy téli olajteknő elektromos fűtőkészletét.
A tematikus fórumokon egy másik módszert találnak a párologtató gyártására - egy rézcsövet spirálisan tekercselnek, majd egy zárt tartályba (tartályba vagy hordóba) helyezik be. Ez a lehetőség nagyon sok fordulat mellett ésszerű, ha a kiszámított hőcserélő egyszerűen nem fér el a légkondicionáló tokjában.
Föld kontúr eszköz
Ebben a szakaszban egyszerű, de munkaigényes ásatási munkákat és szonda lerakását végzik a kútban. Ez utóbbi manuálisan vagy meghívható a fúrógépre. A szomszédos kutak közötti távolság legalább 5 m. A további munkafolyamat:
- Ásni egy sekély árkot a lyukak között a tápcsövek lefektetése érdekében.
- Mindegyik lyukban engedje le a 2 polietilén csőhurkot és töltse fel a gödröket betonnal.
- Húzza a vonalakat a csatlakozási ponthoz, és rögzítse a közös kollektorokat HDPE csatlakozókkal.
- Szigetelje a földbe fektetett csővezetékeket és töltse fel talajjal.
Fontos pont. Betonozás és utántöltés előtt ellenőrizze az áramkör tömítettségét. Csatlakoztasson például egy légkompresszort a kollektorhoz, szivattyúzzon fel 3-4 bar nyomást és hagyjon néhány órán át.
Az autópályák csatlakoztatásakor kövesse az alábbi ábrát. Ha a rendszert sóoldattal vagy etilénglikollal megtöltik, akkor csapokra való hajlításra lesz szükség. Vegyen két főcsövet a kollektorról a hőszivattyúra, és csatlakoztassa a „hideg” hőcserélőhöz - párologtatóhoz.
Hasonlóképpen, a kondenzátor csatlakozik a padlófűtés otthoni rendszeréhez. Az alacsony előremenő hőmérséklet miatt opcionálisan felszerelhető egy háromutas szeleppel ellátott keverőegység.Ha szükséges a VT-t más hőforrásokkal (napkollektorok, kazánok) kombinálni, akkor több következtetéshez használjon puffertartályt.
Tankolás és a rendszer indítása
A készülék telepítése és a hálózathoz történő csatlakoztatása után fontos szakasz kezdődik - a rendszer hűtőközeggel történő feltöltése. Itt egy buktató vár: nem tudja, mennyi freont kell újratölteni, mert a fő áramkör térfogata jelentősen megnőtt annak érdekében, hogy egy házi kondenzátort párologtatóval felszereltek.
A kérdést úgy lehet megoldani, hogy a kompresszor bemeneti nyílásán mért nyomás és a freon túlhevítésének hőmérséklete utántöltődik (ott a freon gáznemű). A hőmérséklet-mérési módszerrel való kitöltés részletes útmutatásait a következő kézikönyv ismerteti.
A videó második része bemutatja, hogyan kell feltölteni a rendszert R22 freonnal a hűtőközeg túlmelegedésének nyomása és hőmérséklete szempontjából:
Tankolás után kapcsolja be mindkét cirkulációs szivattyút az első sebességgel és indítsa el a kompresszort. Hőmérőkkel jelölje meg a sóoldat és a belső hűtőfolyadék hőmérsékletét. A hevítés szakaszában a hűtőközeggel ellátott vezetékek megfagyhatnak, majd a fagy megolvad.
Következtetés
Nagyon nehéz saját kezűleg elkészíteni és elindítani a hő-geotermikus szivattyút. Természetesen ismételt fejlesztésekre, hibajavításokra és beállításokra lesz szükség. Általános szabály, hogy a házi készítésű VT-k legtöbb működési zavara a fő hőcserélő kör nem megfelelő összeszerelése vagy üzemanyag-feltöltése miatt merül fel. Ha az egység azonnal meghibásodik (a biztonsági automatika működött), vagy a hőhordozó nem melegszik, érdemes felhívni a hűtőberendezés varázslóját - diagnosztikát fog végezni, és jelezze a hibákat.