A hőszivattyúk első verziói csak részben tudták kielégíteni a hőenergia igényét. A modern fajták hatékonyabbak, és fűtési rendszerekhez is felhasználhatók. Ez az oka annak, hogy sok háztulajdonos megpróbálja saját kezével felszerelni a hőszivattyút.
Megmondjuk Önnek, hogyan kell a legjobb választást választani a hőszivattyú számára, figyelembe véve a telepítés helyének földrajzi adatait. A megfontolásra javasolt cikk részletesen leírja a "zöld energia" felhasználására szolgáló rendszerek működésének elvét, felsorolva a különbségeket. Tanácsunk alapján kétségtelenül a hatékony típusra összpontosít.
Független mesterek számára bemutatjuk a hőszivattyú összeszerelésének technológiáját. A megfontolásra bemutatott információkat vizuális diagramok, fotó összeállítások és részletes video képzés egészíti ki két részből.
Mi a hőszivattyú és hogyan működik?
A hőszivattyú kifejezés egy meghatározott eszközkészletre utal. Ennek a berendezésnek a fő funkciója a hőenergia gyűjtése és a fogyasztóhoz történő szállítása. Az ilyen energia forrása bármilyen test vagy közeg lehet, amelynek hőmérséklete legalább 1 ° vagy több.
Környezetünkben több mint elegendő alacsony hőmérsékletű hőforrás van. Ezek ipari hulladékok vállalkozásokból, hő- és atomerőművekből, szennyvízből stb. A hőszivattyúk működéséhez a házfűtés területén három egymástól függetlenül helyreállított természetes forrásra van szükség - levegő, víz és talaj.
A hőszivattyúk energiát termelnek a környezetben rendszeresen zajló folyamatokból. A folyamat soha nem áll le, mert a forrásokat emberi kritériumok szerint kimeríthetetlennek tekintik
A felsorolt három potenciális energiaszolgáltató közvetlenül kapcsolódik a nap energiájához, amely melegítés útján a levegőt mozgásba helyezi a szélrel és hőenergiát továbbít a földre. A hőszivattyú-rendszerek besorolása a forrás megválasztása alapján történik.
A hőszivattyúk működésének elve a test vagy közeg azon képességén alapszik, hogy a hőenergiát egy másik testre vagy közegre továbbítsa. A hőszivattyú-rendszerek energiafogyasztói és -szállítói általában párokban dolgoznak.
Tehát különböztesse meg a következő típusú hőszivattyúkat:
- A levegő víz.
- A Föld víz.
- A víz levegő.
- A víz víz.
- A föld levegő.
- Víz - Víz
- A levegő levegő.
Ebben az esetben az első szó meghatározza a közeg típusát, amelyben a rendszer eltávolítja az alacsony hőmérsékletű hőt. A második a hordozó típusát jelzi, amelybe ez a hőenergia továbbadódik. Tehát a víz - víz hőszivattyúkban hőt vesznek fel a vizes közegből, és a folyadékot hőhordozóként használják.
A tervezett hőszivattyúk gőzkompressziós egységek. Természetes forrásokból nyerik hőt, feldolgozzák és továbbítják azt a fogyasztóknak (+)
A modern hőszivattyúk három fő hőenergia-forrást használnak. Ez a talaj, a víz és a levegő. Ezek közül a legegyszerűbb a levegő hőszivattyú. Az ilyen rendszerek népszerűsége a meglehetősen egyszerű felépítésükhöz és a könnyű telepítéshez kapcsolódik.
Képgaléria
Fotó a
A hőszivattyú általános alapelve
Külső levegő-hőszivattyú egység
Különféle levegő-levegő melegítők
Talaj-víz vízszintes párologtató
A talaj-levegő szivattyú hőfogadó készüléke
Párologtató a talajban kiválasztott árkokban
Vízkút víz-víz hőszivattyúhoz
A vízenergia vízszintes vevői
Az ilyen népszerűség ellenére ezeknek a fajtáknak viszonylag alacsony a termelékenysége. Ezenkívül a hatékonyság instabil és függ a szezonális hőmérsékleti ingadozásoktól.
A hőmérséklet csökkenésével teljesítményük jelentősen csökken. A hőszivattyúk ilyen lehetőségei a meglévő hőenergia-forrás kiegészítésének tekinthetők.
A talajhőt használó berendezések változatát hatékonyabbnak tekintik. A talaj nemcsak a Naptól veszi és halmozza fel a hőenergiát, hanem folyamatosan melegíti a földmag energiája.
Vagyis a talaj egyfajta hőelem, amelynek teljesítménye gyakorlatilag korlátlan. Ráadásul a talaj hőmérséklete, különösen egy bizonyos mélységben, állandó és jelentéktelen mértékben változik.
A hőszivattyúk által termelt energia hatóköre:
Képgaléria
Fotó a
Hőszivattyúk fűtéshez és meleg vízellátáshoz
Alkalmazás légfűtési körökben
Hőhordozó előkészítése padlófűtési rendszerekhez
Termikus telepítés a medence vízmelegítéséhez
A forráshőmérséklet állandósága fontos tényező az ilyen típusú erőművek stabil és hatékony működésében. Hasonló tulajdonságokkal bírnak azok a rendszerek, amelyekben a vízi környezet a hőenergia fő forrása. Az ilyen szivattyúk kollektorát a kútban lehet elhelyezni, ahol a víztartó rétegben van, vagy egy tartályban.
Az olyan források, mint a talaj és a víz, átlagos éves hőmérséklete + 7 ° és + 12 ° C között változik. Ez a hőmérséklet elegendő a rendszer hatékony működésének biztosításához.
A leghatékonyabbak a hőszivattyúk, amelyek stabil hőmérsékleti mutatókkal rendelkező forrásokból nyerik ki a hőenergiát, azaz vízből és talajból
A hőszivattyúk fő szerkezeti elemei
Annak érdekében, hogy az energiatermelés a hőszivattyú alapelveinek megfelelően működjön, annak tervezésében 4 fő egységnek kell lennie, ezek:
- Kompresszor.
- Párologtató.
- Kondenzátor.
- Fojtószelep.
A hőszivattyú fontos tervezési eleme a kompresszor. Fő funkciója a hűtőközeg forrásából származó gőzök nyomásának és hőmérsékletének növelése. Különösen az éghajlati technológiához és a hőszivattyúkhoz modern görgető kompresszorokat használnak.
Munkafolyadékként a hőenergia közvetlen átvitelére alacsony forráspontú folyadékokat használnak. Általában ammóniát és freonokat használnak (+)
Az ilyen kompresszorokat nulla hőmérsékleten történő működésre tervezték. Más fajtáktól eltérően a tekercses kompresszorok kevés zajt bocsátanak ki, és alacsony gázforráspontú hőmérsékleten és magas kondenzációs hőmérsékleten is működnek. Kétségtelen előnye a kompakt méret és az alacsony fajsúly.
A hőszivattyú szinte teljes energiáját a hőenergia kívülről a helyiségbe történő szállítására fordítják. Tehát körülbelül 1 energiaegységet költünk a rendszerek működtetésére 4-6 egység előállításánál (+)
A párologtató mint szerkezeti elem egy tartály, amelyben a folyékony hűtőközeg gőzzé alakul. A zárt körben keringő hűtőközeg áthalad a párologtatón. Ebben a hűtőközeg felmelegszik, és gőzzé alakul. A keletkező alacsony nyomású gőzt a kompresszor felé irányítják.
A kompresszorban a hűtőközeg-gőzök nyomásnak vannak kitéve és hőmérséklete megemelkedik. A kompresszor nagy nyomás alatt a melegített gőzt a kondenzátor felé pumpálja.
A kompresszor összenyomja az áramkör mentén keringő közeget, amelynek eredményeként növekszik a hőmérséklete és a nyomása.Ezután a sűrített közeg belép a hőcserélőbe (kondenzátorba), ahol lehűtjük, és hőt továbbít vízbe vagy levegőbe
A rendszer következő szerkezeti eleme egy kondenzátor. Feladata a hőenergia átvitele a fűtési rendszer belső körébe.
Az ipari vállalkozások által gyártott soros mintákat lemezes hőcserélőkkel látják el. Az ilyen kondenzátorok fő anyaga ötvözött acél vagy réz.
Saját készítésű hőcserélőhöz egy fél hüvelyk átmérőjű rézcső alkalmas. A hőcserélő gyártásához használt csövek falvastagságának legalább 1 mm-nek kell lennie
Termosztatikus vagy egyéb módon fojtószelepet kell felszerelni a hidraulikakör azon részének elejére, ahol a keringő nagynyomású közeget alacsony nyomású közeggé alakítják át. Pontosabban: a kompresszorral párosított fojtószelep két részre osztja a hőszivattyú áramkört: az egyik magas nyomású, a másik alacsony.
Ha egy tágulási fojtószelepen halad keresztül, a zárt körben keringő folyadék részben elpárolog, amelynek eredményeként a nyomás a hőmérséklettel csökken. Ezután belép a hőcserélőbe, a környezettel kommunikálva. Ott elfogja a közeg energiáját, és visszajuttatja a rendszerbe.
A fojtószelep szabályozza a hűtőközeg áramlását a párologtató felé. A szelep kiválasztásakor figyelembe kell venni a rendszer paramétereit. A szelepnek meg kell felelnie ezeknek a paramétereknek.
A hőszabályozó szelepen áthaladva a folyékony hűtőfolyadék részben elpárolog, és az előremenő hőmérséklet csökken (+)
Hőszivattyú típusának kiválasztása
Ennek a fűtőrendszernek a fő mutatója az energiaellátás. Mindenekelőtt a berendezések megvásárlásának pénzügyi költségei és az alacsony hőmérsékletű hőforrás kiválasztása a kapacitástól függnek. Minél nagyobb a hőszivattyú-rendszer teljesítménye, annál magasabb az alkatrészek költsége.
Mindenekelőtt a kompresszor teljesítményére, a kút mélységére vonatkozik a geotermikus szonda számára, vagy a vízszintes kollektor elhelyezésének területére. A helyes termodinamikai számítások garantálják a rendszer hatékonyságát.
Ha van egy tó a személyes hely közelében, akkor a legköltséghatékonyabb és legtermékenyebb választás a víz-víz hőszivattyú
Először is meg kell tanulmányoznia a szivattyú felszerelésének tervezett területét. Ideális körülmény egy víztest jelenléte ebben a szakaszban. Víz-víz típusú opció használata jelentősen csökkenti az ásatási munkákat.
A föld hőjének felhasználása éppen ellenkezőleg, számos földmunkával jár. A leghatékonyabbnak tekintik azokat a rendszereket, amelyek alacsony hőmérsékleten használják a vízi környezetet.
A hőszivattyú berendezése, amely a talajból hőenergiát von ki, lenyűgöző mennyiségű földmunkát igényel. A kollektor a szezonális fagyasztás szintje alatt van lerakva
Kétféle módon lehet felhasználni a talaj hőenergiáját. Az első a 100-168 mm átmérőjű kutak fúrása. Az ilyen kutak mélysége a rendszer paramétereitől függően elérheti a 100 métert vagy annál is többet.
Különleges szondákat helyezünk ezekbe a kutakba. A második módszernél egy csőcsatornát használunk. Egy ilyen kollektor vízszintes síkban van a föld alatt. Ehhez a lehetőséghez elég nagy területre van szükség.
A kollektor lerakására ideálisnak tekintik a nedves talajjal rendelkező területeket. A kútfúrás természetesen többet fog fizetni, mint a rezervoár vízszintes elhelyezkedése. Ugyanakkor nem minden terület rendelkezik szabad területtel. Egy kW hőszivattyú-teljesítményhez 30-50 m² területre van szükség.
Az egyik mély kútból származó hőenergia gyűjtése valamivel olcsóbb lehet, mint egy gödör ásása.De jelentős plusz a hely jelentős megtakarítása, ami a kis telkek tulajdonosai számára fontos
Magas talajvízhorizont jelenléte esetén a hőcserélők két, egymástól kb. 15 m távolságban lévő kútba helyezhetők el.
A hőenergia kiválasztása az ilyen rendszerekben a talajvíz szivattyúzással egy zárt körben, amelynek részei kutakban helyezkednek el. Egy ilyen rendszer megköveteli a szűrő telepítését és a hőcserélő időszakos tisztítását.
A legegyszerűbb és legolcsóbb hőszivattyú-áramkör a hőenergia levegőből történő kivonásán alapul. Egyszer lett a hűtőszekrények alapja, később, alapelveinek megfelelően, légkondicionálókat fejlesztettek ki.
A legegyszerűbb hőszivattyús rendszer energiát vesz a légtömegből. Nyáron fűtésben, télen légkondicionálásban vesz részt. A rendszer mínusz az, hogy független kivitelezés esetén az egység elégtelen teljesítményű
A különféle típusú berendezések hatékonysága nem azonos. A legalacsonyabb mutatók a levegőt használó szivattyúk Ezenkívül ezek a mutatók közvetlenül függnek az időjárási viszonyoktól.
A hőszivattyúk talajfajtái stabil teljesítményt nyújtanak. Ezeknek a rendszereknek a hatékonysági együtthatója 2,8-3,3 között mozog. A víz-víz rendszerek a leghatékonyabbak. Ennek elsősorban a forráshőmérséklet stabilitása van.
Meg kell jegyezni, hogy minél mélyebben helyezkedik el a szivattyúgyűjtő a tartályban, annál stabilabb lesz a hőmérséklet. 10 kW rendszerkapacitás eléréséhez kb. 300 méterre van szüksége a csővezetékről.
A hőszivattyú hatékonyságát jellemző fő paraméter a konverziós együtthatója. Minél nagyobb az átváltási együttható, annál hatékonyabb a hőszivattyú.
A hőszivattyú konverziós együtthatóját a hőáram és a kompresszorra fordított villamos energia arányában fejezzük ki.
Csináld magad hőszivattyú szerelvény
Ismerve a hőszivattyú működési tervét és berendezését, teljesen lehetséges egy alternatív fűtési rendszer összeállítása és telepítése. A munka megkezdése előtt ki kell számítani a jövőbeni rendszer összes alapvető paraméterét. A jövőbeni szivattyú paramétereinek kiszámításához használhatja a hűtési rendszerek optimalizálására tervezett szoftvert.
A legegyszerűbb kivitelezési lehetőség a levegő-víz rendszer. Nem igényel komplex munkát a külső áramkör eszközén, amely a hőszivattyúk víz- és talajfajtáiban rejlik. A telepítéshez csak két csatornára van szükség, amelyek közül az egyik táplálja a levegőt, a másik pedig a kiürített tömeget üríti ki.
A legegyszerűbb módszer erre a célra egy hőszivattyú elrendezése, amely hőmennyiséget vesz a légtömegből. Kültéri ventilátor fúj levegőt az elpárologtatóhoz
A ventilátoron kívül be kell szereznie a szükséges teljesítményű kompresszort is. Egy ilyen egységhez a kompresszor, amelyen a szokásos split rendszerek vannak felszerelve, nagyon megfelelő. Nem szükséges új egységet vásárolni.
Távolíthatja el a régi felszerelésből, vagy használhatja a régi hűtőszekrény tartozékait. Célszerű spirális változatot használni. Ezek a kompresszor lehetőségek amellett, hogy megfelelő hatékonysággal rendelkeznek, nagy nyomást hoznak létre, és ezzel megemelik a hőmérsékletet.
A kondenzátor felépítéséhez kapacitásra és rézcsőre van szükség. Tekercs készül egy csőből. Előállításához a kívánt átmérőjű hengeres testet kell használni. Ha rézcsövet csomagol rá, könnyen és gyorsan elkészítheti ezt a szerkezeti elemet.
A kész tekercset egy edénybe illesztik, amelyet korábban felére vágtak. A tartályok gyártásához jobb korróziós folyamatoknak ellenálló anyagokat használni.A tekercs behelyezése után a tartály felét hegesztik.
A tekercs területét az alábbi képlettel kell kiszámítani:
MT / 0,8 RT,
Ahol:
- MT - a hőenergia teljesítménye, amelyet a rendszer termel.
- 0,8 - a hővezetési együttható a víz és a tekercs anyagának kölcsönhatása során.
- RT - a víz hőmérséklete közötti különbség a bemeneti és kimeneti oldalon.
Ha egy rézcsövet választ egy tekercs saját előállításához, akkor oda kell figyelnie a falvastagságra. Legalább 1 mm legyen. Ellenkező esetben a tekercselés során a cső deformálódik. A cső, amelyen keresztül a hűtőközeg bemeneti nyílása a tartály felső részében található.
Rézcsöves hőcserélőt úgy készítünk, hogy egy rézcsövet hengeres tárgyra tekercselünk. Minél nagyobb a tekercs felülete, annál jobb a szivattyú teljesítménye
A hőszivattyú párologtatója kétféle változatban készülhet: tartály formájában, benne lévő tekercseléssel, és csőben csőként. Mivel a párologtató folyadékának hőmérséklete alacsony, a kapacitást műanyag hordóból lehet előállítani. Ebben a kapacitásban egy rézcsőből készült áramkört helyezünk el.
A kondenzátorral ellentétben az elpárologtató tekercsnek meg kell egyeznie a kiválasztott tartály átmérőjével és magasságával. A párologtató második változata: cső a csőben. Ebben a kiviteli alakban a hűtőközegcsövet egy nagyobb átmérőjű műanyag csőbe helyezik, amelyen keresztül a víz kering.
Egy ilyen cső hossza a tervezett szivattyúkapacitástól függ. 25-40 méter lehet. Egy ilyen csövet tekercselnek.
A termosztatikus szelep az elzáró és a vezérlőcső szerelvényei. Tűt használnak reteszelő elemként a tágulási szelepen. A szelep elzáró elem helyzetét a párologtató hőmérséklete határozza meg.
A rendszer ezen fontos elemének meglehetősen bonyolult felépítése van. A következőkből áll:
- Hőelem.
- Diafragma.
- Kapilláris cső.
- Hőgömb.
Ezek az elemek magas hőmérsékleten használhatatlanná válhatnak. Ezért a rendszer forrasztása során a szelepet azbeszt kendővel kell szigetelni. A vezérlőszelepnek meg kell egyeznie a párologtató teljesítményével.
A fő szerkezeti részek gyártásával kapcsolatos munkák elvégzése után az a kritikus pillanat érkezik, amikor a teljes szerkezetet egyetlen blokkba szerelik. A legkritikusabb lépés a hűtőközeg vagy a hűtőfolyadék pumpálása a rendszerbe.
Az ilyen művelet független elvégzése nem valószínű, hogy egy egyszerű laikus számára megfizethető. Itt szakemberekhez kell fordulnia, akik a HVAC berendezések javításával és karbantartásával foglalkoznak.
Az ezen a területen dolgozók általában rendelkeznek a szükséges felszereléssel. A hűtőközeg feltöltése mellett tesztelhetik a rendszert. A hűtőközeg önterhelése nemcsak a szerkezet meghibásodásához vezethet, hanem súlyos sérülésekhez is. Ezen felül speciális felszerelésekre is szükség van a rendszer indításához.
A rendszer indulásakor a csúcsindító terhelés fordul elő, amely általában kb. 40 A. Ezért a rendszer indítása indítórelé nélkül nem lehetséges. Az első üzembe helyezés után a szelepet és a hűtőközeg nyomását be kell állítani.
A hűtőközeg választását komolyan kell venni. Végül is ezt az anyagot alapvetően a hasznos hőenergia fő „hordozójának” tekintik. A meglévő modern hűtőközegek közül a freonok a legnépszerűbbek. Ezek olyan szénhidrogénvegyületek származékai, amelyekben a szénatomok egy részét más elemek helyettesítik.
A hőszivattyú egyes elemeinek összeszerelése eredményeként zárt hurkot kell létrehozni, amelynek mentén a munkaközeg keringetik
Ezen munkák eredményeként zárt hurkú rendszert kaptunk. A hűtőközeg kering a benne, lehetővé téve a hőenergia kiválasztását és továbbítását az elpárologtatóból a kondenzátorba.A hőszivattyúknak a ház hőellátó rendszeréhez történő csatlakoztatásakor figyelembe kell venni, hogy a víz hőmérséklete a kondenzátor kimenetén nem haladja meg az 50–60 fokot.
A hőszivattyú által generált hőenergia alacsony hőmérséklete miatt speciális fűtőberendezéseket kell választani hőfogyasztóként. Lehet, hogy meleg padló vagy alumíniumból vagy acélból készült, nagy sugárzási felületű, alacsony tehetetlenségű radiátorok.
A hőszivattyúk házi készítésű verzióit a legmegfelelőbb segédberendezésnek tekinteni, amely támogatja és kiegészíti a fő forrás munkáját.
Minden évben fejlesztjük a hőszivattyúk terveit. A háztartási felhasználásra tervezett ipari minták hatékonyabb hőátadó felületeket használnak. Ennek eredményeként a rendszer teljesítménye folyamatosan növekszik.
A hőenergia előállításának ilyen technológiájának fejlesztését serkentő fontos tényező a környezeti elem. Az ilyen rendszerek amellett, hogy elég hatékonyak, nem szennyezik a környezetet. A nyílt láng hiánya működését teljesen biztonságossá teszi.
1. videó. Hogyan készítsünk legegyszerűbb házi hőszivattyút hőcserélővel a PEX csövekből:
2. videó. Az eligazítás folytatása:
A hőszivattyúkat régóta használják alternatív fűtési rendszerekként. Ezeknek a rendszereknek megbízhatósága, hosszú élettartama van, és ami még fontos, környezetbarát. Komolyan kezdik úgy tekinteni, mint a hatékony és biztonságos fűtési rendszerek fejlesztésének következő lépését.
Szeretne kérdést feltenni vagy beszélni egy hőszivattyú építésének érdekes módszeréről, amelyet a cikk nem említ? Kérjük, írjon megjegyzéseket az alábbi blokkba.