Kā ar savām rokām izgatavot siltumsūkni mājas sildīšanai: darbības princips un montāžas shēma

Siltumsūkņu pirmās versijas tikai daļēji varēja apmierināt siltumenerģijas pieprasījumu. Mūsdienu šķirnes ir efektīvākas, un tās var izmantot apkures sistēmām. Tāpēc daudzi māju īpašnieki mēģina uzstādīt siltumsūkni ar savām rokām.

Mēs jums pateiksim, kā izvēlēties labāko siltumsūkņa variantu, ņemot vērā vietnes ģeogrāfiskos datus, kurā to paredzēts uzstādīt. Apsverē ierosinātais raksts sīki apraksta “zaļās enerģijas” sistēmu izmantošanas principu, uzskaitītas atšķirības. Balstoties uz mūsu padomiem, jūs bez šaubām pievērsīsit uzmanību efektīvajam veidam.

Neatkarīgiem meistariem mēs piedāvājam siltumsūkņa montāžas tehnoloģiju. Apsverē iesniegtā informācija tiek papildināta ar vizuālām diagrammām, fotoattēlu atlasi un detalizētu video apmācību divās daļās.

Kas ir siltumsūknis un kā tas darbojas?

Termins siltumsūknis attiecas uz īpašu iekārtu komplektu. Šīs iekārtas galvenā funkcija ir siltumenerģijas savākšana un transportēšana patērētājam. Šādas enerģijas avots var būt jebkurš ķermenis vai vide, kura temperatūra ir + 1º vai augstāka.

Mūsu vidē ir vairāk nekā pietiekami zemas temperatūras siltuma avoti. Tie ir uzņēmumu, termoelektrostaciju un kodolelektrostaciju, notekūdeņu uc rūpnieciskie atkritumi. Siltumsūkņu darbībai māju apkures jomā nepieciešami trīs neatkarīgi atjaunoti dabiskie avoti - gaiss, ūdens un zeme.

Siltumsūkņi enerģiju “iegūst” no procesiem, kas regulāri notiek vidē. Process nekad neapstājas, jo avoti tiek atzīti par neizsmeļamiem pēc cilvēka kritērijiem

Trīs uzskaitītie potenciālie enerģijas piegādātāji ir tieši saistīti ar saules enerģiju, kas, karsējot, ar vēju pārvieto gaisu un nodod siltumenerģiju zemei. Tieši avota izvēle ir galvenais kritērijs, pēc kura tiek klasificētas siltumsūkņu sistēmas.

Siltumsūkņu darbības princips ir balstīts uz ķermeņu vai vides spēju pārnest siltumenerģiju uz citu ķermeni vai vidi. Enerģijas saņēmēji un piegādātāji siltumsūkņu sistēmās parasti strādā pa pāriem.

Tātad izdaliet šādus siltumsūkņu veidus:

• Gaiss ir ūdens.
• Zeme ir ūdens.
• Ūdens ir gaiss.
• Ūdens ir ūdens.
• Zeme ir gaiss.
• Ūdens - ūdens
• Gaiss ir gaiss.

Šajā gadījumā pirmais vārds nosaka barotnes veidu, kurā sistēma noņem siltumu zemā temperatūrā. Otrais norāda nesēja veidu, uz kuru tiek pārnesta šī siltumenerģija. Tātad siltumsūkņos ūdens - ūdens siltums tiek ņemts no ūdens vides un šķidrums tiek izmantots kā siltumnesējs.

Siltumsūkņi ir strukturāli tvaika kompresijas bloki. Viņi iegūst siltumu no dabīgiem avotiem, apstrādā un transportē to patērētājiem (+)

Mūsdienu siltumsūkņi izmanto trīs galvenos siltuma avots. Tas ir augsne, ūdens un gaiss. Vienkāršākā no šīm iespējām ir gaisa siltumsūknis. Šādu sistēmu popularitāte ir saistīta ar to diezgan vienkāršo dizainu un uzstādīšanas vieglumu.

Tomēr, neskatoties uz šādu popularitāti, šīm šķirnēm ir diezgan zema produktivitāte. Turklāt efektivitāte ir nestabila un atkarīga no sezonālās temperatūras svārstībām.

Samazinoties temperatūrai, to veiktspēja ievērojami pazeminās. Šādas siltumsūkņu iespējas var uzskatīt par papildinājumu esošajam galvenajam siltumenerģijas avotam.

Iespējas aprīkojumam, kas izmanto zemes siltumstiek uzskatīti par efektīvākiem. Augsne saņem un uzkrāj siltumenerģiju ne tikai no Saules, to pastāvīgi silda Zemes kodola enerģija.

Tas ir, augsne ir sava veida siltuma akumulators, kura jauda ir praktiski neierobežota. Turklāt augsnes temperatūra, it īpaši noteiktā dziļumā, ir nemainīga un mainās nenozīmīgi.

Siltumsūkņu ģenerētās enerģijas apjoms:

Avota temperatūras noturība ir svarīgs faktors šāda veida enerģijas iekārtu stabilā un efektīvā darbībā. Līdzīgas īpašības piemīt sistēmām, kurās ūdens vide ir galvenais siltumenerģijas avots. Šādu sūkņu kolektors atrodas vai nu akā, kur tas atrodas ūdens nesējslānī, vai rezervuārā.

Tādu avotu kā augsnes un ūdens vidējā gada temperatūra svārstās no + 7º līdz + 12º C. Šāda temperatūra ir pietiekami, lai nodrošinātu efektīvu sistēmas darbību.

Visefektīvākie ir siltumsūkņi, kas izdala siltumenerģiju no avotiem ar stabiliem temperatūras indikatoriem, t.i. no ūdens un augsnes

Siltumsūkņu galvenie konstrukcijas elementi

Lai enerģijas ražošanas iekārta darbotos pēc siltumsūkņa principiem, tās konstrukcijā jābūt 4 galvenajām vienībām, tās ir:

• Kompresors
• Iztvaicētājs.
• Kondensators.
• Droseļvārsts.

Svarīgs elements siltumsūkņa projektēšanā ir kompresors. Tās galvenā funkcija ir palielināt tvaiku spiedienu un temperatūru, kas rodas no aukstumaģenta viršanas. Īpaši klimata tehnoloģijai un siltumsūkņiem tiek izmantoti moderni ritināšanas kompresori.

Kā darba šķidrumu, kas veic tiešu siltumenerģijas pārnesi, tiek izmantoti šķidrumi ar zemu viršanas temperatūru. Parasti tiek izmantots amonjaks un freoni (+)

Šādi kompresori ir paredzēti darbībai zem nulles temperatūrā. Atšķirībā no citām šķirnēm, ritināšanas kompresori rada nelielu troksni un darbojas gan zemā gāzes viršanas temperatūrā, gan augstā kondensācijas temperatūrā. Neapšaubāma priekšrocība ir to kompaktais izmērs un zemais īpatsvars.

Gandrīz visa siltumsūkņa enerģija tiek tērēta siltumenerģijas transportēšanai no ārpuses uz telpas iekšpusi. Tātad apmēram 1 enerģijas vienība tiek tērēta sistēmu darbībai, ražojot 4–6 vienības (+)

Iztvaicētājs kā struktūras elements ir tvertne, kurā šķidro dzesēšanas šķidrumu pārveido tvaikos. Aukstumaģents, cirkulējot slēgtā kontūrā, iziet cauri iztvaicētājam. Tajā aukstumaģents sasilst un pārvēršas tvaikā. Zema spiediena tvaiki tiek virzīti uz kompresoru.

Kompresorā aukstumaģenta tvaiki tiek pakļauti spiedienam, un to temperatūra paaugstinās. Kompresors ar paaugstinātu spiedienu uzsilda tvaiku sūknēšanas virzienā uz kondensatoru.

Kompresors saspiež barotni, kas cirkulē gar ķēdi, kā rezultātā palielinās tā temperatūra un spiediens. Tad saspiestā vide nonāk siltummainī (kondensatorā), kur to atdzesē, pārnesot siltumu ūdenī vai gaisā

Nākamais sistēmas strukturālais elements ir kondensators. Tās funkcija ir siltuma enerģijas pārnešana uz apkures sistēmas iekšējo kontūru.

Sērijas paraugi, ko ražo rūpniecības uzņēmumi, ir aprīkoti ar plākšņu siltummaiņiem. Galvenais šādu kondensatoru materiāls ir leģētais tērauds vai varš.

Pašdarinātam siltummainim ir piemērota puscauruma diametra vara caurule. Siltummaiņa ražošanai izmantoto cauruļu sienas biezumam jābūt vismaz 1 mm

Termostatiskais vai citādi droseļvārsts tiek uzstādīts tās hidrauliskās ķēdes daļas sākumā, kur cirkulējošā augstspiediena vide tiek pārveidota par zema spiediena vidi. Precīzāk, droseļvārsts pārī ar kompresoru sadala siltumsūkņa ķēdi divās daļās: vienā ar augsta spiediena parametriem, otrā ar zemu.

Caur izplešanās droseļvārstu šķidrums, kas cirkulē slēgtā kontūrā, daļēji iztvaiko, kā rezultātā spiediens samazinās līdz ar temperatūru. Tad tas nonāk siltummainī, sazinoties ar apkārtējo vidi. Tur tas uztver barotnes enerģiju un nodod to atpakaļ sistēmā.

Droseļvārsts kontrolē aukstumaģenta plūsmu iztvaicētāja virzienā. Izvēloties vārstu, jāņem vērā sistēmas parametri. Vārstam jāatbilst šiem parametriem.

Caur siltuma vadības vārstu šķidrais dzesēšanas šķidrums daļēji iztvaiko, un turpgaitas temperatūra pazeminās (+)

Siltumsūkņa veida izvēle

Šīs apkures sistēmas galvenais rādītājs ir jauda. Pirmkārt, finansiālās izmaksas aprīkojuma iegādei un viena vai otra zemas temperatūras siltuma avota izvēlei būs atkarīgas no jaudas. Jo lielāka ir siltumsūkņu sistēmas jauda, ​​jo lielākas ir komponentu izmaksas.

Pirmkārt, tas attiecas uz kompresora jaudu, urbumu dziļumu ģeotermiskajām zondēm vai horizontālā kolektora ievietošanas laukumu. Pareiza termodinamiskā aprēķināšana ir sava veida garantija, ka sistēma darbosies efektīvi.

Ja netālu no jūsu personīgās vietnes atrodas dīķis, visrentablākā un produktīvākā izvēle būs ūdens-ūdens siltumsūknis

Pirmkārt, jums vajadzētu izpētīt zonu, kas tiek plānota sūkņa uzstādīšanai. Ideāls apstāklis ​​būtu ūdenstilpes klātbūtne šajā sadaļā. Izmantojiet ūdens-ūdens tipa iespējas ievērojami samazināt zemes darbu apjomu.

Zemes karstuma izmantošana, gluži pretēji, ir saistīta ar lielu skaitu darbu, kas saistīti ar rakšanu. Sistēmas, kas ūdens vidi izmanto kā zemas kvalitātes siltumu, tiek uzskatītas par visefektīvākajām.

Siltumsūkņa ierīce, kas izvada siltumenerģiju no augsnes, ietver iespaidīgu zemes darbu daudzumu. Kolektoru novieto zem sezonālās sasalšanas līmeņa

Ir divi veidi, kā izmantot augsnes siltumenerģiju. Pirmais ir urbumu urbšana ar diametru 100-168 mm. Šādu aku dziļums atkarībā no sistēmas parametriem var sasniegt 100 m vai vairāk.

Šajās akās ievieto īpašas zondes. Otrajā metodē tiek izmantots cauruļu kolektors. Šāds kolektors atrodas pazemē horizontālā plaknē. Lai izmantotu šo iespēju, ir nepieciešams pietiekami liels laukums.

Kolektora klāšanai tiek uzskatītas ideālas vietas ar mitru augsni. Protams, urbumu urbšana maksās vairāk nekā rezervuāra horizontālā atrašanās vieta. Tomēr ne katrā apgabalā ir brīvas vietas. Vienam kW siltumsūkņa jaudas nepieciešami 30 līdz 50 m² platības.

Siltumenerģijas savākšanas konstrukcija ar vienu dziļu aku var būt nedaudz lētāka nekā bedres rakšana. Bet būtisks plus ir ievērojams telpas ietaupījums, kas ir svarīgi mazu zemes gabalu īpašniekiem

Augsta gruntsūdens horizonta gadījumā siltummaiņus var izvietot divās akās, kas atrodas apmēram 15 m attālumā viens no otra.

Siltumenerģijas izvēle šādās sistēmās, sūknējot gruntsūdeņus slēgtā cilpā, kuras daļas atrodas akās. Šādai sistēmai ir nepieciešams uzstādīt filtru un periodiski tīrīt siltummaini.

Vienkāršākās un lētākās siltumsūkņu shēmas pamatā ir siltumenerģijas ieguve no gaisa.Kādreiz tas kļuva par ledusskapju uzstādīšanas pamatu, vēlāk, pēc tā principiem, tika izstrādāti gaisa kondicionieri.

Vienkāršākā siltumsūkņu sistēma saņem enerģiju no gaisa masas. Vasarā viņa piedalās sildīšanā, ziemā - gaisa kondicionēšanā. Sistēmas trūkums ir tāds, ka neatkarīgā izpildījumā vienība ar nepietiekamu jaudu

Dažādu veidu iekārtu efektivitāte nav vienāda. Zemākie rādītāji ir sūkņi, kas izmanto gaisu. Turklāt šie rādītāji ir tieši atkarīgi no laika apstākļiem.

Siltumsūkņu augsnes šķirnēm ir stabila veiktspēja. Šo sistēmu efektivitātes koeficients svārstās starp 2,8-3,3. Ūdens-ūdens sistēmas ir visefektīvākās. Tas galvenokārt ir saistīts ar avota temperatūras stabilitāti.

Jāatzīmē, ka, jo dziļāk sūkņa kolektors atrodas rezervuārā, jo stabilāka būs temperatūra. Lai iegūtu sistēmas jaudu 10 kW, jums ir nepieciešami apmēram 300 metri cauruļvada.

Galvenais siltumsūkņa efektivitāti raksturojošais parametrs ir tā konversijas koeficients. Jo augstāks ir konversijas koeficients, jo efektīvāks ir siltumsūknis.

Siltumsūkņa konversijas koeficientu izsaka ar siltuma plūsmas un kompresoram iztērētās elektroenerģijas attiecību.

Siltumsūkņa montāža pats

Zinot darbības shēmu un siltumsūkņa ierīci, salieciet un uzstādiet pats alternatīva apkures sistēma diezgan iespējams. Pirms darba uzsākšanas ir jāaprēķina visi nākotnes sistēmas pamatparametri. Lai aprēķinātu nākotnes sūkņa parametrus, varat izmantot programmatūru, kas paredzēta dzesēšanas sistēmu optimizēšanai.

Vienkāršākā iespēja ir gaiss-ūdens sistēma. Tas neprasa sarežģītu darbu pie ārējās ķēdes ierīces, kas raksturīgs siltumsūkņu ūdens un augsnes šķirnēm. Instalēšanai būs nepieciešami tikai divi kanāli, no kuriem viens pievadīs gaisu, bet otrais izlādēs izlietoto masu.

Vienkāršākais veids, kā to izdarīt pats, ir noorganizēt siltumsūkni ar siltuma ieplūdi no gaisa masas. Āra ventilators pūš gaisu iztvaicētājam

Papildus ventilatoram jums jāiegūst vajadzīgās jaudas kompresors. Šādai vienībai diezgan piemērots ir kompresors, ar kuru ir aprīkots parastais aprīkojums split sistēmas. Nav nepieciešams iegādāties jaunu vienību.

Jūs to varat noņemt no vecā aprīkojuma vai izmantot veca ledusskapja piederumi. Ieteicams izmantot spirālveida šķirni. Šīs kompresora iespējas papildus pietiekamai efektivitātei rada augstu spiedienu, kas paaugstina temperatūru.

Lai izveidotu kondensatoru, jums būs nepieciešama kapacitāte un vara caurule. No caurules tiek izgatavota spole. Tās izgatavošanai tiek izmantots jebkurš vēlamā diametra cilindriskais korpuss. Vītot vara cauruli uz tā, jūs varat viegli un ātri izgatavot šo konstrukcijas elementu.

Gatavā spole ir uzstādīta traukā, kas iepriekš ir pārgriezts uz pusēm. Tvertņu ražošanai labāk ir izmantot materiālus, kas izturīgi pret korozijas procesiem. Pēc spoles ievietošanas tajā tiek metinātas tvertnes puses.

Spoles laukumu aprēķina pēc šādas formulas:

MT / 0,8 RT,

kur:

• MT - siltumenerģijas jauda, ​​ko sistēma ražo.
• 0,8 - siltumvadītspējas koeficients ūdens mijiedarbībā ar spoles materiālu.
• RT - ūdens temperatūras starpība ieejā un izejā.

Izvēloties vara cauruli spoles pašražošanai, jums jāpievērš uzmanība sienas biezumam. Tam jābūt vismaz 1 mm. Pretējā gadījumā, tinot, caurule deformēsies. Caurule, caur kuru aukstumnesēja ieplūde atrodas tvertnes augšējā daļā.

Vara caurules siltummainis tiek izgatavots, tinot vara cauruli uz cilindriska objekta. Jo lielāks ir spoles virsmas laukums, jo augstāka ir sūkņa veiktspēja

Siltumsūkņa iztvaicētāju var izgatavot divās versijās - konteinera formā ar spoli, kas atrodas tajā, un caurules formā caurulē. Tā kā šķidruma temperatūra iztvaicētājā ir maza, ietilpību var izgatavot no plastmasas mucas. Šajā ietilpībā ir ievietota ķēde, kas izgatavota no vara caurules.

Atšķirībā no kondensatora, iztvaicētāja spoles spolei jāatbilst izvēlētās tvertnes diametram un augstumam. Iztvaicētāja otrais variants: caurule caurulē. Šajā iemiesojumā aukstumaģenta caurule tiek ievietota lielāka diametra plastmasas caurulē, caur kuru cirkulē ūdens.

Šādas caurules garums ir atkarīgs no plānotās sūkņa jaudas. Tas var būt no 25 līdz 40 metriem. Šāda caurule ir satīta.

Termostata vārsts attiecas uz slēgšanas un vadības cauruļu veidgabaliem. Adatu izmanto kā izplešanās vārsta bloķēšanas elementu. Vārsta slēgšanas elementa stāvokli nosaka temperatūra iztvaicētājā.

Šim svarīgajam sistēmas elementam ir diezgan sarežģīts dizains. Tajā ietilpst:

• Termoelements.
• Apertūra
• Kapilāra caurule.
• Termobols.

Šie elementi var kļūt nelietojami augstā temperatūrā. Tāpēc lodēšanas laikā vārstu vajadzētu izolēt ar azbesta audumu. Vadības vārstam jāatbilst iztvaicētāja jaudai.

Pēc darbu veikšanas ar galveno konstrukcijas daļu ražošanu pienāk izšķirīgs brīdis - visas konstrukcijas salikšana vienā vienībā. Vissvarīgākais solis ir dzesēšanas šķidruma iesmidzināšanas process vai dzesēšanas šķidrums sistēmā.

Maz ticams, ka patstāvīgs šādas operācijas veikšana varētu atļauties vienkāršu lauru. Šeit jums būs jāgriežas pie speciālistiem, kuri nodarbojas ar HVAC iekārtu remontu un apkopi.

Darbiniekiem šajā jomā, kā likums, ir nepieciešamais aprīkojums. Papildus aukstumaģenta uzlādei viņi var pārbaudīt sistēmu. Aukstumaģenta pašiekraušana var izraisīt ne tikai struktūras sabrukšanu, bet arī nopietnus ievainojumus. Turklāt sistēmas iedarbināšanai ir nepieciešams arī īpašs aprīkojums.

Kad sistēma startē, rodas maksimālā sākuma slodze, kas parasti ir aptuveni 40 A. Tāpēc sistēmas iedarbināšana bez starta releja nav iespējama. Pēc pirmās palaišanas ir jāpielāgo vārsts un aukstumaģenta spiediens.

Aukstumaģenta izvēle ir jāuztver nopietni. Galu galā tieši šī viela būtībā tiek uzskatīta par galveno noderīgās siltumenerģijas “nesēju”. No esošajiem mūsdienu dzesēšanas līdzekļiem populārākie ir freoni. Tie ir ogļūdeņražu savienojumu atvasinājumi, kuros daļu oglekļa atomu aizstāj ar citiem elementiem.

Siltumsūkņa atsevišķo elementu salikšanas rezultātā jāiegūst slēgta cilpa, pa kuru cirkulē darba vide

Šo darbu rezultātā tika iegūta slēgta cikla sistēma. Aukstumaģents tajā cirkulēs, nodrošinot siltumenerģijas izvēli un pārnešanu no iztvaicētāja uz kondensatoru. Savienojot siltumsūkņus ar mājas siltumapgādes sistēmu, jāņem vērā, ka ūdens temperatūra kondensatora izejā nepārsniedz 50-60 grādus.

Siltumsūkņa zemās siltumenerģijas temperatūras dēļ par siltumenerģijas patērētāju jāizvēlas specializētas sildierīces. Tas var būt siltas grīdas vai tilpuma zemas inerces radiatori, kas izgatavoti no alumīnija vai tērauda ar lielu starojuma laukumu.

Siltumsūkņu mājās gatavotās versijas ir vispiemērotākās uzskatīt par palīgiekārtām, kas atbalsta un papildina galvenā avota darbu.

Katru gadu tiek pilnveidots siltumsūkņu dizains. Rūpnieciskiem dizainiem, kas izstrādāti mājas lietošanai, tiek izmantotas efektīvākas siltuma pārneses virsmas. Tā rezultātā sistēmas veiktspēja pastāvīgi pieaug.

Svarīgs faktors, kas stimulē šādas siltumenerģijas ražošanas tehnoloģijas attīstību, ir vides komponents. Šādas sistēmas ir ne tikai diezgan efektīvas, bet arī nepiesārņo vidi. Ja nav atklātas liesmas, tā darbība ir pilnīgi droša.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

1. videoklips. Kā no PEX caurulēm izgatavot vienkāršāko mājās gatavotu siltumsūkni ar siltummaini:

2. video. Turpinājums instruktāža:

Kā alternatīvas apkures sistēmas jau sen ir izmantoti siltumsūkņi. Šīm sistēmām ir uzticamība, ilgs kalpošanas laiks, un, kas ir svarīgi, tās ir videi draudzīgas. Tos nopietni sāk uzskatīt par nākamo soli efektīvu un drošu apkures sistēmu attīstībā.

Vai vēlaties uzdot jautājumu vai runāt par interesantu siltumsūkņa veidošanas metodi, kas nav minēta rakstā? Lūdzu, rakstiet komentārus zemāk esošajā blokā.