Enhver ejer af et privat hus søger at minimere omkostningerne til opvarmning af huset. I denne henseende er varmepumper meget mere rentable end andre opvarmningsmuligheder; de giver 2,5-4,5 kW varme fra en kilowatt forbrugt elektricitet. Bagsiden af mønten: for at få billig energi, bliver du nødt til at investere en masse penge i udstyr, den mest beskedne opvarmningsinstallation med en kapacitet på 10 kW koster 3500 y. e. (startpris).
Den eneste måde at reducere omkostningerne med 2-3 gange er at fremstille en varmepumpe med egne hænder (forkortet TN). Overvej nogle få virkelige arbejdsmuligheder, samlet og testet af mesterentusiaster i praksis. Da fremstillingen af en kompleks enhed kræver grundlæggende viden om køleskabe, lad os starte med teorien.
Funktioner og driftsprincip for VT
Hvordan adskiller varmepumpen sig fra andre installationer til opvarmning af private huse:
- i modsætning til kedler og varmeapparater producerer enheden ikke selv varme, men flytter den ligesom et klimaanlæg inde i bygningen;
- VT'en blev navngivet pumpen, fordi den "pumper ud" energi fra kilder til lav kvalitet - omgivende luft, vand eller jord;
- enheden drives udelukkende af elektricitet, der forbruges af kompressoren, ventilatorerne, cirkulationspumper og kontrolkortet;
- enhedens drift er baseret på den Carnot-cyklus, der bruges i alle køleskabe, f.eks. klimaanlæg og opdelte systemer.
Reference. Varme er indeholdt i ethvert stof, hvis temperatur er over absolut nul (minus 273 grader). Moderne teknologier giver dig mulighed for at tage den specificerede energi fra luften med temperaturer op til -30 ° C, jord og vand - op til +2 ° C.
I Carnot-varmeudvekslingscyklus er en arbejdsvæske involveret - gas freon, kogende ved minus temperatur. Ved skiftevis at fordampe og kondensere i to varmevekslere, absorberer kølemediet miljøenergi og overfører det ind i bygningen. Generelt gentager varmepumpens princip operationen af klimaanlægget, inkluderet i opvarmningen:
- I væskefasen bevæger freon sig gennem rørene i en ekstern varmevekslerfordamper, som vist i diagrammet. Modtagende varme af luft eller vand gennem metalvægge, kølemidlet opvarmes, koges og fordamper.
- Derefter kommer gassen ind i kompressoren og tvinger trykket til den beregnede værdi. Dens opgave er at hæve stoffets kogepunkt, så freon kondenseres ved en højere temperatur.
- Ved at passere gennem en intern varmeveksler-kondensator forvandles gassen igen til en væske og opgiver den akkumulerede energi til varmebæreren (vand) eller til rumluften direkte.
- På det sidste trin kommer det flydende kølemiddel ind i modtageren - fugtudskiller og derefter ind i gashåndteringsenheden. Stoffets tryk falder igen, freon er klar til at gennemgå en anden cyklus.
Bemærk. Konventionelle opdelte systemer og fabriksvarmepumper har et fælles træk - muligheden for at overføre energi i begge retninger og arbejde i 2 tilstande - opvarmning / afkøling. Omskiftning implementeres ved hjælp af en 4-vejs vendeventil, der ændrer gasstrømningsretningen langs kredsløbet.
I husholdnings klimaanlæg og VT'er bruges forskellige typer termostatiske ventiler, der reducerer kølemediets tryk foran fordamperen. I husholdningsdelte systemer spilles regulatorens rolle af en simpel kapillæranordning, der installeres en dyre termostatventil (TRV) i pumperne.
Bemærk, at ovennævnte cyklus forekommer i alle typer varmepumper. Forskellen ligger i metoderne til levering / fjernelse af varme, som vi viser nedenfor.
Varianter af installationer
I henhold til den almindeligt accepterede klassificering er VT'er opdelt i typer i henhold til den modtagne energikilde og den type kølemiddel, som den overføres til:
- Luft-til-luft-pumper er tættest på traditionelle opdelte systemer, forskellen er i området for den eksterne fordamper. Enheden fjerner miljøets varme og overfører luften direkte til rummet, som det sker i et traditionelt klimaanlæg.
- Konstruktionen af luft-vandgeneratorerne er identisk, men giver mulighed for opvarmning af vand eller frostvæske, der cirkulerer gennem varmesystemet i en boligbygning.
- Installation af typen "vand-vand" tager reserven til lav kvalitet og overfører det til det flydende kølevæske. En ekstra ekstern rørvarmeveksler bruges her nedsænket i en brønd, en sø, en brønd eller en septiktank. Cirkulation af vand gennem fordamperen giver en anden pumpe.
- Geotermisk varmepumpe bruger jordens varme og opvarmer det indre huskølervæske. Det ydre varmevekslerkredsløb er en spole med frostvæske, uddybet med 1,5–2 m og besætter et stort område. Den anden mulighed er flere lodrette sonder fra rør, der sænkes ned i brøndene til en dybde på 10-100 meter.
Reference. Varier af varmepumper er anført i rækkefølge for stigende omkostninger til udstyr sammen med installation. Luftinstallationer er de billigste, geotermiske installationer er dyre.
Den vigtigste parameter, der kendetegner en varmepumpe til opvarmning af et hus, er COP-effektivitetskoefficienten, der er lig med forholdet mellem den modtagne og forbrugte energi. For eksempel kan relativt billige luftvarmere ikke prale af en høj COP - 2,5 ... 3.5. Vi forklarer: Efter at have brugt 1 kW el leverer installationen 2,5–3,5 kW varme til boligen.
Vand- og jordsystemer er mere effektive, deres reelle koefficient ligger i området 3 ... 4.5. Produktivitet - en variabel værdi, afhængig af mange faktorer: designet til varmevekslerkredsløbet, nedsænkningsdybde, temperatur og vandstrøm.
Et vigtigt punkt. Varmtvandsvarmepumper er ikke i stand til at opvarme kølevæsken til 60-90 ° C uden yderligere kredsløb. Den normale temperatur på vandet fra transformatoren er 35 ... 40 grader, kedlerne her vinder helt klart. Derfor producentens anbefaling: Tilslut udstyret til lav temperatur opvarmning - vandopvarmede gulve.
Hvilken VT er bedre at samle
Vi anfører problemet: vi er nødt til at bygge en hjemmelavet varmepumpe til de laveste omkostninger. En række logiske konklusioner følger heraf:
- Installationen skal bruge et minimum af dyre dele, så det ikke er muligt at opnå en høj COP-værdi. Med hensyn til ydelse mister vores enhed til fabriksmodeller.
- Følgelig giver det ingen mening at fremstille en rent luft VT, det er lettere at bruge et inverter klimaanlæg i opvarmningstilstand.
- For at få reelle fordele skal du lave en varmepumpe "luft - vand", "vand-vand" eller bygge en geotermisk installation. I det første tilfælde er det muligt at opnå en COP på ca. 2–2,2, i de resterende tilfælde kan en indikator på 3–3,5 opnås.
- Det er ikke muligt uden gulvvarmekredsløb. Varmebæreren opvarmet til 30-35 grader er uforenelig med radiatornetværket, undtagen i de sydlige regioner.
Kommentar. Producenter hævder: inverter-split-systemet fungerer ved en gatetemperatur på minus 15-30 ° C. Faktisk er opvarmningseffektiviteten markant reduceret. Ifølge husejere leverer den indendørsenhed på frostige dage en svagt varm luftstrøm.
For implementering af vandversionen af VT kræves visse betingelser (for at vælge):
- en dam 25-50 m fra hjemmet, i en større afstand vil elforbruget stige markant på grund af den kraftige cirkulationspumpe;
- en brønd eller en brønd med en tilstrækkelig forsyning (debitering) af vand og et sted til udledning (pit, anden brønd, tagrenne, spildevand);
- præfabrikeret kloakfanger (hvis du har lov til at gå ned der).
Grundvandsforbrug er let at beregne.I processen med valg af varme vil en hjemmelavet varmepumpe sænke deres temperatur med 4-5 ° С, herfra bestemmes strømningsvolumen gennem vandets varmekapacitet. For at få 1 kW varme (vi tager 5 grader delta vandtemperaturer), skal ca. 170 liter køres gennem VT i en time.
Opvarmning af et hus med et areal på 100 m² kræver en effekt på 10 kW og et vandforbrug på 1,7 ton i timen - volumen er imponerende. En sådan termisk vandpumpe passer til et lille landsted på 30-40 m², fortrinsvis isoleret.
Samlingen af det geotermiske system er mere reel, skønt processen er temmelig besværlig. Muligheden for vandret layout af røret over et område på en dybde på 1,5 m afvises øjeblikkeligt - du skal skyve hele sektionen eller betale penge for tjenesterne til jordarbejdeudstyr. Metoden til udstansning af brønde er meget lettere og billigere at implementere praktisk uden at forstyrre landskabet.
Den enkleste varmepumpe fra et vinduesklimaanlæg
Som du måske gætter, til fremstilling af vand-til-luft-pumper, kræves en vindueskøler i arbejdsforhold. Det anbefales meget at købe en model, der er udstyret med en vendeventil, og som er i stand til at arbejde til opvarmning, ellers bliver du nødt til at gentegne freon-kredsløbet.
Tip. Når du køber et brugt klimaanlæg, skal du være opmærksom på typeskiltet, der viser de tekniske egenskaber ved husholdningsapparatet. Parameteren, du er interesseret i, er enhedens kold ydelse (angivet i kilowatt eller britiske termiske enheder - BTU).
Med lidt held behøver du ikke engang at slippe freon- og lodde rør ud. Sådan konverteres aircondition til en varmepumpe:
- Fjern enhedens øverste hus, og skru den eksterne varmeveksler ud af pallen. Flyt forsigtigt radiatoren, og pas på ikke at bøje kølemedierørene.
- Fjern det ydre løbehjul fra den fælles aksel.
- Lav en metalbeholder langs længden af den eksterne varmeveksler, gør bredden 10-15 cm større. Skær fittings til levering af rindende vand ind i sidevæggene.
- For at forhindre, at radiatoren fryser, øg udvekslingsområdet ved at tilføje kobber- eller aluminiumsplader på siderne (afhængigt af varmevekslerens materiale).
- Sænk radiatoren i tanken, helst uden at skære freonrørene. Forsegl hætten og tæt konturindgangene.
- Tilslut vandindtags- og udløbsslanger til fittings, tilslut cirkulationspumper. Fyld og kontroller tanken for lækager.
Henstilling. Hvis varmeveksleren ikke kan placeres i tanken uden at forstyrre freonlinierne, skal du prøve at evakuere gassen og skære rørene på de ønskede punkter (væk fra fordamperen). Efter montering af vandvarmevekslerenheden skal kredsløbet loddes og fyldes med freon. Mængden af kølemiddel er også angivet på pladen.
Nu gjenstår det at lancere en hjemmelavet VT og justere vandstrømmen og opnå maksimal effektivitet. Bemærk: en improviseret varmeovn bruger en helt "fyldning" fra fabrikken, du har lige flyttet radiatoren fra luft til væske. Sådan fungerer systemet live, se på videoen fra håndværkeren:
Lav en geotermisk installation
Hvis den forrige mulighed giver dig mulighed for at opnå cirka dobbelt besparelser, giver endda en hjemmelavet jordsløjfe COP i området 3 (tre kilowatt varme per 1 kW forbrugt elektricitet). Det er sandt, at økonomiske og arbejdsomkostninger også vil stige markant.
Selvom mange eksempler på samling af sådanne enheder offentliggøres på Internettet, findes der ikke en universel instruktion med tegninger. Vi vil tilbyde en fungerende version, samlet og testet af en rigtig hjemmemester, selvom mange ting bliver nødt til at være gennemtænkt og afsluttet uafhængigt - alle oplysninger om varmepumper er vanskelige at placere i en publikation.
Beregning af jordkredsløb og pumpevarmevekslere
Efter vores egne anbefalinger går vi videre til beregningerne af en geotermisk pumpe med lodrette U-formede sonder placeret i brønde.Det er nødvendigt at finde ud af den samlede længde af den udvendige kontur og derefter dybden og antallet af lodrette aksler.
Indledende data for et eksempel: du skal varme et privat isoleret hus med et areal på 80 m² og en lofthøjde på 2,8 m, der ligger i den midterste bane. Vi beregner ikke belastningen på opvarmning, vi bestemmer behovet for varme efter område under hensyntagen til termisk isolering - 7 kW.
Vigtig afklaring. Ingeniørberegninger af varmepumper er ganske komplekse og kræver meget dygtig kunstner, hele bøger er afsat til dette emne. Artiklen indeholder forenklede beregninger taget fra den praktiske erfaring fra bygherrer og håndværkere, der elsker hjemmelavede produkter.
Intensiteten af varmeudveksling mellem jorden og den ikke-frysevæske, der cirkulerer langs konturen, afhænger af jordtypen:
- 1 lineær meter af en lodret sonde nedsænket i grundvand vil modtage ca. 80 watt varme;
- i stenede jordarter vil varmefjerningen være ca. 70 W / m;
- lerjord, der er mættet med fugt, giver ca. 50 W pr. 1 m opsamler;
- tørre racer - 20 W / m.
Reference. Den lodrette sonde er 2 sløjfer af rør, der er sænket til bunden af brønden og fyldt med beton.
Et eksempel på beregning af rørets længde. For at udvinde den nødvendige 7 kW varmeenergi fra rå ler skal du dele 7000 W med 50 W / m, vi får den totale dybde af sonden 140 m. Nu er rørledningen fordelt over brøndene med en dybde på 20 m, som du kan bore med dine egne hænder. I alt 7 boringer på 2 varmeoverføringssløjfer, den samlede længde af røret er 7 x 20 x 4 = 560 m.
Det næste trin er at beregne varmeoverførselsområdet for fordamperen og kondensatoren. Forskellige beregningsressourcer tilbydes på forskellige internetressourcer og fora, i de fleste tilfælde ukorrekte. Vi tager ikke friheden til at anbefale sådanne teknikker og vildlede dig, men vi vil tilbyde en vanskelig mulighed:
- Kontakt enhver velkendt producent af pladevarmevekslere, for eksempel Alfa Laval, Kaori, Anvitek og så videre. Du kan gå til det officielle websted for mærket.
- Udfyld valgformularen til varmeveksleren, eller ring til manageren og bestil valg af enhed med en liste over mediernes parametre (frostvæske, freon) - temperatur ved indløb og udløb, varmebelastning.
- En specialist i virksomheden vil foretage de nødvendige beregninger og foreslå en passende varmevekslermodel. Blandt dens egenskaber finder du den vigtigste - udvekslingsoverfladearealet.
Lamellaraggregater er meget effektive, men dyre (200-500 euro). Det er billigere at samle en skal-og-rør-varmeveksler fra et kobberrør med en udvendig diameter på 9,5 eller 12,7 mm. Multiplicer det tal, som producenten har givet med en sikkerhedsfaktor på 1,1, og del med rørets omkreds for at få optagelser.
Eksempel. Varmeudvekslingsområdet for den foreslåede enhed var 0,9 m². Ved at vælge et ½ ”kobberrør med en diameter på 12,7 mm, beregner vi omkredsen i meter: 12,7 x 3,14 / 1000 ≈ 0,04 m. Vi bestemmer den samlede optagelse: 0,9 x 1,1 / 0,04 ≈ 25 m.
Udstyr og materialer
Det foreslås at bygge den fremtidige varmepumpe på basis af udendørsenheden i et delt system med passende effekt (angivet på pladen). Hvorfor er det bedre at bruge et brugt klimaanlæg:
- enheden er allerede udstyret med alle komponenter - en kompressor, en choke, en modtager og startelektrik;
- hjemmelavede varmevekslere kan placeres i kølemaskinehuset;
- Der er praktiske serviceporte til tankning af freon.
Bemærk. Forståelse af emnet, brugerne vælger udstyr separat - kompressor, ekspansionsventil, controller osv. Med erfaring og viden er denne tilgang kun velkommen.
Det er ikke praktisk at montere VT på basis af et gammelt køleskab - enhedens kapacitet er for lille. I det bedste tilfælde vil det være muligt at "presse" op til 1 kW varme, hvilket er nok til at opvarme et lille rum.
Ud over den eksterne splitenhed er følgende materialer nødvendige:
- PND-rør Ø20 mm - på jordløkken;
- polyethylenfittings til samling af samlere og tilslutning til varmevekslere;
- cirkulationspumper - 2 stk .;
- manometre, termometre;
- vandkvalitet eller PND-rør i høj kvalitet med en diameter på 25–32 mm til fordamperens og kondensatorens skal;
- kobberrør Ø9,5-12,7 mm med en vægtykkelse på mindst 1 mm;
- isolering til rørledninger og freonveje;
- et sæt til tætning af varmekabler, der er lagt inde i vandforsyningen (nødvendigt for at forsegle enderne af kobberrør).
Som en ekstern kølevæske anvendes en saltopløsning af vand eller frostvæske til opvarmning - ethylenglycol. Du har også brug for et lager af freon, hvis mærke er angivet på navneskiltet på det delte system.
Varmevekslerenhed
Før installationen påbegyndes, skal udendørsmodulet adskilles - fjern alle dæksler, fjern ventilatoren og en stor almindelig radiator. Frakobl magnetventilen, der styrer reverseringsventilen, hvis du ikke planlægger at bruge pumpen som en køler. Temperatur- og tryksensorer skal opretholdes.
Montageordre for hovedenheden VT:
- Fremstil kondensatoren og fordamperen ved at indsætte kobberrøret i slangen med den beregnede længde. I enderne skal du installere tejer til tilslutning af jord og varmekreds, forsegle de fremspringende kobberrør med et specielt sæt til varmekablet.
- Brug et stykke plastrør Ø150-250 mm som en kerne, indpakning af hjemmelavede to-rørs kredsløb og udsend enderne i de rigtige retninger, som det er gjort nedenfor i videoen.
- Placer og fastgør både skal-og-rør-varmevekslere i stedet for standard-radiatoren, lod kobberrørene til de tilsvarende klemmer. Det er bedre at tilslutte en "varm" varmeveksler - kondensator til serviceporte.
- Installer fabrikssensorer, der måler kølemedietemperatur. Isoler bare blokke af rør og selve varmevekslerne.
- Sæt termometre og manometre på vandlinierne.
Tip. Hvis du planlægger at placere hovedenheden på gaden, skal du træffe foranstaltninger mod størkning af olien i kompressoren. Køb og installer et vinteroliesumpelektrisk opvarmningssæt.
På de tematiske fora findes en anden metode til fremstilling af en fordamper - et kobberrør vikles i en spiral og derefter indsættes i en lukket beholder (tank eller tønde). Indstillingen er ganske rimelig med et stort antal vendinger, når den beregnede varmeveksler simpelthen ikke passer i klimaanlægget.
Jordkonturanordning
På dette trin udføres simpelt, men arbejdskrævende udgravningsarbejde og opsætning af sonder i brøndene. Det sidstnævnte kan udføres manuelt eller invitere boremaskinen. Afstanden mellem tilstødende brønde er mindst 5 m. Den yderligere arbejdsprocedure:
- Grav en lav grøft mellem hullerne for at lægge forsyningsrørene.
- I hvert hul sænkes 2 sløjfer af polyethylenrør og fyld groberne med beton.
- Bring linierne til forbindelsespunktet, og monter den fælles opsamler ved hjælp af HDPE-fittings.
- Isoler rørledningerne, der er lagt i jorden, og fyld det med jord.
Et vigtigt punkt. Før betonning og påfyldning skal du kontrollere, om kredsløbet er tæt. Tilslut f.eks. En luftkompressor til manifolden, pump op 3-4 bar tryk og lad stå i flere timer.
Følg nedenstående diagram, når du forbinder motorveje. Der er behov for bøjninger med vandhaner, når systemet fyldes med saltvand eller ethylenglycol. Før to hovedrør fra opsamleren til varmepumpen og tilslut den “kolde” varmeveksler - fordamper.
Tilsvarende er kondensatoren tilsluttet hjemmesystemet til gulvvarme. En blandeenhed med en trevejsventil er valgfrit monteret på grund af den lave fremløbstemperatur.Hvis det er nødvendigt at kombinere VT med andre varmekilder (solfangere, kedler), skal du bruge en buffertank til flere konklusioner.
Brændstofpåfyldning og start af systemet
Efter installation og tilslutning af enheden til lysnettet begynder et vigtigt trin - fyldning af systemet med kølemiddel. Her venter en faldgrube: du ved ikke, hvor meget freon du har brug for at tanke, fordi volumenet på hovedkredsløbet er vokset markant på grund af installationen af en hjemmelavet kondensator med en fordamper.
Problemet løses ved tankning ved tryk og overhedningstemperatur for freon målt ved kompressorindløbet (der leveres freon i gasformig tilstand). Detaljerede instruktioner til udfyldning med metoden til måling af temperatur er beskrevet i den følgende manual.
Den anden del af videoen viser, hvordan man fylder systemet med R22 freon med hensyn til tryk og temperatur på kølemidlets overophedning:
Efter brændstofpåfyldning skal du tænde for begge cirkulationspumper med den første hastighed og starte kompressoren. Angiv temperaturen på saltvand og det indre kølevæske ved hjælp af termometre. På opvarmningsstadiet kan ledningerne med kølemidlet fryse, hvorefter frosten smelter.
Konklusion
At fremstille og starte en termisk geotermisk pumpe med egne hænder er meget vanskeligt. Sikkert, gentagne forbedringer, fejlrettelser og indstillinger vil være påkrævet. Som regel opstår hovedparten af funktionsfejl i hjemmelavede VT'er på grund af forkert montering eller tankning af hovedvarmevekslerkredsløbet. Hvis enheden straks svigter (sikkerhedsautomater har fungeret) eller varmebæreren ikke varmer op, er det værd at kalde guiden til køleudstyret - den udfører diagnosticering og angiver de foretagne fejl.