Do-it-yourself αντλία θερμότητας για θέρμανση στο σπίτι

Το περιεχόμενο του άρθρου



Σε αντίθεση με συσκευές εναλλακτικής ενέργειας, όπως ηλιακοί συλλέκτες και ανεμογεννήτριες, η αντλία θερμότητας είναι λιγότερο γνωστή. Και μάταια. Το πιο κοινό σύστημα υπόγειων υδάτων λειτουργεί σταθερά και δεν εξαρτάται από τον καιρό ή τις κλιματολογικές συνθήκες. Και μπορείτε να το φτιάξετε μόνοι σας.

Do-it-yourself αντλία θερμότητας για θέρμανση στο σπίτι

Λίγο θεωρία

Είναι πιο εύκολο να χρησιμοποιήσετε τη φυσική θερμότητα της γης για να θερμάνετε ένα σπίτι εάν υπάρχει γεωθερμικό νερό στην περιοχή (όπως γίνεται στην Ισλανδία). Αλλά τέτοιες καταστάσεις είναι σπάνιες..

Ταυτόχρονα, η θερμική ενέργεια είναι παντού – πρέπει απλώς να την εξαγάγετε και να την κάνετε να λειτουργεί. Για αυτό είναι το αντλία θερμότητας. Τι κάνει:

  • παίρνει ενέργεια από φυσικές πηγές χαμηλής θερμοκρασίας.
  • το συσσωρεύει, δηλαδή, αυξάνει τη θερμοκρασία σε υψηλές τιμές.
  • το δίνει στο ψυκτικό του συστήματος θέρμανσης.

Κατ ‘αρχήν, χρησιμοποιείται ένα τυπικό κύκλωμα ψυγείου συμπιεστή, αλλά “αντίστροφα”. Ένας φυσικός φορέας θερμότητας κυκλοφορεί στο πρώτο κύκλωμα. Είναι κλειστό σε εναλλάκτη θερμότητας που λειτουργεί ως εξατμιστής για το δεύτερο κύκλωμα.

Do-it-yourself αντλία θερμότητας για θέρμανση στο σπίτι 1 – γη; 2 – κυκλοφορία άλμης · 3 – αντλία κυκλοφορίας. 4 – εξατμιστής 5 – συμπιεστής. 6 – πυκνωτής 7 – σύστημα θέρμανσης. 8 – ψυκτικό. 9 – πνιγεί

Το δεύτερο κύκλωμα είναι η ίδια η αντλία θερμότητας, μέσα στην οποία υπάρχει φρέον. Ένας κύκλος αντλίας θερμότητας αποτελείται από τα ακόλουθα βήματα:

  1. Στον εξατμιστή, το freon θερμαίνεται σε σημείο βρασμού. Εξαρτάται από τον τύπο του freon και την πίεση σε αυτό το μέρος του συστήματος (συνήθως έως 5 ατμόσφαιρες).
  2. Σε αέρια κατάσταση, το freon εισέρχεται στον συμπιεστή και συμπιέζεται στις 25 ατμόσφαιρες, ενώ η θερμοκρασία του αυξάνεται (όσο μεγαλύτερη είναι η συμπίεση, τόσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία). Αυτή είναι η φάση της συσσώρευσης θερμότητας – από μεγάλο όγκο με χαμηλή θερμοκρασία, μετάβαση σε μικρό όγκο με υψηλή θερμοκρασία.
  3. Το αέριο που θερμαίνεται με πίεση εισέρχεται στον συμπυκνωτή, στον οποίο η θερμότητα μεταφέρεται στο ψυκτικό του συστήματος θέρμανσης.
  4. Μετά την ψύξη, το φρέον εισέρχεται στο γκάζι (γνωστός και ως ρυθμιστής ροής ή θερμοστατική βαλβίδα). Σε αυτό, η πίεση μειώνεται, το φρέον συμπυκνώνεται και επιστρέφει στον εξατμιστή με τη μορφή υγρού.

Πού είναι καλύτερο να «αφαιρέσετε» τη θερμότητα

Βασικά, υπάρχουν τρία μέσα από τα οποία μπορείτε να «πάρετε» θερμότητα:

1. Αέρας. Σε κανονική πίεση, όλοι οι τύποι φρέονων βράζουν σε αρνητικές θερμοκρασίες (για παράδειγμα, R22 – περίπου -25 ° C, R404 και R502 – περίπου -30 ° C). Αλλά για κυκλοφορία στο σύστημα, είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί υπερβολική πίεση ήδη στην πρώτη φάση – εξάτμιση. Οι ίδιες 4 ατμόσφαιρες στον εξατμιστή απαιτούν τη θερμοκρασία εξωτερικού αέρα να είναι τουλάχιστον 0 ° C για R22 και -5 ° C για R404 και R502. Στις περιοχές μας, αυτός ο τύπος αντλίας θερμότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για θέρμανση εκτός εποχής και για παροχή ζεστού νερού στη ζεστή περίοδο..

Do-it-yourself αντλία θερμότητας για θέρμανση στο σπίτι

2. Νερό. Αυτή είναι μια πιο σταθερή πηγή θερμότητας, υπό την προϋπόθεση ότι η δεξαμενή δεν παγώνει προς τα κάτω το χειμώνα. Όμως το σπίτι δεν πρέπει να βρίσκεται ακριβώς δίπλα σε μια λίμνη ή ποτάμι, αλλά να είναι στην πρώτη γραμμή.

Do-it-yourself αντλία θερμότητας για θέρμανση στο σπίτι

3. Γη. Η πιο σταθερή πηγή θερμικής ενέργειας. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε δύο σχήματα – οριζόντια και κάθετα. Οριζόντια φαίνεται ευκολότερη επειδή δεν απαιτεί διάτρηση. Ωστόσο, θα πρέπει να γίνει μεγάλη ποσότητα χωματουργικών έργων για να σκάψει ένα σύστημα τάφρων σε βάθος κάτω από το επίπεδο κατάψυξης του εδάφους (για μεσαία γεωγραφικά πλάτη κυμαίνεται από 1 μέτρο στα δυτικά του ευρωπαϊκού τμήματος της χώρας και έως 1,6-1,8 πιο κοντά στα Ουράλια, στη Σιβηρία η κατάσταση είναι «ακόμη χειρότερη») “Το κατακόρυφο σχήμα είναι πιο ευέλικτο και αποδοτικό, αλλά απαιτεί διάτρηση σε σημαντικό βάθος. Παρόλο που μπορούν να χρησιμοποιηθούν αρκετά ρηχά πηγάδια αντί για ένα βαθύ..

Do-it-yourself αντλία θερμότητας για θέρμανση στο σπίτι

Σχηματικό διάγραμμα

Το ίδιο το κύκλωμα της αντλίας θερμότητας είναι απλό: εξατμιστής – συμπιεστής – συμπυκνωτής – πνιγμός – εξατμιστής.

Η καρδιά του κυκλώματος είναι ο συμπιεστής. Μπορείτε να αγοράσετε ένα νέο, αλλά είναι φθηνότερο να βρείτε ένα μεταχειρισμένο. Φυσικά, δεν μιλάμε για συμπιεστές χαμηλής ισχύος για οικιακά ψυγεία, αλλά για μοντέλα εγκατεστημένα σε συστήματα split. Είναι απαραίτητο να εστιάσετε όχι στην κατανάλωση ενέργειας, αλλά στην ισχύ σε λειτουργία θέρμανσης (που είναι 5-20% υψηλότερη από ό, τι στη λειτουργία ψύξης).

Το μοντέλο του συμπιεστή επιλέγεται σύμφωνα με την αναλογία 1 kW ανά 10 τετραγωνικά. μέτρα θερμαινόμενης περιοχής.

Do-it-yourself αντλία θερμότητας για θέρμανση στο σπίτι

Προσοχή! Η ισχύς μπορεί να αναφέρεται όχι μόνο σε kW, αλλά και σε BTU (αγγλική μονάδα μέτρησης θερμικής ενέργειας, που υιοθετείται για την τεχνολογία του κλίματος). Η μετατροπή είναι εύκολη – διαιρέστε την τιμή BTU με 3,4.

Κατά τον υπολογισμό των παραμέτρων μιας αντλίας θερμότητας, συμπεριλαμβανομένων των εναλλάκτη θερμότητας, χρησιμοποιήστε λογισμικό σχεδιασμένο για μοντελοποίηση, υπολογισμό και βελτιστοποίηση συστημάτων ψύξης, για παράδειγμα, CoolPack

Ήδη στο στάδιο των υπολογισμών (ή μάλλον, κατά τον καθορισμό της “εισόδου”), μπορείτε να βελτιστοποιήσετε το σύστημα επιλέγοντας τις βέλτιστες θερμικές συνθήκες.

Η χρήση αντλίας θερμότητας είναι αποτελεσματική για συστήματα θέρμανσης χαμηλής θερμοκρασίας, για παράδειγμα, για ενδοδαπέδια θέρμανση με θερμοκρασία που δεν υπερβαίνει τους 35-40 ° C. Παρεμπιπτόντως, η ίδια θερμοκρασία συνιστάται για ιατρικές απαιτήσεις για το σύστημα DHW.

Do-it-yourself αντλία θερμότητας για θέρμανση στο σπίτι

Για κάθε τύπο freon υπάρχουν βέλτιστες θερμοκρασίες «εισόδου» και «εξόδου», πιο συγκεκριμένα, βρασμού και συμπύκνωσης, αλλά η διαφορά σε όλα αυτά δεν είναι μεγαλύτερη από 45-50 ° C.

Φαίνεται ότι η αύξηση της θερμοκρασίας στην έξοδο της αντλίας θερμότητας θα έχει θετικό αποτέλεσμα, αλλά αυτό δεν ισχύει. Η διαφορά θερμοκρασίας θα αυξηθεί επίσης, γεγονός που θα οδηγήσει σε μείωση του COP (συντελεστής μετατροπής ή απόδοση ενός κινητήρα θερμότητας). Επιπλέον, αυτό απαιτεί τη χρήση ενός πιο ισχυρού συμπιεστή και επιπλέον κατανάλωσης ενέργειας..

Η ιδανική COP δεν μπορεί να επιτευχθεί (απώλειες στο συμπιεστή, κατανάλωση ενέργειας, απώλειες θερμότητας κατά τη μεταφορά εντός του συστήματος κ.λπ.), επομένως οι πραγματικές τιμές κυμαίνονται συνήθως από 3 έως 5.

Υπάρχει ένας άλλος τρόπος αύξησης της απόδοσης – η χρήση ενός δισθενούς κυκλώματος θέρμανσης.

Στην πραγματικότητα, το σύστημα θέρμανσης πρέπει να λειτουργεί με πλήρη χωρητικότητα μόνο για το 15-20% ολόκληρης της σεζόν. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε επιπλέον συσκευές θέρμανσης (για παράδειγμα, κεραμικό θερμαντήρα ή θερμαντήρα). Η μείωση της θερμικής ισχύος σχεδιασμού έως και 80% θα εξοικονομήσει στον συμπιεστή, θα μειώσει το βάθος του φρεατίου ή το μήκος των οριζόντιων σωλήνων και θα μειώσει την κατανάλωση ενέργειας για τη συντήρηση της ίδιας της αντλίας θερμότητας.

Ο σχεδιασμός του οριζόντιου ή κάθετου εναλλάκτη θερμότητας εδάφους εξαρτάται από τη δεδομένη ονομαστική ισχύ της αντλίας θερμότητας και του COP. Κατά μέσο όρο, 20 W απομακρύνονται από κάθε μέτρο του “ορίζοντα” (με βήμα τοποθέτησης σωλήνων τουλάχιστον 0,7 m) και από το “κάθετο” – 50 W. Αλλά οι συγκεκριμένες τιμές εξαρτώνται από τον τύπο του βράχου και την περιεκτικότητα σε υγρασία. Οι καλύτερες τιμές για τα υπόγεια ύδατα.

Do-it-yourself αντλία θερμότητας για θέρμανση στο σπίτι

Ενδιαφέρων! Υπάρχουν επίσης άλλοι εναλλάκτες θερμότητας εδάφους – «σπιράλ» ή «καλάθι». Στην πραγματικότητα, είναι ένας κάθετος καθετήρας κατασκευασμένος από σωλήνα με τη μορφή σπείρας, ο οποίος επιτρέπει τη μείωση του βάθους διάτρησης..

Αφού προσδιορίσετε το μήκος του οριζόντιου κυκλώματος ή το βάθος του κάθετου καθετήρα, υπολογίστε τις διαστάσεις του εξατμιστή και του συμπυκνωτή.

Κατασκευή Εξατμιστή και Συμπυκνωτή

Μπορείτε να αγοράσετε έτοιμους εναλλάκτες θερμότητας τόσο για τον εξατμιστή (σε χαμηλή πίεση) όσο και για τον συμπυκνωτή (σε πιέσεις έως 25 bar). Αλλά είναι φθηνότερο να τα φτιάξετε από χαλκό σωλήνα για κλιματιστικά (που έχει σχεδιαστεί ειδικά για να λειτουργεί με ψυκτικά σε υψηλή πίεση) και αυτοσχέδια δοχεία.

Σπουδαίος! Οι χαλκοσωλήνες δεν είναι τόσο καθαροί και εύκαμπτοι. Είναι χειρότερο να συγκολλάτε και να τυλίγετε κατά την εγκατάσταση.

Do-it-yourself αντλία θερμότητας για θέρμανση στο σπίτι

Υπολογίζεται η επιφάνεια του εναλλάκτη θερμότητας, η οποία είναι άμεσα ανάλογη με την ισχύ απελευθέρωσης θερμότητας και αντιστρόφως ανάλογη με τη διαφορά θερμοκρασίας των φορέων θερμότητας στην είσοδο και την έξοδο κάθε συνδεδεμένου κυκλώματος (σύστημα γείωσης και θέρμανσης).

Γνωρίζοντας τη διάμετρο του σωλήνα και την επιφάνεια, προσδιορίστε το μήκος κάθε πηνίου για τον εξατμιστή και τον συμπυκνωτή.

Είναι καλύτερα να φτιάξετε ένα δοχείο για έναν πυκνωτή από ανοξείδωτο χάλυβα (η θερμοκρασία του εισερχόμενου ατμού freon μπορεί να είναι αρκετά υψηλή):

  • πάρτε μια έτοιμη δεξαμενή κατάλληλης χωρητικότητας (έτσι ώστε να χωράει μια σπείρα από χαλκό σωλήνα).
  • Τοποθετήστε ένα πηνίο σε αυτό (είσοδος στην κορυφή, έξοδος στο κάτω μέρος).
  • Αφαιρέστε τα άκρα του χαλκού σωλήνα για σύνδεση με τον συμπιεστή και τη βαλβίδα διαστολής (με συγκόλληση ή φλάντζα).
  • φτιάξτε έναν προσαρμογέα προσαρμογέα στη δεξαμενή για τη σύνδεση σωλήνων του συστήματος θέρμανσης.
  • συγκολλήστε το καπάκι.

Do-it-yourself αντλία θερμότητας για θέρμανση στο σπίτι

Ο εξατμιστής λειτουργεί σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, οπότε μπορείτε να πάρετε ένα φθηνότερο πλαστικό δοχείο για αυτό, μέσα στο οποίο κόβονται προσαρμογείς για να συνδεθούν στον βρόχο γείωσης. Διαφέρει επίσης από τον συμπυκνωτή στη θέση του πηνίου εναλλάκτη θερμότητας (υγρή φάση φρεόν από τη βαλβίδα διαστολής) από κάτω, έξοδο στον συμπιεστή από ψηλά.

Εγκατάσταση του κυκλώματος

Μετά την κατασκευή των εναλλάκτη θερμότητας, συναρμολογείται το υδραυλικό κύκλωμα αερίου:

  • ο συμπιεστής, ο συμπυκνωτής και ο εξατμιστής είναι εγκατεστημένοι στη θέση τους.
  • χαλκοσωλήνες χαλκού
  • συνδέστε τον εξατμιστή στην αντλία κυκλώματος γείωσης.
  • συνδέστε το συμπυκνωτή στο σύστημα θέρμανσης.

Do-it-yourself αντλία θερμότητας για θέρμανση στο σπίτι 1 – αντλία κυκλοφορίας του κυκλώματος εδάφους. 2 – εξατμιστής. 3 – έξοδος του εδάφους. 4 – θερμοστατική βαλβίδα. 5 – συμπιεστής. 6 – στο σύστημα θέρμανσης. 7 – πυκνωτής. 8 – επιστροφή συστήματος θέρμανσης

Το ηλεκτρικό κύκλωμα (συμπιεστής, αντλία βρόχου γείωσης, αυτοματισμός έκτακτης ανάγκης) πρέπει να συνδεθεί μέσω ειδικού κυκλώματος, το οποίο πρέπει να αντέχει σε αρκετά υψηλά ρεύματα εκκίνησης.

Είναι επιτακτική ανάγκη να χρησιμοποιήσετε διακόπτη κυκλώματος, καθώς και απενεργοποίηση έκτακτης ανάγκης από το διακόπτη θερμοκρασίας: στην έξοδο νερού από το συμπυκνωτή (με υπερθέρμανση) και την έξοδο άλμης από τον εξατμιστή (με υπερψύξη).

Βαθμολογήστε το άρθρο
( No ratings yet )
Κοινοποίηση σε φίλους
Συμβουλές για οποιοδήποτε θέμα από ειδικούς
Πρόσθεσε ένα σχόλιο

Κάνοντας κλικ στο κουμπί "Υποβολή σχολίου", αποδέχομαι την επεξεργασία προσωπικών δεδομένων και αποδέχομαι την πολιτική απορρήτου