Typy tepelných čerpadiel a princíp činnosti. Princíp činnosti tepelných čerpadiel na vykurovanie domu. Konštrukčné prvky a princíp činnosti

Tepelné čerpadlo vzduch voda premieňa energiu vonkajšieho prostredia na teplo, ktoré ohrieva vnútorný priestor. To znamená, že pomocou tohto zariadenia možno obydlie alebo budovu „vykurovať“ obyčajným vzduchom. Navyše vzduch v peci nespaľuje, ale jednoducho odovzdáva svoje kalórie komplexnej jednotke - tepelnému čerpadlu, ktoré túto energiu dopraví do miestnosti a odovzdá ju vykurovaciemu systému.

Súhlasíte, takéto manipulácie s energiami sú podobné mágii. Ale na tepelných čerpadlách tohto typu nie je nič fantastické. A v tomto článku zvážime princípy fungovania a zariadenie takejto jednotky.

Schéma prevádzky vzduchového tepelného čerpadla je skopírovaná z chladničky alebo klimatizácie, a to:

• Nízkokalorický nosič energie (vzduch) varí chladivo naplnené do cyklického okruhu, ktorý spája výparník (lapač tepla) s kondenzátorom (emitor tepla).
• V kondenzátore pary chladiva prechádzajú do iného stavu agregácie (kvapalina) a odovzdávajú energiu vykurovaciemu systému.
• Potom kvapalné chladivo opäť ide do výparníka, kde sa zmení na paru. A všetko začína odznova.

To znamená, že v práci je použitý rovnaký inverzný Carnotov princíp, ale hlavnou súčasťou inštalácie nie je výparník, ktorý akumuluje teplo z okolitého priestoru, ale kondenzátor, ktorý dáva nahromadené kalórie spotrebiteľovi.

Cyklickú prevádzku jednotky zároveň zabezpečuje špeciálny kompresor, ktorý chladivo nielen prečerpáva po okruhu, ale ho aj stláča, čím zvyšuje prestup tepla na kondenzátore. Nejde však o jediný pohonný agregát inštalácie – tepelné čerpadlo je vybavené dostatočne výkonným ventilátorom, ktorý prefukuje výparník.

Ako spotrebiteľ tepla ohrieva vzduch v miestnosti buď konvektor, alebo systém „teplej podlahy“ alebo iné radiátory s veľkou plochou.

Ale so štandardnými batériami tepelné ventilátory nefungujú veľmi efektívne.

Konvektor s kondenzátorom je navyše namontovaný v interiéri a výparník s ventilátorom je buď vonku, na fasáde, alebo vo vnútri výfukovej vetvy ventilačného systému.

Výhody a nevýhody vzduchových tepelných čerpadiel

Recenzie na tepelné čerpadlo vzduch-voda sú dobré aj zlé. Koniec koncov, toto zariadenie so všetkými jeho nepopierateľnými výhodami nie je bez niektorých nedostatkov.

Okrem toho medzi výhody patria nasledujúce skutočnosti:

• Po prvé, takáto jednotka sa ľahko montuje. V prípade primárneho okruhu, uzavretého voči výparníku, nie sú potrebné zemné práce ani nádrže.
• Po druhé, vzduch žerie všade, ale pozemky v osobnom vlastníctve sú len mimo mesta, no o to viac sú problémy s umelými či prírodnými nádržami. Preto môžu byť vzduchové tepelné čerpadlá na vykurovanie inštalované aj v mestských oblastiach bez vyžiadania povolenia od regulačných orgánov.
• Po tretie, vzduchové čerpadlo je možné kombinovať s ventilačným systémom, využívajúc výkon jednotky na zvýšenie účinnosti výmeny vzduchu v miestnosti.

Okrem toho takéto čerpadlo pracuje takmer ticho a ľahko sa programuje.

Nevyhnutné nevýhody možno znázorniť ako takýto zoznam:

• Účinnosť jednotky závisí od teploty okolia. Preto je účinnosť zariadenia v lete vyššia ako v zime.
• Vzduchové čerpadlo je možné zapnúť len pri relatívne slabých mrazoch. Navyše pri -7 stupňoch Celzia už nebude fungovať domáce vzduchové čerpadlo. Hoci sa priemyselné jednotky zapínajú pri -25 stupňoch Celzia.

Vzduchové čerpadlo navyše nie je úplne autonómna elektráreň. Jednotka spotrebúva elektrickú energiu a premieňa 1 kWh na 11-14 MJ.

Urob si sám tepelné čerpadlo vzduch-zdroj: montážna schéma

Na rozdiel od pomerne zložitých geotermálnych a hydrotermálnych systémov je tepelné čerpadlo vzduch-voda dostupné aj na vlastnú výrobu.

Navyše na výrobu vzduchového systému potrebujeme relatívne lacnú súpravu pozostávajúcu z nasledujúcich častí a zostáv:

• Kompresor splitového systému - možno ho zakúpiť v servisnom stredisku alebo v opravovni
• 100-litrová nádrž z nehrdzavejúcej ocele - dá sa vybrať z každej starej práčky
• Vhodná je polymérová nádoba so širokým hrdlom - obyčajná plechovka alebo polypropylén.
• Medené rúry s priechodným priemerom viac ako 1 mm. Bude ich treba kúpiť, no ide o jediný drahý nákup v celom projekte.
• Sada uzatváracích a regulačných ventilov, ktorá bude obsahovať vypúšťací ventil, ventil na leptanie vzduchu, poistný ventil.
• Upevňovacie prvky - konzoly, spony na potrubia, svorky a iné veci.

Okrem toho potrebujeme čo najlacnejšie chladivo - freón a aspoň čo najjednoduchšiu riadiacu jednotku, bez ktorej bude použitie tepelných čerpadiel veľmi náročné, kvôli nutnosti synchronizácie chodu kompresora s teplotou na povrchu výparníka. a kondenzátor.

Montáž jednotky

No, samotný proces zostavovania je nasledovný:

• Cievku vyrábame z medenej rúry, ktorej rozmery musia zodpovedať prierezu a výške oceľovej nádrže.
• Cievku namontujeme do nádrže, pričom výstupy medenej rúrky necháme vonku. Ďalej nádrž utesníme a vybavíme vstupnou (spodnou) a výstupnou (hore) armatúrou. V dôsledku toho sa získa prvý prvok systému - kondenzátor - s hotovými kohútikmi pre priame vykurovacie potrubie (horná armatúra) a spätné potrubie (spodná armatúra)
• Kompresor namontujeme na stenu (pomocou držiaka). Tlakovú armatúru kompresora spojíme s horným výstupom medenej rúrky.
• Druhú cievku vyrábame z medenej rúrky, ktorej rozmery sa zhodujú s prierezom a výškou polymérovej plechovky.
• Cievku namontujeme do plechovky tak, že na jej koniec nainštalujeme ventilátor, ktorý fúka vzduch na cievku. Okrem toho by z plechovky mali vyjsť dva problémy. V dôsledku toho je celá táto konštrukcia, ktorá je výparníkom systému, namontovaná na fasáde alebo vo ventilačnej šachte.
• Spodný vývod nádrže (kondenzátora) spojíme so spodným vývodom plechovky (výparníka) vložením regulačnej škrtiacej klapky do tohto potrubia.
• Horný vývod plechovky spojíme so sacím potrubím kompresora.

To je v podstate všetko. Na princípe fungovania vzduchového tepelného čerpadla je systém takmer pripravený. Zostáva len naplniť chladivo do kompresora a pripojiť škrtiacu klapku k riadiacej jednotke.

Ohrev vzduchu tepelným čerpadlom: výpočet inštalačného výkonu

Výkon tepelného čerpadla závisí od mnohých faktorov, a to: od objemu chladiva, plochy špirály vo výparníku a kondenzátore, očakávaného objemu prestupu tepla do vykurovacieho systému atď. Preto sa vo väčšine prípadov výpočet výkonu vykonáva v špeciálnych programoch, ktoré zohľadňujú ďalšie vstupné údaje.

V zjednodušenej forme sú tieto programy koncipované ako online „kalkulačky“, s otvorenými poliami na zadávanie nasledujúcich parametrov:

• Plocha miestnosti a výška stropov - používajú sa na výpočet objemu.
• Región, kde sa budova nachádza – pomocou tohto parametra sa zisťuje priemerná ročná teplota vzduchu, ktorá ovplyvňuje výkon výparníka.
• Stupeň izolácie úlohy - pomocou tohto parametra sa určí očakávaný "kalorický obsah" vykurovacieho systému.

V záverečnej fáze sa posledné dva parametre prevedú na koeficienty, ktorými sa vynásobí objem miestnosti. Hodnota získaná v dôsledku takýchto manipulácií sa porovnáva s tabuľkovými hodnotami, ktoré spájajú výkon čerpadla s ohrievaným objemom.

V dôsledku toho sa ukazuje, že vykurovanie domu s rozlohou 100 metrov štvorcových spravidla vyžaduje 5-kilowattové tepelné čerpadlo a obydlie s rozlohou 350 metrov štvorcových je možné vykurovať 28-kilowattovým čerpadlom.

Vzduchové tepelné čerpadlo: nuansy údržby jednotky

Tepelné čerpadlo vzduch-voda nevyžaduje žiadnu špeciálnu údržbu, s čiastočnou demontážou/montážou.

Aby sa zachoval výkon systému, vlastník bude musieť vykonať iba nasledujúce manipulácie:

• Pravidelné čistenie ventilátora a grilu na výparníku od upchatých nečistôt (lístie, prach atď.).
• Pravidelné mazanie kompresora, vykonávané podľa schémy poskytnutej výrobcom.
• Výmena oleja v pohonných jednotkách (kompresor, ventilátor).
• Pravidelne kontrolujte integritu medeného potrubia chladiva a napájacieho kábla, ktorý napája kompresor a ventilátor.

Jedným typom tepelného čerpadla s jednoduchou konštrukciou je tepelné čerpadlo vzduch-vzduch. Princíp činnosti čerpadla je podobný ako pri geotermálnom tepelnom čerpadle. Rozdiel je v tom, že teplo sa neodoberá zo zeme alebo vody, ale z vonkajších vzdušných hmôt. V súlade s tým sa vykurovanie budovy uskutočňuje ohrievaním vzduchu v priestoroch.

Môžeme povedať, že tepelné čerpadlo vzduch-vzduch je naopak klimatizácia. To je hlavná výhoda tepelného čerpadla vzduch-vzduch - na jeho inštaláciu a prevádzku nie je potrebné vŕtanie studní a kladenie podzemného okruhu.

Ak z viacerých dôvodov nie je možné položiť obrys podzemného výmenníka tepla na odber tepla (nie je finančná príležitosť, na mieste nie je dostatok miesta na horizontálne uloženie, pod miestom nie je podzemná voda alebo sa vedľa neho nenachádza jazero, prítomnosť žulovej vrstvy v malých hĺbkach) - typ tepelného čerpadla vzduch-vzduch bude najprijateľnejším riešením pre ekonomické a ekologické vykurovanie.

Zariadenie a princíp činnosti tepelného čerpadla vzduch-vzduch

Tepelné čerpadlo vzduch-vzduch sa skladá z vonkajšej a vnútornej jednotky. Vonkajšia, tiež známa ako odparovacia jednotka, je umiestnená mimo budovy. S jeho pomocou sa odoberá teplo z vonkajšieho vzduchu. Toto teplo ohrieva chladivo, ktoré vrie do plynného stavu. Kompresor potom tento plyn stlačí, čím sa výrazne zvýši jeho teplota. Teplo stlačeného plynu sa prenáša do kondenzátora (vnútornej jednotky), ktorý je umiestnený v interiéri. Kondenzátor odovzdáva teplo vnútornému vzduchu. Tento proces prebieha nepretržite a je riadený automaticky, kým sa nedosiahne požadovaná izbová teplota.

Ak je potrebné vykurovať niekoľko miestností alebo jednu veľkú, potom sa v tomto prípade používajú rôzne systémy rozvodu a prívodu teplého vzduchu.

Vzhľadom na to, že tepelné čerpadlá tohto typu ohrievajú iba vzduch v priestoroch (je tu priamy ohrev vzduchu), je možné takéto tepelné čerpadlá použiť len na vykurovanie. To znamená, že na ohrev vody v kúpeľni alebo kuchyni je potrebné zabezpečiť iné riešenia.

Výhody používania

Výhodou tepelného čerpadla vzduch-vzduch v porovnaní s čerpadlom vzduch-voda je nízka teplota vzduchu, ktorý prechádza cez špirálu kondenzátora. Zjednodušene povedané, ak tepelné čerpadlá vzduch-voda pre kvalitný ohrev vyžadujú ohrev nosiča tepla (vody) na dostatočne vysoké teploty, tak v prípade tepelného čerpadla vzduch-vzduch je potrebná teplota ohrevu vzduchu oveľa nižšie. Navyše koeficient účinnosti tepelného čerpadla je tým vyšší, čím menší je rozdiel medzi teplotou zdroja tepla a teplotou vo vykurovacom systéme.

Hlavné výhody tepelného čerpadla vzduch-vzduch:

• jednoduchosť dizajnu, inštalácie a prevádzky - na inštaláciu takýchto tepelných čerpadiel nie je potrebné vŕtanie, kladenie zložitých komunikácií, prideľovanie špeciálnych miestností atď.;
• možnosť inštalácie v takmer každej klimatickej zóne;
• Tepelné čerpadlá tohto typu je možné inštalovať do už postaveného domu s existujúcim klasickým vykurovacím systémom, čím sa dosiahne výrazná úspora nákladov na vykurovanie. Inštalácia bude vyžadovať minimálne úpravy a zásahy do existujúceho dizajnu;
• majú najnižšie náklady a najkratšiu dobu návratnosti v porovnaní s inými typmi tepelných čerpadiel;
• nízka spotreba energie;
• samostatnosť, kompaktnosť a nehlučnosť práce;
• v lete možno tepelné čerpadlá vzduch-vzduch prepnúť do režimu chladenia a prítomnosť vysokoúčinných vzduchových filtrov pomôže vytvoriť požadovanú mikroklímu v priestoroch.

Nevýhody tepelného čerpadla vzduch-vzduch

Bohužiaľ, tepelné čerpadlá vzduch-vzduch majú aj svoje nevýhody. Jednou z nich je závislosť hodnoty výkonu od kolísania teploty vonkajšieho vzduchu.

Pri teplote vonkajšieho vzduchu 0°C klesne koeficient energetickej účinnosti tepelného čerpadla na úroveň 2-2,5, to znamená, že na 1 kW spotrebovanej energie sa vyrobí 2-2,5 kW tepla.

Na porovnanie, pri vyšších teplotách majú tieto tepelné čerpadlá faktor energetickej účinnosti 3-4. A keď teplota klesne na -20 ° C, koeficient energetickej účinnosti klesne na 1. To znamená, že je potrebné vykurovať miestnosť inými prostriedkami. Aj keď v súčasnosti existujú výrobcovia so svetoznámymi menami, ktorí ponúkajú tepelné čerpadlá vzduch-vzduch, ktoré dokážu efektívne fungovať pri teplotách až do -25°C.

Čítanie 7 min.

Pod pojmom tepelné čerpadlo sa rozumie súbor jednotiek určených na akumuláciu tepelnej energie z rôznych zdrojov v prostredí a odovzdanie tejto energie spotrebiteľom.

Takýmito zdrojmi môžu byť napríklad stúpačky odpadových vôd, odpad z rôznych veľkých priemyselných odvetví, teplo vznikajúce pri prevádzke z rôznych elektrární atď. V dôsledku toho môžu ako zdroj pôsobiť rôzne médiá a telesá s teplotou vyššou ako jeden stupeň.

Úlohou tepelného čerpadla je premieňať prirodzenú energiu vody, zeme alebo vzduchu na tepelnú energiu pre potreby spotrebiteľa. Keďže tieto druhy energie sa neustále samoregenerujú, môžeme ich považovať za neobmedzený zdroj.

Princíp fungovania tepelného čerpadla na vykurovanie domu

Princíp činnosti tepelných čerpadiel je založený na schopnosti telies a médií odovzdávať svoju tepelnú energiu iným podobným telesám a médiám. Podľa tejto vlastnosti sa rozlišujú rôzne typy tepelných čerpadiel, v ktorých je nevyhnutne prítomný dodávateľ energie a jej príjemca.

V názve čerpadla je na prvom mieste uvedený zdroj tepelnej energie a na druhom je typ nosiča, na ktorý sa energia prenáša.

V dizajne každého tepelného čerpadla na vykurovanie domu sú 4 hlavné prvky:

1. Kompresor určený na zvýšenie tlaku a teploty pary vznikajúcej pri varení freónu.
2. Výparník, čo je nádrž, v ktorej freón prechádza z kvapalného do plynného skupenstva.
3. V kondenzátore odovzdáva chladivo tepelnú energiu vnútornému okruhu.
4. Škrtiaci ventil reguluje množstvo chladiva vstupujúceho do výparníka.

Typ tepelného čerpadla vzduch vzduch znamená, že tepelná energia bude odoberaná z vonkajšieho prostredia (atmosféry) a odovzdávaná nosiču, teda vzduchu.

Tepelné čerpadlo vzduch vzduch: princíp činnosti

Princíp fungovania tohto systému je založený na nasledujúcom fyzikálnom jave: médium v ​​kvapalnom stave, vyparovanie, znižuje teplotu povrchu, odkiaľ sa rozptýli.

Pre názornosť sa v krátkosti zamyslime nad prevádzkou chladničky s mrazničkou. Freón, ktorý cirkuluje cez rúrky chladničky, odoberá teplo z chladničky a sám sa ohrieva. Vďaka tomu sa ním nazbierané teplo prenáša do vonkajšieho prostredia (teda do miestnosti, v ktorej sa chladnička nachádza). Potom sa chladivo stlačené v kompresore opäť ochladí a cirkulácia pokračuje. Vzduchové tepelné čerpadlo funguje na rovnakom princípe – odoberá teplo z vonkajšieho vzduchu a vykuruje dom.

Konštrukcia jednotky pozostáva z nasledujúcich častí:

• Externá čerpacia jednotka pozostáva z kompresora, výparníka s ventilátorom a expanzného ventilu.
• Na cirkuláciu freónu sa používajú tepelne izolované medené rúrky
• Kondenzátor s ventilátorom. Slúži na rozptýlenie už ohriateho vzduchu po ploche priestorov.

Počas prevádzky vzduchového tepelného čerpadla pri vykurovaní domu prebiehajú v určitom poradí tieto procesy:

• Ventilátor nasáva vonkajší vzduch do jednotky a prechádza cez vonkajší výparník. Freón, ktorý v systéme robí cyklus, zbiera všetku tepelnú energiu z vonkajšieho vzduchu. V dôsledku toho prechádza z kvapalného stavu do plynného stavu.
• Následne sa plynný freón stlačí v kondenzátore a prechádza do vnútornej jednotky.
• Potom plyn prechádza do kvapalného stavu, pričom nahromadené teplo odovzdáva vzduchu v miestnosti. Tento proces prebieha v kondenzátore umiestnenom v miestnosti.
• Nadmerný tlak odchádza cez expanzný ventil a freón v kvapalnom stave prechádza do nového kruhu.

Freón bude neustále odoberať tepelnú energiu z pouličného vzduchu, pretože jeho teplota bude vždy nižšia. Výnimkou je, keď je vonku veľmi chladno. Za takýchto podmienok sa účinnosť tepelného čerpadla zníži.

Ak chcete zvýšiť výkon jednotky, maximalizujte povrchy kondenzátora a výparníka.

Ako každé zložité zariadenie, aj vzduchové tepelné čerpadlo má svoje klady a zápory. Medzi výhody stojí za to zdôrazniť:

1. Podľa potreby môže jednotka zvýšiť alebo znížiť teplotu vykurovania domu.
2. Tento typ čerpadla neznečisťuje životné prostredie škodlivými produktmi spaľovania paliva.
3. Zariadenie sa ľahko inštaluje.
4. Vzduchové čerpadlo je absolútne bezpečné z hľadiska požiaru.
5. Koeficient prestupu tepla čerpadla je v porovnaní s nákladmi na energiu veľmi vysoký (na 1 kW spotrebovanej elektriny sa vyrobí 4 až 5 kW tepla)
6. Líšia sa v rozumnej cene.
7. Zariadenie sa pohodlne používa.
8. Systém je riadený automaticky.

Z mínusov vzduchového systému stojí za zmienku:

1. Mierny hluk vytváraný prevádzkou zariadenia.
2. Účinnosť zariadenia závisí od teploty okolia.
3. Pri nízkych vonkajších teplotách sa zvyšuje spotreba elektrickej energie. (pod -10 stupňov)
4. Systém je úplne závislý od dostupnosti elektriny. Problém je možné vyriešiť inštaláciou autonómneho generátora.
5. Vzduchové čerpadlo nemôže ohrievať vodu.

Vo všeobecnosti sú zariadenia vzduch-vzduch ideálne na vykurovanie drevodomov, v ktorých sa vzhľadom na charakter materiálu znižujú prirodzené tepelné straty.

Pred výberom vzduchového čerpadla by ste mali zistiť nasledujúce kľúčové body:

• Index izolácie miestností.
• Námestie všetkých miestností
• Počet ľudí žijúcich v súkromnom dome
• klimatické podmienky

Vo väčšine prípadov 10 m2. m miestnosti by malo predstavovať asi 0,7 kW výkonu zariadenia.

Tepelné čerpadlá na ohrev vody v domácnostiach.

Pri usporiadaní vykurovacieho systému v súkromnom dome sú systémy triedy voda-voda vhodné. Okrem toho budú môcť zabezpečiť bývanie s teplou vodou. Ako zdroje prirodzeného tepla sú vhodné rôzne nádrže, podzemná voda a pod.

Prevádzka čerpadla voda-voda je založená na zákone, že zmena stavu agregácie (z kvapaliny na plyn a naopak) látky pod vplyvom rôznych faktorov má za následok uvoľnenie alebo absorpciu tepelnej energie.

Tento typ čerpadla je možné použiť na vykurovanie domu aj pri nízkych teplotách okolia, keďže v hlbokých vrstvách zeme je teplota stále nad nulou.

Princíp činnosti tepelného čerpadla voda-voda je nasledovný:

• Špeciálne čerpadlo poháňa vodu cez medené rúrky systému z externého zdroja do inštalácie.
• V zariadení pôsobí voda z prostredia na chladivo (freón), ktorého bod varu je od +2 do +3 stupňov. Časť tepelnej energie vody sa prenáša na freón.
• Kompresor nasáva plynné chladivo a stláča ho. V dôsledku tohto procesu sa teplota chladiva ešte zvýši.
• Potom je freón odoslaný do kondenzátora, kde ohrieva vodu na požadovanú teplotu (40-80 stupňov). Ohriata voda vstupuje do potrubia vykurovacieho systému. Tu sa freón vráti do tekutého stavu a cyklus začína odznova.

Treba poznamenať, že zariadenia voda-voda sa používajú na vykurovanie domu s rozlohou 50 - 150 m2.

Tepelné čerpadlo voda voda: princíp činnosti

Pri výbere zariadenia tejto triedy by ste mali venovať pozornosť určitým podmienkam:

• Ako zdroj energie by sa mali uprednostňovať otvorené nádrže (ľahšie sa montujú potrubia), vo vzdialenosti nie väčšej ako 100 m. Okrem toho by hĺbka nádrže pre severnejšie regióny mala byť aspoň 3 metre (voda v takej hĺbke väčšinou nezamŕza). Potrubie vedúce k vode musí byť izolované.
• Tvrdosť vody výrazne ovplyvňuje činnosť čerpadla. Nie každý model je schopný fungovať pri vysokej miere tuhosti. V dôsledku toho sa pred zakúpením zariadenia odoberie vzorka vody a na základe výsledkov sa vyberie čerpadlo.
• Podľa druhu prevádzky sa jednotky delia na monovalentné a bivalentné. Prvý sa dokonale vyrovná s úlohou hlavného zdroja tepla (kvôli ich vysokému výkonu). Ten môže pôsobiť ako dodatočný zdroj vykurovania.
• S výkonom čerpadla sa zvyšuje jeho účinnosť, no zároveň sa zvyšuje aj spotreba elektrickej energie.
• Ďalšie funkcie zariadenia. Napríklad: zvukotesné puzdro, funkcia ohrevu úžitkovej vody, automatické ovládanie atď.
• Na výpočet požadovaného výkonu zariadenia je potrebné vynásobiť celkovú plochu priestorov 0,07 kW (ukazovateľ energie na 1 m2). Tento vzorec platí pre štandardné izby s výškou nie väčšou ako 2,7 m.

Každý majiteľ súkromného domu sa snaží minimalizovať náklady na vykurovanie domu. V tomto smere sú tepelné čerpadlá podstatne výhodnejšie ako iné možnosti vykurovania, poskytujú 2,5-4,5 kW tepla na kilowatt spotrebovanej elektriny. Odvrátená strana mince: na získanie lacnej energie budete musieť investovať veľa peňazí do vybavenia, najskromnejšia vykurovacia inštalácia s výkonom 10 kW bude stáť 3500 USD. e. (vyvolávacia cena).

Jediným spôsobom, ako znížiť náklady 2-3 krát, je vyrobiť tepelné čerpadlo vlastnými rukami (skrátene TN). Zvážte niekoľko skutočných pracovných možností, ktoré zhromaždili a otestovali nadšení remeselníci v praxi. Keďže výroba komplexnej jednotky vyžaduje základné znalosti chladiacich strojov, začnime teóriou.

Vlastnosti a princíp fungovania HP

Ako sa tepelné čerpadlo líši od iných zariadení na vykurovanie súkromných domov:

• na rozdiel od kotlov a ohrievačov jednotka nevyrába teplo sama o sebe, ale ako klimatizácia ho presúva do vnútra budovy;
• HP sa nazýva čerpadlo, pretože „odčerpáva“ energiu zo zdrojov nekvalitného tepla – okolitého vzduchu, vody alebo pôdy;
• jednotka je poháňaná výlučne elektrickou energiou spotrebovanou kompresorom, ventilátormi, obehovými čerpadlami a riadiacou doskou;
• Prevádzka jednotky je založená na Carnotovom cykle používanom vo všetkých chladiacich strojoch, ako sú klimatizácie a delené systémy.

V režime vykurovania funguje tradičný split systém normálne pri teplotách nad mínus 5 stupňov, v silných mrazoch účinnosť prudko klesá

Odkaz. Teplo je obsiahnuté v akejkoľvek látke, ktorej teplota je nad absolútnou nulou (mínus 273 stupňov). Moderné technológie umožňujú odoberať špecifikovanú energiu zo vzduchu s teplotou do -30 °C, zeme a vody - do +2 °C.

Carnotov cyklus výmeny tepla zahŕňa pracovnú tekutinu - freónový plyn, vriaci pri teplotách pod nulou. Striedavo sa vyparuje a kondenzuje v dvoch výmenníkoch tepla, chladivo absorbuje energiu prostredia a prenáša ju do budovy. Vo všeobecnosti sa princíp činnosti tepelného čerpadla opakuje, ako je zahrnuté vo vykurovaní:

1. V kvapalnej fáze sa freón pohybuje cez rúrky vonkajšieho výmenníka tepla výparníka, ako je znázornené na obrázku. Prijímaním tepla vzduchu alebo vody cez kovové steny sa chladivo ohrieva, vrie a odparuje.
2. Potom plyn vstupuje do kompresora, ktorý sa natlakuje na vypočítanú hodnotu. Jeho úlohou je zvýšiť bod varu látky tak, aby freón kondenzoval pri vyššej teplote.
3. Prechodom cez vnútorný výmenník tepla-kondenzátor sa plyn opäť zmení na kvapalinu a nahromadenú energiu odovzdá priamo nosiču tepla (vode) alebo vzduchu v miestnosti.
4. V poslednej fáze vstupuje kvapalný freón do odlučovača vlhkosti a potom do škrtiaceho zariadenia. Tlak látky opäť klesne, freón je pripravený prejsť druhým cyklom.

Schéma fungovania tepelného čerpadla je podobná princípu fungovania split systému

Poznámka. Bežné split systémy a továrenské tepelné čerpadlá majú spoločnú – schopnosť prenášať energiu v oboch smeroch a fungovať v 2 režimoch – vykurovanie/chladenie. Prepínanie je realizované pomocou štvorcestného reverzného ventilu, ktorý mení smer prúdenia plynu pozdĺž okruhu.

V domácich klimatizáciách a HP sa používajú rôzne typy termostatických ventilov na zníženie tlaku chladiva pred výparníkom. V split systémoch pre domácnosť hrá úlohu regulátora jednoduché kapilárne zariadenie, v čerpadlách je inštalovaný drahý termostatický expanzný ventil (TRV).

Upozorňujeme, že vyššie uvedený cyklus sa vyskytuje vo všetkých typoch tepelných čerpadiel. Rozdiel spočíva v spôsoboch dodávky / odvodu tepla, ktoré uvedieme nižšie.

Typy škrtiacich armatúr: kapilára (foto vľavo) a termostatický expanzný ventil (TRV)

Rôzne inštalácie

Podľa všeobecne uznávanej klasifikácie sú HP rozdelené do typov podľa zdroja prijatej energie a typu chladiva, do ktorého sa prenáša:

Odkaz. Druhy tepelných čerpadiel sú uvedené v poradí podľa zvyšujúcich sa nákladov na zariadenie spolu s inštaláciou. Vzduchové inštalácie sú najlacnejšie, geotermálne inštalácie sú drahé.

Hlavným parametrom, ktorý charakterizuje tepelné čerpadlo na vykurovanie domu, je koeficient účinnosti COP, ktorý sa rovná pomeru medzi prijatou a spotrebovanou energiou. Napríklad relatívne lacné ohrievače vzduchu sa nemôžu pochváliť vysokým COP - 2,5 ... 3,5. Vysvetľujeme: po spotrebovaní 1 kW elektriny dodáva inštalácia 2,5-3,5 kW tepla do obydlia.

Spôsoby získavania tepla z vodných zdrojov: z jazierka (vľavo) a cez studne (vpravo)

Vodné a pôdne systémy sú efektívnejšie, ich reálny koeficient sa pohybuje v rozmedzí 3…4,5. Výkon je premenlivá hodnota, ktorá závisí od mnohých faktorov: konštrukcia okruhu výmenníka tepla, hĺbka ponoru, teplota a prietok vody.

Dôležitý bod. Teplovodné tepelné čerpadlá nie sú schopné bez prídavných okruhov zohriať chladivo až na 60-90 °C. Bežná teplota vody z TČ je 35 ... 40 stupňov, tu jednoznačne vyhrávajú bojlery. Preto odporúčanie výrobcov: pripojiť zariadenie na nízkoteplotné vykurovanie - voda.

Ktoré TN je lepšie zbierať

Formulujeme problém: potrebujete postaviť domáce tepelné čerpadlo s najnižšími nákladmi. Z toho vyplýva niekoľko logických záverov:

1. Inštalácia bude musieť použiť minimum drahých dielov, takže nebude možné dosiahnuť vysokú hodnotu COP. Z hľadiska výkonu naše zariadenie stratí na továrenské modely.
2. Preto je zbytočné robiť čistý vzduchový HP, je jednoduchšie ho použiť v režime vykurovania.
3. Ak chcete získať skutočné výhody, musíte vyrobiť tepelné čerpadlo vzduch-voda, voda-voda alebo vybudovať geotermálnu inštaláciu. V prvom prípade môžete dosiahnuť COP asi 2-2,2, vo zvyšku - dosiahnuť ukazovateľ 3-3,5.
4. Bez okruhov podlahového vykurovania sa nezaobíde. Chladiaca kvapalina zahriata na 30 - 35 stupňov je nekompatibilná so sieťou radiátorov, s výnimkou južných oblastí.

Položenie vonkajšieho obrysu HP k nádrži

Komentujte. Výrobcovia tvrdia: invertorový split systém funguje pri teplote na ulici mínus 15-30 ° C. V skutočnosti je účinnosť vykurovania výrazne znížená. Podľa majiteľov domov v mrazivých dňoch vnútorná jednotka dodáva sotva teplý prúd vzduchu.

Na implementáciu vodnej verzie HP sú potrebné určité podmienky (voliteľné):

• nádrž 25-50 m od obydlia, vo väčšej vzdialenosti sa spotreba elektriny dramaticky zvýši vďaka výkonnému obehovému čerpadlu;
• studňa alebo studňa s dostatočnou zásobou (odtokom) vody a miestom na odtok (jama, druhá studňa, žľab, kanalizácia);
• prefabrikovaná kanalizácia (ak do nej smiete naraziť).

Prietok podzemnej vody sa dá ľahko vypočítať. V procese odoberania tepla podomácky vyrobená TČ zníži ich teplotu o 4-5°C, odtiaľ sa objem prietoku určuje cez tepelnú kapacitu vody. Na získanie 1 kW tepla (berieme deltu teplôt vody 5 stupňov) je potrebné preháňať tepelným čerpadlom za hodinu asi 170 litrov.

Vykurovanie domu s rozlohou 100 m² bude vyžadovať výkon 10 kW a spotrebu vody 1,7 tony za hodinu - pôsobivý objem. Takéto tepelné čerpadlo je vhodné pre malý vidiecky dom s rozlohou 30-40 m², najlepšie izolovaný.

Spôsoby získavania tepla geotermálnymi tepelnými čerpadlami

Montáž geotermálneho systému je reálnejšia, aj keď proces je dosť namáhavý. Možnosť položiť potrubie vodorovne nad oblasťou v hĺbke 1,5 m je okamžite zamietnutá - budete musieť celú oblasť lopatou alebo zaplatiť peniaze za služby zemného zariadenia. Metóda vŕtania studní je oveľa jednoduchšia a lacnejšia na realizáciu, prakticky bez narušenia krajiny.

Najjednoduchšie tepelné čerpadlo z okennej klimatizácie

Ako asi tušíte, na výrobu tepelného čerpadla voda-vzduch je potrebný funkčný chladič okien. Je veľmi žiaduce zakúpiť si model vybavený spätným ventilom a schopný pracovať na vykurovanie, inak budete musieť prerobiť freónový okruh.

Poradenstvo. Pri kúpe použitej klimatizácie venujte pozornosť typovému štítku, na ktorom sú uvedené technické vlastnosti domáceho spotrebiča. Parameter, ktorý vás zaujíma, je (uvádzaný v kilowattoch alebo britských tepelných jednotkách - BTU).

Vykurovací výkon zariadenia je väčší ako chladiaci a rovná sa súčtu dvoch parametrov - výkon plus teplo generované kompresorom

Pri troche šťastia nemusíte ani púšťať freón a elektrónky znovu spájkovať. Ako premeniť klimatizáciu na tepelné čerpadlo:

Odporúčanie. Ak nie je možné umiestniť výmenník tepla do nádrže bez prerušenia freónových vedení, skúste odčerpať plyn a odrežte potrubia na správnych miestach (smerom od výparníka). Po zostavení jednotky výmeny tepla vody bude musieť byť okruh spájkovaný a naplnený freónom. Množstvo chladiva je uvedené aj na štítku.

Teraz zostáva spustiť podomácky vyrobený HP a upraviť prietok vody, čím sa dosiahne maximálna účinnosť. Upozorňujeme: improvizovaný ohrievač používa úplne továrenskú "plnku", len ste presunuli radiátor zo vzduchu do kvapaliny. Ako systém funguje naživo, pozrite si video remeselníka:

Realizácia geotermálnej inštalácie

Ak vám predchádzajúca možnosť umožňuje dosiahnuť približne dvojnásobné úspory, potom aj podomácky vyrobený uzemňovací obvod poskytne COP v oblasti 3 (tri kilowatty tepla na 1 kW spotrebovanej elektriny). Pravda, výrazne sa zvýšia aj finančné a mzdové náklady.

Aj keď na internete bolo publikovaných veľa príkladov montáže takýchto zariadení, neexistuje univerzálny návod s výkresmi. Ponúkneme pracovnú verziu, zostavenú a odskúšanú skutočným domácim majstrom, aj keď veľa vecí si bude treba domyslieť a dokončiť svojpomocne – ťažko dať všetky informácie o tepelných čerpadlách do jednej publikácie.

Výpočet zemného okruhu a tepelných výmenníkov čerpadla

Podľa vlastných odporúčaní pristúpime k výpočtom geotermálneho čerpadla s vertikálnymi sondami tvaru U umiestnenými v studniach. Je potrebné zistiť celkovú dĺžku vonkajšieho obrysu a potom - hĺbku a počet vertikálnych hriadeľov.

Počiatočné údaje pre príklad: potrebujete vykurovať súkromný izolovaný dom s rozlohou 80 m² a výškou stropu 2,8 m, ktorý sa nachádza v strednom pruhu. nebudeme vyrábať na vykurovanie, potrebu tepla určíme podľa plochy s prihliadnutím na tepelnú izoláciu - 7 kW.

Voliteľne môžete vybaviť horizontálny kolektor, ale potom budete musieť prideliť veľkú plochu na výkop

Dôležité objasnenie. Inžinierske výpočty tepelných čerpadiel sú pomerne zložité a vyžadujú si vysokú kvalifikáciu vykonávateľa, tejto téme sú venované celé knihy. Článok poskytuje zjednodušené výpočty prevzaté z praktických skúseností staviteľov a remeselníkov - milovníkov domácich výrobkov.

Intenzita výmeny tepla medzi zemou a nemrznúcou kvapalinou cirkulujúcou pozdĺž obrysu závisí od typu pôdy:

• 1 bežný meter vertikálnej sondy ponorenej do podzemnej vody prijme asi 80 W tepla;
• v kamenistých pôdach bude odvod tepla asi 70 W / m;
• hlinité pôdy nasýtené vlhkosťou vydajú asi 50 W na 1 m kolektora;
• suché horniny - 20 W / m.

Odkaz. Vertikálna sonda pozostáva z 2 slučiek rúr spustených na dno studne a vyplnených betónom.

Príklad výpočtu dĺžky potrubia. Na vyťaženie potrebných 7 kW tepelnej energie zo surovej ílovej horniny je potrebné vydeliť 7000 W 50 W/m, dostaneme celkovú hĺbku sondy 140 m. Teraz je potrubie rozmiestnené cez studne hlboké 20 m, ktoré môžete vŕtať vlastnými rukami. Spolu 7 vrtov 2 teplovýmenných slučiek, celková dĺžka potrubia je 7 x 20 x 4 = 560 m.

Ďalším krokom je výpočet teplovýmennej plochy výparníka a kondenzátora. Rôzne internetové zdroje a fóra ponúkajú niektoré vzorce výpočtu, vo väčšine prípadov sú nesprávne. Nedovolíme si odporúčať takéto metódy a zavádzať vás, ale ponúkneme niekoľko ošemetných možností:

1. Obráťte sa na ktoréhokoľvek známeho výrobcu doskových výmenníkov tepla, ako je Alfa Laval, Kaori, Anvitek atď. Môžete ísť na oficiálnu webovú stránku značky.
2. Vyplňte formulár na výber výmenníka alebo zavolajte manažérovi a objednajte si výber jednotky s uvedením parametrov média (nemrznúca zmes, freón) - vstupná a výstupná teplota, tepelná záťaž.
3. Špecialista spoločnosti urobí potrebné výpočty a ponúkne vhodný model výmenníka tepla. Medzi jeho charakteristikami nájdete tú hlavnú - plochu výmeny.

Doskové jednotky sú veľmi efektívne, ale drahé (200-500 eur). Lacnejšie je zostaviť rúrkový výmenník tepla z medenej rúrky s vonkajším priemerom 9,5 alebo 12,7 mm. Vynásobte údaj vydaný výrobcom bezpečnostným faktorom 1,1 a vydeľte obvodom potrubia, získate metráž.

Nerezový doskový výmenník tepla je ideálnou možnosťou výparníka, je efektívny a zaberá málo miesta. Problémom je vysoká cena produktu

Príklad. Teplovýmenná plocha navrhovanej jednotky bola 0,9 m². Pri výbere medenej rúrky ½ "s priemerom 12,7 mm vypočítame obvod v metroch: 12,7 x 3,14 / 1000 ≈ 0,04 m. Určite celkovú metráž: 0,9 x 1,1 / 0,04 ≈ 25 m.

Vybavenie a materiály

Budúce tepelné čerpadlo sa navrhuje postaviť na báze vonkajšej jednotky deleného systému vhodnej kapacity (uvedené na štítku). Prečo je lepšie použiť použitú klimatizáciu:

• zariadenie je už vybavené všetkými komponentmi - kompresorom, škrtiacou klapkou, prijímačom a štartovacím elektrikárom;
• do tela chladiaceho stroja je možné umiestniť domáce výmenníky tepla;
• existujú pohodlné servisné porty na tankovanie freónu.

Poznámka. Používatelia zbehlí v téme si samostatne vyberajú vybavenie – kompresor, expanzný ventil, regulátor atď. Ak máte skúsenosti a znalosti, takýto prístup je len vítaný.

Nie je vhodné zostavovať tepelné čerpadlo na základe starej chladničky - výkon jednotky je príliš nízky. V najlepšom prípade bude možné „vyžmýkať“ až 1 kW tepla, čo stačí na vykúrenie jednej malej miestnosti.

Okrem externého „rozdeleného“ bloku budete potrebovať nasledujúce materiály:

• HDPE potrubie Ø20 mm - do uzemňovacieho okruhu;
• polyetylénové armatúry na montáž kolektorov a pripojenie k výmenníkom tepla;
• obehové čerpadlá - 2 ks;
• manometre, teplomery;
• kvalitná hadica na vodu alebo HDPE rúrka s priemerom 25-32 mm pre plášť výparníka a kondenzátora;
• medená rúrka Ø9,5-12,7 mm s hrúbkou steny najmenej 1 mm;
• izolácia potrubí a freónových vedení;
• súprava na utesnenie vykurovacích káblov uložených vo vnútri vodovodného systému (potrebné na utesnenie koncov medených rúrok).

Súprava priechodiek pre utesnený vstup medenej rúrky

Ako externé chladivo sa používa soľný roztok vody alebo nemrznúcej zmesi na vykurovanie - etylénglykol. Budete tiež potrebovať zásobu freónu, ktorého značka je uvedená na typovom štítku deleného systému.

Montáž výmenníka tepla

Pred začatím inštalačných prác je potrebné demontovať vonkajší modul - odstráňte všetky kryty, odstráňte ventilátor a veľký bežný radiátor. Ak neplánujete použiť čerpadlo ako chladiacu kvapalinu, deaktivujte solenoid, ktorý ovláda spätný ventil. Snímače teploty a tlaku musia byť zachované.

Poradie montáže hlavnej jednotky HP:

1. Vyrobte kondenzátor a výparník vložením medenej rúrky do odhadovanej dĺžky hadice. Na koncoch nainštalujte T-kusy na pripojenie uzemnenia a vykurovacích okruhov, vyčnievajúce medené rúrky utesnite špeciálnou súpravou vykurovacieho kábla.
   
2. Pomocou kusu plastovej rúrky Ø150-250 mm ako jadra naviňte domáce dvojrúrkové obvody a priveďte konce správnym smerom, ako je to urobené vo videu nižšie.
3. Umiestnite a pripevnite oba rúrkové výmenníky tepla na miesto štandardného radiátora, prispájkujte medené rúrky na príslušné svorky. K servisným portom je najlepšie pripojiť „horúci“ výmenník tepla-kondenzátor.
   
4. Nainštalujte továrenské snímače, ktoré merajú teplotu chladiva. Izolujte holé časti rúr a samotné výmenníky tepla.
5. Nainštalujte teplomery a tlakomery na vodovodné potrubia.

Poradenstvo. Ak plánujete inštalovať hlavnú jednotku vonku, musíte urobiť opatrenia, aby ste zabránili zamrznutiu oleja v kompresore. Zakúpte a nainštalujte zimnú súpravu na ohrev elektrickej olejovej vane.

Na tematických fórach existuje ďalší spôsob výroby výparníka - medená rúrka je navinutá do špirály a potom vložená do uzavretej nádoby (nádrž alebo sud). Táto možnosť je celkom rozumná s veľkým počtom otáčok, keď sa vypočítaný výmenník tepla jednoducho nezmestí do krytu klimatizácie.

Zariadenie uzemňovacej slučky

V tejto fáze sa realizujú jednoduché, ale časovo náročné zemné práce a ukladanie sond do studní. Posledné možno vykonať ručne alebo pozvať vŕtačku. Vzdialenosť medzi susednými studňami je minimálne 5 m Ďalší postup prác:

1. Vykopajte plytkú priekopu medzi otvory na položenie prívodných potrubí.
2. Spustite 2 slučky polyetylénových rúrok do každého otvoru a vyplňte jamy betónom.
3. Priveďte vedenia do miesta pripojenia a namontujte spoločný rozdeľovač pomocou tvaroviek z HDPE.
4. Potrubie uložené v zemi izolujte a zasypte zeminou.

Vľavo na fotografii - spúšťanie sondy do plastového potrubia plášťa, vpravo - kladenie očných liniek do výkopu

Dôležitý bod. Pred betonážou a zásypom nezabudnite skontrolovať tesnosť okruhu. Napríklad pripojte vzduchový kompresor k rozdeľovaču, natlakujte 3-4 bary a nechajte niekoľko hodín pôsobiť.

Pri pripájaní diaľnic sa riaďte nižšie uvedeným diagramom. Pri plnení systému soľankou alebo etylénglykolom budú potrebné odbočky s kohútikmi. Priveďte dve hlavné rúrky z kolektora k tepelnému čerpadlu a pripojte ich k „studenému“ výmenníku tepla výparníka.

V najvyšších bodoch oboch vodných okruhov musia byť nainštalované odvzdušňovacie otvory, ktoré nie sú na schéme bežne znázornené

Nezabudnite nainštalovať čerpaciu jednotku zodpovednú za cirkuláciu kvapaliny, smer prúdenia je smerom k freónu vo výparníku. Médiá prechádzajúce cez kondenzátor a výparník sa musia pohybovať smerom k sebe. Ako správne vyplniť čiary „studenej“ strany, pozrite si video:

Podobne je kondenzátor pripojený k systému podlahového vykurovania domu. Z dôvodu nízkej teploty prívodu nie je potrebné inštalovať zmiešavaciu jednotku s trojcestným ventilom. Ak je potrebné TČ kombinovať s inými zdrojmi tepla (solárne kolektory, kotly), použite viac výkonov.

Naplnenie a spustenie systému

Po inštalácii a pripojení jednotky k elektrickej sieti začína dôležitá etapa - plnenie systému chladivom. Čaká tu úskalia: neviete, koľko freónu je potrebné nabiť, pretože objem hlavného okruhu výrazne vzrástol v dôsledku inštalácie domáceho kondenzátora s výparníkom.

Problematiku rieši spôsob tankovania podľa tlaku a teploty prehriatia freónu, meraného na vstupe kompresora (freón je tam dodávaný v plynnom stave). Podrobné pokyny na vyplnenie metódy merania teploty sú uvedené v.

Druhá časť prezentovaného videa hovorí, ako naplniť systém freónom značky R22 podľa tlaku a teploty prehriatia chladiva:

Po doplnení paliva zapnite obe obehové čerpadlá na prvú rýchlosť a spustite kompresor. Kontrolujte teplotu soľného roztoku a vnútorného chladiva pomocou teplomerov. Počas zahrievacej fázy môžu potrubia chladiva zamrznúť a potom by sa námraza mala roztopiť.

Záver

Výroba a prevádzka geotermálneho tepelného čerpadla vlastnými rukami je veľmi náročná. Určite budú potrebné opakované vylepšenia, opravy chýb, vylepšenia. Väčšina porúch v podomácky vyrobených HP sa spravidla vyskytuje v dôsledku nesprávnej montáže alebo plnenia hlavného okruhu výmeny tepla. Ak jednotka okamžite zlyhala (bezpečnostná automatika fungovala) alebo sa chladiaca kvapalina nezohrievala, stojí za to zavolať technikovi chladenia - diagnostikuje a upozorní na chyby.

Vykurovacie zariadenia, pre ktoré sa používajú pomerne drahé typy nosičov energie, ako je plyn, elektrina, tuhé a kvapalné palivá, dostali pomerne nedávno dôstojnú alternatívu - tepelné čerpadlo voda-voda. Na prevádzku takéhoto zariadenia, ktoré si v Rusku len začína získavať na popularite, sú potrebné nevyčerpateľné zdroje energie, vyznačujúce sa nízkym potenciálom. Súčasne je možné čerpať tepelnú energiu z takmer všetkých vodných zdrojov, ktoré môžu byť použité ako prírodné a umelé nádrže, studne, studne atď. Ak je výpočet a inštalácia takejto čerpacej jednotky vykonaná správne, potom je schopná zabezpečiť vykurovanie obytných aj priemyselných objektov počas celej zimy.

Konštrukčné prvky a princíp činnosti

Pri uvažovaných tepelných čerpadlách na vykurovanie domu sa princíp činnosti podobá princípu činnosti chladiaceho zariadenia, len naopak. Ak chladiaca jednotka odoberá časť tepla zo svojej vnútornej komory smerom von, a tým znižuje teplotu v nej, potom úlohou tepelného čerpadla je ochladzovať prostredie a ohrievať chladivo, ktoré sa pohybuje potrubím vykurovacieho systému. Na rovnakom princípe fungujú tepelné čerpadlá vzduch-voda a zem-voda, ktoré na vykurovanie obytných a priemyselných priestorov využívajú aj energiu z nekvalitných zdrojov.

Konštrukčná schéma tepelného čerpadla voda-voda, ktorá je najproduktívnejšia spomedzi zariadení využívajúcich zdroje energie s nízkym potenciálom, naznačuje prítomnosť takých prvkov, ako sú:

• vonkajší okruh, pozdĺž ktorého sa odčerpáva voda z vodného zdroja;
• vnútorný okruh, cez ktorého potrubie sa chladivo pohybuje;
• výparník, v ktorom sa chladivo premieňa na plyn;
• kondenzátor, v ktorom sa plynné chladivo opäť stáva kvapalinou;
• kompresor určený na zvýšenie tlaku plynného chladiva pred jeho vstupom do kondenzátora.

V zariadení tepelného čerpadla voda-voda teda nie je nič zložité. Ak je v blízkosti domu prírodná alebo umelá nádrž, potom je najlepšie použiť na vykurovanie budovy tepelné čerpadlo voda-voda, ktorého princíp činnosti a konštrukčné vlastnosti sú nasledovné.

1. Okruh, ktorý je primárnym výmenníkom tepla, cez ktorý cirkuluje nemrznúca zmes, je umiestnený na dne zásobníka. V tomto prípade musí byť hĺbka, v ktorej sa vykonáva inštalácia primárneho výmenníka tepla, pod úrovňou mrazu zásobníka. Nemrznúca zmes, ktorá prechádza primárnym okruhom, sa ohrieva na teplotu 6-8 ° a potom sa privádza do výmenníka tepla, pričom odovzdáva teplo jeho stenám. Úlohou nemrznúcej zmesi cirkulujúcej v primárnom okruhu je odovzdať tepelnú energiu vody chladivu (freónu).
2. V prípade, že prevádzková schéma tepelného čerpadla počíta s odberom a prenosom tepelnej energie z vody čerpanej z podzemnej studne, nemrznúci okruh sa nepoužíva. Voda zo studne prechádza špeciálnym potrubím cez komoru výmenníka tepla, kde odovzdáva svoju tepelnú energiu chladivu.
3. Výmenník tepla pre tepelné čerpadlá je najdôležitejším prvkom ich konštrukcie. Ide o zariadenie pozostávajúce z dvoch modulov - výparníka a kondenzátora. Vo výparníku sa freón, dodávaný cez kapilárnu trubicu, začína rozširovať a mení sa na plyn. Pri kontakte plynného freónu so stenami výmenníka tepla sa nízkopotenciálna tepelná energia prenáša do chladiva. Freón nabitý takouto energiou sa privádza do kompresora.
4. Freón je stlačený v kompresore, v dôsledku čoho teplota chladiva stúpa. Po stlačení v komore kompresora vstupuje freón do ďalšieho modulu výmenníka tepla - kondenzátora.
5. V kondenzátore sa plynný freón opäť mení na kvapalinu a ním nahromadená tepelná energia sa prenáša na steny nádoby, v ktorej sa nachádza chladivo. Vstup do komory druhého modulu výmenníka tepla, freón, ktorý je v plynnom stave, kondenzuje na stenách zásobníka, odovzdáva im tepelnú energiu, ktorá sa potom prenáša do vody v takejto komore. Ak má freón na výstupe z výparníka teplotu 6–8 stupňov Celzia, potom na vstupe do kondenzátora tepelného čerpadla voda-voda, v dôsledku vyššie uvedeného princípu činnosti takéhoto zariadenia, jeho hodnota dosahuje 40-70 stupňov Celzia.

Princíp činnosti tepelného čerpadla je teda založený na tom, že chladivo pri prechode do plynného skupenstva odoberá z vody tepelnú energiu a pri prechode do kvapalného skupenstva v kondenzátore uvoľňuje nahromadenú energiu do kvapalné médium - nosič tepla vykurovacieho systému.

Tepelné čerpadlá vzduch-voda a zem-voda fungujú úplne na rovnakom princípe, rozdiel je len v type zdroja, ktorý sa používa na výrobu nízkopotenciálnej tepelnej energie. Inými slovami, tepelné čerpadlo má jeden princíp činnosti, ktorý sa nelíši v závislosti od typu alebo modelu zariadenia.

O tom, ako efektívne ohrieva chladivo vykurovacieho systému tepelné čerpadlo, do značnej miery závisí kolísanie teploty vody - zdroja nízkopotenciálnej energie. Takéto zariadenia vykazujú vysokú účinnosť pri práci s vodou zo studní, kde sa teplota kvapalného média počas roka pohybuje v rozmedzí 7–12 stupňov Celzia.

Čerpadlo voda-voda patrí medzi tepelné čerpadlá zem

Princíp činnosti tepelného čerpadla voda-voda, ktorý zabezpečuje vysokú účinnosť tohto zariadenia, umožňuje použiť takéto zariadenia na vybavenie vykurovacích systémov obytných a priemyselných budov nielen v regiónoch s teplými zimami, ale aj v severných regiónoch.

Aby tepelné čerpadlo, ktorého prevádzková schéma je opísaná vyššie, preukázalo vysokú účinnosť, mali by ste vedieť, ako vybrať správne zariadenie. Je veľmi žiaduce, aby sa výber tepelného čerpadla voda-voda (rovnako ako "vzduch - voda" a "zem - voda") vykonával za účasti kvalifikovaného a skúseného odborníka.

Pri výbere tepelného čerpadla na ohrev vody sa berú do úvahy nasledujúce parametre takéhoto zariadenia:

• produktivita, od ktorej závisí plocha budovy, ktorej vykurovanie môže zabezpečiť čerpadlo;
• značka, pod ktorou sa zariadenie vyrába (tento parameter je potrebné vziať do úvahy, pretože seriózne spoločnosti, ktorých výrobky už mnohí spotrebitelia oceňujú, venujú veľkú pozornosť spoľahlivosti a funkčnosti vyrábaných modelov);
• náklady na najvybranejšie zariadenie a jeho inštaláciu.

Pri výbere tepelných čerpadiel voda-voda, vzduch-voda, zem-voda sa odporúča venovať pozornosť prítomnosti ďalších možností pre takéto zariadenia. To zahŕňa najmä možnosť:

• riadenie prevádzky zariadení v automatickom režime (tepelné čerpadlá pracujúce v tomto režime vďaka špeciálnemu regulátoru umožňujú vytvárať komfortné životné podmienky v budove, v ktorej slúžia; je možné vykonávať zmeny prevádzkových parametrov a iné činnosti na ovládanie tepelných čerpadiel, ktoré sú vybavené regulátorom pomocou mobilného zariadenia alebo diaľkového ovládača);
• použitie zariadenia na ohrev vody v systéme TÚV (tuto možnosť venujte pozornosť, pretože nie je dostupná v niektorých (najmä starších) modeloch tepelných čerpadiel, ktorých kolektor je inštalovaný v otvorených vodných útvaroch).

Výpočet výkonu zariadenia: pravidlá vykonávania

Pred výberom konkrétneho modelu tepelného čerpadla je potrebné vypracovať projekt vykurovacieho systému, ktorému bude takéto zariadenie slúžiť, ako aj vypočítať jeho výkon. Takéto výpočty sú potrebné na určenie skutočnej potreby tepelnej energie budovy s určitými parametrami. Zároveň treba počítať s tepelnými stratami v takejto budove, ako aj s prítomnosťou okruhu TÚV v nej.

Pre tepelné čerpadlo voda-voda sa výpočet výkonu vykonáva podľa nasledujúcej metódy.

• Najprv určte celkovú plochu budovy, na vykurovanie ktorej bude použité tepelné čerpadlo.
• Po určení plochy budovy je možné vypočítať výkon tepelného čerpadla schopného zabezpečiť vykurovanie. Pri takomto výpočte dodržujte pravidlo: na 10 metrov štvorcových. m stavebnej plochy vyžaduje 0,7 kilowattu výkonu tepelného čerpadla.
• Ak bude tepelné čerpadlo slúžiť aj na zabezpečenie fungovania systému TÚV, tak k získanej hodnote jeho výkonu sa pripočítava 15–20 %.

Výpočet výkonu tepelného čerpadla podľa vyššie opísanej metódy je relevantný pre budovy, v ktorých výška stropu nepresahuje 2,7 metra. Presnejšie výpočty, ktoré zohľadňujú všetky vlastnosti budov, ktoré sa majú vykurovať pomocou tepelného čerpadla, vykonávajú pracovníci špecializovaných organizácií.

Pre tepelné čerpadlo vzduch-voda sa výpočet výkonu vykonáva podľa podobnej metódy, ale s prihliadnutím na niektoré nuansy.

Ako si vyrobiť tepelné čerpadlo sami

Keď dobre pochopíte, ako funguje tepelné čerpadlo voda-voda, môžete si takéto zariadenie vyrobiť vlastnými rukami. V skutočnosti je domáce tepelné čerpadlo súborom hotových technických zariadení, správne vybraných a pripojených v určitom poradí. Aby tepelné čerpadlo s vlastnými rukami preukázalo vysokú účinnosť a nespôsobovalo problémy počas prevádzky, je potrebné vykonať predbežný výpočet jeho hlavných parametrov. Na tento účel môžete použiť príslušné programy a online kalkulačky na webových stránkach výrobcov takýchto zariadení alebo kontaktovať špecializovaných špecialistov.

Aby ste si mohli vyrobiť tepelné čerpadlo vlastnými rukami, musíte vybrať prvky jeho zariadenia podľa vopred vypočítaných parametrov a vykonať ich správnu inštaláciu.

Kompresor

Kompresor pre domáce tepelné čerpadlo je možné odobrať zo starej chladničky alebo split systému, pričom treba venovať pozornosť výkonu takéhoto zariadenia. Výhodou použitia kompresorov z delených systémov je nízka hlučnosť vznikajúca pri ich prevádzke.

Kondenzátor

Ako kondenzátor pre domáce tepelné čerpadlo môžete použiť špirálu demontovanú zo starej chladničky. Niektorí to vyrábajú svojpomocne pomocou inštalatérskych prác alebo špeciálnej chladiacej trubice. Ako nádobu, do ktorej umiestnite špirálu kondenzátora, môžete použiť nerezovú nádrž s objemom približne 120 litrov. Na umiestnenie cievky do takejto nádrže sa najprv rozreže na dve polovice a potom, keď je cievka nainštalovaná, sa zvarí.

Pred výberom alebo vlastnou výrobou cievky je veľmi dôležité vypočítať jej plochu. Vyžaduje si to nasledujúci vzorec:

P3 \u003d MT / 0,8 PT

Parametre použité v tomto vzorci sú:

• МТ je výkon tepla generovaného tepelným čerpadlom (kW);
• PT je rozdiel medzi teplotami na vstupe do a na výstupe tepelného čerpadla.

Aby sa zabránilo vytváraniu vzduchových bublín v kondenzátore tepelného čerpadla z chladničky, vstup do špirály by mal byť umiestnený v hornej časti nádrže a výstup z nej by mal byť v spodnej časti.

Výparník

Ako nádobu na výparník môžete použiť jednoduchý plastový sud s objemom 127 litrov so širokým hrdlom. Na vytvorenie cievky, ktorej plocha je určená rovnakým spôsobom ako v prípade kondenzátora, sa používa aj medená rúrka. V domácich tepelných čerpadlách sa spravidla používajú ponorné výparníky, v ktorých skvapalnený freón vstupuje zospodu a v hornej časti špirály sa mení na plyn.

Veľmi opatrne, pomocou spájkovania, pri vlastnej výrobe tepelného čerpadla by ste mali nainštalovať termostat, pretože tento prvok nemôže byť zahriaty na teplotu vyššiu ako 100 stupňov Celzia.

Na dodávanie vody do prvkov vlastného tepelného čerpadla, ako aj na jeho vypúšťanie sa používajú obyčajné kanalizačné potrubia.

Tepelné čerpadlá voda-voda sú v porovnaní so zariadeniami vzduch-voda a zem-voda jednoduchšie, ale efektívnejšie, takže tento typ zariadenia sa najčastejšie vyrába samostatne.

Montáž domáceho tepelného čerpadla a jeho uvedenie do prevádzky

Na zostavenie a spustenie domáceho tepelného čerpadla budete potrebovať nasledujúci spotrebný materiál a vybavenie:

1. zváračka;
2. vákuové čerpadlo (na kontrolu vákua celého systému);
3. valec s freónom, ktorý sa plní cez špeciálny ventil (ventil musí byť nainštalovaný v systéme vopred);
4. snímače teploty, ktoré sú inštalované na kapilárnych rúrkach na výstupe z celého systému a na výstupe z výparníka;
5. štartovacie relé, poistka, DIN lišta a elektrický panel.

Všetky zváracie a závitové spoje počas montáže by sa mali vykonávať s najvyššou kvalitou, aby sa zabezpečila absolútna tesnosť systému, cez ktorý sa bude freón pohybovať.

V prípade, že voda v otvorenom zásobníku pôsobí ako zdroj nízkopotenciálnej energie, je potrebné dodatočne vyrobiť kolektor, z ktorého prítomnosti vyplýva princíp fungovania tepelných čerpadiel tohto typu. Ak má využívať vodu z podzemného zdroja, je potrebné vyvŕtať dve studne, do jednej z nich bude voda vypúšťaná po prejdení celého systému.

1 , priemerné hodnotenie: 5,00 z 5)