Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Първите версии на термопомпи могат само частично да задоволят нуждите от топлинна енергия. Съвременните сортове са по-ефективни и могат да се използват за отоплителни системи. Ето защо много собственици се опитват да монтират термопомпа със собствените си ръце.

Ще ви кажем как да изберете най-добрата опция за термопомпа, като вземете предвид гео-данните на района, в който се предвижда да бъдат инсталирани. Предложената за разглеждане статия подробно описва принципа на функциониране на системите за използване на „зелена енергия”, като различията са изброени. С нашите съвети, без съмнение ще се спрете на ефективния тип.

За независими майстори, представяме технологията на сглобяване на термопомпата. Представената за разглеждане информация се допълва от визуални диаграми, селекции на снимки и подробен видео брифинг в две части.

Какво представлява термопомпата и как работи тя?

Терминът термопомпа се отнася до набор от специфично оборудване. Основната функция на това оборудване е събирането на топлинна енергия и нейното транспортиране до потребителя. Източник на такава енергия може да бъде всяко тяло или среда, която има температура от + 1 ° или повече градуса.

В нашата околна среда източниците на топлина с ниска температура са повече от достатъчни. Това са промишлени отпадъци на предприятия, топлинни и атомни електроцентрали, канализация и др. За експлоатацията на термопомпи в областта на отоплението на дома са необходими три самостоятелни естествени източника - въздух, вода, земя.

Термопомпите „черпят“ енергия от процеси, които редовно се случват в околната среда. Потокът от процеси никога не спира, защото източниците се считат за неизчерпаеми по човешки критерии.

Трите потенциални доставчика на енергия, изброени, са пряко свързани с енергията на слънцето, която чрез загряване задвижва въздуха с вятъра и пренася топлинна енергия на земята. Изборът на източника е основният критерий, според който се класифицират термопомпените системи.

Принципът на работа на термопомпите се основава на способността на телата или средата да прехвърлят топлинна енергия към друго тяло или среда. Получателите и доставчиците на енергия в термопомпени системи обикновено работят по двойки.

Така се различават следните видове термопомпи:

  • Въздухът е вода.
  • Земята е вода.
  • Водата е въздух.
  • Водата е вода.
  • Земята е въздух.
  • Вода - вода
  • Въздухът е въздух.

В този случай първата дума определя вида на средата, в която системата приема нискотемпературна топлина. Вторият показва вида на превозвача, към който се предава тази топлинна енергия. Така че, в термопомпи водата е вода, топлината се взема от водната среда и течността се използва като топлоносител.

Термопомпите от конструктивен тип са парокомпресиращи инсталации. Те извличат топлина от природни източници, преработват и транспортират до потребителите (+)

Съвременните термопомпи използват три основни източника на топлинна енергия. Това - почвата, водата и въздуха. Най-простата от тези опции е въздушна термопомпа. Популярността на такива системи е свързана с техния доста прост дизайн и лекота на инсталиране.

Термопомпата включва вътрешен и външен модул. Външната част е предназначена за естествен енергиен прием, вътрешен за неговата обработка Външната термопомпена система въздух-въздух е подобна на външната страна на климатика, използва аналогични принципи. Ако искате да увеличите производителността на отоплителната система въздух-въздух, увеличете площта на изпарителя. Термичните системи, използващи топлина от вътрешността на земята, са значително по-сложни и скъпи за изграждане. Сред тях са вертикални изработки - кладенци За изграждането на хоризонтални изпарителни системи, които отделят топлина от почвата, са необходими големи площи, свободни от изграждане. Изпарителните тръби могат да бъдат положени в многобройни контури в окопите. Основното е да се вкопаят в земята необходимите кадри от енергийния приемник Кладенецът за използване на енергията на подземните води се изгражда съгласно принципи, сходни с правилата на устройството за изпарителни системи с наземен енергиен прием За устройството на вертикалния изпарител на топлинна помпа, която използва енергията на водата, се нуждаете от близък резервоар с достатъчна площ

Въпреки това, въпреки тази популярност, тези сортове имат доста ниска производителност. Освен това ефективността е нестабилна и зависи от сезонните колебания в температурата.

При понижаване на температурата, тяхното поведение намалява значително. Такива варианти на термопомпи могат да се разглеждат като допълнение към съществуващия основен източник на топлинна енергия.

Опциите на оборудването, които използват топлина на земята, се считат за по-ефективни. Почвата получава и акумулира топлинна енергия не само от Слънцето, но и постоянно се нагрява от енергията на земното ядро.

Това означава, че почвата е един вид акумулатор на топлина, чийто капацитет е практически неограничен. Освен това, температурата на почвата, особено на определена дълбочина, е постоянна и варира в незначителни граници.

Обхват на енергията, генерирана от термопомпи:

Термопомпите служат като енергийни доставчици за нуждите на нискотемпературните отоплителни кръгове и водните отоплителни системи. Термопомпите са намерили най-активното използване като доставчик на енергия за въздушни отоплителни кръгове. Термопомпите са в състояние напълно да осигурят на системата топъл под с необходимата температура на охлаждащата течност Малката топлинна помпа с малка или средна мощност перфектно се справя с нагрята вода за частен басейн

Постоянството на температурата на източника е важен фактор за стабилната и ефективна работа на този вид енергийно оборудване. Подобни характеристики имат системи, при които водната среда е основният източник на топлинна енергия. Колекторът на такива помпи се намира или в кладенеца, където се намира в водоносен хоризонт, или в резервоар.

Средната годишна температура на такива източници като почва и вода варира от + 7º до + 12º С. Тази температура е напълно достатъчна, за да се осигури ефективната работа на системата.

Най-ефективни са термопомпите, които извличат топлинна енергия от източници със стабилни температурни индекси, т.е. от вода и почва

Основните елементи на дизайна на термопомпите

За да работи електрическата централа в съответствие с принципите на работа на термопомпата, нейната конструкция трябва да включва 4 основни блока, а именно:

  • Компресор.
  • Изпарителя.
  • Кондензатора.
  • Дроселен клапан.

Важен елемент от конструкцията на термопомпата е компресор. Неговата основна функция е да повиши налягането и температурата на изпаренията в резултат на кипенето на хладилния агент. По-специално, съвременните спирални компресори се използват за отоплително и отоплително оборудване и термопомпи.

Течностите с ниска точка на кипене се използват като работна среда, която осъществява директния пренос на топлинна енергия. Обикновено се използват амоняк и фреони (+).

Такива компресори са проектирани да работят при температури под нулата. За разлика от други сортове, спиралните компресори произвеждат малко шум и работят както при ниски температури на кипене на газ, така и при високи температури на кондензация. Безспорното предимство е тяхната компактна големина и ниско специфично тегло.

Почти цялата енергия на термопомпата се изразходва за транспортиране на топлинна енергия отвън в помещението. Така, работата на системите отнема около 1 енергийна единица в производството на 4 - 6 единици (+)

Изпарителят като конструктивен елемент е резервоар, в който се осъществява превръщането на течния хладилен агент в пара. Хладилният агент, циркулиращ в затворена верига, преминава през изпарителя. В него хладилният агент се загрява и се превръща в пара. Получената пара под ниско налягане се насочва към компресора.

В компресор, охладителните пари се подлагат на налягане и температурата им се повишава. Компресорът изпомпва загрятата пара под високо налягане към кондензатора.

Компресорът компресира средата, циркулираща във веригата, в резултат на което нейната температура и налягане се повишават. След това компресираната среда навлиза в топлообменника (кондензатор), където се охлажда, пренасяйки топлина във вода или въздух.

Следващият структурен елемент на системата е кондензатор. Неговата функция се свежда до връщане на топлинна енергия към вътрешната верига на отоплителната система.

Серийните образци, произведени от промишлени предприятия, са оборудвани с пластинчати топлообменници. Основният материал за такива кондензатори е легирана стомана или мед.

За самостоятелно производство топлообменник подходяща медна тръба с диаметър от половин инч. Дебелината на стените на тръбите, използвани за производството на топлообменника, трябва да бъде най-малко 1 mm

В началото на тази част от хидравличния кръг е монтиран термостатичен или по друг начин вентил, където циркулиращата среда с високо налягане се превръща в среда с ниско налягане. По-точно, дросел, свързан с компресор, разделя веригата на термопомпата на две части: едната с параметри с високо налягане, а другата с ниски.

При преминаване през разширителен клапан, течността, циркулираща в затворена верига, частично се изпарява, в резултат на което налягането спада с температура. След това влиза в топлообменника, общувайки с околната среда. Той улавя енергията на средата и я връща обратно в системата.

Чрез дроселната клапа, потокът от хладилен агент се контролира към изпарителя. При избора на вентил е необходимо да се вземат предвид параметрите на системата. Клапанът трябва да отговаря на тези параметри.

При преминаване през терморегулиращия вентил, топлинната течност частично се изпарява и температурата на потока намалява (+)

Изберете типа на термопомпата

Основният индикатор за тази отоплителна система е мощността. От властта на първо място ще зависи от финансовите разходи за закупуване на оборудване и избора на един или друг източник на топлина с ниска температура. Колкото по-голям е капацитетът на топлинната помпена система, толкова по-висока е стойността на съставните елементи.

На първо място, това се отнася до капацитета на компресора, дълбочината на кладенците за геотермални сонди или зоната за разполагане на хоризонталния резервоар. Подходящите термодинамични изчисления са един вид гаранция, че системата ще работи ефективно.

Ако до личната зона има резервоар за вода, термопомпата вода-вода ще бъде най-рентабилният и продуктивен избор.

За начало е необходимо да се проучи място, което е планирано за инсталиране на помпата. Идеалното условие е наличието на резервоар на този обект. Използването на опцията тип вода-вода значително ще намали количеството земни работи.

Използването на топлината на земята, напротив, включва голям брой работи, свързани с изкопни работи. Системите, които използват водната среда като нискотемпературна топлина, се считат за най-ефективни.

Устройството на термопомпата, която извлича топлинна енергия от почвата, включва впечатляващо количество земни работи. Колекторът се поставя под сезонното ниво на замръзване.

Използвайте топлинната енергия на почвата по два начина. Първият включва сондажни кладенци с диаметър 100-168 мм. Дълбочината на такива кладенци, в зависимост от параметрите на системата, може да достигне 100 m или повече.

В тези кладенци се поставят специални сонди. Вторият метод използва колектор от тръби. Такъв колектор се поставя под земята в хоризонтална равнина. За тази опция се нуждаете от достатъчно голяма площ.

За полагане на колектора, площи с мокра почва се считат за идеални. Естествено, пробиването на сондажи ще струва повече от хоризонталното разположение на резервоара. Въпреки това, не всеки сайт има свободно пространство. За 1 kW мощност на термопомпата се нуждаете от 30 до 50 m² площ.

Устройството за взимане на топлинна енергия от един дълбок кладенец може да е малко по-евтино от изкопаването на яма. Но един сериозен плюс е значителното спестяване на пространство, което е важно за собствениците на малки площи.

В случай на присъствие на мястото на висок хоризонт на подземните води, топлообменниците могат да бъдат подредени в две кладенци, разположени на разстояние около 15 м един от друг.

Изборът на топлинна енергия в такива системи чрез изпомпване на подземни води в затворен контур, части от които са разположени в кладенци. Такава система трябва да инсталира филтър и периодично да почиства топлообменника.

Най-простата и най-евтина схема на топлинна помпа се основава на извличането на топлинна енергия от въздуха. След като тя стана основа за устройството хладилници, по-късно в съответствие с неговите принципи са разработени климатици.

Най-простата термопомпена система черпи енергия от въздушната маса. През лятото тя участва в отоплението, през зимата в климатик. Минусът на системата е, че в независима версия единицата с недостатъчна мощност

Ефективността на различните видове оборудване не е същата. Най-ниските индикатори имат помпи, използващи въздушната среда. Освен това тези цифри са в пряка зависимост от метеорологичните условия.

Почвените типове термопомпи имат стабилно представяне. Коефициентът на ефективност на тези системи варира в рамките на 2.8 -3.3. Най-ефективните системи имат вода-вода. Това се дължи преди всичко на стабилността на температурата на източника.

Трябва да се отбележи, че колкото по-дълбоко е разположен колекторът на помпата в резервоара, толкова по-стабилна ще бъде температурата. За да се получи система с мощност от 10 kW, се нуждаете от около 300 метра тръбопровод.

Основният параметър, характеризиращ ефективността на термопомпата, се счита за неговия коефициент на преобразуване. Колкото по-голям е коефициентът на преобразуване, толкова по-ефективна е топлинната помпа.

Степента на преобразуване на топлинната помпа се изразява чрез отношението на топлинния поток и електрическата мощност, консумирана от компресора.

Изграждане на термопомпа

Познавайки схемата на действие и устройството на термопомпата, е напълно възможно самостоятелно да се монтира и сглобява алтернативна отоплителна система. Преди започване на работа е необходимо да се изчислят всички основни параметри на бъдещата система. За да изчислите параметрите на бъдещата помпа, можете да използвате софтуера, предназначен да оптимизира охлаждащите системи.

Най-лесният вариант за изграждане е системата въздух-вода. Тя не изисква сложна работа на устройството на външната верига, което е присъщо на вода и земни разновидности на термопомпи. За инсталацията ще са необходими само два канала, единият от които ще бъде снабден с въздух, а вторият ще бъде използван за изхвърляне на отпадъчната маса.

Най-лесният начин да го направите е да имате термопомпа с топлина, извлечена от въздушната маса. Външен вентилатор издухва въздух към изпарителя.

В допълнение към вентилатора, трябва да придобиете компресор с необходимата мощност. За такова устройство е доста подходящ компресор, който е оборудван с конвенционални сплит системи. Не е необходимо да се купува нова единица.

Можете да го извадите от старото оборудване или да използвате компонентите на стария хладилник. Препоръчително е да се използва спирална версия. Тези компресорни опции, освен че притежават достатъчна ефективност, създават високо налягане, което осигурява повишаване на температурата.

За да изградите кондензатор, имате нужда от резервоар и медна тръба. От тръбата е намотка. За производството му се използва всяко цилиндрично тяло с желания диаметър. След като навиете на нея медна тръба, можете лесно и бързо да изработите този конструктивен елемент.

Готовата бобина е монтирана в предварително нарязан наполовина капацитет. За производството на контейнери е по-добре да се използват материали, устойчиви на корозионни процеси. След поставяне на бобината в нея, заварени са половинките на резервоара.

Площта на намотката се изчислява по следната формула:

MT / 0.8 RT,

когато:

  • MT е силата на топлинната енергия, която системата произвежда.
  • 0.8 е коефициентът на топлопроводимост при взаимодействието на водата с материала на намотката.
  • RT - разликата в температурата на водата на входа и изхода.

Избор на медна тръба за самостоятелно производство на серпентина, трябва да се обърне внимание на дебелината на стените. Тя трябва да бъде най-малко 1 mm. В противен случай, при навиване тръбата ще се деформира. Тръбата, през която входа на хладилния агент е разположен в горната част на резервоара.

Топлообменникът е изработен от медна тръба чрез навиване на медна тръба върху обекта с цилиндрична форма. Колкото по-голяма е площта на намотката, толкова по-висока е производителността на помпата

Изпарителят на термопомпата може да бъде направен в два варианта - под формата на резервоар с намотка в него и под формата на тръба в тръба. Тъй като температурата на течността в изпарителя е малка, капацитетът може да се изработи от пластмасов цев. В този контейнер се поставя веригата, която е изработена от медна тръба.

За разлика от кондензатора, бобината на изпарителната бобина трябва да съответства на диаметъра и височината на избрания контейнер. Вторият вариант на изпарителя: тръба в тръбата. В това изпълнение тръбата за хладилен агент се поставя в пластмасова тръба с по-голям диаметър, през която циркулира вода.

Дължината на такава тръба зависи от планираната мощност на помпата. Тя може да бъде от 25 до 40 метра. Тази тръба е навита в спирала.

Термостатичният вентил се отнася до спирателните и контролните клапани. Игла се използва като заключващ елемент в разширителната камера. Положението на вентила се определя от температурата в изпарителя.

Това е важен елемент от системата, която има доста сложна структура. Тя включва:

  • Термодвойка.
  • Aperture.
  • Капилярна тръба.
  • Termoballon.

Тези елементи могат да станат неизползваеми при високи температури. Ето защо, по време на работа по системата за запояване, вентилът трябва да се изолира с азбестова кърпа. Контролният вентил трябва да отговаря на капацитета на изпарителя.

След работа по изработката на основни конструктивни части идва основният момент за сглобяване на цялата конструкция в едно цяло. Най-важната стъпка е процесът на изпомпване на хладилен агент или охладител в системата.

Независимото извършване на такава операция едва ли е възможно за обикновен човек на улицата. Там ще трябва да се обърнат към професионалисти, които се занимават с ремонт и поддръжка на климатична техника.

Работниците в тази област, като правило, разполагат с необходимото оборудване. В допълнение към зареждането на хладилния агент, те могат да тестват работата на системата. Самоинтегрирането на хладилния агент може да доведе не само до структурна повреда, но и до сериозни наранявания. В допълнение, за да стартирате системата, вие също се нуждаете от специално оборудване.

При стартиране на системата се получава пиково начално натоварване, което обикновено е около 40 А. Следователно стартирането на системата без релето за стартиране е невъзможно. След първото пускане, настройката на вентила и налягането на хладилния агент са необходими.

Изборът на хладилен агент трябва да се приема сериозно. В крайна сметка, тази субстанция по същество се счита за основен “носител” на полезна топлинна енергия. От съществуващите модерни хладилни агенти, фреоните са най-популярни. Това са производни на въглеводородни съединения, в които част от въглеродните атоми се заменят с други елементи.

В резултат на това монтажът на отделните елементи на термопомпата трябва да има затворен контур, през който циркулира работната среда.

В резултат на тази работа беше получена система със затворен контур. Хладилният агент ще циркулира в него, като гарантира подбора и прехвърлянето на топлинна енергия от изпарителя към кондензатора. При свързването на термопомпите към системата за отопление на дома трябва да се има предвид, че температурата на водата, която излиза от кондензатора, не надвишава 50 - 60 градуса.

В связи небольшой температурой тепловой энергии, вырабатываемой тепловым насосом, в качестве потребителя тепла нужно выбирать специализированные приборы отопления. Это может быть теплый пол или же объемные низко-инерционные радиаторы из алюминия или стали с большой площадью излучения.

Самодельные варианты тепловых насосов наиболее уместно рассматривать в качестве вспомогательного оборудования, которое поддерживает и дополняет работу основного источника.

С каждым годом конструкции тепловых насосов совершенствуются. В промышленных образцах, предназначенных для бытового использования, используются более эффективные теплопередающие поверхности. В результате производительность систем постоянно растет.

Немаловажным фактором, который стимулирует развитие подобной технологии производства тепловой энергии, является экологическая составляющая. Подобные системы помимо того, что являются довольно эффективными, не загрязняют окружающую среду. Отсутствие открытого пламени делает его работу абсолютно безопасной.

Заключения и полезно видео по темата

Видео №1. Как сделать простейший самодельный тепловой насос с теплообменником из РЕХ трубы:

Видео №2. Продолжение инструктажа:

В качестве альтернативных систем отопления довольно давно используются тепловые насосы. Эти системы обладают надежностью, длительным сроком службы и, что немаловажно, безвредны для окружающей среды. Они всерьез начинают рассматриваться, как очередной шаг на пути развития эффективных и безопасных систем отопления.

Хотите задать вопрос или рассказать об интересном способе сооружения теплового насоса, не упомянутом в статье? Пишите, пожалуйста комментарии в расположенном ниже блоке.

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория:

Строителство