Kā ar savām rokām izgatavot siltumsūkni mājas apkurei: darbības princips un montāžas shēmas

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

Mēs jums pateiksim, kā izvēlēties labāko variantu siltumsūknim, ņemot vērā tās teritorijas ģeodatus, kurā to plānots uzstādīt. Izskatīšanai piedāvātajā rakstā detalizēti aprakstīts “zaļās enerģijas” sistēmu darbības princips un uzskaitītas atšķirības. Izmantojot mūsu padomu, jūs neapšaubāmi izvēlaties efektīvu veidu.

Neatkarīgiem amatniekiem piedāvājam siltumsūkņa montāžas tehnoloģiju. Izskatīšanai sniegtā informācija ir papildināta ar vizuālām diagrammām, fotoattēlu atlasēm un detalizētu video instrukciju divās daļās.

Kas ir siltumsūknis un kā tas darbojas?

Termins siltumsūknis attiecas uz īpašu iekārtu komplektu. Šīs iekārtas galvenā funkcija ir savākt siltumenerģiju un nogādāt to patērētājam. Šādas enerģijas avots var būt jebkurš ķermenis vai vide, kuras temperatūra ir +1º vai vairāk.

Mūsu vidē ir vairāk nekā pietiekami zemas temperatūras siltuma avotu. Tie ir rūpnieciskie atkritumi no uzņēmumiem, termoelektrostacijām un atomelektrostacijām, notekūdeņiem uc Lai siltumsūkņus darbinātu mājas apkurē, nepieciešami trīs pašatjaunojoši dabiskie avoti - gaiss, ūdens un zeme.

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

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

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

Izšķir šādus siltumsūkņu veidus:

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

Šajā gadījumā pirmais vārds nosaka barotnes veidu, no kura sistēma ņem zemas temperatūras siltumu. Otrais norāda nesēja veidu, uz kuru šī siltumenerģija tiek nodota. Tātad siltumsūkņos ūdens ir ūdens, siltums tiek ņemts no ūdens vides un šķidrums tiek izmantots kā dzesēšanas šķidrums.

Pēc konstrukcijas siltumsūkņi ir tvaika kompresijas iekārtas. Viņi iegūst siltumu no dabīgiem avotiem, apstrādā un nogādā patērētājiem (+)

Mūsdienu siltumsūkņi izmanto trīs galvenos siltumenerģijas avots. Tie ir augsne, ūdens un gaiss. Vienkāršākā no šīm iespējām ir gaisa siltumsūknis. Šādu sistēmu popularitāte ir saistīta ar to diezgan vienkāršu dizainu un vieglu uzstādīšanu.

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

Temperatūrai pazeminoties, to veiktspēja ievērojami samazinās. Šādas siltumsūkņu iespējas var uzskatīt par papildinājumu esošajam galvenajam siltumenerģijas avotam.

Aprīkojuma iespējas, izmantojot zemes siltums, tiek uzskatīti par efektīvākiem. Augsne saņem un uzkrāj siltumenerģiju ne tikai no Saules, to pastāvīgi silda zemes kodola enerģija.

Tas ir, augsne ir sava veida siltuma akumulators, kura jauda ir praktiski neierobežota. Turklāt augsnes temperatūra, īpaši noteiktā dziļumā, ir nemainīga un svārstās nenozīmīgās robežās.

Siltumsūkņu saražotās enerģijas pielietojuma joma:

Avota temperatūras noturība ir svarīgs faktors šāda veida energoiekārtu stabilai un efektīvai darbībai. Sistēmām, kurās ūdens vide ir galvenais siltumenerģijas avots, ir līdzīgas īpašības. Šādu sūkņu kolektors atrodas vai nu akā, kur tas nonāk ūdens nesējslānī, vai rezervuārā.

Tādu avotu kā augsnes un ūdens vidējā gada temperatūra svārstās no +7º līdz + 12ºC. Šī temperatūra ir pilnīgi pietiekama, lai nodrošinātu sistēmas efektīvu darbību.

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

Siltumsūkņu dizaina pamatelementi

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

• Kompresors.
• Iztvaicētājs.
• Kondensators.
• Droseles vārsts.

Svarīgs siltumsūkņa konstrukcijas elements ir kompresors. Tās galvenā funkcija ir paaugstināt aukstumaģenta viršanas rezultātā radušos tvaiku spiedienu un temperatūru. Mūsdienu spirāles kompresori tiek izmantoti īpaši klimata kontroles iekārtās un siltumsūkņos.

Šķidrumi ar zemu viršanas temperatūru tiek izmantoti kā darba šķidrums, kas tieši pārnes siltumenerģiju. Parasti tiek izmantots amonjaks un freoni (+)

Šādi kompresori ir paredzēti darbam zem nulles temperatūras. Atšķirībā no citiem veidiem, spirālveida kompresori rada nelielu troksni un darbojas gan zemā gāzes viršanas temperatūrā, gan augstā kondensāta temperatūrā. Neapšaubāma priekšrocība ir to kompaktais izmērs un mazais īpatnējais svars.

Gandrīz visa siltumsūkņa enerģija tiek tērēta siltumenerģijas transportēšanai no ārpuses uz telpu. Tātad sistēmu darbināšanai ir nepieciešama aptuveni 1 enerģijas vienība, ja tiek ražotas 4–6 vienības (+)

Iztvaicētājs kā konstrukcijas elements ir tvertne, kurā šķidrais aukstumaģents tiek pārvērsts tvaikos. Aukstumaģents cirkulē slēgtā ķēdē un iet caur iztvaicētāju. Tajā aukstumaģents uzsilst un pārvēršas tvaikā.Iegūtais tvaiks zemā spiedienā tiek virzīts uz kompresoru.

Kompresorā aukstumaģenta tvaiki tiek pakļauti spiedienam, un to temperatūra paaugstinās. Kompresors sūknē uzkarsētu tvaiku zem augsta spiediena virzienā uz kondensatoru.

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

Nākamais sistēmas konstrukcijas elements ir kondensators. Tās funkcija ir samazināta līdz siltumenerģijas izlaišanai apkures sistēmas iekšējai ķēdei.

Rūpniecības uzņēmumu ražotie sērijveida paraugi ir aprīkoti ar plākšņu siltummaiņiem. Galvenais šādu kondensatoru materiāls ir leģētais tērauds vai varš.

Lai izgatavotu savu siltummaini, ir piemērota vara caurule, kuras diametrs ir puse collas. Siltummaiņa ražošanā izmantoto cauruļu sieniņu biezumam jābūt vismaz 1 mm

Termostatiskais vai citādi droseļvārsts ir uzstādīts tās hidrauliskās ķēdes daļas sākumā, kurā augstspiediena cirkulācijas vide tiek pārveidota par zema spiediena vidi. Precīzāk, droseļvārsts, kas savienots pārī ar kompresoru, sadala siltumsūkņa ķēdi divās daļās: viena ar augsta spiediena parametriem, otra ar zema spiediena parametriem.

Izejot cauri izplešanās droseļvārstam, slēgtā kontūrā cirkulējošais šķidrums daļēji iztvaiko, kā rezultātā pazeminās spiediens un temperatūra. Tad tas nonāk siltummainī, kas sazinās ar vidi. Tur tas uztver vides enerģiju un nodod to atpakaļ sistēmā.

Droseļvārsts regulē aukstumaģenta plūsmu uz iztvaicētāju. Izvēloties vārstu, jāņem vērā sistēmas parametri. Vārstam jāatbilst šiem parametriem.

Izejot cauri siltuma regulēšanas vārstam, dzesēšanas šķidruma šķidrums daļēji iztvaiko un plūsmas temperatūra pazeminās (+)

Siltumsūkņa veida izvēle

Šīs apkures sistēmas galvenais rādītājs ir jauda. Finansiālās izmaksas aprīkojuma iegādei un viena vai cita zemas temperatūras siltuma avota izvēlei galvenokārt būs atkarīgas no jaudas. Jo lielāka siltumsūkņa sistēmas jauda, ​​jo augstākas ir komponentu izmaksas.

Pirmkārt, mēs domājam kompresora jaudu, ģeotermālo zondu urbumu dziļumu vai horizontālā kolektora novietošanas laukumu. Pareizi termodinamiskie aprēķini ir sava veida garantija, ka sistēma darbosies efektīvi.

Ja jūsu personīgā īpašuma tuvumā ir dīķis, visrentablākā un produktīvākā izvēle būtu ūdens-ūdens siltumsūknis

Pirmkārt, jums vajadzētu izpētīt apgabalu, kurā plānots uzstādīt sūkni. Ideāls nosacījums būtu rezervuāra klātbūtne šajā zonā. Lietošana ūdens-ūdens tipa iespēja ievērojami samazinās rakšanas darbu apjomu.

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

Siltumsūkņa konstrukcija, kas iegūst siltumenerģiju no zemes, prasa iespaidīgu rakšanas darbu apjomu. Kolektors ir novietots zem sezonas sasalšanas līmeņa

Augsnes siltumenerģiju var izmantot divos veidos. Pirmais ietver urbumu urbšanu ar diametru 100-168 mm. Šādu urbumu dziļums atkarībā no sistēmas parametriem var sasniegt 100 m vai vairāk.

Šajās akās ievieto īpašas zondes. Otrajā metodē tiek izmantots cauruļu savācējs. Šāds kolektors atrodas zem zemes horizontālā plaknē. Šī opcija prasa diezgan lielu platību.

Vietas ar mitru augsni tiek uzskatītas par ideāli piemērotām kolektora ieklāšanai. Protams, urbumu urbšana maksās vairāk nekā rezervuāra horizontāla novietošana. Tomēr ne katrā vietnē ir brīva vieta. Vienai kW siltumsūkņa jaudai nepieciešams no 30 līdz 50 m² platības.

Siltumenerģijas savākšanas konstrukcija ar vienu dziļurbumu var izrādīties nedaudz lētāka nekā bedres rakšana. Bet būtisks pluss ir ievērojams vietas ietaupījums, kas ir svarīgs mazu zemes gabalu īpašniekiem

Ja objektā ir augsts gruntsūdens horizonts, siltummaiņus var uzstādīt divās akās, kas atrodas aptuveni 15 m attālumā viena no otras.

Siltumenerģija šādās sistēmās tiek savākta, sūknējot gruntsūdeņus pa slēgtu ķēdi, kuras daļas atrodas akās. Šādai sistēmai ir nepieciešams uzstādīt filtru un periodiski tīrīt siltummaini.

Vienkāršākā un lētākā siltumsūkņa shēma ir balstīta uz siltumenerģijas ieguvi no gaisa. Kādreiz tas kļuva par ledusskapju pamatu, vēlāk pēc tā principiem tika izstrādāti gaisa kondicionieri.

Vienkāršākā siltumsūkņu sistēma enerģiju saņem no gaisa masas. Vasarā tas ir iesaistīts apkurē, ziemā - gaisa kondicionēšanā.Sistēmas trūkums ir tāds, ka atsevišķai vienībai nav pietiekamas jaudas

Dažādu veidu šī aprīkojuma efektivitāte nav vienāda. Sūkņiem, kas izmanto gaisu, ir viszemākā veiktspēja. Turklāt šie rādītāji ir tieši atkarīgi no laika apstākļiem.

Uz zemes bāzētiem siltumsūkņu veidiem ir stabila veiktspēja. Šo sistēmu efektivitātes koeficients svārstās no 2,8 līdz 3,3. Ūdens-ūdens sistēmas ir visefektīvākās. Tas, pirmkārt, ir saistīts ar avota temperatūras stabilitāti.

Jāņem vērā, ka jo dziļāk rezervuārā atrodas sūkņa kolektors, jo stabilāka būs temperatūra. Lai iegūtu sistēmas jaudu 10 kW, ir nepieciešami aptuveni 300 metri cauruļvada.

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

Siltumsūkņa konversijas koeficientu izsaka ar siltuma plūsmas un kompresora darbināšanai patērētās elektroenerģijas attiecību

Siltumsūkņa montāža pašam

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

Vienkāršākais konstruēšanas variants ir gaiss-ūdens sistēma. Tas neprasa sarežģītu darbu pie ārējās ķēdes izbūves, kas ir raksturīga ūdens un zemes siltumsūkņu veidiem. Uzstādīšanai būs nepieciešami tikai divi kanāli, no kuriem viens piegādās gaisu, bet otrs izvadīs atkritumu masu.

Vienkāršākais veids ir ar savām rokām uzbūvēt siltumsūkni, kas iegūst siltumu no gaisa masas. Āra ventilators pūš gaisu uz iztvaicētāju

Papildus ventilatoram jums jāiegūst vajadzīgās jaudas kompresors. Šādai iekārtai kompresors, kas ir aprīkots ar parasto sadalītās sistēmas. Nav nepieciešams iegādāties jaunu vienību.

Varat to noņemt no vecā aprīkojuma vai izmantot vecas ledusskapja sastāvdaļas. Vēlams izmantot spirālveida šķirni. Šīs kompresoru iespējas papildus tam, ka tās ir diezgan efektīvas, rada augstu spiedienu, kas rada augstāku temperatūru.

Lai uzstādītu kondensatoru, jums būs nepieciešams konteiners un vara caurule. No caurules izgatavota spole. Tās ražošanai tiek izmantots jebkurš vajadzīgā diametra cilindrisks korpuss. Aptinot ap to vara cauruli, jūs varat viegli un ātri izgatavot šo konstrukcijas elementu.

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

Spoles laukumu aprēķina pēc šādas formulas:

MT/0,8 RT,

Kur:

• MT - sistēmas saražotās siltumenerģijas jauda.
• 0,8 — siltumvadītspējas koeficients, kad ūdens mijiedarbojas ar spoles materiālu.
• RT — ūdens temperatūras atšķirība pie ieplūdes un izplūdes.

Izvēloties vara cauruli spoles izgatavošanai pats, jums jāpievērš uzmanība sienas biezumam. Tam jābūt vismaz 1 mm. Pretējā gadījumā tinuma laikā caurule tiks deformēta. Caurule, pa kuru ieplūst aukstumaģents, atrodas tvertnes augšējā daļā.

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

Siltumsūkņa iztvaicētāju var izgatavot divās versijās - konteinera formā ar tajā ievietotu spoli un caurules veidā caurulē. Tā kā šķidruma temperatūra iztvaicētājā ir zema, trauku var izgatavot no plastmasas mucas. Šajā konteinerā ir ievietota ķēde, kas izgatavota no vara caurules.

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

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

Termostata vārsts attiecas uz slēgšanas un vadības cauruļvadu piederumiem. Adata tiek izmantota kā aizvēršanas elements izplešanās vārstā. Vārsta slēgelementa stāvokli nosaka temperatūra iztvaicētājā.

Šim svarīgajam sistēmas elementam ir diezgan sarežģīts dizains. Tas iekļauj:

• Termopāris.
• Diafragma.
• Kapilārā caurule.
• Termiskais balons.

Augstā temperatūrā šie elementi var kļūt nelietojami.Tāpēc, veicot sistēmas lodēšanu, vārsts ir jāizolē ar azbesta audumu. Vadības vārstam jāatbilst iztvaicētāja jaudai.

Pēc galveno konstrukcijas daļu izgatavošanas darba veikšanas izšķirošais brīdis pienāk, saliekot visu konstrukciju vienā blokā. Viskritiskākais posms ir aukstumaģenta iesmidzināšanas process vai dzesēšanas šķidrumu sistēmā.

Vienkāršs cilvēks diez vai spēs veikt šādu operāciju neatkarīgi. Šeit būs jāvēršas pie profesionāļiem, kas remontē un apkopj klimata kontroles iekārtas.

Šajā jomā strādājošajiem parasti ir nepieciešamais aprīkojums. Papildus aukstumaģenta uzpildei viņi var pārbaudīt sistēmas darbību. Paša aukstumaģenta injicēšana var izraisīt ne tikai konstrukcijas bojājumus, bet arī nopietnus savainojumus. Turklāt sistēmas darbināšanai ir nepieciešams arī īpašs aprīkojums.

Kad sistēma tiek iedarbināta, rodas maksimālā palaišanas slodze, parasti ap 40 A. Tāpēc sistēmas palaišana bez palaišanas releja nav iespējama. Pēc pirmās palaišanas ir nepieciešams regulēt vārstu un aukstumaģenta spiedienu.

Aukstumaģenta izvēle ir jāuztver ļoti nopietni. Galu galā šī viela būtībā tiek uzskatīta par galveno lietderīgās siltumenerģijas “nesēju”. No esošajiem modernajiem aukstumnesējiem vispopulārākie ir freoni. Tie ir ogļūdeņražu savienojumu atvasinājumi, kuros daži oglekļa atomi ir aizstāti ar citiem elementiem.

Atsevišķu siltumsūkņa elementu montāžas rezultātā ir jāiegūst slēgta cilpa, caur kuru cirkulē darba vide

Šī darba rezultātā tika iegūta slēgta cikla sistēma. Aukstumaģents tajā cirkulēs, nodrošinot siltumenerģijas atlasi un pārnešanu no iztvaicētāja uz kondensatoru. Pieslēdzot siltumsūkņus mājas apkures sistēmai, jāņem vērā, ka no kondensatora izejošā ūdens temperatūra nepārsniedz 50 - 60 grādus.

Siltumsūkņa radītās siltumenerģijas zemās temperatūras dēļ kā siltumenerģijas patērētājs ir jāizvēlas specializētas apkures ierīces. Tas var būt siltā grīda vai tilpuma zemas inerces radiatori no alumīnija vai tērauda ar lielu starojuma laukumu.

Pašdarinātas siltumsūkņa iespējas vispiemērotāk tiek uzskatītas par palīgiekārtām, kas atbalsta un papildina galvenā avota darbību.

Katru gadu siltumsūkņu konstrukcijas tiek uzlabotas. Rūpnieciskie dizaini, kas paredzēti lietošanai mājās, izmanto efektīvākas siltuma pārneses virsmas. Tā rezultātā sistēmas veiktspēja nepārtraukti palielinās.

Svarīgs faktors, kas stimulē šādas siltumenerģijas ražošanas tehnoloģijas attīstību, ir vides komponents. Šādas sistēmas, papildus tam, ka ir diezgan efektīvas, nepiesārņo vidi. Atklātas liesmas neesamība padara tā darbību absolūti drošu.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

1. video. Kā no PEX caurulēm izgatavot vienkāršu mājās gatavotu siltumsūkni ar siltummaini:

2. video. Instrukcijas turpinājums:

Siltumsūkņi kā alternatīvas apkures sistēmas ir izmantoti jau labu laiku.Šīs sistēmas ir uzticamas, tām ir ilgs kalpošanas laiks un, kas ir svarīgi, tās ir videi draudzīgas. Tos sāk nopietni uzskatīt par nākamo soli efektīvu un drošu apkures sistēmu attīstībā.

Vēlies uzdot jautājumu vai pastāstīt par kādu interesantu siltumsūkņa uzbūvēšanas veidu, kas rakstā nav minēts? Lūdzu, ierakstiet komentārus zemāk esošajā blokā.