Kodukütmiseks tehke ise-ise soojuspump

Erinevalt alternatiivse energia seadmetest nagu päikesepaneelid ja tuuleturbiinid on soojuspump vähem tuntud. Ja asjata. Kõige tavalisem põhjavee skeem töötab stabiilselt ega sõltu ilmast ega kliimatingimustest. Ja saate seda ise teha.

Natuke teooriat

Kodu soojendamiseks on kõige lihtsam kasutada maa looduslikku soojust, kui piirkonnas on geotermiline vesi (nagu seda tehakse Islandil). Kuid sellised tingimused on haruldased..

Ja samal ajal on soojusenergia kõikjal – peate selle lihtsalt ammutama ja tööle panema. Selleks on mõeldud soojuspump. Mida see teeb:

• võtab energiat madala temperatuuriga looduslikest allikatest;
• koguneb see, see tähendab, et tõstab temperatuuri kõrgetele väärtustele;
• annab selle küttesüsteemi jahutusvedelikule.

Põhimõtteliselt kasutatakse standardset kompressori külmiku skeemi, kuid “vastupidi”. Esimeses ringluses ringleb loomulik soojuskandja. See on suletud soojusvahetiga, mis toimib teise vooluahela aurustina.

1 – maa; 2 – soolvee ringlus; 3 – tsirkulatsioonipump; 4 – aurusti; 5 – kompressor; 6 – kondensaator; 7 – küttesüsteem; 8 – külmutusagens; 9 – õhuklapp

Teine vooluring on soojuspump ise, mille sees on freoon. Soojuspumba tsükkel koosneb järgmistest etappidest:

1. Aurustis kuumutatakse freoon keemistemperatuurini. See sõltub freooni tüübist ja rõhust selles süsteemi osas (tavaliselt kuni 5 atmosfääri).
2. Gaasilises olekus siseneb freoon kompressorisse ja see surutakse 25 atmosfääri, samal ajal kui selle temperatuur tõuseb (mida suurem on kokkusurumine, seda kõrgem on temperatuur). See on soojuse akumulatsiooni faas – madalast temperatuurist suurelt mahult üleminek väikese temperatuuriga kõrgele mahule.
3. Surve abil kuumutatud gaas siseneb kondensaatorisse, milles soojus kantakse üle küttesüsteemi jahutusvedelikku.
4. Pärast jahutamist siseneb freoon gaasihoovastikku (aka voolu regulaator või termostaatventiil). Selles rõhk langeb, freoon kondenseerub ja naaseb vedeliku kujul aurustisse.

Kus on parem soojust “ära võtta”

Põhimõtteliselt on kolm kandjat, millest saate kuumust võtta:

1. Õhk. Normaalsel rõhul keevad igat tüüpi freoonid negatiivsetel temperatuuridel (näiteks R22 – umbes -25 ° C, R404 ja R502 – umbes -30 ° C). Kuid süsteemis ringluse jaoks on vajalik ülerõhu loomine juba esimeses etapis – aurustumine. Aurusti sama 4 atmosfääri korral peab välisõhu temperatuur olema vähemalt 0 ° C R22 jaoks ja -5 ° C R404 ja R502 jaoks. Meie piirkondades saab seda tüüpi soojuspumpa kasutada kütteks väljaspool hooaega ja sooja vee tarnimiseks soojal aastaajal..

2. Vesi. See on stabiilsem soojusallikas eeldusel, et reservuaar ei külmu talvel põhjani. Kuid maja ei peaks asuma lihtsalt järve või jõe kõrval, vaid olema esimesel real.

3. Maa. Stabiilseim soojusenergia allikas. Võite kasutada kahte skeemi – horisontaalset ja vertikaalset. Horisontaalne tundub lihtsam, kuna see ei vaja puurimist. Kuid kaevikute süsteemi kaevamiseks sügavamale kui pinnase külmumistemperatuur tuleb teha palju maa-aluseid töid (keskmise laiuskraadi korral ulatub see 1 meetrist riigi Euroopa lääneosas ja kuni 1,6–1,8 lähemale Uuralitele, Siberis on olukord “veelgi hullem”) “Vertikaalskeem on mitmekülgsem ja tõhusam, kuid nõuab puurimist märkimisväärsele sügavusele. Ehkki ühe sügava asemel võib kasutada mitut madalat kaevu..

Skemaatiline diagramm

Soojuspumba vooluring ise on lihtne: aurusti – kompressor – kondensaator – õhuklapp – aurusti.

Ahela süda on kompressor. Võite osta uue, kuid odavam on leida kasutatud. Loomulikult ei räägi me kodumajapidamises kasutatavate külmikute väikese võimsusega kompressoritest, vaid split-süsteemidesse paigaldatud mudelitest. Keskenduda tuleb mitte energiatarbimisele, vaid energiale kütterežiimis (mis on 5-20% suurem kui jahutusrežiimis).

Kompressori mudel valitakse vastavalt suhtele 1 kW 10 ruutmeetri kohta. meetrit köetavat pinda.

Tähelepanu! Võimsust saab näidata mitte ainult kilovattides (kW), vaid ka BTU-na (inglise keeles soojusenergia mõõtühik, vastu võetud kliimatehnoloogia jaoks). Konverteerimine on lihtne – jagage BTU väärtus 3,4-ga.

Soojuspumba, sealhulgas soojusvahetite parameetrite arvutamisel kasutage jahutussüsteemide modelleerimiseks, arvutamiseks ja optimeerimiseks mõeldud tarkvara, näiteks CoolPack

Juba arvutustetapis (või õigemini sisendi täpsustamisel) saate süsteemi optimeerida, valides optimaalsed termilised tingimused.

Soojuspumba kasutamine on efektiivne madala temperatuuriga küttesüsteemide jaoks, näiteks põrandakütte jaoks, mille temperatuur ei ületa 35–40 ° C. Muide, sama temperatuuri soovitatakse sooja tarbevee süsteemi meditsiiniliste nõuete jaoks.

Igat tüüpi freoonide jaoks on optimaalsed temperatuurid “sisselaske” ja “väljavool”, täpsemalt keetmine ja kondenseerumine, kuid erinevus kõigis neis ei ületa 45-50 ° C..

Näib, et temperatuuri tõus soojuspumba väljalaskeaval avaldab positiivset mõju, kuid see pole nii. Temperatuuri erinevus suureneb ka, mis põhjustab COP (teisendusteguri või soojusmasina efektiivsuse) langust. Lisaks nõuab see võimsama kompressori kasutamist ja täiendavat energiakulu..

Ideaalset COP-d ei ole võimalik saavutada (kompressori kaod, energiakulu, soojuskaod süsteemisisese transportimise ajal jne), seetõttu jäävad tegelikud väärtused tavaliselt vahemikku 3 kuni 5.

Tõhususe suurendamiseks on veel üks viis – kahevalentse küttekontuuri kasutamine.

Tegelikkuses on küttesüsteemi täisvõimsusel töötamist vaja ainult 15–20% kogu hooajast. Selle aja jooksul saate kasutada täiendavaid kütteseadmeid (näiteks keraamiline kütteseade või konvektor). Projekteeritud soojusvõimsuse vähendamine kuni 80% säästab kompressorit, vähendab kaevu sügavust või horisontaalsete torude pikkust ja vähendab energiakulu soojuspumba enda teenindamiseks.

Horisontaalse või vertikaalse maasoojusvaheti konstruktsioon sõltub soojuspumba ja COP antud nimivõimsusest. Keskmiselt eemaldatakse horisondi igast meetrist 20 W (torude paigaldamise sammuga vähemalt 0,7 m) ja vertikaalsest – 50 W. Kuid konkreetsed väärtused sõltuvad kivimi tüübist ja selle niiskusesisaldusest. Parimad põhjavee väärtused.

Huvitav! On ka teisi maasoojusvaheteid – “spiraal” või “korv”. Tegelikult on see spiraali kujul olevast torust vertikaalne sond, mis võimaldab vähendada puurimissügavust.

Pärast horisontaalse vooluringi pikkuse või vertikaalsondi sügavuse määramist arvutage aurusti ja kondensaatori mõõtmed..

Aurusti ja kondensaatori tootmine

Võimalik on osta valmis soojusvaheteid nii aurusti (madalrõhkkond) kui ka kondensaatori (rõhuga kuni 25 baari) jaoks. Kuid odavam on teha neid vasktorust õhukonditsioneeride jaoks (mis on mõeldud spetsiaalselt töötamiseks kõrgsurvel olevate jahutusainetega) ja improviseeritud mahutitest.

Tähtis! Sanitaartehniline vasktoru pole nii puhas ja paindlik. Parem on paigaldamise ajal jootmine ja rullimine.

Arvutatakse soojusvaheti pindala, mis on otseselt võrdeline soojuse eraldusvõimsusega ja pöördvõrdeline soojuskandjate temperatuuride erinevusega iga ühendatud vooluahela sisse- ja väljalaskeavas (maapind ja küttesüsteem).

Teades toru läbimõõtu ja pindala, määrake aurusti ja kondensaatori iga mähise pikkus.

Parem on teha konteiner roostevabast terasest kondensaatori jaoks (sissetuleva freooni auru temperatuur võib olla üsna kõrge):

• võtke sobiva mahutavusega valmis paak (nii et vasktorust spiraal sobib);
• asetage sinna mähis (sissepääs ülaosas, väljapääs allosas);
• eemaldage vasktoru otsad ühendamiseks kompressori ja paisuventiiliga (jootmise või ääriku abil);
• tehke küttesüsteemi torude ühendamiseks paagis adapterite sidumine;
• keevitage kaas.

Aurusti töötab madalamatel temperatuuridel, nii et võite selle jaoks võtta odavama plastmahuti, millesse maasilmaga ühendamiseks lõigatakse adapterid. See erineb kondensaatorist ka soojusvaheti mähise asukoha poolest – sisselaskeava (freooni vedel faas laiendusventiilist) altpoolt, väljalaskeava kompressorisse ülevalt.

Vooluringi paigaldamine

Pärast soojusvahetite tootmist monteeritakse gaasi-hüdrauliline vooluring:

• kompressor, kondensaator ja aurusti on paigaldatud oma kohale;
• vasktorud on joodetud või äärikuga ühendatud;
• ühendage aurusti maanduskontuuripumbaga;
• ühendage kondensaator küttesüsteemiga.

1 – pinnase ringluse tsirkulatsioonipump; 2 – aurusti; 3 – pinnase kontuuri väljumine; 4 – termostaatventiil; 5 – kompressor; 6 – küttesüsteemile; 7 – kondensaator; 8 – küttesüsteemi tagasivool

Elektriahel (kompressor, maandusvoolupump, avariiautomaatika) tuleb ühendada selleks ettenähtud vooluahela kaudu, mis peab vastu pidama üsna suurtele käivitusvooludele.

Hädavajalik on kasutada kaitselülitit, samuti hädaseiskamist temperatuurilülitist: kondensaatori vee väljalaskeava juures (ülekuumenemisega) ja aurusti soolvee väljalaskeava juures (koos ülejahutusega).