Pompa de căldură personalizată pentru încălzirea locuințelor

O pompă de căldură este un lucru interesant, dar scump. Costul aproximativ al echipamentelor + dispozitivelor de circuit extern este de la 300 USD la 1000 USD pe 1 kW de putere. Cunoscând „manevrabilitatea” poporului rus, este ușor să presupunem că mai multe pompe de căldură fabricate manual funcționează în imensitatea patriei noastre vaste și diverse. Cel mai adesea, există dispozitive de casă care au fost fabricate de „frigidere”. Și acest lucru este de înțeles, deoarece pompa de căldură și congelatorul funcționează conform aceluiași principiu, doar că instalațiile de încălzire se concentrează pe colectarea căldurii, nu pe îndepărtarea acesteia, iar compresorul este utilizat cu o putere mai mare.

Citiți despre cum funcționează aici.

Ce poate fi o sursă de căldură pentru o pompă de căldură

Căldura pentru încălzirea camerei poate fi luată din aerul exterior. Dar aici vor apărea inevitabil dificultăți de funcționare: fluctuațiile de temperatură, chiar medii zilnic, sunt prea mari, ca să nu mai vorbim de faptul că pompa de căldură arată o eficiență normală la temperaturi peste 0 ° C. Și câte regiuni avem o astfel de imagine în timpul iernii? ? Primăvara și chiar atunci nu devreme și nu pe tot teritoriul și nu tot timpul.

Orice mediu poate fi o sursă de căldură pentru casa dvs. încălzită cu pompă de căldură

O sursă de căldură localizată în apă arată mult mai acceptabilă. Dacă există un râu, un lac sau un iaz cu o adâncime decentă în apropiere, acest lucru este minunat: puteți îneca pur și simplu conducta. Este important doar ca pescarii cu măgari să nu pescuiască acolo.

O altă opțiune bună este o fântână, dar există posibilitatea ca nivelul apei să scadă și va trebui să căutați o altă sursă. Dar până acum totul este în regulă, va funcționa bine: temperatura medie a apei în orizonturile subterane este de 5-7 oC. Acest lucru este mai mult decât suficient pentru funcționarea pompei de căldură.

S-ar putea să fiți surprinși, dar puteți folosi și sistemul de canalizare - temperaturile de acolo sunt mai mari decât în ​​puțuri. Conducta poate fi amplasată într-o fântână sau fântână, dar cu condiția să fie acoperită în permanență cu apă. Și conducta va trebui să fie rezistentă chimic.

Un colector subteran orizontal este o sarcină extrem de laborioasă: va fi necesar să scoateți solul de la câteva sute de metri pătrați la o adâncime sub punctul de îngheț. Acestea sunt volume foarte mari care nu pot fi stăpânite singure sau chiar cu un asistent. Și, după cum a arătat practica, în condițiile noastre climatice, astfel de sisteme sunt ineficiente: iernile sunt prea dure.

Cu colectoarele verticale, lucrurile nu stau mai bine - cu greu veți putea face fără echipamente de foraj. Numărul și adâncimea puțurilor depind de sol: gama de îndepărtare posibilă a căldurii de la un metru de puț este foarte mare. De la 25 W / m în piatră zdrobită uscată și sol nisipos, până la 80-85 W / m în piatră zdrobită umedă și soluri nisipoase sau în granit. În consecință, diferența de lungime a puțurilor este de 3 ori și mai mult.

Iată o diagramă a încălzirii unei case cu o pompă de căldură. Când se utilizează, ca în exemplul descris, două puțuri și în absența unei bucle închise, distanța dintre cele două puțuri trebuie să fie de cel puțin 20 de metri. Și trebuie să țineți cont de direcția fluxului, astfel încât apa rece din pompă să nu scadă temperatura din puțul „donator”

În exemplul descris de pompă de căldură de casă, sursa de căldură este o fântână cu un debit bun de apă. Apa ajunge atât de repede încât acoperă consumul pentru nevoile gospodăriei și este suficientă pentru a transfera cantitatea necesară de căldură (debitul necesar de apă a fost calculat și pompa a fost selectată în consecință).Dar sursa de căldură pentru această modificare poate fi oricare dintre cele descrise mai sus, cu excepția aerului. După ce ați decis sursa de căldură, va fi posibil să faceți o pompă de căldură pentru încălzirea casei.

Tipuri de pompe de căldură

Pentru a înțelege clar ce este o pompă de căldură, trebuie să știți care este purtătorul de căldură pentru aceasta pe contururile structurii sale în afara și în interiorul casei. Aceste lichide de răcire clasifică acest dispozitiv.

Tipuri de pompe de căldură

Dispozitivul primește energie pentru funcționarea sa din următoarele surse:

• apă. Sursa poate fi un corp de apă, o sursă de apă centralizată sau o fântână etc;
• amorsare;
• aer.

În interior, energia obținută cu un astfel de dispozitiv este utilizată nu numai pentru încălzire, ci și pentru aerul condiționat, precum și pentru încălzirea apei. Combinarea diferitelor funcții și elemente utilizate face posibilă împărțirea pompelor de căldură în mai multe tipuri, care includ:

• apă-apă;
• aer-apă;
• sol-apă.

Apă-aer

Cele mai eficiente sisteme de încălzire sunt sistemele apă-apă. Această eficiență se datorează faptului că temperatura apei utilizate la adâncimi mari este constantă și are indicatori destul de mari. Pentru a obține energie din acest tip de sursă, ei pot folosi:

• fântâni și fântâni, cu ajutorul cărora se pompează apele subterane;
• corpuri de apă deschise, care includ râuri și lacuri;
• ape uzate care au fost utilizate în industrie pentru tehnologie.

O pompă de căldură care utilizează energia extrasă dintr-un rezervor de tip deschis va necesita cel mai mic cost. În acest caz, va trebui să încărcați țevile cu un agent de răcire și să le coborâți în apă. În cazul apelor subterane, se folosește o structură mai scumpă, deoarece implementarea sa este deja mai dificilă. Pentru a arunca apă, trebuie să construiți o fântână. Această apă va trece prin schimbătorul de căldură.

Circuit aer-apă sau aer

O pompă de căldură aer-apă combină avantajele și dezavantajele. Avantajele includ inutilitatea în dezvoltarea puțurilor de mare adâncime și de muncă asociate curățării solului. Dezavantajul acestor dispozitive este puterea redusă în sezonul rece, care afectează eficiența sa cea mai scăzută dintre alte modele. Pentru a utiliza acest dispozitiv, este necesar să montați echipamentul adecvat pe acoperișul casei.

Pompa de căldură sursă de aer

Avantajul acestui design poate fi atribuit capacității sale de a reutiliza căldura care iese din incintă, care încălzește pompa de căldură sub formă de fum, apă sau aer. Iarna, va fi necesară o încălzire alternativă pentru a elimina lipsa de căldură.

Panza freatica

O pompă de căldură de acest tip este, de asemenea, o sursă foarte eficientă de energie pentru încălzire. Acest lucru se datorează faptului că căldura care se obține de la sol la 5 metri adâncime are valori constante de temperatură și nu este afectată de modificările condițiilor meteorologice de pe suprafața pământului. Pe circuitul extern, lichidul de răcire este o compoziție specială sigură numită saramură, care este sigură din punct de vedere al mediului.

Circuitul extern utilizat pentru acest tip de pompă de căldură poate fi de tip orizontal sau vertical.

Conductele utilizate pentru acest sistem trebuie să fie din plastic. Executarea orizontală necesită o suprafață mare de teren. După ce conductele sunt așezate sub pământ, acest teren nu poate fi folosit pentru nevoi agricole.

Este permis să crească un gazon sau plante de aceeași vârstă. Pentru execuția verticală, va fi necesar să se dezvolte mai multe puțuri, a căror adâncime variază de la 50 la 150 de metri, deoarece la o astfel de adâncime solul are o temperatură stabilă și ridicată. Un astfel de dispozitiv se numește pompă geotermală.Pentru a transfera energia de la astfel de adâncimi, se folosesc sonde speciale.

Cum funcționează pompa de căldură

Mediul din jurul nostru, la temperaturi de peste un grad, are o anumită cantitate de energie. Cu ajutorul unei pompe de căldură, această energie poate fi utilizată. Principiul său de funcționare se bazează pe transferul de căldură de la o sursă de potențial scăzut cu energie termică la un purtător de căldură, a cărui temperatură este mult mai mare.

Cum funcționează pompa de căldură

Aceasta este implementată după cum urmează:

1. Lichidul de răcire intră în conducta situată în pământ. Se încălzește câteva grade.
2. După aceea, lichidul de răcire care a trecut în evaporator transferă în circuitul intern energia care a fost colectată în evaporator.
3. Agentul frigorific este situat în circuitul extern, care se transformă în gaz după încălzirea într-un schimbător de căldură.
4. Pentru a crește temperatura acestui agent frigorific, acesta intră în compresor pentru comprimare la presiune ridicată.
5. Gazul frigorific deja încălzit intră în condensator, care, la rândul său, dă căldură lichidului de răcire din sistemul de încălzire al camerei.
6. După sfârșitul ciclului, agentul frigorific care a pierdut căldura se transformă într-o stare lichidă și revine la poziția inițială.

Unitățile de refrigerare funcționează pe un principiu similar. Prin urmare, pompe de căldură poate fi folosit pentru condensarea aerului pe timp cald ani (sisteme separate), ca de la frigider.

Din experiența de funcționare a unei pompe de căldură bricolaj

După cum a arătat practica, performanța opțiunii prezentate este scăzută: 2,6-2,8 kW. Nu este nevoie să vorbim despre eficiența ridicată a acestei pompe de căldură: pe o suprafață de 60 m2 la -5 oC în aer liber, ea însăși menține + 17oC. Dar sistemul a fost luat în considerare și instalat sub cazan - radiatoarele, la o temperatură de intrare de + 45 ° C, pur și simplu nu pot da mai mult. Sistemul din casă a funcționat vechi și numărul radiatoarelor nu a crescut, dar până acum în frig au fost încălziți de o sobă.

Dacă se adaugă un schimbător de căldură regenerativ la structură, acest lucru va crește eficiența cu 10-15%. Având în vedere că costurile sunt mici, puteți face acest lucru. Veți avea nevoie de două țevi de cupru de 1,5 metri fiecare. Una cu un diametru de 22 mm, a doua - 10 mm. Un conductor cu 4 miezuri (lungime 3-4 metri, diametru 4 mm) este înfășurat pe unul mai subțire pentru a crește zona de schimb de căldură, capetele sale sunt lipite la tub astfel încât să nu se desfacă. Tubul înfășurat cu fir este introdus ușor în tubul cu diametru mai mare. Trebuie instalat între compresor și evaporator. Rafinamentul este nesemnificativ, dar crește semnificativ eficiența. Este adevărat, în anumite condiții este nesigur: freonul cald poate pătrunde în compresor, ceea ce va duce la defectarea acestuia.

Îmbunătățirea circuitului: puteți adăuga un schimbător de căldură regenerativ, care va crește productivitatea cu aproximativ 15-20%

A doua opțiune pentru creșterea eficienței, mai sigură și nu mai puțin eficientă, este construirea unui schimbător de căldură suplimentar pentru încălzirea apei sau a glicolului.

Ce trebuie să căutați dacă decideți să vă faceți propria pompă de căldură. Există câteva lucruri care pot fi învățate doar din experiență:

• Curenții inițiali ai acestei instalații au fost foarte decenți. Nu au existat întotdeauna suficiente resurse de rețea pentru a rula instalarea. Prin urmare, dacă faceți o instalare serioasă, este mai bine să luați un compresor trifazat și să furnizați respectiv o intrare trifazată. Da, nu ieftin, dar pentru un start stabil al unui compresor monofazat este necesar un stabilizator electronic de putere decentă, care nu poate fi numit nici ieftin.
• O pompă de căldură pe un sistem de radiatoare finit nu va da o temperatură normală a camerei. Sunt proiectate pentru o temperatură diferită a lichidului de răcire, pe care aceste instalații, în special cele de casă, sunt extrem de rare în stare să le ofere.Prin urmare, fie actualizați sistemul (adăugând cel puțin același număr de secțiuni ale radiatorului), fie instalați podele de apă.
• Dacă există trei inele de apă într-o fântână, acest lucru nu înseamnă că are un debit mare. Trebuie să știi câtă apă este capabil să dea cu selecția sa constantă.

Principiul de funcționare al pompei de căldură

Particularitatea pompelor de căldură este că acestea funcționează din surse naturale de energie. Pompa nu are nevoie de motorină, electricitate sau combustibili solizi pentru a elibera energie termică.
Sursa de energie este apa, atmosfera și solul. Pompele nu generează căldură, ci pur și simplu o transferă în clădire. Aceasta folosește o cantitate mică de electricitate.

Pentru a oferi căldurii unei case, aveți nevoie doar de o pompă de căldură și o sursă de căldură. Principiul de funcționare al sistemului seamănă cu cel al unui frigider convențional, doar invers. În acest caz, căldura este preluată din exterior și transferată în casă.

Un punct important: elementul principal într-un sistem alternativ de încălzire este tocmai pompa de căldură, prin urmare, construcția sa trebuie abordată foarte atent.
Pompa constă din următoarele elemente:

Caracteristicile pompei de căldură aer-aer:

• compresor, care este un element intermediar al sistemului;
• evaporator. Transferul de energie cu potențial redus are loc în ea;
• o supapă de accelerație prin care agentul frigorific (freonul) revine la evaporator;
• condensator, unde freonul este răcit și se eliberează energie termică.

Pompa funcționează conform unui anumit principiu. Arată cam așa:

Principiul de funcționare al pompei de căldură. (Faceți clic pentru a mări)

1. Căldura slabă, care este eliberată din surse de energie externe, este transferată prin conducte către evaporator - la primul element din proiectarea pompei. Căldura este transferată de purtători de căldură care sunt capabili să reziste la temperaturi scăzute și să nu înghețe în același timp.
2. Aici căldura este transferată agentului frigorific, care este circulat într-o buclă închisă a sistemului. Freonul este adesea folosit ca agent frigorific.
3. În compresor, presiunea înaltă acționează asupra freonului, ceea ce crește semnificativ temperatura acestuia.
4. În etapa următoare, agentul frigorific intră în condensator, unde căldura este transferată în circuitul sistemului de încălzire. Ca rezultat, căldura intră în cameră, iar freonul, când este răcit, revine la o stare lichidă.
5. Prin supapa de reducere a presiunii, freonul revine la evaporator, unde procesul se repetă.

Pe baza principiului de funcționare a pompei, energia electrică este cheltuită numai pentru funcționarea compresorului. Ca rezultat, acest lucru face ca pompa de căldură să fie cea mai economică modalitate de a transfera căldura.

S-ar putea să vă intereseze un articol despre caracteristicile pompelor de căldură pentru încălzirea locuințelor. Puteți studia o clasificare detaliată a pompelor de căldură în acest articol.

Rezultate

Fără îndoială, costul unei pompe de căldură de la un aparat de aer condiționat este de câteva ori mai mic decât opțiunile din fabrică gata făcute, chiar și cele fabricate în China. Dar există o mulțime de nuanțe aici: trebuie să aveți grijă de sursa și cantitatea de căldură furnizată, să calculați corect lungimea schimbătorilor de căldură (bobine), să instalați automatizări, să furnizați energie garantată etc. Dar dacă ești capabil să rezolvi aceste probleme, atunci este fără îndoială benefic. Permiteți-ne să vă oferim câteva sfaturi: în primul an este foarte de dorit să aveți încălzire de rezervă, iar testarea și testarea, este mai bine să efectuați vara, astfel încât să existe timp pentru a revizui unitatea înainte de pornire a sezonului de încălzire.

Pro și dezavantaje ale pompelor de căldură

La plusuri utilizarea sistemelor de încălzire bazate pe utilizarea pompelor de căldură poate fi atribuit următoarele:

• Rentabilitate în timpul funcționării;
• Siguranța mediului a instalațiilor;
• Siguranța la incendiu a instalațiilor;
• Fiabilitatea operațională;
• Autonomia muncii.

Dezavantajele includ:

• Preț mare;
• Complexitatea întregului complex de lucrări;
• Nevoia de reparații majore după expirarea duratei de viață, asociată cu investiții materiale semnificative.