Pompa ciepła to ciekawa rzecz, ale droga. Przybliżony koszt wyposażenia + obwodów zewnętrznych wynosi od 300 do 1000 USD za 1 kW mocy. Znając „poręczność” narodu rosyjskiego, można łatwo założyć, że na ogromnej i różnorodnej ojczyźnie pracuje więcej niż jedna ręcznie robiona pompa ciepła. Najczęściej są to urządzenia domowej roboty, które zostały wykonane przez „lodówki”. I to jest zrozumiałe, bo pompa ciepła i zamrażarka działają na tej samej zasadzie, po prostu system ciepłowni nastawiony jest na odbieranie ciepła, a nie jego odprowadzanie, a sprężarka pracuje z większą mocą.
Przeczytaj o tym, jak to działa.
Co może być źródłem ciepła dla pompy ciepła
Ciepło do ogrzewania pomieszczenia można pobierać z powietrza z zewnątrz. Ale tutaj nieuchronnie pojawią się trudności w eksploatacji: wahania temperatur, nawet przeciętnie dobowe, są zbyt duże, nie mówiąc już o tym, że pompa ciepła wykazuje normalną sprawność przy temperaturach powyżej 0o C.I ile regionów mamy taki obraz zimą ? Wiosną, a nawet wtedy nie wcześnie i nie na całym terytorium i nie przez cały czas.
Każde otoczenie może być źródłem ciepła dla domu ogrzewanego pompą ciepła
Znacznie bardziej akceptowalne wydaje się źródło ciepła znajdujące się w wodzie. Jeśli w pobliżu jest rzeka, jezioro lub staw o przyzwoitej głębokości, to jest po prostu świetne: możesz po prostu utopić rurociąg. Ważne jest tylko, aby rybacy z osami nie łowili tam ryb.
Inną dobrą opcją jest studnia, ale istnieje możliwość, że poziom wody spadnie i będziesz musiał poszukać innego źródła. Ale póki co wszystko jest w porządku, będzie działać dobrze: średnia temperatura wody w poziomach podziemnych to 5-7 oC. To więcej niż wystarczające do działania pompy ciepła.
Możesz być zaskoczony, ale możesz też skorzystać z kanalizacji - temperatury są tam wyższe niż w studniach. Rurociąg można umieścić w szambie lub studni, ale pod warunkiem, że będzie cały czas zalany wodą. Rura będzie musiała być odporna chemicznie.
Poziomy kolektor podziemny to niezwykle pracochłonne zadanie: konieczne będzie usunięcie gruntu z kilkuset metrów kwadratowych na głębokość poniżej punktu zamarzania. Są to bardzo obszerne tomy, których nie da się opanować samodzielnie ani nawet z asystentem. A jak pokazała praktyka, w naszych warunkach klimatycznych takie systemy są nieskuteczne: zimy są zbyt surowe.
Z pionowymi kolektorami nie jest lepiej - bez sprzętu wiertniczego prawie nie będziesz w stanie się obejść. Liczba i głębokość studni zależy od gleby: zakres możliwego odprowadzenia ciepła z metra studni jest bardzo duży. Od 25 W / mw suchym tłuczniu kamiennym i glebie piaszczystej do 80-85 W / mw mokrych tłuczniach kamiennych i glebach piaszczystych lub w granicie. W związku z tym różnica w długości odwiertów wynosi 3 razy i więcej.
Oto schemat ogrzewania domu za pomocą pompy ciepła. Przy stosowaniu, jak w opisanym przykładzie, dwóch studni i przy braku zamkniętej pętli, odległość między dwoma studniami musi wynosić co najmniej 20 metrów. I trzeba wziąć pod uwagę kierunek przepływu, aby zimna woda z pompy nie obniżała temperatury w studni „dawczej”
W opisanym przykładzie domowej pompy ciepła źródłem ciepła jest studnia z dobrym przepływem wody. Woda dociera tak szybko, że pokrywa zużycie na potrzeby bytowe i wystarcza do przekazania wymaganej ilości ciepła (obliczono wymagane natężenie przepływu wody i odpowiednio dobrano pompę). Ale źródłem ciepła dla tej modyfikacji może być dowolne z opisanych powyżej, z wyjątkiem powietrza.Decydując się na źródło ciepła będzie można wykonać pompę ciepła do ogrzewania domu.
Rodzaje pomp ciepła
Aby dokładnie zrozumieć, czym jest pompa ciepła, musisz wiedzieć, jaki jest jej nośnik ciepła na konturach jej konstrukcji na zewnątrz i wewnątrz domu. Te chłodziwa klasyfikują to urządzenie.
Woda-powietrze
Najbardziej wydajnymi systemami ogrzewania są systemy wodno-wodne. Ta efektywność wynika z faktu, że temperatura wody używanej na dużych głębokościach jest stała i ma dość wysokie wskaźniki. Aby pozyskać energię z tego typu źródła, mogą wykorzystać:
- studnie i studnie, za pomocą których pompowana jest woda gruntowa;
- otwarte zbiorniki wodne, które obejmują rzeki i jeziora;
- ścieki wykorzystywane w przemyśle do celów technologicznych.
Pompa ciepła wykorzystująca energię wydobywaną ze zbiornika typu otwartego będzie wymagać najniższych kosztów. W takim przypadku będziesz musiał załadować rury płynem chłodzącym i opuścić je do wody. W przypadku wód gruntowych stosuje się droższą konstrukcję, ponieważ jej realizacja jest już trudniejsza. Aby zrzucić wodę, musisz zbudować studnię. Ta woda przejdzie przez wymiennik ciepła.
Obieg powietrze-woda lub powietrze
Pompa ciepła powietrze / woda łączy zalety i wady. Zaletą jest bezużyteczność w zagospodarowaniu studni o dużej głębokości oraz prace związane z oczyszczaniem gleby. Wadą tych urządzeń jest niska moc w zimnych porach roku, co wpływa na ich najniższą wydajność spośród innych modeli. Aby korzystać z tego urządzenia, wymagane jest zamontowanie odpowiedniego sprzętu na dachu domu.
Powietrzna pompa ciepła
Zaletą tej konstrukcji jest możliwość ponownego wykorzystania ciepła wychodzącego z lokalu, które ogrzewa pompę ciepła w postaci dymu, wody lub powietrza. Zimą wymagane będzie alternatywne ogrzewanie, aby wyeliminować brak ciepła.
Wody gruntowe
Tego typu pompa ciepła jest również bardzo wydajnym źródłem energii do ogrzewania. Wynika to z faktu, że ciepło pozyskiwane z gruntu na głębokości 5 metrów ma stałe wartości temperatury i nie ma na nie wpływu zmiany warunków atmosferycznych panujących na powierzchni ziemi. Na obwodzie zewnętrznym chłodziwo jest specjalną bezpieczną kompozycją zwaną solanką, która jest bezpieczna z punktu widzenia ochrony środowiska.
Obwód zewnętrzny używany dla tego typu pompy ciepła może być poziomy lub pionowy.
Rury używane w tym systemie muszą być wykonane z tworzywa sztucznego. Wykonanie poziome wymaga dużej powierzchni terenu. Po ułożeniu rur pod ziemią działka ta nie może być wykorzystywana na potrzeby rolnicze.
Dopuszcza się uprawę trawnika lub roślin w tym samym wieku. Do wykonania pionowego konieczne będzie wykonanie kilku studni, których głębokość waha się od 50 do 150 metrów, ponieważ na takiej głębokości gleba ma stabilną i wysoką temperaturę. Takie urządzenie nazywa się pompą geotermalną. Aby przenieść energię z takich głębokości, stosuje się specjalne sondy.
Na podstawie doświadczenia w obsłudze pompy ciepła do samodzielnego montażu
Jak pokazuje praktyka, wydajność przedstawionej opcji jest niska: 2,6-2,8 kW. Nie ma co mówić o wysokiej wydajności tej pompy ciepła: na powierzchni 60 m2 przy -5 oC na zewnątrz sama utrzymuje + 17oC. Ale system został rozważony i zainstalowany pod kotłem - grzejniki, przy temperaturze wejściowej + 45oC, po prostu nie mogą dać więcej. System w domu działał stary i liczba grzejników nie została zwiększona, ale do tej pory na mrozie były one ogrzewane piecem.
Jeśli do konstrukcji zostanie dodany regeneracyjny wymiennik ciepła, zwiększy to sprawność o 10-15%. Biorąc pod uwagę, że koszty są niskie, możesz to zrobić. Będziesz potrzebował dwóch miedzianych rur po 1,5 metra każda. Jedna o średnicy 22 mm, druga - 10 mm. Na cieńszym, aby zwiększyć powierzchnię wymiany ciepła, nawijany jest 4-żyłowy przewodnik (długość 3-4 metry, średnica 4 mm), którego końce są przylutowane do rury, aby się nie rozwijały. Rurka nawinięta drutem jest delikatnie wprowadzana do rury o większej średnicy. Musi być zainstalowany pomiędzy sprężarką a parownikiem. Uszlachetnienie jest nieznaczne, ale znacznie zwiększa wydajność. To prawda, że w pewnych warunkach jest to niebezpieczne: ciepły freon może dostać się do sprężarki, co doprowadzi do jej awarii.
Poprawa obwodu: można dodać regeneracyjny wymiennik ciepła, który zwiększy produktywność o około 15-20%
Drugą opcją zwiększenia wydajności, bezpieczniejszą i nie mniej efektywną, jest wbudowanie dodatkowego wymiennika ciepła do podgrzewania wody lub glikolu.
Na co zwrócić uwagę, decydując się na wykonanie własnej pompy ciepła. Jest kilka rzeczy, których można się nauczyć tylko z doświadczenia:
- Prądy rozruchowe tej konkretnej instalacji były bardzo przyzwoite. Zasoby sieciowe nie zawsze były wystarczające do uruchomienia instalacji. Dlatego, jeśli wykonujesz poważną instalację, lepiej jest wziąć trójfazową sprężarkę i odpowiednio dostarczyć trójfazowe wejście. Tak, nie tanio, ale do stabilnego uruchomienia sprężarki jednofazowej wymagany jest elektroniczny stabilizator o przyzwoitej mocy, którego również nie można nazwać tanim.
- Pompa ciepła w gotowym systemie grzejników nie zapewni normalnej temperatury w pomieszczeniu. Przeznaczone są do innej temperatury płynu chłodzącego, którą te instalacje, zwłaszcza domowe, są w stanie niezwykle rzadko zapewnić. Dlatego albo ulepsz system (dodając co najmniej taką samą liczbę sekcji grzejników), albo zainstaluj podłogi wodne.
- Jeśli w studni są trzy pierścienie wody, nie oznacza to, że ma duże obciążenie. Musisz wiedzieć, ile wody jest w stanie dać dzięki jej ciągłej selekcji.
Wideo
Poniższy film zawiera szczegółowe informacje na temat funkcji pomp ciepła:
https://youtu.be/jU5ueYQY-88
Więcej informacji o urządzeniu domowej pompy w poniższym filmie:
W ostatnich dziesięcioleciach właściciele domów nabyli dość duży wybór systemów grzewczych. Nie jest już konieczne łączenie się ze scentralizowanymi sieciami i korzystanie z tradycyjnych źródeł. Możesz wybrać sprzęt, który działa na alternatywną energię, ale jego główną wadą jest wysoki koszt. Czy sie zgadzasz?
Jeśli jednak zbudujesz pompę ciepła własnymi rękami ze starej lodówki, koszty systemu można znacznie obniżyć. A my powiemy Ci, jak to zrobić.
W artykule wybraliśmy najprostsze rozwiązania i dostarczyliśmy im szczegółowe rysunki i diagramy. Dlatego też rzemieślnikowi domowemu nie będzie trudno je zrozumieć. Ponadto znajdziesz tutaj instrukcje krok po kroku dotyczące produkcji urządzeń grzewczych. Opublikowane filmy opowiadają o cechach konstrukcyjnych pompy ciepła i cechach jej podłączenia.
Wyniki
Niewątpliwie koszt pompy ciepła z klimatyzatora jest kilkakrotnie niższy niż gotowych opcji fabrycznych, nawet tych wyprodukowanych w Chinach. Ale jest tu wiele niuansów: musisz zadbać o źródło i ilość dostarczanego ciepła, poprawnie obliczyć długość wymienników ciepła (wężownic), zainstalować automatyzację, zapewnić gwarantowaną moc itp. Ale jeśli jesteś w stanie rozwiązać te problemy, jest to niewątpliwie korzystne. Pozwól, że dam ci radę: w pierwszym roku bardzo pożądane jest ogrzewanie zapasowe, testy i uruchomienie próbne, lepiej przeprowadzić je latem, aby był czas na przegląd urządzenia przed rozpoczęciem sezon grzewczy.
Co to jest pompa geotermalna
Jak działa pompa ciepła
Najpierw trzeba zrozumieć, czym jest pompa geotermalna i na jakiej zasadzie działa, bo to on jest sercem całego opisywanego przez nas urządzenia.
Dla nikogo nie jest tajemnicą, że temperatura powyżej zera jest zawsze utrzymywana na grubości ziemi. Woda pod lodem jest w tym samym stanie. W tym stosunkowo ciepłym środowisku umieszczony jest zamknięty rurociąg z cieczą.
Schemat działania pomp ciepła jest dość prosty i oparty na odwrotnej zasadzie Carnota:
- Płyn chłodzący poruszający się po obwodzie zewnętrznym nagrzewa się z wybranego źródła i wpływa do parownika.
- Tam wymienia energię z czynnikiem chłodniczym (zwykle freon).
- Freon wrze, przechodzi w stan gazowy i jest sprężany przez sprężarkę.
- Gorący gaz (nagrzewa się w przedziale 35-65oC) trafia do kolejnego wymiennika ciepła, w którym oddaje swoje ciepło do instalacji grzewczej lub ciepłej wody do domu.
- Schłodzony czynnik chłodniczy ponownie staje się ciekły i powraca do nowego koła.
Pomocne wskazówki
Na wszystkich etapach budowy domu, począwszy od etapu projektowania, należy pamiętać, że TN jest układem bezwładnościowym. Można go porównać do masywnego rosyjskiego pieca, który podczas gotowania zwykle był podgrzewany raz dziennie. Następnie nagromadzone ciepło ogrzewało mieszkanie do następnego ranka.
Ściany wykonane z ciężkich bali mają dość wysoki stopień bezwładności cieplnej. Mówiąc najprościej, powoli ochładzają się, gdy robi się zimniej w nocy. Dobra bezwładność cieplna przy grubych kamiennych ścianach i ciężkim betonie lub cegłach.
Pianki i pianobetony mają dobre właściwości termoizolacyjne. Ale ze względu na niski ciężar właściwy mają niską bezwładność cieplną. Pompa ciepła w budynku ze ścianami wykonanymi z takich materiałów z gwałtownym spadkiem temperatury powietrza zewnętrznego nie zawsze będzie w stanie „wpompować” wystarczającą ilość ciepła z zewnątrz do systemu ogrzewania „ciepłej podłogi”.
Musisz również wziąć pod uwagę inne czynniki:
- Aby zmniejszyć straty ciepła lub w ogóle nie zamarzać rur w rurociągu między domem a studniami lub kolektorem, konieczne jest ułożenie ich na głębokość poniżej poziomu zamarzania. Na Krymie - 0,75 metra wystarczy, a na szerokości geograficznej Moskwy - co najmniej 1,5.
- Największe straty ciepła występują zwykle przez okna. Dlatego potrójne przeszklenie nie jest wcale luksusem, ale ekonomicznie rozsądnym rozwiązaniem budowlanym. Idealną opcją jest użycie okularów, które mogą odbijać promienie podczerwone.
- W przypadku korzystania z opcji 2 studni do poboru i zrzutu wody odległość między nimi musi wynosić co najmniej 20 metrów.
- Lepiej jest najpierw wypróbować domowe TN w pomieszczeniu gospodarczym lub garażu. Instalacja ogrzewania podłogowego w dzielnicy mieszkalnej będzie wymagała dodatkowych kosztów. Dowiedz się o zamawianiu przez link do kominka narożnego.
Jak zrobić pompę ciepła własnymi rękami
Poniżej opisano kilka wskazówek dotyczących tworzenia tych urządzeń:
- Przede wszystkim powinieneś zacząć kupować kompresor, na przykład w klimatyzatorze. Z reguły jest przymocowany do ściany.
- Wykonanie kolejnej ważnej części produktu, kondensatora, jest całkiem realistyczne do wykonania własnymi rękami. Aby to zrobić, musisz zgiąć miedzianą rurkę (średnica nie powinna być mniejsza niż 1 mm) w postaci cewki i już w tym stanie umieścić ją w głębi metalowej lub plastikowej obudowy. Jako ciało możesz użyć zbiornika o odpowiednim rozmiarze. Przez
Po zakończeniu montażu cewki części zbiornika są spawane i instalowane są niezbędne połączenia gwintowane. Parownik jest również najczęściej montowany do ściany. Wskazówka: Aby wykonać wężownicę wysokiej jakości, najlepiej jest nawinąć miedzianą rurę instalacyjną na cylindryczną podstawę o żądanej grubości, w tym celu można użyć butli z gazem. Aby uzyskać taką samą odległość między zwojami, zastosowano perforowany aluminiowy narożnik, do którego przymocowane są zwoje cewki. - Ostateczny montaż tych części, czyli lutowanie rurki miedzianej, pompowanie freonu itp. Powinien być wykonywany wyłącznie przez wysoko wykwalifikowanego fachowca. Zrobienie tego bez odpowiedniego doświadczenia może uszkodzić sprzęt i znacznie zwiększyć prawdopodobieństwo obrażeń ciała.
- Kolejnym krokiem jest podłączenie konstrukcji do systemu grzewczego budynku.
- Następnie należy przystąpić do instalacji i podłączenia obwodu zewnętrznego. Ten proces ma swoją własną charakterystykę, która różni się w zależności od typu pompy ciepła. Ważne: przed uruchomieniem pompy ciepła należy zdiagnozować instalację elektryczną w domu i licznik energii elektrycznej. Jeśli opis jest zniszczony i nieaktualny, konieczna będzie wymiana. Dopuszczalną moc, jaką ma miernik elektryczny, można uznać za znak powyżej 40 amperów.
Warto zaznaczyć, że praca pompy ciepła przy ogrzewaniu domu nie zawsze w pełni spełnia wszystkie wymagania właścicieli. Zwykle wynika to z faktu, że obliczenia termodynamiczne zostały wykonane nieprawidłowo. Skutkiem takiego błędu jest układ o małej mocy lub układ okazuje się zbyt mocny, a jest to spowodowane nadmiernym zużyciem energii elektrycznej.
Aby wybrać system o odpowiedniej mocy, należy obliczyć straty ciepła budynku i wiele innych obliczeń. Obliczenia te powinny być wykonane przez doświadczonego inżyniera projektanta.
