Máy bơm nhiệt là một thứ thú vị, nhưng đắt tiền. Chi phí ước tính của thiết bị + thiết bị mạch ngoài là từ $ 300 đến $ 1000 trên 1 kW công suất. Biết được sự “khéo tay” của người dân Nga, có thể dễ dàng cho rằng có nhiều hơn một chiếc máy bơm nhiệt làm bằng tay hoạt động trên phạm vi rộng lớn của quê hương chúng ta. Thông thường, có những thiết bị sản xuất tại nhà được tạo ra bởi "tủ lạnh". Và điều này cũng dễ hiểu thôi, vì máy bơm nhiệt và tủ đông hoạt động theo nguyên lý giống nhau, chỉ khác là hệ thống cây sưởi là tập trung thu nhiệt chứ không tháo ra, còn máy nén thì dùng công suất lớn hơn.
Đọc về cách nó hoạt động ở đây.
Cái gì có thể là nguồn nhiệt cho máy bơm nhiệt
Nhiệt để sưởi ấm phòng có thể được lấy từ không khí bên ngoài. Nhưng ở đây chắc chắn sẽ nảy sinh những khó khăn trong vận hành: nhiệt độ dao động, thậm chí trung bình hàng ngày, quá lớn, chưa kể đến việc máy bơm nhiệt cho thấy hiệu suất bình thường ở nhiệt độ trên 0 ° C.Và chúng ta có bao nhiêu vùng miền như vậy vào mùa đông ? Vào mùa xuân, và thậm chí sau đó không sớm, và không trên toàn lãnh thổ, và không liên tục.
Bất kỳ môi trường nào cũng có thể là nguồn nhiệt cho ngôi nhà được sưởi ấm bằng máy bơm nhiệt của bạn
Nguồn nhiệt nằm trong nước có vẻ dễ chấp nhận hơn nhiều. Nếu có một con sông, một cái hồ hoặc một cái ao có độ sâu tương đối gần đó, thì điều này thật tuyệt vời: bạn có thể chỉ cần nhấn chìm đường ống. Điều quan trọng là những người câu cá với bánh rán không đánh cá ở đó.
Một lựa chọn tốt khác là một cái giếng, nhưng có khả năng mực nước sẽ giảm xuống và bạn sẽ phải tìm nguồn khác. Nhưng cho đến nay mọi thứ vẫn ổn, nó sẽ hoạt động tốt: nhiệt độ nước trung bình ở các chân trời dưới lòng đất là 5-7 oC. Điều này là quá đủ cho hoạt động của máy bơm nhiệt.
Bạn có thể ngạc nhiên, nhưng bạn cũng có thể sử dụng hệ thống thoát nước - nhiệt độ ở đó cao hơn trong giếng. Đường ống có thể được đặt trong một bể chứa hoặc giếng, nhưng với điều kiện phải luôn được bao phủ bởi nước. Và đường ống sẽ cần phải kháng hóa chất.
Một công việc thu gom đất nằm ngang là một công việc cực kỳ tốn công sức: cần phải loại bỏ đất từ vài trăm mét vuông đến độ sâu dưới điểm đóng băng. Đây là những khối lượng rất lớn không thể làm chủ một mình hoặc thậm chí với một trợ lý. Và, như thực tế đã chỉ ra, trong điều kiện khí hậu của chúng ta, các hệ thống như vậy không hiệu quả: mùa đông quá khắc nghiệt.
Với bộ thu dọc, mọi thứ không thể tốt hơn - bạn sẽ khó có thể làm được nếu không có thiết bị khoan. Số lượng và độ sâu của giếng phụ thuộc vào đất: phạm vi tỏa nhiệt có thể có từ một mét của giếng là rất lớn. Từ 25 W / m trong đá dăm khô và đất cát, đến 80-85 W / m trong đá dăm ướt và đất cát hoặc đá granit. Theo đó, sự chênh lệch về chiều dài của các giếng từ 3 lần trở lên.
Dưới đây là sơ đồ sưởi ấm một ngôi nhà bằng máy bơm nhiệt. Khi sử dụng, như trong ví dụ được mô tả, hai giếng và trong trường hợp không có vòng khép kín, khoảng cách giữa hai giếng ít nhất phải là 20 mét. Và bạn cần tính đến hướng của dòng chảy để nước lạnh từ máy bơm không làm giảm nhiệt độ trong giếng "tặng"
Trong ví dụ được mô tả về một máy bơm nhiệt tự chế, nguồn nhiệt là một giếng có tốc độ dòng nước tốt. Nước đến nhanh đến mức đáp ứng nhu cầu tiêu dùng của các hộ gia đình và đủ để truyền lượng nhiệt cần thiết (tốc độ dòng nước cần thiết đã được tính toán và chọn máy bơm cho phù hợp). Nhưng nguồn nhiệt cho sự thay đổi này có thể là bất kỳ nguồn nhiệt nào được mô tả ở trên, ngoại trừ không khí.Sau khi quyết định nguồn nhiệt, sẽ có thể chế tạo một máy bơm nhiệt để sưởi ấm ngôi nhà.
Các loại máy bơm nhiệt
Để hiểu rõ máy bơm nhiệt là gì, bạn cần biết chất mang nhiệt cho nó là gì trên các đường nét cấu trúc bên ngoài và bên trong ngôi nhà. Những chất làm mát phân loại thiết bị này.
Nước-không khí
Hệ thống sưởi ấm hiệu quả nhất là hệ thống nước-nước. Hiệu quả này là do nhiệt độ của nước được sử dụng, nằm ở độ sâu lớn, là không đổi và có các chỉ số khá cao. Để thu được năng lượng từ loại nguồn này, họ có thể sử dụng:
- giếng và giếng, với sự trợ giúp của nước ngầm được bơm;
- các vùng nước lộ thiên, bao gồm sông và hồ;
- nước thải đã được sử dụng trong công nghiệp cho công nghệ.
Máy bơm nhiệt sử dụng năng lượng chiết xuất từ bể chứa kiểu hở sẽ yêu cầu chi phí thấp nhất. Trong trường hợp này, bạn cần nạp chất làm mát vào đường ống và hạ thấp chúng xuống nước. Trong trường hợp nước ngầm, một cấu trúc đắt tiền hơn được sử dụng, vì việc triển khai nó đã khó hơn. Để đổ nước, bạn cần phải xây một cái giếng. Phần nước này sẽ đi qua thiết bị trao đổi nhiệt.
Mạch không khí với nước hoặc không khí
Một máy bơm nhiệt không khí với nước kết hợp ưu và nhược điểm. Những lợi thế bao gồm sự vô dụng trong việc phát triển các giếng có độ sâu lớn và công việc liên quan đến việc làm sạch đất. Nhược điểm của các thiết bị này là công suất thấp vào mùa lạnh, ảnh hưởng đến hiệu suất thấp nhất trong số các mô hình khác. Để sử dụng thiết bị này, cần phải gắn thiết bị thích hợp trên mái nhà.
Máy bơm nhiệt nguồn không khí
Ưu điểm của thiết kế này có thể kể đến là khả năng tái sử dụng nhiệt để lại từ cơ sở làm nóng máy bơm nhiệt dưới dạng khói, nước hoặc không khí. Vào mùa đông, hệ thống sưởi thay thế sẽ được yêu cầu để loại bỏ tình trạng thiếu nhiệt.
Nước ngầm
Một máy bơm nhiệt loại này cũng là một nguồn năng lượng rất hiệu quả để sưởi ấm. Điều này là do nhiệt lượng thu được từ lòng đất sâu 5 mét có giá trị nhiệt độ không đổi và không bị ảnh hưởng bởi những thay đổi của điều kiện thời tiết trên bề mặt trái đất. Về mạch bên ngoài, chất làm mát là một thành phần an toàn đặc biệt được gọi là nước muối, an toàn theo quan điểm môi trường.
Mạch bên ngoài được sử dụng cho loại máy bơm nhiệt này có thể là loại ngang hoặc dọc.
Các đường ống được sử dụng cho hệ thống này phải bằng nhựa. Thực hiện theo chiều ngang cần diện tích đất lớn. Sau khi các đường ống được đặt dưới mặt đất, khu đất này không thể được sử dụng cho các nhu cầu nông nghiệp.
Nó được phép trồng một bãi cỏ hoặc các cây cùng tuổi. Để thực hiện theo phương thẳng đứng, sẽ cần phải phát triển một số giếng, độ sâu trong đó dao động từ 50 đến 150 mét, vì ở độ sâu như vậy đất có nhiệt độ ổn định và cao. Một thiết bị như vậy được gọi là máy bơm địa nhiệt. Để truyền năng lượng từ các độ sâu như vậy, người ta sử dụng các đầu dò đặc biệt.
Từ kinh nghiệm vận hành của một máy bơm nhiệt tự làm
Như thực tế đã chỉ ra, hiệu suất của tùy chọn được trình bày là thấp: 2,6-2,8 kW. Không cần phải nói về hiệu quả cao của máy bơm nhiệt này: trên diện tích 60 m2 ở -5 oC ngoài trời, nó tự duy trì + 17oC. Nhưng hệ thống đã được xem xét và lắp đặt dưới lò hơi - bộ tản nhiệt, ở nhiệt độ đầu vào + 45oC, đơn giản là không thể cho ra nhiều hơn. Hệ thống trong nhà hoạt động cũ và số lượng bộ tản nhiệt không được tăng lên, nhưng cho đến nay trong thời tiết lạnh giá, chúng được sưởi ấm bằng bếp.
Nếu một bộ trao đổi nhiệt tái sinh được thêm vào cấu trúc, điều này sẽ làm tăng hiệu suất lên 10-15%. Với chi phí thấp, bạn có thể làm được. Bạn sẽ cần hai ống đồng mỗi ống dài 1,5 mét. Một cái có đường kính 22 mm, cái thứ hai - 10 mm. Một dây dẫn 4 lõi (dài 3-4 mét, đường kính 4 mm) được quấn vào một dây mỏng hơn để tăng diện tích trao đổi nhiệt, các đầu của nó được hàn vào ống để chúng không bị giãn ra. Ống quấn dây nhẹ nhàng luồn vào ống có đường kính lớn hơn. Nó phải được lắp đặt giữa máy nén và dàn bay hơi. Sự tinh chỉnh là không đáng kể, nhưng nó làm tăng đáng kể hiệu quả. Đúng, trong những điều kiện nhất định, nó không an toàn: freon ấm có thể xâm nhập vào máy nén, dẫn đến hỏng hóc.
Cải thiện mạch: bạn có thể thêm bộ trao đổi nhiệt tái sinh, điều này sẽ tăng năng suất lên khoảng 15-20%
Tùy chọn thứ hai để tăng hiệu suất, an toàn hơn và không kém hiệu quả, là xây dựng trong một bộ trao đổi nhiệt bổ sung để làm nóng nước hoặc glycol.
Điều cần tìm nếu bạn quyết định tự chế tạo máy bơm nhiệt. Có một số điều chỉ có thể rút ra từ kinh nghiệm:
- Dòng khởi động của cài đặt cụ thể này rất tốt. Không phải lúc nào cũng có đủ tài nguyên mạng để chạy cài đặt. Do đó, nếu bạn lắp đặt nghiêm túc, tốt hơn là nên sử dụng máy nén ba pha và cung cấp đầu vào ba pha tương ứng. Đúng, không rẻ nhưng để máy nén một pha khởi động ổn định thì cần phải có ổn áp điện tử công suất khá, cũng không thể gọi là rẻ được.
- Một máy bơm nhiệt trên hệ thống tản nhiệt đã hoàn thiện sẽ không cung cấp nhiệt độ phòng bình thường. Chúng được thiết kế cho một nhiệt độ nước làm mát khác nhau, điều mà các cơ sở lắp đặt này, đặc biệt là các thiết bị sản xuất tại nhà, cực kỳ hiếm khi có thể cung cấp. Do đó, hãy nâng cấp hệ thống (bằng cách thêm ít nhất cùng số phần bộ tản nhiệt) hoặc lắp đặt sàn nước.
- Nếu có ba vòng nước trong một giếng, điều này không có nghĩa là nó có một khoản nợ lớn. Bạn cần biết anh ta có thể cho bao nhiêu nước với sự lựa chọn liên tục của nó.
Video
Video sau đây cung cấp chi tiết về các tính năng của máy bơm nhiệt:
https://youtu.be/jU5ueYQY-88
Thông tin thêm về thiết bị máy bơm tự chế trong video sau:
Trong những thập kỷ gần đây, các chủ sở hữu nhà đã có được sự lựa chọn khá lớn về hệ thống sưởi ấm. Không còn cần thiết phải kết nối với các mạng tập trung và sử dụng các nguồn truyền thống. Bạn có thể chọn thiết bị hoạt động bằng năng lượng thay thế, nhưng nhược điểm chính của nó là giá thành cao. Bạn có đồng ý không?
Tuy nhiên, nếu bạn tự tay chế tạo một máy bơm nhiệt từ một chiếc tủ lạnh cũ, hệ thống này có thể giảm giá đáng kể. Và chúng tôi sẽ cho bạn biết làm thế nào để làm điều đó.
Trong bài báo, chúng tôi đã lựa chọn các giải pháp đơn giản nhất và cung cấp cho chúng các bản vẽ và sơ đồ chi tiết. Vì vậy, sẽ không khó để hàng thủ chủ nhà có thể hiểu được họ. Ngoài ra, ở đây bạn sẽ tìm thấy hướng dẫn từng bước để sản xuất thiết bị sưởi ấm. Và các video được đăng sẽ cho bạn biết về các đặc điểm thiết kế của máy bơm nhiệt và các tính năng kết nối của nó.
Kết quả
Không còn nghi ngờ gì nữa, giá thành của một máy bơm nhiệt từ máy điều hòa không khí thấp hơn nhiều lần so với các lựa chọn nhà máy sản xuất sẵn, ngay cả những sản phẩm sản xuất tại Trung Quốc. Nhưng có rất nhiều sắc thái ở đây: bạn cần quan tâm đến nguồn và lượng nhiệt được cung cấp, tính toán chính xác chiều dài của bộ trao đổi nhiệt (cuộn dây), cài đặt tự động hóa, cung cấp điện đảm bảo, v.v. Nhưng nếu bạn có thể giải quyết những vấn đề này, thì nó chắc chắn là có lợi. Hãy để tôi cho bạn một lời khuyên: trong năm đầu tiên rất mong muốn có hệ thống sưởi dự phòng, và thử nghiệm và chạy thử, tốt hơn là nên thực hiện vào mùa hè, để có thời gian sửa đổi thiết bị trước khi bắt đầu mùa sưởi ấm.
Máy bơm địa nhiệt là gì
Cách thức hoạt động của máy bơm nhiệt
Đầu tiên bạn cần hiểu máy bơm địa nhiệt là gì và nó hoạt động theo nguyên lý nào, vì chính anh ta mới là trái tim của toàn bộ thiết bị mà chúng ta đang mô tả.
Không có gì bí mật đối với bất kỳ ai rằng nhiệt độ trên 0 luôn được duy trì trên trái đất. Nước dưới lớp băng cũng ở trạng thái như vậy. Trong môi trường tương đối ấm áp này, một đường ống kín có chất lỏng được đặt.
Sơ đồ hoạt động của máy bơm nhiệt khá đơn giản và dựa trên nguyên lý Carnot ngược:
- Chất mang nhiệt, di chuyển dọc theo mạch bên ngoài, nóng lên từ nguồn đã chọn và đi vào thiết bị bay hơi.
- Ở đó nó trao đổi năng lượng với chất làm lạnh (thường là freon).
- Freon sôi, chuyển sang trạng thái khí và được nén bởi máy nén.
- Khí nóng (nó nóng lên trong khoảng 35–65oC) đi vào một bộ trao đổi nhiệt khác, trong đó nó nhường nhiệt cho hệ thống sưởi ấm hoặc nguồn cung cấp nước nóng của ngôi nhà.
- Môi chất lạnh được làm lạnh lại trở thành chất lỏng và quay trở lại hình tròn mới.
Những gợi ý có ích
Trong tất cả các giai đoạn xây dựng một ngôi nhà, bắt đầu từ giai đoạn thiết kế, cần phải nhớ rằng TN là một hệ thống quán tính. Nó có thể được so sánh với một cái bếp khổng lồ của Nga, thường được làm nóng một lần một ngày trong khi nấu ăn. Sau đó, nhiệt tích tụ đốt nóng ngôi nhà cho đến sáng hôm sau.
Tường làm bằng các khúc gỗ nặng có quán tính nhiệt khá cao. Nói một cách đơn giản, chúng từ từ nguội đi khi trời lạnh hơn vào ban đêm. Quán tính nhiệt tốt với tường đá dày và bê tông nặng hoặc gạch.
Xốp và bê tông bọt có đặc tính cách nhiệt tốt. Nhưng do trọng lượng riêng thấp nên chúng có quán tính nhiệt thấp. Máy bơm nhiệt trong một tòa nhà có tường làm bằng vật liệu như vậy với nhiệt độ không khí bên ngoài giảm mạnh sẽ không thể "bơm" đủ nhiệt từ bên ngoài vào hệ thống sưởi "sàn ấm".
Bạn cũng cần xem xét các yếu tố khác:
- Để giảm thất thoát nhiệt hoặc không đóng băng các đường ống ở đường dây chính giữa nhà và giếng hoặc ống thu nhiệt, cần đặt chúng ở độ sâu dưới mức đóng băng. Ở Crimea - 0,75 mét là đủ, và ở vĩ độ của Moscow - ít nhất là 1,5.
- Sự thất thoát nhiệt lớn nhất thường là qua cửa sổ. Do đó, kính ba lớp hoàn toàn không phải là một thứ xa xỉ, mà là một giải pháp xây dựng hợp lý về mặt kinh tế. Lựa chọn lý tưởng là sử dụng kính có thể phản xạ tia hồng ngoại.
- Trong trường hợp sử dụng phương án 2 giếng lấy và xả nước thì khoảng cách giữa chúng tối thiểu là 20 mét.
- Tốt hơn là nên thử một TN tự chế trước trong phòng tiện ích hoặc nhà để xe. Việc lắp đặt hệ thống sưởi dưới sàn trong khu dân cư sẽ yêu cầu thêm chi phí. Tìm hiểu đặt hàng theo liên kết cho lò sưởi góc.
Cách làm máy bơm nhiệt bằng tay của chính bạn
Một số nguyên tắc để tạo các thiết bị này được mô tả bên dưới:
- Trước hết, bạn nên bắt đầu mua một máy nén, chẳng hạn như trong máy điều hòa không khí. Theo quy định, nó được gắn vào tường.
- Việc chế tạo một bộ phận quan trọng khác của sản phẩm, tụ điện, khá thực tế để làm bằng tay của chính bạn. Để làm điều này, bạn cần uốn một ống đồng (đường kính không được nhỏ hơn 1 mm) ở dạng cuộn dây và đã ở trạng thái này, hãy đặt nó sâu vào vỏ kim loại hoặc nhựa. Như một cơ thể, bạn có thể sử dụng một bể có kích thước phù hợp. Bởi
Sau khi hoàn thành việc lắp đặt cuộn dây, các bộ phận của bồn chứa được hàn, và các kết nối ren cần thiết được lắp đặt. Thiết bị bay hơi cũng thường được gắn vào tường. Gợi ý: Để tạo ra một cuộn dây chất lượng, tốt nhất bạn nên quấn một ống ống nước bằng đồng trên một đế hình trụ có độ dày mong muốn, đối với điều này bạn có thể sử dụng một bình khí. Để đạt được khoảng cách như nhau giữa các vòng dây, người ta sử dụng một góc nhôm đục lỗ, trên đó các vòng dây của cuộn dây được gắn vào. - Việc lắp đặt cuối cùng của các bộ phận này, cụ thể là hàn ống đồng, bơm freon, v.v., phải được thực hiện độc quyền bởi một công nhân chuyên nghiệp có trình độ cao. Làm điều này mà không có kinh nghiệm thích hợp có thể làm hỏng thiết bị và tăng đáng kể khả năng thương tích cá nhân.
- Bước tiếp theo là kết nối cấu trúc với hệ thống sưởi của tòa nhà.
- Sau đó, bạn tiến hành cài đặt và kết nối mạch ngoài. Quá trình này có các đặc điểm riêng, khác nhau tùy thuộc vào loại máy bơm nhiệt. Quan trọng: trước khi khởi động máy bơm nhiệt, bạn nên chẩn đoán hệ thống dây điện trong nhà và đồng hồ đo điện. Nếu mô tả là hư hỏng và lỗi thời, thì việc thay thế sẽ được yêu cầu. Công suất chấp nhận được, mà đồng hồ đo điện có, có thể được coi là một mốc trên 40 ampe.
Cần lưu ý rằng hoạt động của một máy bơm nhiệt trong việc sưởi ấm một ngôi nhà không phải lúc nào cũng đáp ứng đầy đủ tất cả các yêu cầu của chủ sở hữu. Thông thường, điều này là do các tính toán nhiệt động lực học đã được thực hiện không chính xác. Kết quả của lỗi như vậy là hệ thống công suất thấp, hoặc hệ thống hoạt động quá mạnh, và điều này là do tiêu thụ quá nhiều điện.
Để chọn một hệ thống có công suất phù hợp, bạn nên tính toán lượng nhiệt thất thoát của tòa nhà, và nhiều phép tính khác. Việc tính toán này cần được thực hiện bởi một kỹ sư thiết kế có kinh nghiệm.
