Uradi sam toplinsku pumpu za grijanje kuće

Toplinska pumpa je zanimljiva stvar, ali skupa. Približni trošak opreme + uređaji s vanjskim krugom je od 300 do 1000 američkih dolara po 1 kW snage. Znajući "priručnost" ruskog naroda, lako je pretpostaviti da više od jedne ručno izrađene dizalice topline djeluje u prostranstvima naše prostrane i raznolike domovine. Najčešće postoje uređaji domaće izrade koje su izradili „hladnjaci“. I to je razumljivo, jer dizalica topline i zamrzivač rade po istom principu, samo je sustav toplana usmjeren na prikupljanje topline, a ne na njezino uklanjanje, a kompresor se koristi većom snagom.

Ovdje pročitajte kako to funkcionira.

Što može biti izvor topline za dizalicu topline

Toplina za grijanje prostorije može se uzimati iz zraka vani. Ali ovdje će neizbježno nastati poteškoće u radu: kolebanja temperature, čak i prosječne dnevne, prevelike su, a da ne spominjemo činjenicu da dizalica topline pokazuje normalnu učinkovitost na temperaturama iznad 0o C. I koliko regija imamo zimi takvu sliku ? U proljeće, pa čak i tada ne rano, ni na cijelom teritoriju, a ni cijelo vrijeme.

Bilo koje okruženje može biti izvor topline za vaš dom grijani dizalicom topline

Izvor topline smješten u vodi izgleda puno prihvatljiviji. Ako se u blizini nalazi rijeka, jezero ili ribnjak pristojne dubine, ovo je sjajno: jednostavno možete utopiti cjevovod. Važno je samo da ribari s donkovima ne love tamo.

Još jedna dobra opcija je bunar, ali postoji mogućnost da nivo vode padne i morat ćete potražiti drugi izvor. Ali zasad je sve u redu, funkcionirat će dobro: prosječna temperatura vode u podzemnim horizontima je 5-7 oC. To je više nego dovoljno za rad dizalice topline.

Možda ćete se iznenaditi, ali možete koristiti i kanalizacijski sustav - tamo su temperature više nego u bušotinama. Cjevovod se može postaviti u jamu ili bunar, ali pod uvjetom da je cijelo vrijeme prekriven vodom. A cijev će morati biti kemijski otporna.

Vodoravni podzemni kolektor izuzetno je naporan zadatak: bit će potrebno ukloniti tlo s nekoliko stotina četvornih metara na dubinu ispod točke smrzavanja. Riječ je o vrlo velikim količinama koje se ne mogu savladati sami, pa čak ni s asistentom. I, kao što je praksa pokazala, u našim klimatskim uvjetima takvi su sustavi neučinkoviti: zime su preoštre.

S vertikalnim kolektorima stvari ne stoje ništa bolje - teško ćete moći bez opreme za bušenje. Broj i dubina bušotina ovise o tlu: raspon mogućeg uklanjanja topline s metra bušotine vrlo je velik. Od 25 W / m u suhom drobljenom kamenu i pjeskovitom tlu, do 80-85 W / m u mokrom drobljenom kamenu i pjeskovitom tlu ili u granitu. Sukladno tome, razlika u duljini bušotina je 3 puta i više.

Evo dijagrama grijanja kuće toplinskom pumpom. Kada se koriste, kao u opisanom primjeru, dvije bušotine i u nedostatku zatvorene petlje, udaljenost između dvije bušotine mora biti najmanje 20 metara. I trebate uzeti u obzir smjer protoka kako hladna voda iz pumpe ne bi smanjila temperaturu u "donoru"

U opisanom primjeru domaće dizalice topline, izvor topline je bunar s dobrim protokom vode. Voda stiže tako brzo da pokriva potrošnju za potrebe kućanstva i dovoljna je za prijenos potrebne količine topline (izračunata je potrebna brzina protoka vode i prema tome odabrana crpka).No izvor topline za ovu modifikaciju može biti bilo koji od gore opisanih, osim zraka. Odlučivši se o izvoru topline, bit će moguće napraviti toplinsku pumpu za grijanje kuće.

Vrste dizalica topline

Da biste jasno razumjeli što je toplinska pumpa, morate znati koji je za nju nosač topline na konturama njezine strukture izvan i unutar kuće. Te rashladne tekućine klasificiraju ovaj uređaj.

Vrste dizalica topline

Uređaj za svoj rad dobiva energiju iz sljedećih izvora:

• voda. Izvor može biti vodno tijelo, centralizirana vodoopskrba ili bunar, itd .;
• temeljni premaz;
• zrak.

U zatvorenom se energija dobivena takvim uređajem koristi ne samo za grijanje, već i za klimatizaciju, kao i za grijanje vode. Kombinacija različitih funkcija i korištenih elemenata omogućuje dijeljenje dizalica topline u nekoliko tipova, koji uključuju:

• voda-voda;
• zrak-voda;
• tlo-voda.

Voda-zrak

Najučinkovitiji sustavi za grijanje su sustavi voda-voda. Ova je učinkovitost rezultat činjenice da je temperatura korištene vode, smještene na velikim dubinama, konstantna i ima prilično visoke pokazatelje. Za dobivanje energije iz ove vrste izvora mogu koristiti:

• bunari i bunari, uz pomoć kojih se crpi podzemna voda;
• otvorena vodna tijela, koja uključuju rijeke i jezera;
• otpadne vode koja se u industriji koristi za tehnologiju.

Toplinska pumpa koja koristi energiju izvučenu iz rezervoara otvorenog tipa zahtijevat će najniže troškove. U tom ćete slučaju trebati napuniti cijevi rashladnom tekućinom i spustiti ih u vodu. U slučaju podzemnih voda koristi se skuplja građevina, jer je njezina izvedba već teža. Da biste izbacili vodu, trebate sagraditi bunar. Ta će voda proći kroz izmjenjivač topline.

Krug zrak-voda ili zrak

Dizalica topline zrak-voda kombinira prednosti i nedostatke. Prednosti uključuju beskorisnost u razvoju bunara velike dubine i radove povezane s čišćenjem tla. Nedostatak ovih uređaja je mala snaga u hladnoj sezoni, što utječe na njegovu najnižu učinkovitost među ostalim modelima. Da biste koristili ovaj uređaj, morate postaviti odgovarajuću opremu na krov kuće.

Dizalica topline zraka

Prednost ovog dizajna može se pripisati sposobnosti ponovne upotrebe odlazeće topline iz prostora koja zagrijava dizalicu topline u obliku dima, vode ili zraka. Zimi će biti potrebno alternativno grijanje kako bi se uklonio nedostatak topline.

Podzemna voda

Toplinska pumpa ove vrste također je vrlo učinkovit izvor energije za grijanje. To je zbog činjenice da toplina koja se dobiva iz zemlje duboke 5 metara ima konstantne vrijednosti temperature i na nju ne utječu promjene vremenskih uvjeta na površini zemlje. Na vanjskom krugu rashladna tekućina je poseban siguran sastav nazvan salamura, koji je siguran s ekološkog stajališta.

Vanjski krug koji se koristi za ovu vrstu dizalice topline može biti vodoravan ili okomit tip.

Cijevi koje se koriste za ovaj sustav moraju biti plastične. Horizontalno izvođenje zahtijeva veliku površinu zemljišta. Nakon polaganja cijevi ispod zemlje, ovo zemljište ne može se koristiti za poljoprivredne potrebe.

Dopušteno je uzgajati travnjak ili biljke iste dobi. Za vertikalno izvođenje bit će potrebno razviti nekoliko bušotina čija se dubina kreće od 50 do 150 metara, budući da na takvoj dubini tlo ima stabilnu i visoku temperaturu. Takav uređaj naziva se geotermalna pumpa.Za prijenos energije iz takvih dubina koriste se posebne sonde.

Kako radi dizalica topline

Okoliš oko nas, na temperaturama preko jednog stupnja, ima određenu količinu energije. Uz pomoć dizalice topline, ta se energija može iskoristiti. Njegov se princip rada temelji na prijenosu topline s izvora s malim potencijalom s toplinskom energijom na nosač topline čija je temperatura mnogo viša.

Kako radi dizalica topline

To se provodi na sljedeći način:

1. Rashladna tekućina ulazi u cjevovod koji se nalazi u zemlji. Zagrijava se nekoliko stupnjeva.
2. Nakon toga, rashladna tekućina koja je prošla u isparivač prenosi u unutarnji krug energiju prikupljenu u isparivaču.
3. Rashladno sredstvo nalazi se u vanjskom krugu, koji se nakon zagrijavanja u izmjenjivaču topline pretvara u plin.
4. Kako bi povećao temperaturu ovog rashladnog sredstva, ulazi u kompresor za kompresiju pod visokim tlakom.
5. Već zagrijani rashladni plin ulazi u kondenzator, koji zauzvrat odaje toplinu rashladnoj tekućini u sustavu grijanja prostorije.
6. Nakon završetka ciklusa, rashladno sredstvo koje je izgubilo toplinu prelazi u tekuće stanje i vraća se u prvobitni položaj.

Rashladni uređaji rade na sličnom principu. Stoga dizalice topline može se koristiti za kondenzaciju zraka po vrućem vremenu godine (split sustavi), kao iz hladnjaka.

Iz radnog iskustva toplotne pumpe "uradi sam"

Kao što je praksa pokazala, izvedba predstavljene opcije je niska: 2,6-2,8 kW. O visokoj učinkovitosti ove dizalice topline nije potrebno govoriti: na površini od 60 m2 pri -5 oC na otvorenom, ona sama održava + 17oC. Ali sustav je razmotren i instaliran ispod kotla - radijatori, na ulaznoj temperaturi od + 45 ° C, jednostavno ne mogu izdati više. Sustav u kući radio je staro i broj radijatora nije povećan, ali zasad ih je na hladnoći zagrijavala peć.

Ako se strukturi doda regenerativni izmjenjivač topline, to će povećati učinkovitost za 10-15%. S obzirom na to da su troškovi niski, to možete učiniti. Trebat će vam dvije bakrene cijevi po 1,5 metra. Jedan s promjerom od 22 mm, drugi - 10 mm. 4-jezgreni vodič (duljina 3-4 metra, promjer 4 mm) namotan je na tanji radi povećanja područja izmjene topline, a krajevi su mu zalemljeni na cijev tako da se ne odmotavaju. Žičana namotana cijev nježno se umetne u cijev većeg promjera. Mora se instalirati između kompresora i isparivača. Pročišćenost je beznačajna, ali značajno povećava učinkovitost. Istina, pod određenim uvjetima nije sigurno: topli freon može ući u kompresor, što će dovesti do njegovog neuspjeha.

Poboljšanje kruga: možete dodati regenerativni izmjenjivač topline, koji će povećati produktivnost za oko 15-20%

Druga opcija za povećanje učinkovitosti, sigurnija i ne manje učinkovita, je ugradnja dodatnog izmjenjivača topline za grijanje vode ili glikola.

Na što treba paziti ako se odlučite sami napraviti toplinsku pumpu. Postoji nekoliko stvari koje se mogu naučiti samo iz iskustva:

• Početne struje ove određene instalacije bile su vrlo pristojne. Nije bilo uvijek dovoljno mrežnih resursa za pokretanje instalacije. Stoga, ako napravite ozbiljnu instalaciju, bolje je uzeti trofazni kompresor i isporučiti trofazni ulaz. Da, nije jeftino, ali za stabilan start jednofaznog kompresora potreban je elektronički stabilizator pristojne snage, koji se ne može nazvati ni jeftinim.
• Toplinska pumpa na gotovom radijatorskom sustavu neće dati normalnu sobnu temperaturu. Dizajnirani su za drugačiju temperaturu rashladne tekućine koju ove instalacije, posebno one domaće izrade, izuzetno rijetko mogu dati.Stoga ili nadogradite sustav (dodavanjem barem istog broja dijelova radijatora) ili instalirajte vodene podove.
• Ako se u bušotini nalaze tri prstena vode, to ne znači da ona ima veliko zaduženje. Morate znati koliko vode on može dati svojim stalnim odabirom.

Načelo rada dizalice topline

Posebnost dizalica topline je da rade iz prirodnih izvora energije. Crpka ne treba dizel, električnu energiju ili kruta goriva za oslobađanje toplinske energije.
Izvor energije su voda, atmosfera i tlo. Crpke ne generiraju toplinu, već je jednostavno prenose u zgradu. Za to se koristi mala količina električne energije.

Da biste kuću opskrbili toplinom, trebaju vam samo dizalica topline i izvor topline. Načelo rada sustava nalik je na uobičajeni hladnjak, upravo suprotno. U tom se slučaju toplina uzima izvana i prenosi u kuću.

Važna točka: glavni element alternativnog sustava grijanja je upravo dizalica topline, stoga se njezinoj konstrukciji mora pristupiti vrlo pažljivo.
Crpka se sastoji od sljedećih elemenata:

Značajke dizalice topline zrak-zrak:

• kompresor, koji je posredni element sustava;
• isparivač. U njemu se odvija prijenos energije s malim potencijalom;
• prigušni ventil kroz koji se rashladno sredstvo (freon) vraća u isparivač;
• kondenzator, gdje se freon hladi i oslobađa toplinska energija.

Crpka radi prema određenom principu. Izgleda otprilike ovako:

Načelo rada dizalice topline. (Kliknite za uvećanje)

1. Toplina niskog stupnja koja se oslobađa iz vanjskih izvora energije, prenosi se cijevima do isparivača - do prvog elementa u izvedbi crpke. Toplina se prenosi nosačima topline koji su u stanju izdržati niske temperature i istodobno se ne smrzavati.
2. Ovdje se toplina prenosi na rashladno sredstvo koje cirkulira u zatvorenoj petlji sustava. Freon se često koristi kao rashladno sredstvo.
3. U kompresoru visoki tlak djeluje na freon, što značajno povećava njegovu temperaturu.
4. U sljedećoj fazi rashladno sredstvo ulazi u kondenzator, gdje se toplina prenosi u krug sustava grijanja. Kao rezultat, toplina odlazi u prostoriju, a freon se ohlađenim vraća u tekuće stanje.
5. Kroz ventil za smanjenje tlaka freon se vraća natrag u isparivač, gdje se postupak ponavlja.

Na temelju principa rada crpke, električna energija troši se samo na rad kompresora. Kao rezultat, ovo čini toplinsku pumpu najekonomičnijim načinom prijenosa topline.

Možda će vas zanimati članak o značajkama dizalica topline za grijanje kuće. Detaljnu klasifikaciju dizalica topline možete proučiti u ovom članku.

Ishodi

Nesumnjivo je da su troškovi dizalice topline iz klima uređaja nekoliko puta niži od gotovih tvorničkih opcija, čak i onih proizvedenih u Kini. Ali ovdje ima puno nijansi: trebate voditi računa o izvoru i količini isporučene topline, ispravno izračunati duljinu izmjenjivača topline (zavojnica), instalirati automatizaciju, osigurati zajamčenu snagu itd. Ali ako ste u mogućnosti riješiti ove probleme, onda je to nesumnjivo korisno. Dajmo vam nekoliko savjeta: u prvoj godini vrlo je poželjno imati rezervno grijanje, a ispitivanje i probni rad, bolje je provesti ljeti, tako da ima vremena za reviziju jedinice prije početka sezone grijanja.

Prednosti i nedostaci dizalica topline

Do pluseva uporaba sustava grijanja temeljena na upotrebi dizalica topline može se pripisati sljedeće:

• Profitabilnost tijekom rada;
• Sigurnost okoliša instalacija;
• Protupožarna sigurnost instalacija;
• Operativna pouzdanost;
• Autonomija rada.

Mane uključuju:

• Visoka cijena;
• Složenost cjelokupnog kompleksa djela;
• Potreba za velikim popravcima nakon isteka životnog vijeka, povezanim sa značajnim materijalnim ulaganjima.