DIY toplotna pumpa YouTube. DIY toplotne pumpe. Cijene toplotne pumpe za vodosnabdijevanje

Ljudi koji se sele živjeti van grada moraju riješiti problem grijanja svojih domova. Gasovodi nisu svuda dostupni, a ugradnja električnog grijanja je vrlo skupa. Osim toga, u turističkim naseljima često dolazi do problema i nestanka struje. Instalacija toplotne pumpe može biti izlaz iz ove situacije. Industrija proizvodi različite vrste opreme, osim toga, toplinsku pumpu možete napraviti vlastitim rukama.

Princip rada toplotne pumpe za grijanje kuće

Toplota iz bunara

Podzemna voda iz bunara rijetko se koristi za grijanje domova zbog složenosti instalacije. Sistem treba da se sastoji od dva bunara. Voda se uzima iz jedne za proizvodnju topline. Drugi je mjesto gdje se tečnost koja prolazi kroz sistem grijanja ispušta. Udaljenost između bunara mora biti najmanje 15 metara.

Prije ugradnje toplinske pumpe odredite smjer toka podzemne vode. Odvodni bunar treba da se nalazi nizvodno. Osim toga, potrebno je osigurati filtriranje vode od mehaničkih i kemijskih nečistoća.

Toplotna energija vazduha

Toplotna pumpa koja koristi energiju zraka je najjednostavnija u dizajnu. Nije potreban cjevovod jer zrak ulazi u isparivač direktno iz okoline. Toplota se prenosi na rashladno sredstvo, a zatim na rashladno sredstvo u prostoriju. Rashladno sredstvo može biti zrak (kroz zatvarač ventilatora) i voda (u radijatorima za grijanje i grijanim podovima).

Toplotna pumpa zrak-zrak radi na principu klima uređaja s nekim razlikama:

Sistem radi na negativnim temperaturama;
T Toplotna pumpa može biti jedini izvor topline u kući;
E ekonomični u odnosu na standardne klima uređaje, koji rade ne samo za hlađenje, već i za grijanje.

Dizajn toplotne pumpe koja koristi energiju vazduha nije težak za implementaciju

Prednosti i nedostaci

Prednosti korištenja toplotne pumpe uključuju:

Mogućnost korištenja u udaljenim selima gdje nema gasovoda.
Ekonomična potrošnja električne energije samo za rad same pumpe. Troškovi su znatno niži nego kod korištenja električnih uređaja za grijanje prostora. Toplotna pumpa ne troši više energije od kućnog frižidera.
Mogućnost korištenja dizel generatora kao izvora energije i solarni paneli. Odnosno, u slučaju hitnog nestanka struje, grijanje kuće neće prestati.
Sistem je samostalan i ne zahtijeva dodavanje vode niti praćenje njegovog rada.
Ekološki prihvatljiva instalacija. Tokom rada pumpe ne stvaraju se gasovi i nema emisija u atmosferu.
Sigurnost na radu. Sistem se ne pregreva.
Svestranost. Možete ugraditi toplotnu pumpu koja radi za grijanje i hlađenje.
Trajnost upotrebe. Kompresor treba mijenjati svakih 15-20 godina.
Oslobađanje prostorija koje su bile predviđene za kotlarnicu. Osim toga, nema potrebe za kupovinom i skladištenjem čvrstog goriva.

Nedostaci toplotnih pumpi:

Instalacija je skupa, iako se isplati u roku od pet godina;
IN sjeverna područja zahtijevat će korištenje dodatnih uređaja za grijanje;
G Instalacija piste, iako malo, narušava ekosistem lokacije: neće biti moguće koristiti teritoriju za baštu ili povrtnjak, biće prazna.

DIY toplotna pumpa

Za samostalno sastavljanje toplotna pumpa je najodabranija jednostavna kola uz minimalnu upotrebu skupih dijelova. Prije nego što odlučite da sami napravite uređaj, morate se pobrinuti za izolaciju kuće. Ako se dom brzo hladi, toplotna pumpa ga neće moći zagrijati.

Iz frižidera

Uređaj sastavljen od starog hladnjaka može poslužiti kao dodatni izvor topline u prostoriji ili služiti grijanom podu, a također će zagrijati malu sobu.

Prije početka rada odaberite shemu budućeg dizajna i odredite izvor energije. Obično se bira pod zemljom ili u rezervoaru, a odluke se donose oko vertikalnog ili horizontalnog postavljanja.

Dizajn termalnog sistema iz frižidera je jednostavan i pristupačan

Nakon odabira šeme, izrađuje se crtež. Dimenzije moraju biti izračunate i naznačene na njemu, na osnovu pojedinačnih podataka kuće i dvorišta.

Primjer crteža za samoproizvodnju termalnog sistema iz hladnjaka

Osim samog kućnog aparata, morat ćete kupiti sljedeće dijelove:

C cirkulacijska pumpa;
TO Nosači u obliku slova L dužine 30 cm;
B kao nerđajući čelik za sto ili sto dvadeset litara;
P gumice i metalne posude za 100 litara;
M metalno-plastične i bakrene cijevi različitih promjera.

Glavni dio frižidera potreban za sklapanje pumpe je kompresor. Dio mora biti ispravan.

Alati potrebni za montažu:

WITH štednjak;
bugarski;
N set bravarskog alata.

Nakon pripreme materijala i alata, pričvrstite kompresor na zid pomoću nosača. Zatim nastavite sa sastavljanjem komponenti pumpe:

Napravljen je kondenzator. Pripremljenu metalnu posudu prepolovite mlinom. U jedan od dijelova ugrađen je bakarni kalem. Zatim se polovice spajaju pomoću aparata za zavarivanje. U rezultirajućem spremniku izbušene su rupe s navojem za daljnje povezivanje kruga instrumenta.
Oni čine izmjenjivač topline. Bakarna cijev je pričvršćena na spremnik od nehrđajućeg čelika. Oba kraja su pričvršćena letvicama i na njih su pričvršćeni vodovodni prolazi.
Sastavite isparivač. Stavite zavojnicu u plastičnu posudu. Plastika je prikladna jer se ovaj dio ne pregrijava.
Dobiveni isparivač je pričvršćen na zid pomoću nosača.

Nakon pripreme komponenti vrši se montaža instalacije i ugradnja termostatskog ventila. Rashladno sredstvo se pumpa u sistem i povezuje na izvor energije.

Nemojte žuriti da bacite svoj stari frižider: u sposobnim rukama on može pronaći "drugi život"

Sistemske cevi se nalaze ispod nivoa smrzavanja tla ili u rezervoaru, takođe na odgovarajućoj dubini. Postoje primjeri kada je vlasnik ugradio cjevovod u kanalizaciju. U ovom slučaju je bio potreban ozbiljan sistem čišćenja. Na cjevovod je priključena cirkulacijska pumpa.

Od klime

Postoje tri načina da napravite toplotnu pumpu od klima uređaja:

Zamijenite vanjske i unutrašnje jedinice. Rashladna sredstva mogu biti voda i zrak. Ako je odabrana voda, tada se kondenzator ugrađuje u posudu.
Ugradite ventil u klima uređaj koji će se prebacivati između četiri načina rada. Ovo je posao za stručnjaka sa znanjem i vještinama za izvođenje ovakvih modifikacija. U tom slučaju, preporučljivo je u početku koristiti uređaj koji radi na hladnoću i toplinu s već instaliranim prekidačem.
Potpuno rastavite uređaj i instalirajte ga prema standardnom krugu toplinske pumpe s isparivačem, kompresorom i kondenzatorom.

Za samostalno pretvaranje split sistema u toplotnu pumpu, bolje je koristiti uređaj koji je već projektovan tako da radi za toplotu i hladnoću. U nekim slučajevima ne morate čak ni odzračivati ili dopunjavati rashladno sredstvo. Montirajte instalaciju prema dijagramu.

Šema za pretvaranje split sistema u toplotnu pumpu pomoći će u stvaranju tople atmosfere u kući

Procedura rada za izmenu klima uređaja:

Odaberite metalni rezervoar. Po dužini bi trebao biti jednak dužini vanjskog izmjenjivača topline, po širini - deset centimetara više. Cijevi (fitingi) se urezuju u bočne zidove za dovod i odvod vode.
Skinite gornji dio kućišta uređaja i vanjski izmjenjivač topline.
Radijator se pomera, izbegavajući nabore u cevima za rashladno sredstvo. Ako se to radi pažljivo, punjenje freonom neće biti potrebno.
Skinite vanjski impeler sa osovine.
Dodatne ploče se dodaju na radijator. Mogu biti od bakra ili aluminijuma. Radijator postavljen u vodenu sredinu bez ovih ploča brzo izgara.
Bez oštećenja cijevi za rashladno sredstvo, spustite radijator u prethodno pripremljeni rezervoar. Ulazi kola su hermetički zatvoreni i zapečaćeni.
Na dovodne i odvodne cijevi priključuje se kružna pumpa i provjerava se kvalitet i nepropusnost sistema.

Ugradnja dodatnih ploča je obavezan korak u preuređenju klima uređaja

Ako zbog freonskih cijevi nije moguće pravilno postaviti radijator u spremnik, tada se one isječu na maksimalnoj udaljenosti od isparivača i zatim zalemljuju zajedno nakon punjenja rashladnim sredstvom.

U ovoj verziji konverzije split sistema, promijenjeno je samo okruženje u kojem se radijator nalazi. U fabričkoj konfiguraciji je bio prozračan, sada je tečan. Tako se može sastaviti sistem voda-voda ili voda-vazduh.

Opcija za split sistem od klima uređaja za pomoć onima koji pokušavaju sve sami

Dovod vode se podešava iz bunara. Da biste to učinili, spojite armature rezervoara na cjevovod.

Između bunara se kopa plitki rov za smještaj cijevi za strujni krug. Sam cjevovod je napravljen od polietilenskih cijevi. U svaki bunar spuštaju se najmanje dvije petlje cijevi. Cjevovod je fiksiran betonom i izolovan zemljom. Prije izlivanja betona i zatrpavanja provjerite nepropusnost spojeva. Da bi se to postiglo, sistem je povezan sa pumpom; nakon uzimanja vode pumpa se zaustavlja i ostavlja nekoliko sati. Ako nema curenja, posao je završen.

Raspored cijevi u bunaru

Sve cijevi vode do zajedničkog voda koji se završava kolektorom. Fitingi se koriste za zaptivene spojeve.

Video: kako napraviti toplotnu pumpu

Dakle, malo tehničkog znanja i njegova primjena u praksi omogućit će vam da projekte stavite u upotrebu i grijanje kuće učinite dva ili više puta jeftinijim. Osim toga, opisane sheme pogodne su za izolaciju vrtnih staza i grijanje gospodarskih zgrada. Jedinice male snage mogu poslužiti kao dodatni izvor topline.

Toplotna pumpa može biti dobra alternativa tradicionalnom grijanju seoske kuće, posebno ako nije moguće opskrbiti plinom. Rad takve pumpe zasniva se na korištenju najnovijih naučnih dostignuća u oblasti korištenja različitih alternativnih izvora energije. Potrebna toplota se dobija izvlačenjem iz zemlje, vazduha i vode.

U Rusiji su toplotne pumpe još uvijek novi proizvod, ali u drugim razvijenim zemljama proizvode se i uspješno koriste više od trideset godina. Na našem tržištu mala potražnja može se objasniti sa dva glavna razloga:

nepoznavanje principa rada i svojstava toplotnih pumpi od strane stanovništva zbog gotovo potpunog nedostatka informacija o tome u medijima i štampi;
visoka cijena toplotnih pumpi.

Prije nego što napravite toplinsku pumpu vlastitim rukama, morate se usredotočiti na dvije točke: kakva je to jedinica i koji su principi rada takve pumpe.

Toplotna pumpa je mašina koja apsorbuje toplotnu energiju niskog potencijala iz okoline (zemlja, vazduh, voda) i može je preneti u sisteme za snabdevanje toplotom u obliku zagrejanog vazduha ili vode. Radni fluid za prenos toplote je freon.

U praksi, toplotna pumpa je hladnjak sa obrnutim djelovanjem; toplina se proizvodi umjesto hladnoće. Električna energija se troši samo za kretanje freona duž unutrašnjeg kruga pumpe, tako da su njegovi troškovi relativno niski.

Cijeli sistem radi kao kotao kada se grije, a kao klima uređaj kada se hladi.

Princip rada

Bilješka! Toplina proizvedena ljeti može se uspješno iskoristiti za grijanje bazena.

Manufacturing

Toplotna pumpa se može napraviti od dijelova dostupnih na farmi ili kupovinom jeftinih polovnih rezervnih dijelova. Postupak instalacije je sljedeći:

Kupujemo gotov kompresor u specijaliziranim trgovinama ili koristimo kompresor iz konvencionalnog klima uređaja. Pričvršćujemo ga na zid gdje će se nalaziti naša instalacija. Pouzdanost pričvršćivanja obezbeđuju dva L-300 nosača.
Pravimo kondenzator. Da biste to učinili, prepolovite rezervoar od nehrđajućeg čelika zapremine oko sto litara. U rezervoar ugrađujemo zavojnicu od tanke bakrene cijevi debljine stijenke od najmanje 1 mm. Za zavojnicu možete kupiti vodovodnu cijev ili koristiti bakrenu cijev iz starog hladnjaka. Zavojnicu izrađujemo na sljedeći način:

na kiseonik ili plinski cilindar namotana je bakrena cijev, važno je održavati malu udaljenost između zavoja, koja bi trebala biti ista;
Da bismo popravili položaj zavoja cijevi, uzimamo dva perforirana aluminijska ugla i pričvršćujemo ih na zavojnicu tako da se svaki zavoj naše cijevi nalazi nasuprot rupe u kutu. Uglovi će osigurati isti razmak zavojnica i dati geometrijsku nepromjenjivost cijelom dizajnu zavojnice.

Nakon ugradnje zavojnice, zavarimo polovine rezervoara zajedno, prethodno zavarivši potrebne navojne spojeve.
Pravimo isparivač. Uzimamo običnu zatvorenu plastičnu posudu zapremine 60 ili 80 litara. U njega ćemo ugraditi zavojnicu iz cijevi promjera ¾ inča i navojne priključke za odvodne i vodovodne cijevi (dopuštene su obične vodovodne cijevi). Gotovi isparivač također pričvršćujemo na zid pomoću L-nosača potrebne veličine.
Pozivamo stručnjaka za montažu sistema, zavarivanje bakarnih cijevi i pumpe u freonu. Bez iskustva u radu s rashladnom opremom, ne biste trebali pokušavati sami obaviti ovaj posao. To može dovesti do kvara cijele konstrukcije i može dovesti do ozbiljnih ozljeda.

Nakon što je glavni dio našeg sistema spreman, potrebno ga je priključiti na uređaje za distribuciju i usis topline.

Montaža instalacije za unos topline ovisi o vrsti pumpe i izvora topline.

Video

Sljedeći video opisuje karakteristike toplotnih pumpi:

Više detalja o dizajnu domaće pumpe u sljedećem videu:

Fotografija

Od davnina, čovječanstvo se „naviklo“ na korištenje dostupnih prirodnih resursa. energetski resursi koji oni se jednostavno spaljuju da bi proizveli toplotu ili da bi se pretvorili u druge oblike energije. Ljudi su naučili da koriste i skriveni potencijal vodenih tokova – krenuli su od mlinova i stigli do moćnih hidroelektrana. Međutim, ono što je prije sto godina izgledalo sasvim dovoljno, danas više ne može zadovoljiti potrebe sve većeg stanovništva Zemlje.

Prvo, prirodna “skladišta” još uvijek nisu bez dna, a vađenje energetskih resursa svake godine postaje sve teže, seleći se u teško dostupna područja ili čak na morske police. Drugo, sagorijevanje prirodnih sirovina uvijek je povezano s emisijama produkata izgaranja u atmosferu, što je, s obzirom na trenutne enormne količine takvih emisija, već dovelo planetu na rub ekološke katastrofe. Energija iz hidroelektrana nije dovoljna, a narušavanje hidrološke ravnoteže rijeka dovodi i do velikog broja negativne posljedice. Nuklearna energija, na koju se nekada gledalo kao na „panaceju“, nakon niza velikih katastrofa koje je izazvao čovjek, postavlja mnoga pitanja, a u mnogim regijama planete izgradnja nuklearnih elektrana je jednostavno zabranjena zakonom.

Međutim, postoje i drugi, praktički neiscrpni izvori energije koji su relativno nedavno postali široko korišteni. Savremene tehnologije su omogućile da se energija vetra, sunčeve svetlosti, plime i oseke, itd. veoma efikasno koristi za proizvodnju električne ili toplotne energije. Jedan od alternativnih izvora je toplotna energija unutrašnjosti Zemlje, rezervoara i atmosfere. Na korišćenju takvih izvora zasniva se rad toplotnih pumpi. Za nas je takva oprema još uvijek uvrštena u kategoriju „egzotičnih noviteta“, a u isto vrijeme mnogi stanovnici Evrope griju svoje domove na ovaj način - na primjer, u Švicarskoj ili skandinavskim zemljama, broj kuća sa sličnim sistemima je premašio 50%. Ova vrsta proizvodnje topline postupno se počinje prakticirati u Rusiji, iako cijene za kupovinu visokotehnološkog seta opreme i dalje izgledaju vrlo zastrašujuće. Ali, kao i uvijek, postoje zanatlije-entuzijasti koji pokazuju svoju kreativnost i sastavljaju toplinske pumpe vlastitim rukama.

Publikacija ima za cilj da omogući čitaocu da bliže upozna princip rada i osnovnu konstrukciju toplotnih pumpi, te upozna njihove prednosti i nedostatke. Osim toga, raspravljat će se o uspješnim iskustvima u samostalnoj izradi operativnih instalacija.

Princip rada toplotne pumpe

Nisu svi razmišljali o ovome, ali oko nas postoji mnogo izvora toplote koji “rade” tokom cijele godine i danonoćno. Na primjer, čak i u najekstremnijim hladnoćama, temperatura ispod leda zamrznutog rezervoara i dalje ostaje pozitivna. Ista je slika i pri dubljem ulasku u tlo - ispod linije smrzavanja temperatura je gotovo uvijek stabilna i približno jednaka godišnjem prosjeku karakteristika ovog područja. Vazduh takođe nosi značajan termalni potencijal.

Možda će nekoga zbuniti naizgled niske temperature vode, tla ili zraka. Da, spadaju u izvore energije niskog potencijala, ali njihov glavni "adut" je stabilnost, a moderne tehnologije zasnovane na zakonima termofizike omogućavaju da se i mala razlika pretvori u potrebno grijanje. I, morate se složiti, kada je mraz vani zimi 20 stepeni, a ispod nivoa smrzavanja tlo je 5 ÷ 7 stepeni, onda je takva razlika u amplitudi već prilično pristojna.

Upravo je ovo svojstvo kontinuiranog snabdijevanja energijom niskog potencijala ugrađeno u krug toplinske pumpe. U suštini, ova jedinica je uređaj koji „pumpa” i „koncentriše” toplotu uzetu iz neiscrpnog izvora.

Možete povući neku analogiju sa poznatim frižiderom. Proizvodi koji se u njega stavljaju za hlađenje i skladištenje i vazduh koji ulazi u komoru kada se otvore vrata takođe nemaju previsoku temperaturu. Ali ako dodirnete rešetku za izmjenu topline kondenzatora uključenu zadnji zid frižider, tada je ili veoma toplo ili čak vruće.

Prototip toplotne pumpe je poznati frižider, čiji se kondenzatorski roštilj zagrijava tokom rada.

Pa zašto ne koristiti ovaj princip za zagrijavanje rashladne tekućine? Naravno, analogija s hladnjakom nije direktna - ne postoji stabilan vanjski izvor topline, a većina energije se gubi. Ali u slučaju toplinske pumpe, takav izvor se može pronaći (organizirati), a onda će se ispostaviti da je "hladnjak u obrnutom smjeru" - glavni fokus jedinice bit će upravo na dobivanju topline.

Na kom principu radi?

To je sistem od tri kruga sa rashladnim tečnostima koje cirkulišu kroz njih.

Samo tijelo toplotne pumpe (stavka 1) sadrži dva izmjenjivača topline (stavka 4 i 8), kompresor (stavka 7), krug rashladnog sredstva (stavka 5) i uređaje za podešavanje i upravljanje.
Prvi krug (stavka 1) sa vlastitom cirkulacijskom pumpom (stavka 2) nalazi se (uronjen) u izvoru niskogradne topline (njihova struktura će biti razmotrena u nastavku). Primanje toplotne energije iz vanjskog neprekidnog izvora (prikazano širokom ružičastom strelicom), zagrijavanje za samo nekoliko stupnjeva (obično, kada se koriste sonde ili kolektori u tlu ili vodi - do 4 ÷ 6 ° WITH), cirkulirajuća rashladna tekućina ulazi izmjenjivač topline-isparivač(poz. 4). Ovdje se odvija primarni prijenos topline primljene izvana.
Rashladno sredstvo koje se koristi u unutrašnjem krugu pumpe (stavka 5) ima izuzetno nisku tačku ključanja. Obično se ovdje koristi jedan od modernih, ekološki prihvatljivih freona ili ugljični dioksid (u suštini ukapljeni ugljični dioksid). Približava se ulazu isparivača (poz. 6) u tečnom stanju, pod sniženim pritiskom - to osigurava podesivi gas (poz. 10). Poseban oblik kapilarnog ulaza i oblik isparivača doprinose gotovo trenutnom prijelazu rashladnog sredstva u plinovito stanje. Prema zakonima fizike, isparavanje je uvijek praćeno naglim hlađenjem i apsorpcijom okolne topline. Budući da se ovaj dio unutrašnjeg kruga nalazi u istom izmjenjivaču topline s prvim krugom, freon uzima toplinsku energiju iz rashladne tekućine, dok je istovremeno hladi (široka narandžasta strelica). Ohlađeno rashladno sredstvo nastavlja da cirkuliše i ponovo dobija toplotnu energiju iz spoljašnjeg izvora.
Rashladno sredstvo, već u plinovitom stanju, prenoseći toplinu koja mu se prenosi, ulazi u kompresor (položaj 7), gdje pod utjecajem kompresije njegova temperatura naglo raste. Zatim ulazi u sljedeći izmjenjivač topline (stavka 8), u kojem se nalaze kondenzator i cijevi trećeg kruga toplinske pumpe. (poz. 11).
Ovdje se događa potpuno suprotan proces - rashladno sredstvo se kondenzira, pretvarajući se u tekuće stanje, dok prenosi svoju toplinu na rashladno sredstvo trećeg kruga. Nadalje, u tekućem stanju pod visokim tlakom, prolazi kroz prigušnicu, gdje se tlak smanjuje, a ciklus fizičkih transformacija agregatnog stanja rashladnog sredstva se ponavlja iznova i iznova.
Sada prelazimo na treći krug (stavka 11) toplinske pumpe. Toplinsku energiju prima od rashladnog sredstva zagrijanog kompresijom (široka crvena strelica) kroz izmjenjivač topline (stavka 8). Ovaj krug ima vlastitu cirkulacijsku pumpu (stavka 12), koja osigurava kretanje rashladne tekućine kroz cijevi za grijanje. Međutim, mnogo je razumnije koristiti akumulirajući, pažljivo izolirani međuspremnik (stavka 13), u kojem će se akumulirati prenesena toplina. Akumulirana rezerva toplotne energije koristi se za potrebe grijanja i tople vode, trošeći se postepeno, po potrebi. Ova mjera vam omogućava da se osigurate u slučaju nestanka struje ili koristite jeftiniju noćnu tarifu za električnu energiju potrebnu za rad toplinske pumpe.

Ako je ugrađen međuspremnik, tada je na njega već priključen krug grijanja (poz. 14) sa vlastitom cirkulacijskom pumpom (poz. 15), čime se osigurava kretanje rashladne tekućine kroz cijevi sistema (poz. 16). Kao što je već spomenuto, može postojati drugi krug koji obezbjeđuje toplu vodu za kućne potrebe.

Toplotna pumpa ne može raditi bez napajanja - potrebna je za rad kompresora (široka zelena strelica), a struju troše i cirkulacijske pumpe u vanjskim krugovima. Međutim, kako uvjeravaju programeri i proizvođači toplinskih pumpi, potrošnja električne energije nije uporediva s rezultirajućom "volumenom" toplinske energije. Tako se, uz pravilnu montažu i optimalne uslove rada, često govori o efikasnosti od 300 posto i više, odnosno sa jednim kilovatom utrošene električne energije, toplotna pumpa može proizvesti 4 kilovata toplotne energije „preko vrha“.

Zapravo, takva izjava o efikasnosti je donekle netačna. Zakoni fizike nisu ukinuti, a efikasnost iznad 100% je ista utopija kao “ perpetummobile“ – vječni motor. U ovom slučaju govorimo o racionalnom korištenju električne energije u svrhu „pumpanja“ i pretvaranja energije koja dolazi iz neiscrpnog vanjskog izvora. Ovdje je prikladnije koristiti koncept COP (od engleskog "koeficijent performansi") koji se na ruskom češće naziva „koeficijent konverzije toplote“. U ovom slučaju, zaista, mogu se dobiti vrijednosti veće od jedne:

CO R = Qp/a, Gdje:

CO R – koeficijent konverzije toplote;

QP– količinu toplotne energije koju prima potrošač;

A– rad koji obavlja kompresorska jedinica.

Postoji još jedna nijansa koja se često jednostavno zaboravlja - ne samo kompresor, već i cirkulacijske pumpe u vanjskim krugovima zahtijevaju određenu potrošnju energije za normalno funkcioniranje pumpe. Njihova potrošnja energije je, naravno, mnogo manja, ali se ipak može uzeti u obzir, a to se često jednostavno ne radi u marketinške svrhe.

Rezultirajuća ukupna količina toplotne energije može se potrošiti:

1 – optimalno rješenje je sistem toplih vodenih podova. Toplotne pumpe u pravilu osiguravaju „povećanje“ temperature do nivoa od približno 50 ÷ 60 ° WITH– ovo je dovoljno za zagrijavanje poda.

2 – opskrba toplom vodom u kući. Obično se u sistemima PTV-a temperatura održava na ovom nivou - oko 45 ÷ 55 ° C.

3 – ali za konvencionalne radijatore takvo grijanje očito neće biti dovoljno. Rješenje je povećanje broja sekcija ili korištenje posebnih niskotemperaturnih radijatora. Uređaji za grijanje konvekcionog tipa također će pomoći u rješavanju problema.

4 – jedna od najvažnijih prednosti toplotnih pumpi je mogućnost njihovog prebacivanja u „suprotan“ režim rada. Ljeti takva jedinica može obavljati funkciju klimatizacije - uzimanje topline iz prostorija i prijenos na tlo ili rezervoar.

Izvori energije niskog potencijala

Koje izvore energije niskog potencijala mogu koristiti toplotne pumpe? Ovu ulogu mogu odigrati stijene, tlo na različitim dubinama, voda iz prirodnih rezervoara ili podzemnih vodonosnika, atmosferski zrak ili tokovi toplog vazduha uklonjeni iz zgrada ili industrijskih tehnoloških kompleksa.

A. Korišćenje toplotne energije tla

Kao što je već spomenuto, ispod nivoa smrzavanja tla karakterističnog za datu regiju, temperatura tla je stabilna tokom cijele godine. To je ono što se koristi za rad toplotnih pumpi prema shemi "zemlja-voda".

Shematski dijagram ekstrakcija energije "zemlja - voda"

Za stvaranje takvog sistema pripremaju se posebna površinska termalna polja, u kojima se gornji slojevi tla uklanjaju do dubine od oko 1,2 ÷ 1, 5 metara Konture od plastike ili metal plastične cijevi prečnik je obično 40 mm. Efikasnost odvođenja toplotne energije zavisi od lokalnih klimatskih uslova i ukupne dužine stvorenog kola.

Otprilike, za centralnu Rusiju, može se raditi sa sljedećim odnosima:

Suva pješčana tla - 10 W energije po metru cijevi.
Suva glinena tla – 20 W/m.
Mokra glinena tla – 25 W/m.
Glinena stijena sa visokom podzemnom vodom – 35 W/m.

Unatoč prividnoj jednostavnosti takvog prijenosa topline, ova metoda nikako nije uvijek optimalno rješenje. Činjenica je da se radi o veoma značajnom obimu iskopavanja. Ono što na dijagramu izgleda jednostavno, u praksi je mnogo komplikovanije. Procijenite sami - da bi se iz podzemnog kruga na glinovitom tlu "uklonilo" čak samo 10 kWt toplotne energije, bit će potrebno oko 400 metara cijevi. Ako uzmemo u obzir i obavezno pravilo da mora postojati interval ne manji od 1 između zavoja kola, 2 metara, tada će vam za instalaciju trebati parcela od 4 hektara (20 × 20 metara).

Postavljanje polja za izvlačenje toplote iz zemlje je izuzetno veliki i radno intenzivan zadatak

Prvo, nemaju svi priliku da dodijele takvu teritoriju. Drugo, bilo kakve zgrade su potpuno isključene na ovom području, jer postoji velika vjerovatnoća oštećenja konture. I treće, izvlačenje topline iz zemlje, posebno ako se proračuni izvode loše, možda neće proći bez traga. Ne može se isključiti efekat prehlađenja područja, kada ljetne vrućine neće moći u potpunosti uspostaviti temperaturnu ravnotežu na dubini kruga. To može negativno utjecati na biološku ravnotežu u površinskim slojevima tla, a kao rezultat toga, neke biljke jednostavno neće rasti u prehlađenom području - neka vrsta lokalnog efekta "ledenog doba".

B. Toplotna energija iz bunara

Čak i mala veličina lokacije neće biti prepreka za organiziranje opskrbe toplinskom energijom iz bušene bušotine.

Kao izvor niske toplote - dubok bunar

Temperatura tla postaje samo stabilnija sa povećanjem dubine, i to na dubinama preko 15 — 20 metara je čvrsto na oznaci od 10 stepeni, povećavajući se za dva do tri stepena na svakih 100 m ronjenja. Štaviše, ova vrijednost je apsolutno nezavisna od doba godine ili vremenskih nepogoda, što bunar čini najstabilnijim i najpredvidljivijim izvorom topline.

U bunare se spušta sonda, koja je petlja u obliku slova U od plastičnih (metalno-plastičnih) cijevi kroz koje cirkulira rashladna tekućina. Najčešće se izrađuje nekoliko bunara dubine od 40 ÷ 50 i do 150 metara, ne bliže od 6 m jedan od drugog, koji su povezani ili serijski ili sa vezom na zajednički kolektor. Prijenos topline tla s ovim rasporedom cijevi je znatno veći:

Za suhe sedimentne stijene – 20 W/m.
Kameni slojevi tla ili sedimentne stijene zasićene vodom – 50 W/m.
Čvrste stijene visoke toplotne provodljivosti - 70 W/m.
Ako imate sreće i naiđete na podzemnu vodonosnik– oko 80 W/m.

Ako nema dovoljno prostora ili ako je duboko bušenje otežano zbog karakteristika tla, nekoliko kosih rupa može se izbušiti gredama iz jedne tačke.

Usput, ako se bunar nalazi u vodonosniku sa stabilnim protokom, ponekad se koristi otvoreni primarni krug za izmjenu topline. U ovom slučaju, voda se pumpom pumpa iz dubine, učestvuje u razmeni toplote, a zatim se, ohlađena, ispušta u drugi bunar istog horizonta, da se nalazi nasiguran udaljenost od prve (ovo se izračunava prilikom projektovanja sistema). Istovremeno se može organizovati zahvat vode za domaće potrebe.

Glavni nedostatak bušotinske metode ekstrakcije topline je visoka cijena radova bušenja, koje je vrlo teško ili jednostavno nemoguće izvesti samostalno bez odgovarajuće opreme. Osim toga, za bušenje bunara često su potrebne dozvole nadležnih za zaštitu okoliša. Usput, upotreba direktne izmjene topline s povratnim ispuštanjem vode u bunar također može biti zabranjena.

Da li je moguće sami izbušiti bunar?

Naravno ovo je izuzetno težak zadatak, međutim, postoje tehnologije koje vam omogućavaju da to sami izvedete pod određenim uslovima.

Saznajte kako možete u posebnoj publikaciji na našem portalu.

B. Upotreba rezervoara kao izvora toplote

Ribnjak dovoljne dubine koji se nalazi u blizini kuće može postati dobar izvor toplinske energije. Voda čak zimsko vrijeme ispod gornje kore leda ostaje u tečnom stanju, a temperatura mu je iznad nule - to je ono što je potrebno toplotnoj pumpi.

Približan prijenos topline iz kruga uronjenog u vodu je 30 kW/m. To znači da će vam trebati krug od oko 350 m da biste dobili izlaz od 10 kW.

Takvi kolektorski krugovi montirani su na kopnu od plastičnih cijevi. Zatim se usele u ribnjak i zarone do dna, do dubine najmanje 2 metra, za koje su opterećenja vezana po stopi od 5 kg po 1 linearnom metru cijevi.

Zatim se izvršava termoizolovano polaganje cijevi do kuće i njihovo povezivanje izmjenjivač topline pumpa

Međutim, ne treba misliti da je bilo koji rezervoar u potpunosti prikladan za takve svrhe - opet će biti potrebni vrlo složeni proračuni toplinske tehnike. Na primjer, mali i nedovoljno duboki ribnjak ili plitka mirna rijeka ne samo da se ne mogu nositi sa zadatkom neprekidne opskrbe energijom niskog potencijala - oni se jednostavno mogu zamrznuti do dna, ubijajući tako sve stanovnike rezervoara.

Prednosti izvora topline vode su u tome što nema potrebe za bušenjem, a zemljani su svedeni na minimum - samo kopanje rovova do kuće za polaganje cijevi. A kao nedostatak možemo primijetiti nisku dostupnost za većinu vlasnika kuća jednostavno zbog nedostatka vodenih tijela u razumnoj blizini stanovanja.

Inače, odvodi se često koriste za razmjenu topline - čak i po hladnom vremenu imaju prilično stabiliziranu pozitivnu temperaturu.

D. Izvlačenje toplote iz vazduha

Toplina za grijanje doma ili za opskrbu toplom vodom može se uzeti doslovno iz zraka. Toplotne pumpe vazduh-voda rade na ovom principu. zrak – zrak».

Uglavnom, ovo je isti klima uređaj, samo prebačen na "zimski" način rada. Efikasnost takvog sistema grijanja uvelike ovisi o klimatskim uvjetima regije i vremenskim nepogodama. Moderne instalacije, iako dizajnirane da rade čak i na vrlo niskim temperaturama (do – 25, a neke čak i do – 40 ° WITH), ali koeficijent konverzije energije naglo pada, isplativost i izvodljivost takvog pristupa odmah počinju postavljati gomilu pitanja.

Ali takva toplinska pumpa uopće ne zahtijeva naporne radnje - najčešće se njena primarna jedinica za izmjenu topline postavlja ili na zid (krov) zgrade ili u neposrednoj blizini nje. Usput, praktički ga je nemoguće razlikovati vanjska jedinica split sistemi klimatizacije.

Takve toplotne pumpe se često koriste kao dodatni izvori toplotne energije za grijanje, a ljeti - kao generator topline za opskrbu toplom vodom.

Upotreba ovakvih toplotnih pumpi u potpunosti je opravdana za rekuperaciju - korištenje sekundarne topline, na primjer, na izlazima ventilacijskih šahtova (kanala). Na taj način instalacija dobiva prilično stabilan i visokotemperaturni izvor energije - to se široko koristi u industrijskim poduzećima gdje stalno postoje izvori sekundarne topline za njeno korištenje.

U sistemima vazduh-vazduh i vazduh-voda uopšte ne postoji primarni krug razmene toplote. Ventilatori stvaraju protok zraka koji puše direktno na cijevi isparivača dok rashladno sredstvo cirkulira kroz njih.

Inače, postoji čitava linija toplotnih pumpi tipa DX (od engleskog "direktna izmjena", što znači "direktna izmjena"). I njima u suštini nedostaje primarni krug. Izmjena toplote sa izvorom toplote niskog kvaliteta (u bunarima ili V sloja zemlje) prelazi direktno u bakrene cijevi napunjene rashladnim sredstvom. Ovo je, s jedne strane, skuplje i teže izvedivo, ali vam omogućava da značajno smanjite dubinu bunara (dovoljna je jedna okomita od 30 metara ili nekoliko nagnutih do 15 m) i ukupna površina bunara. horizontalno polje za izmjenu topline, ako se nalazi ispod gornjeg sloja tla. U skladu s tim, možemo govoriti o većem koeficijentu konverzije, i općenito o efikasnosti toplinske pumpe. Ali jedini problem je što su bakrene cijevi za izmjenu topline mnogo skuplje od plastičnih i teže se instaliraju, a trošak rashladnog sredstva je mnogo veći od konvencionalnog rashladnog sredstva protiv smrzavanja.

Kako radi klima uređaj i da li ga je moguće ugraditi sami?

To je već rečeno osnovni princip Radnje klima uređaja i toplotne pumpe su praktično „blizanci“, ali u „zrcalnoj slici“.

Više detalja o uređaju i osnovnim pravilima možete pronaći u posebnoj publikaciji na portalu.

Video: korisne informacije o teoriji i praksi korištenja toplinskih pumpi

Opće prednosti i nedostaci toplotnih pumpi

Dakle, možemo povući određenu granicu u razmatranju toplotnih pumpi, fokusirajući se na njihove glavne, imaginarne i stvarne, prednosti i nedostatke.

A. Visoka efikasnost i ukupna isplativost ovog tipa grijanja.

Ovo je već spomenuto gore - u dobro osmišljenom i pravilno instaliranom sistemu, pod optimalnim radnim uslovima, možete računati na primanje 4 kW toplotne energije za zamjenu utrošenog 1 kW električne energije.

Sve će to biti pošteno samo ako je kućište dobilo najkvalitetniju izolaciju. To se, naravno, odnosi na sve sisteme grijanja, samo ovi "magični brojevi" od 300% više pokazuju važnost pouzdane toplinske izolacije.

Po redovnim troškovima za utrošene energente, toplotne pumpe su na prvom mestu po efikasnosti, nešto ispred čak i jeftinog mrežnog gasa. Takođe treba uzeti u obzir da nema potrebe za transportom i skladištenjem rezervi goriva – ako govorimo o ulozima na čvrsto ili tečno gorivo.

B. Toplotna pumpa može postati visoko ekonomičan glavni izvor grijanja i opskrbe toplom vodom.

Ovo pitanje je također već riješeno. Ako kuća koristi toplotne pumpe kao glavni izvor unutrašnjeg grijanja, onda toplotna pumpa odgovarajuće snage mora „povući“ takvo opterećenje. Za većinu konvencionalnih radijatora, temperatura od 50 ÷ 55 stepeni će biti očigledno nedovoljna.

Posebno su vrijedne pomena pumpe koje izvlače toplinu iz zraka. Izuzetno su osjetljivi na trenutne vremenske prilike. Iako proizvođači tvrde da mogu raditi na -25, pa čak i -40 ° WITH, efikasnost naglo opada, a ni o kakvim 300% ne može biti govora.

Razumno rešenje je stvaranje kombinovanog sistema grejanja (bivalentnog). Sve dok je snaga HP-a dovoljna, on djeluje kao glavni izvor topline, u slučaju nedovoljne snageofanzivno pravi hladno vrijeme - u pomoć priskaču grijanje na struju, kotao na tečno ili čvrsto gorivo, solarni kolektor itd. Plinska oprema u ovom slučaju se ne razmatra - ako je moguće koristiti mrežni plin za grijanje, onda potreba za toplotnom pumpom izgleda vrlo sumnjiva, barem na sadašnjem nivou cijena energije.

IN. Sistem grijanja sa toplotnom pumpom ne zahteva dimnjak. Radi gotovo nečujno.

Zaista, vlasnici neće imati poteškoća s uređenjem dimnjaka. Što se tiče tišine posla, ona je kao i svaka druga kućanskih aparata kod određenih pogona i dalje je prisutna pozadinska buka - od rada kompresora, cirkulacijske pumpe. Drugo pitanje je to moderni modeli Ovaj nivo buke, ako je jedinica pravilno podešena, vrlo je nizak i ne uzrokuje smetnje stanarima. Osim toga, vjerovatno bi malo ljudi pomislilo da takvu opremu ugradi u dnevne sobe.

G. Sistem je potpuno ekološki prihvatljiv - nema apsolutno nikakvih emisija u atmosferu, nema prijetnje za stanovnike kuće.

Sve je tačno, posebno za modele koji kao rashladno sredstvo koriste moderni, ozonski prihvatljivi freon (na primjer R-410A).

Također možete odmah primijetiti vatru - i dokaz eksplozije takav sistem – nema zapaljivih ili zapaljivih materija, akumulacija njihovih eksplozivnih koncentracija je isključena.

D. Moderne toplotne pumpe su univerzalne jedinice za kontrolu klime koje mogu raditi i za grijanje i za klimatizaciju ljeti.

Ovo je vrlo važna prednost, koja vlasnicima zaista pruža mnogo dodatnih pogodnosti.

E. Rad toplinske pumpe je potpuno automatski kontroliran i ne zahtijeva intervenciju korisnika. Takav sistem, za razliku od drugih, ne zahtijeva redovno održavanje i prevenciju.

Možemo se u potpunosti složiti sa prvom tvrdnjom, međutim, ne zaboravljajući spomenuti da je najmodernije grijanje na plin odn električne instalacije su takođe potpuno automatizovane, odnosno tu prednost nemaju samo toplotne pumpe.

Ali o drugom pitanju možete ući u raspravu. Vjerovatno nijedan industrijski ili kućni grijač ne može bez redovnih kontrola i preventivnog održavanja. Čak i ako je pošteno pretpostaviti da ne biste trebali sami ulaziti u unutarnji krug s rashladnim sredstvom i automatizacijom, onda će vanjski krugovi s antifrizom ili drugim rashladnim sredstvom i dalje zahtijevati određeno sudjelovanje. To uključuje redovno čišćenje (posebno u vazdušnim sistemima), i praćenje sastava i nivoa rashladne tečnosti, i proveru rada cirkulacionih pumpi, i proveru stanja cevi na integritet i prisustvo curenja na spojevima, i još mnogo toga - u jednom rečju, nešto bez čega niko ne može, jedan sistem grejanja. Jednom riječju, izjava o potpunoj beskorisnosti održavanja izgleda, u najmanju ruku, neutemeljena.

I. Brza isplata za sistem grijanja sa toplotnom pumpom.

Ovo pitanje je toliko kontroverzno da zaslužuje posebnu pažnju.

Neke kompanije koje se bave prodajom takve opreme obećavaju svojim potencijalnim klijentima vrlo brz povrat sredstava uloženih u projekat. Oni daju proračune u tabelama, prema kojima se, zaista, može stvoriti mišljenje da je toplotna pumpa jedino prihvatljivo rješenje ako nije moguće produžiti plinovod do kuće.

Evo jednog takvog primjera:

Vrste goriva	prirodni gas (metan)	Drva za ogrev od breze	Email energije po jedinstvenoj tarifi	Dizel gorivo	Toplotna pumpa (noćna tarifa)
Jedinica zalihe goriva	m³	3 m³	kW × h	litar	kW × h
Trošak goriva s dostavom, rub	5.95	6000	3.61	36.75	0.98
Sadržaj kalorija u gorivu	38.2	4050	1	36	1
Jedinica mjerenja kalorija	MJ/m³	kW × h	kW × h	MJ/litar	kW × h
Efikasnost kotla,% ili COP	92	65	99	85	450
Cijena goriva, rub/MJ	0.17	0.41	1.01	1.19	0,06
Cijena goriva, rub/kWh	0.61	1.48	3.65	4.29	0.22
Cijena goriva, rub/GCal	708	1722	4238	4989	253
Cijena goriva po godini, rub	24350	59257	145859	171721	8711
Vijek trajanja opreme, godine	10	10	10	10	15
Približna cijena opreme, rub	50000	70000	40000	100000	320000
Cijena instalacije, rub	70000	30000	30000	30000	80000
Troškovi povezivanja mreža (tehnički uvjeti, oprema i instalacija), rub.	120000	0	650	0	0
Početna investicija, RUB (približno)	240000	100000	70650	130000	400000
Operativni troškovi, rub/god	1000	1000	0	5000	0
Vrste operativnog rada	održavanje, čišćenje kamere	komore za čišćenje, dimnjaci	Zamjena grijaćih elemenata	čišćenje komore, mlaznica, zamjena filtera	br
Ukupni troškovi za cijeli period rada (uključujući troškove goriva), rub.	493502	702572	1529236	1897201	530667
Ukupni relativni troškovi 1 godine rada (gorivo, amortizacija, održavanje, itd.)	49350	70257	152924	189720	35378

Da, krajnji rezultat je zaista impresivan, ali da li ovde sve ide „glatko“?

Prvo što će pažljivom čitaocu upasti u oko je da je tarifa električne energije za grijanje na struju opća tarifa, a toplotna pumpa iz nekog razloga ima povlaštenu noćnu tarifu. Očigledno, da bi konačna razlika bila jasnija.

Dalje. Cena opreme toplotne pumpe nije u potpunosti prikazana tačno. Ako bolje pogledate ponude na Internetu, cijene za instalacije kapaciteta oko 7 ÷ 10 kW, koje se mogu koristiti za potrebe grijanja, kreću se od 300 - 350 hiljada rubalja (zračne toplinske pumpe i instalacije male snage koristi se samo za troškove opskrbe toplom vodom nešto manji).

Čini se da je sve točno, ali "đavo je u detaljima." Ovo je samo trošak same hardverske jedinice, koja ne uključuje periferne uređaje, krugove, sonde itd. – beskorisno. Cijena samo jednog kolektora (bez cijevi) će dati najmanje 12 ÷ 15 tisuća, sonda za bušotinu ne košta ništa manje. A ako dodate troškove cijevi, fitinga, zapornih ventila i dovoljno velike količine rashladne tekućine, ukupna količina brzo raste.

Cijevi, razdjelnici, zaporni ventili su također prilično "teška" stavka općih troškova

Ali ovo nije sve. Već je spomenuto da sistem grijanja na bazi toplinske pumpe, kao vjerojatno nijedan drugi, zahtijeva složene specijalizirane proračune. Prilikom projektovanja uzimaju se u obzir mnogi faktori: ukupna površina i zapremina same zgrade, stepen njene izolacije i proračun toplotnih gubitaka, obezbeđenje dovoljnog izvora napajanja, prisustvo potrebne površine teritorij (obližnje vodno tijelo) za postavljanje horizontalnih krugova za izmjenu topline ili bušenje bunara, vrstu i stanje tla, lokaciju vodonosnika i još mnogo toga. Naravno, i geodetski i projektantski radovi također će zahtijevati vrijeme i odgovarajuću naplatu stručnjacima.

Instalacija opreme "nasumično", bez odgovarajućeg dizajna, prepuna je naglog smanjenja efikasnosti sistema, a ponekad čak i lokalnih "ekoloških katastrofa" u obliku neprihvatljive hipotermije tla, bunara ili bušotina i rezervoara.

Sljedeći korak je ugradnja opreme i stvaranje polja ili bunara za izmjenu topline. Obim radova iskopa i dubina bušenja su već spomenuti. Za punjenje bunara nakon ugradnje sondi potrebno je posebno betonsko rješenje s visokim stupnjem toplinske provodljivosti. Plus tome - prebacivanje strujnih krugova, polaganje autoputeva do kuće itd. - sve je to još jedan značajan "sloj" materijalnih troškova. Ovo također uključuje kupovinu i ugradnju spremnika s potrebnom automatskom regulacijom, modifikaciju sustava grijanja za grijane podove ili ugradnju posebnih uređaja za izmjenu topline.

Jednom riječju, troškovi su vrlo impresivni, a to je vjerovatno ono što sisteme grijanja od toplinskih pumpi drži u kategoriji „egzotičnih“, nedostupnih velikoj većini vlasnika privatnih kuća.

Ali šta je sa njihovom najvećom popularnošću i širokom upotrebom u drugim zemljama? Činjenica je da tamo rade državni programi na stimulaciji stanovništva da koristi alternativne izvore energije. Potrošači koji su izrazili želju da pređu na ove vrste grijanja imaju pravo na državne subvencije, koje u velikoj mjeri pokrivaju početne troškove projektovanja i ugradnje opreme. A nivo prihoda zaposlenih građana, da budem iskren, postoji nešto više nego na našim prostorima.

Za evropske gradove i mjesta ovo je prilično poznata slika - izmjenjivač topline toplinske pumpe u blizini kuće

Rezime – izjave o brzoj isplati takvog projekta treba tretirati sa određenim stepenom opreza. Prije preuzimanja ovako obimnog i odgovornog skupa aktivnosti treba pažljivo izračunati i odvagati sve "računovodstvo" do najsitnijih detalja, procijeniti stepen rizika, svoje finansijske mogućnosti, planiranu profitabilnost itd. Možda će postojati racionalnije, prihvatljivije opcije - polaganje plina, ugradnja modernih sistema grijanja, korištenje novih dostignuća u području električnog grijanja itd.

Ono što je napisano ne treba uzeti kao „negativno“ prema toplotnim pumpama. Naravno, ovo je izuzetno progresivan pravac i ima velike perspektive. Poenta je samo u tome da u takvim stvarima ne treba pokazivati nagli dobrovoljnost - odluke treba da se zasnivaju na pažljivo promišljenim i sveobuhvatno sprovedenim proračunima.

Cijene za asortiman toplotnih pumpi

Toplotne pumpe

Da li je moguće sastaviti toplotnu pumpu vlastitim rukama?

Opći izgledi korištenja "besplatnih" izvora toplinske energije, zajedno sa kontinuiranom visokom cijenom opreme, hteli-nehteli dovode mnoge kućne majstore do pitanja samostalnog stvaranja takvih instalacija za grijanje. Da li je moguće samostalno napraviti toplotnu pumpu?

Naravno, skupljajte takve toplotni motor, korištenje nekih gotovih jedinica i potrebnih materijala je sasvim moguće. Na internetu možete pronaći videozapise i članke s uspješnim primjerima. Istina, malo je vjerojatno da će biti moguće pronaći točne crteže, sve je obično ograničeno na preporuke o mogućnosti proizvodnje određenih dijelova i sklopova. Međutim, u tome postoji racionalno "zrno": kao što je već spomenuto, toplotna pumpa je takav individualni sistem koji zahtijeva proračune u odnosu na specifične uvjete da je malo vjerojatno da će biti preporučljivo slijepo kopirati tuđi rad.

Međutim, za one koji se ipak odluče samoproizvodnja, trebali biste poslušati neke tehnološke preporuke.

Dakle, "izbacimo iz jednačine" stvaranje vanjskih krugova - grijanja i primarne izmjene topline. Glavni zadatak u ovom slučaju je izrada dva izmjenjivača topline, isparivača i kondenzatora, povezanih krugom od bakrene cijevi kroz koju cirkulira rashladno sredstvo. Ovaj krug, kao što se može vidjeti iz dijagrama strujnog kruga, spojen je na kompresor.

Nije teško pronaći kompresor - nov ili iz opreme rastavljene za rezervne dijelove

Sam kompresor nije tako teško nabaviti - možete kupiti novi u specijaliziranoj trgovini. Možete potražiti na tržištu hardvera - često prodaju jedinice iz starih frižidera ili rasklopljene klima uređaje za rezervne dijelove. Sasvim je moguće da će se kompresor naći u vlastitim zalihama - mnogi štedljivi vlasnici, čak i kada kupuju nove kućanske aparate, takve stvari ne bacaju.

Sada - pitanje izmjenjivača topline. Ovdje postoji nekoliko različitih opcija:

A. Ako je moguće kupiti gotovi pločasti izmjenjivači topline , zapečaćen u zatvorenoj kutiji, to će odmah riješiti mnoge probleme. Takvi uređaji imaju odličnu efikasnost prijenosa topline iz jednog kruga u drugi - nije uzalud što se koriste u sustavima grijanja pri povezivanju autonomnog ožičenja unutar stana na cijevi centralne mreže.

Još jedna pogodnost je što su takvi izmjenjivači topline kompaktni i imaju gotove cijevi, fitinge ili navojne spojeve za spajanje na oba kruga.

Video: izrada toplotne pumpe pomoću gotovih izmjenjivači topline

B. Opcija toplotne pumpe sa izmenjivačem toplote od bakrenih cevi i zatvorenim posudama.

Oba izmjenjivača topline su u principu slične konstrukcije, ali se za njih mogu koristiti različite posude.

Za kondenzator je pogodan cilindrični rezervoar od nerđajućeg čelika kapaciteta oko 100 litara. U njega je potrebno postaviti bakreni namotaj, izvodeći njegove krajeve odozgo i odozdo i hermetički zatvorivši prolazne tačke po završetku montaže. Ulaz bi trebao biti smješten na dnu, izlaz, odnosno, na vrhu izmjenjivača topline.

Sam zavojnica je namotana od bakrene cijevi, koja se može kupiti u trgovini na metar (debljina stijenke - najmanje 1 mm). Kao šablon možete koristiti cijev velikog promjera. Zavoji zavojnice trebaju biti malo razmaknuti, pričvršćeni, na primjer, na perforirani aluminijski profil.

Krug vode za grijanje se može spojiti pomoću običnih vodovodnih cijevi montiranih (zavarenih, zalemljenih ili pričvršćenih). navojni spoj sa zaptivkom) na suprotnim krajevima spremnika za izmjenu topline. Unutrašnji prostor samog izmjenjivača topline koristi se za cirkulaciju vode. Krajnji rezultat bi trebao biti otprilike ovako:

Za isparivač takve komplikacije nisu potrebne - nema visokih temperatura ili viška tlaka, pa će biti dovoljna velika plastična posuda. Zavojnica je namotana na približno isti način, njegovi krajevi su izvučeni. Redovni vodovodni priključci su također dovoljni za cirkulaciju vode iz primarnog kruga.

Isparivač se također ugrađuje na nosače pored kondenzatora, a blizu njih je pripremljeno mjesto za montažu kompresora i njegovo povezivanje u strujni krug.

Preporuke za cjevovod kompresora, ugradnju regulacionog ventila za gas, prečnik i dužinu kapilarne cijevi, potrebu za regeneracijskim izmjenjivačem topline i itd.., neće biti dato - ovo mora izračunati i instalirati samo stručnjak za hlađenje.

Treba imati na umu da to zahtijeva visoke vještine hermetičkog lemljenja bakrenih cjevovoda, sposobnost pravilnog pumpanja rashladnog sredstva - freona, provođenja provjera i probnog rada. Osim toga, ovaj posao je prilično opasan, zahtijeva poštivanje vrlo specifičnih sigurnosnih pravila.

IN. Toplotna pumpa sa cevnim izmenjivačem toplote

Druga opcija za proizvodnju izmjenjivača topline. Za to će vam trebati metalno-plastične i bakrene cijevi.

Bakrene cijevi se biraju u dva promjera - oko 8 mm za kondenzator i oko 5 ÷ 6 za isparivač. Njihova dužina je 12 i 10 metara.

Metalno-plastične cijevi su dizajnirane da kroz njih cirkuliše voda iz primarnih izmjenjivača topline i krugova grijanja, a u njihovoj šupljini će se nalaziti bakrene cijevi unutrašnjeg kruga toplinske pumpe. U skladu s tim, promjer cijevi može biti 20 i 16 mm.

Metalno-plastične cijevi su razvučene po dužini tako da se u njih bez većeg napora mogu umetnuti bakrene cijevi koje bi trebale stršiti oko 200 mm sa svake strane.

Na svakom kraju cijevi je postavljena i zapečaćena trojnica tako da bakarna cijev prolazi ravno kroz nju. Prostor između njega i tijela T-a pouzdano je zapečaćen zaptivačem otpornim na toplinu. Preostali okomiti terminal T-a služit će za povezivanje izmjenjivača topline na vodeni krug.

Sastavljene cijevi su spiralno namotane. Obavezno odmah osigurajte njihovu toplinsku izolaciju tako što ćete ih obući u izolacijske košulje od pjenaste gume. Rezultat su dva gotova izmjenjivača topline.

Mogu se postaviti jedan iznad drugog u improvizovano kućište tipa okvira. Isti okvir također pruža platformu za ugradnju kompresora. A kako bi se smanjio prijenos vibracija s njega na cjelokupnu strukturu, kompresor se može montirati, na primjer, kroz automobilske tihe blokove.

Za dovod kompresora i punjenje rezultirajućeg kruga freonom, opet ćete morati pozvati stručnjaka za hlađenje.

Takvu toplotnu pumpu možete ugraditi na predviđeno mjesto i spojiti T-faze na izmjenjivačima topline, svaki u svoj vlastiti krug. Ostaje samo napajanje i pokretanje jedinice.

Sve razmatrane domaće toplotne pumpe su potpuno funkcionalne konstrukcije. Ipak, ne treba pretpostaviti da samo tako možete u potpunosti riješiti problem jeftinog grijanja doma. Ovdje je riječ, prije, o stvaranju postojećih modela koji zahtijevaju daljnje usavršavanje i modernizaciju. Čak i iskusni majstori u ovoj oblasti, koji su već napravili više od jednog sličnog uređaja, stalno traže načine za poboljšanje, stvarajući nove "verzije".

Video: kako majstor poboljšava toplinsku pumpu koju je napravio vlastitim rukama

Osim toga, razmatrana je samo toplotna pumpa, a za normalan rad potrebna joj je oprema za kontrolu, praćenje i podešavanje povezana sa sistemom grijanja kuće. Ovdje se više ne može bez određenih znanja iz oblasti elektrotehnike i elektronike.

Opet se možemo vratiti problemima proračuna – hoće li domaća toplotna pumpa „povući“ sistem grijanja kako bi postala prava alternativa drugim izvorima topline? Često, u ovim stvarima, domaći majstori moraju „ići po osjećaju“. Međutim, ako se nauči osnovni princip i prvi model radi uspješno, ovo je već velika pobjeda. Možete privremeno prilagoditi svoj probni uzorak kako biste svoj dom opskrbili toplom vodom za kućne potrebe, a zatim započeti projektiranje naprednije jedinice, uzimajući u obzir iskustvo koje ste već stekli i ispravljajući greške.

Opskrba toplom vodom - iz solarne energije!

Vrlo praktično rješenje bi bilo korištenje solarne energije za obezbjeđivanje tople vode u vašem domu. Ovaj izvor alternativne energije je mnogo jednostavniji i jeftiniji za implementaciju od toplotne pumpe. Kako to učiniti - u posebnoj publikaciji na našem portalu.

Vlasnici seoskih kuća oduvijek su bili osjetljivi na pitanje opskrbe toplom vodom i grijanja.

Ugradnja plinskog, električnog ili dizel kotla omogućava grijanje seoske kuće i opskrbu toplom vodom i toplinom, ali danas postoje alternative grijanju na koje smo navikli.

Jedna takva alternativa je . Ovo je prilično skupo zadovoljstvo, ali ga možete napraviti i sami. Razgovarat ćemo o tome kako to učiniti u ovom članku.

Princip rada toplotne pumpe

Posebnost toplotnih pumpi je da rade iz prirodnih izvora energije. Za oslobađanje toplinske energije, pumpa nije potrebna dizel gorivo, struju ili čvrsto gorivo.

Voda, atmosfera i tlo koriste se kao izvori energije. Pumpe ne stvaraju toplinu, već je jednostavno prenose u zgradu. Ovo koristi malu količinu električne energije.

Da biste osigurali toplinu svom domu, potrebna vam je samo toplotna pumpa i izvor topline. Princip rada sistema podseća na rad konvencionalnog frižidera, samo obrnuto. U tom slučaju toplina se uzima izvana i prenosi u kuću.

Važna tačka: Glavni element u alternativnom sistemu grijanja je toplotna pumpa, pa se njenoj konstrukciji mora pristupiti vrlo pažljivo.

Pumpa se sastoji od sljedećih elemenata:

kompresor, koji je međuelement sistema;
isparivač. To je mjesto gdje se prenosi energija niskog potencijala;
ventil za gas kroz koji se rashladno sredstvo (freon) vraća u isparivač;
kondenzator, gde se freon hladi i oslobađa toplotna energija.

Pumpa radi po određenom principu. To izgleda otprilike ovako:

Princip rada toplotne pumpe. (Kliknite za povećanje)

Toplina niskog kvaliteta, koja se oslobađa iz vanjskih izvora energije, prenosi se kroz cijevi do isparivača - prvog elementa u dizajnu pumpe. Toplota se prenosi rashladnim tečnostima koje mogu izdržati niske temperature bez smrzavanja.
Ovdje se toplina prenosi na rashladno sredstvo, koje cirkulira kroz zatvoreni krug sistema. Freon se često koristi kao rashladno sredstvo.
U kompresoru je freon izložen visokom pritisku, što značajno povećava njegovu temperaturu.
U sljedećoj fazi, rashladno sredstvo ulazi u kondenzator, gdje se toplina prenosi na krug sistema grijanja. Kao rezultat, toplina odlazi u prostoriju, a freon se, hladeći, vraća u tečno stanje.
Kroz ventil za smanjenje pritiska freon teče natrag u isparivač, gdje se proces ponavlja.

Na osnovu principa rada pumpe, električna energija se troši samo na rad kompresora. Kao rezultat, to čini toplotnu pumpu najekonomičnijom metodom prijenosa topline.

Korištenje starog frižidera

Uređaj toplotne pumpe hladnjaka

Dakle, za montažu sistema grijanja seoska kuća, morate imati toplotnu pumpu.

Danas takve jedinice nisu jeftine, to se objašnjava visokim tehničke karakteristike i mukotrpan rad na njihovom sklapanju. Ali, ako želite, možete sami sastaviti toplotnu pumpu.

Jednostavnu toplotnu pumpu možete napraviti iz kućnog frižidera. Posebnost tehnike je da ima dvije glavne komponente toplinske pumpe - kondenzator i kompresor. To će značajno ubrzati montažu toplinske pumpe vlastitim rukama.

Dakle, sastavljanje pumpe iz starog frižidera je kako slijedi:

Sklop kondenzatora. Element je izrađen u obliku zavojnice. U frižiderima se najčešće postavlja pozadi. Ova dobro poznata rešetka je kondenzator kroz koji se prenosi toplota iz rashladnog sredstva.
Kondenzator je ugrađen u kontejner koji je vrlo izdržljiv i može izdržati visoke temperature. Kako biste izbjegli oštećenje zavojnice tijekom instalacije, stručnjaci preporučuju rezanje spremnika i ugradnju kondenzatora u njega. Nakon toga, kontejner je zavaren.
Zatim se na kontejner pričvršćuje kompresor. Gotovo je nemoguće napraviti jedinicu kod kuće. Stoga ga je bolje uzeti iz starog frižidera. Istovremeno, treba obratiti pažnju da je u dobrom stanju.
Kao isparivač možete koristiti običnu plastičnu bačvu.
Nakon što su svi elementi sistema spremni, oni se međusobno povezuju. Plastične cijevi se koriste za spajanje jedinice na sustav grijanja.

Tako možete napraviti toplotnu pumpu iz starog kućnog frižidera. Ako trebate pumpati freon u sistem, morate pozvati stručnjaka. Ovakav posao može se obaviti samo uz pomoć posebne opreme.

Uzeti u obzir: Toplotne pumpe hladnjaka se često koriste za grijanje malih prostora i kućnih zgrada. Ovo može biti garaža ili mala šupa.

Frižider se može koristiti i kao izvor topline. Odnosno, on će igrati ulogu radijatora za sistem grijanja. Potrebno je samo da instalirate dva vazdušna kanala kroz koje će vazduh strujati u i iz opreme.

Prvi kanal će pustiti zrak u zamrzivač, a drugi će ga ispustiti. U tom slučaju se javljaju fizički procesi koji uzrokuju zagrijavanje kondenzatora.

Primena klima uređaja

Dijagram toplotne pumpe iz klima uređaja

Poenta je da je njegov princip rada sličan principu rada toplotne pumpe.

Ali, postoje neke razlike. Prije svega, vrijedno je napomenuti temperaturni režim rad opreme za kontrolu klime. Nije preporučljivo koristiti split sisteme na niskim temperaturama.

Da biste napravili toplotnu pumpu od klima uređaja, potrebno je izvršiti niz modifikacija i preinaka:

Prvi način sastavljanja pumpe je prerada klima uređaja. U tom slučaju zamjenjuju se vanjska i unutarnja jedinica. Unutarnji blok sadrži isparivač, koji je neophodan za prijenos niske razine topline. U vanjsku jedinicu je ugrađen kondenzator koji prenosi toplinsku energiju. Kao medij za grijanje mogu se koristiti i zrak i voda. U drugom slučaju, kondenzator se montira u poseban spremnik gdje će se odvijati prijenos topline.
Drugi način je ugradnja četverosmjernog preklopnog ventila u sistem. Ovakvu vrstu posla mogu obavljati samo profesionalci. Ovo posebno važi za ugradnju toplotne sonde.
Treća opcija je potpuno rastavljanje opreme za kontrolu klime. Dijelovi se koriste za sklapanje toplinske pumpe prema uobičajenoj shemi: isparivač - kompresor - kondenzator.

Sastavljanju toplotne pumpe na bazi klima uređaja treba pristupiti veoma pažljivo i bolje je da se angažuje profesionalac. Produktivnost jedinice ovisit će o pravilnoj montaži.

Prije nego što počnete sa montažom toplotne pumpe, razmislite o izolaciji kuće. Ako zgrada ima niska svojstva toplinske izolacije, tada će efikasnost korištenja pumpe i drugih izvora topline biti značajno smanjena.

Takve pumpe se najbolje koriste u niskotemperaturnim sistemima grijanja. U ovom slučaju najbolja opcija pod će biti topao. Uzimajući u obzir sve karakteristike montaže, sasvim je moguće napraviti toplinsku pumpu vlastitim rukama.

Pogledajte video u kojem iskusni korisnik detaljno objašnjava kako vlastitim rukama koristiti toplinsku pumpu napravljenu od klima uređaja:

Povećanje efikasnosti sistema grijanja kuće jedan je od glavnih zadataka njegovog vlasnika, jer su troškovi za ovu stavku u ruskim klimatskim uvjetima vrlo značajni. Stoga je problem korištenja energije okolnog prostora za grijanje vrlo zanimljiv, stalno se razvija i ostaje predmet pažnje, posebno u zajednici „uradi sam“. Sastavljanje toplinske pumpe vlastitim rukama prilično je dostupno obučenoj osobi, jer ovaj posao ne predstavlja posebne poteškoće i nema potrebe za izradom dijelova složene konfiguracije.

Zasnovan je na prikupljanju toplote iz okolnog prostora i njenom korištenju za sistem grijanja doma kako bi se smanjili troškovi ove funkcije. Uređaji ovog tipa dostupni su u mnogim domovima, a to su frižideri, split sistemi i klima uređaji. Neki od njih imaju dvostruku namjenu, vršeći po izboru korisnika grijanje ili hlađenje prostorija, ovisno o potrebi.

Teorijska osnova takvih mašina je obrnuti Carnotov ciklus. Ali, ne ulazeći u detalje, jednostavno ćemo opisati proces rada takvog uređaja.

Fig.1. Šematski dijagram rada toplinske pumpe u toplinskoj mreži

Radni fluid u takvim uređajima, kao što su hladnjaci, je freon ili amonijak, koji se kompresorom upumpava u krug grijanja. U tom slučaju pritisak unutar sistema naglo raste, jer je izlaz rashladne tekućine blokiran leptirkom za gas. Rezultirajuća toplota zagreva rashladnu tečnost u sistemu grejanja kuće, po pravilu temperatura dostiže 64 o C. Vrući tok nadopunjuje to što cirkuliše u glavnoj grejnoj mreži, smanjujući potrošnju goriva. Pri određenom pritisku, prigušnica se otvara i radni fluid ulazi u komoru isparivača. Istovremeno, njegova temperatura se smanjuje. Dodatna toplota se dobija iz registra sakupljanja toplote. Zatim se ciklus ponavlja, kao u frižideru.

Proračun parametara sistema

Snaga potrebna za domaću toplotnu pumpu može se izračunati iz omjera:

R = ( k * v * T )/860, Gdje

R – snage potrebne za grijanje prostorije

k – koeficijent za uzimanje u obzir toplotnih gubitaka u zgradi (1 – kvalitetno izolovana prostorija, 4 – baraka od dasaka);

v – ukupna zapremina prostorije koja se grije;

T – najveća temperaturna razlika između vanjskog svijeta i unutrašnjeg prostora;

860 – faktor konverzije rezultata izračuna u kW od kcal

Kao primjer, dajmo izračun za kuću 200 kvadratnih metara sa visinom plafona od 2,8 metara:

R = 1 * 200 * 2,8 * (22 - -25)/860 = 560 * 47 /860 = 30,6 kW.

Preporučljivo je koristiti toplotnu pumpu sa rezervom snage od 10 - 12%, odnosno oko 35 kW.

Morate obratiti pažnju na takav pokazatelj kao što je razlika između vanjske i unutrašnje temperature. Ako uzmemo zagrejani vazduh iz okolnog prostora temperature oko 7 o C, razlika će biti (22 - 7) 15 stepeni, a snaga toplotne pumpe će biti 9,8 kW. Uporedite ova dva indikatora i osjetite razliku kada koristite toplinu okolnog prostora.

Dio opreme

Vanjska kontura

Za vanjski krug jedinice za grijanje kuće trebat će vam cijevi. Metalni proizvodi (ali ne od nehrđajućeg čelika) imaju najveću toplinsku provodljivost, pa ih je bolje koristiti za sustav prikupljanja topline.