都市の外に引っ越して住む人々は、家の暖房の問題を解決しなければなりません。 ガスパイプラインはどこでも利用できるわけではなく、電気暖房の設置には非常に費用がかかります。 また、休暇村ではトラブルや停電が頻繁に発生します。 ヒートポンプを設置することで、この状況を打開できる可能性があります。 業界ではさまざまな種類の機器が製造されていますが、さらに、ヒートポンプを自分の手で作ることもできます。
住宅を暖房するためのヒートポンプの動作原理
井戸からの熱
井戸からの地下水は、設置が複雑であるため、住宅の暖房に使用されることはほとんどありません。 システムは 2 つのウェルで構成されている必要があります。 熱を発生させるために水が人から取られます。 2 つ目は、加熱システムを通過した液体が排出される場所です。 井戸間の距離は少なくとも 15 メートル必要です。
ヒートポンプを設置する前に、流れの方向を決定してください 地下水. 排水井は下流に配置する必要があります。 さらに、機械的および化学的不純物から水を確実にろ過する必要があります。
空気の熱エネルギー
空気エネルギーを利用するヒートポンプは、設計が最も単純です。 空気が環境から直接エバポレーターに流入するため、配管は必要ありません。 熱は冷媒に伝わり、次に冷媒に伝わり室内に伝わります。 冷却剤には、空気 (ファンクローザーを介したもの) と水 (暖房用ラジエーターおよび床暖房による) を使用できます。
空対空ヒートポンプはエアコンの原理に基づいて動作しますが、次のような違いがあります。
- システムはマイナス温度でも動作します。
- T ヒートポンプが家の唯一の熱源である可能性があります。
- E 冷房だけでなく暖房も効く一般的なエアコンに比べて経済的です。
空気エネルギーを利用するヒートポンプの設計は実装が難しくありません
長所と短所
ヒートポンプを使用する利点は次のとおりです。
- ガスパイプラインのない遠隔地の村でも使用可能。
- 消費電力はポンプ本体の運転分のみで経済的です。 電気器具を暖房に使用する場合に比べてコストが大幅に低くなります。 ヒートポンプは家庭用冷蔵庫よりもエネルギーを消費しません。
- ディーゼル発電機をエネルギー源として使用する能力と ソーラーパネル。 つまり、緊急停電が発生した場合でも、家の暖房は停止しません。
- このシステムは自己完結型であり、水を追加したり、その動作を監視したりする必要はありません。
- 環境に優しい設置。 ポンプの動作中にガスは発生せず、大気中への排出もありません。
- 作業の安全。 システムは過熱しません。
- 多用途性。 冷暖房を行うヒートポンプを設置できます。
- 使用の耐久性。 コンプレッサーは15～20年に一度の交換が必要です。
- ボイラー室として予定されていた敷地を解放する。 また、固形燃料を購入して保管する必要もありません。
ヒートポンプのデメリット:
- 設置には費用がかかりますが、5 年以内に元が取れます。
- で 北部地域では追加の暖房装置の使用が必要になります。
- G 滑走路の設置は、わずかではありますが、敷地の生態系を破壊します。その領土を庭や菜園として使用することはできなくなり、空になります。
DIYヒートポンプ
のために 自己集合ヒートポンプが最も選ばれています 単純な回路高価な部品の使用を最小限に抑えています。 デバイスを自分で作ることを決定する前に、家の断熱に注意を払う必要があります。家が急速に冷えると、ヒートポンプで家を暖めることができなくなります。
冷蔵庫から
古い冷蔵庫から組み立てられたデバイスは、部屋の追加の熱源として機能したり、床暖房として機能したり、小さな部屋を暖めたりすることもできます。
作業を開始する前に、将来の設計のスキームを選択し、エネルギー源を決定します。 通常、それは地下または貯水池内で選択され、垂直または水平の配置が決定されます。
冷蔵庫からの熱システムの設計はシンプルでアクセスしやすいです
スキームを選択した後、図面が作成されます。 寸法は、家と庭の個々のデータに基づいて計算して表示する必要があります。
冷蔵庫からの熱システムの自己生産のための図面の例
家電製品本体に加えて、次の部品を購入する必要があります。
- C 循環ポンプ。
- に L字型ブラケット長さ30cm。
- B 100 リットルまたは 120 リットルのステンレス鋼のようなものです。
- P 100リットル用の消しゴムと金属製の容器。
- M さまざまな直径の金属、プラスチック、銅のパイプ。
ポンプを組み立てるのに必要な冷蔵庫の主要部品はコンプレッサーです。 部品は正常に動作する必要があります。
組み立てに必要な工具:
- と 炊飯器。
- ブルガリア語;
- N 鍵屋ツールのセット。
材料と工具を準備したら、ブラケットを使用してコンプレッサーを壁に取り付けます。 次に、ポンプのコンポーネントの組み立てに進みます。
- コンデンサーが出来上がります。 用意した金属容器をグラインダーで半分に切ります。 部品の 1 つに銅コイルが取り付けられています。 次に、溶接機を使用して半分を接続します。 得られた容器には、機器回路をさらに接続するためにネジ穴が開けられます。
- 彼らは熱交換器を作ります。 ステンレスタンクに銅パイプをねじ込みます。 両端はスラットで固定され、配管通路が取り付けられています。
- エバポレーターを組み立てます。 コイルをプラスチック容器に置きます。 この部品は過熱しないため、プラスチックが適しています。
- 得られた蒸発器はブラケットで壁に取り付けられます。
コンポーネントを準備した後、装置を組み立て、サーモスタットバルブを取り付けます。 冷媒はシステムにポンプで送り込まれ、エネルギー源に接続されます。
古い冷蔵庫を急いで捨てないでください。有能な手に渡れば、冷蔵庫は「第二の人生」を見つけることができます。
システムパイプは、土壌凍結レベルより下、または貯水池内の適切な深さに設置されます。 所有者が下水道にパイプラインを設置した例があります。 この場合、本格的な洗浄システムが必要でした。 パイプラインには循環ポンプが接続されています。
エアコンから
エアコンからヒートポンプを構築するには 3 つの方法があります。
- 外部ユニットと内部ユニットを交換します。 冷却剤には水と空気を使用できます。 水が選択された場合、凝縮器は容器に取り付けられます。
- エアコンに4つのモードを切り替えるバルブを取り付けます。 このような改造を行うのは知識と技術を持った専門家の仕事です。 この場合、最初はすでに設置されているスイッチで冷暖房が動作する機器を使用することをお勧めします。
- デバイスを完全に分解し、蒸発器、コンプレッサー、凝縮器を備えた標準ヒートポンプ回路に従って取り付けます。
スプリットシステムを独立してヒートポンプに変換するには、加熱と冷却に機能するようにすでに設計されているデバイスを使用することをお勧めします。 場合によっては、冷媒を排気したり補充したりする必要さえありません。 図に従って設置を組み立てます。
スプリットシステムをヒートポンプに変換するスキームは、家の中に暖かい雰囲気を作り出すのに役立ちます
エアコンの交換作業手順：
- 金属タンクを選択してください。 長さは外部熱交換器の長さと等しく、幅は10センチメートル以上である必要があります。 側壁には給排水用のチューブ（継手）が切り込まれています。
- 装置の上部ケーシングと外部熱交換器を取り外します。
- ラジエーターは、冷媒チューブのしわを避けて遠ざけられます。 これを注意深く行えば、フロンを再充填する必要はありません。
- 外側のインペラをシャフトから取り外します。
- 追加のプレートがラジエーターに追加されます。 銅またはアルミニウムを使用できます。 これらのプレートのない水環境にラジエーターを置くと、すぐに燃え尽きてしまいます。
- 冷媒チューブを損傷しないように、ラジエーターを事前に準備したタンクに下げます。 回路入力は密閉され、密封されています。
- 循環ポンプが給水管と出口管に接続され、システムの品質と気密性がチェックされます。
エアコンを改造するには追加のプレートの取り付けが必須の手順です
フレオン管のせいでラジエーターをタンク内に正しく配置できない場合は、エバポレーターから最大限の距離で切断され、冷媒を補充した後に半田付けされます。
このバージョンのスプリットシステム変換では、ラジエーターが配置されている環境のみが変更されます。 工場出荷時の状態では空気を含んでいたが、現在は液体になっている。 したがって、水-水または水-空気システムを組み立てることができます。
何でも自分でやりたい人をサポートする、エアコンとの分割システムのオプション
給水は井戸から調整されています。 これを行うには、タンク継手をパイプラインに接続します。
回路パイプを収容するために、井戸の間に浅いトレンチが掘られます。 パイプライン自体はポリエチレンパイプでできています。 パイプの少なくとも 2 つのループが各ウェルに下げられます。 パイプラインはコンクリートで固定され、土で断熱されています。 コンクリートを注入して埋め戻す前に、接続がしっかりしていることを確認してください。 これを行うには、システムをポンプに接続し、水を汲み上げた後、ポンプを停止して数時間放置します。 漏れがなければ作業は完了です。
井戸内のパイプの配置
すべてのチューブはコレクタで終わる共通のラインにつながっています。 継手は密閉接続に使用されます。
ビデオ: ヒートポンプの作り方
したがって、少しの技術的な知識とそれを実際に応用することで、プロジェクトを実行し、家庭の暖房を2倍以上安くすることができます。 さらに、説明したスキームは、庭の小道の断熱や別棟の暖房にも適しています。 低電力ユニットは追加の熱源として機能します。
ヒートポンプは、特にガスを供給できない場合に、カントリーハウスの従来の暖房に代わる優れた代替品となります。 このようなポンプの動作は、さまざまな代替エネルギー源の使用分野における最新の科学的発展の利用に基づいています。 必要な熱は、地球、空気、水から抽出して得られます。
ロシアではヒートポンプはまだ新しい製品ですが、他の先進国では30年以上前から生産され、使用されてきました。 私たちの市場における需要の低さは、主に次の 2 つの理由で説明できます。
- メディアや報道機関にヒートポンプの動作原理と特性に関する情報がほぼ完全に欠如しているため、国民はヒートポンプの動作原理と特性を知りません。
- ヒートポンプのコストが高い。
ヒートポンプを自分の手で作る前に、それがどのような種類のユニットであるか、そしてそのようなポンプの動作原理は何であるかという2つの点に焦点を当てる必要があります。
ヒートポンプは、環境 (大地、空気、水) から潜在的な低熱エネルギーを吸収し、それを加熱された空気または水の形で熱供給システムに伝達できる機械です。 熱伝達用の作動流体はフロンです。
実際には、ヒート ポンプは逆の動作をする冷蔵庫であり、冷気の代わりに熱が生成されます。 電力はポンプの内部回路に沿ってフロンを移動させるためだけに消費されるため、コストは比較的低くなります。
システム全体は、暖房時にはボイラーのように、冷房時にはエアコンのように動作します。
動作原理
注記！夏に発生する熱をプールの暖房にうまく利用できます。
製造業
ヒートポンプは、農場で入手可能な部品から、または安価な中古のスペア部品を購入して作成できます。 インストール手順は次のとおりです。
- 専門店で既製のコンプレッサーを購入するか、従来のエアコンのコンプレッサーを使用します。 設置場所の壁に固定します。 2個のL-300ブラケットにより確実な固定を実現します。
- コンデンサーを作ります。 これを行うには、容量約100リットルのステンレスタンクを半分に切ります。 肉厚1mm以上の薄い銅管で作られたコイルをタンク内に設置します。 コイルには、配管パイプを購入するか、古い冷蔵庫の銅パイプを使用できます。 コイルは以下のように作ります。
- 酸素を与えたり、 ガスシリンダー銅管を巻く場合、巻き間の距離を短く維持することが重要であり、それは同じである必要があります。
- チューブの巻きの位置を固定するには、穴のあいたアルミニウムのコーナーを 2 つ用意し、チューブの各巻きがコーナーの穴の反対側に位置するようにコイルに取り付けます。 コーナーはコイルの同じ間隔を確保し、コイル設計全体に幾何学的不変性を与えます。
- コイルを取り付けた後、必要なねじ接続を事前に溶接してから、タンクの半分を一緒に溶接します。
- 蒸発器を作ります。 容量が60または80リットルの通常の密閉されたプラスチック容器を使用します。 直径3/4インチのチューブからコイルを取り付け、排水管と給水管用のネジ接続を行います（通常のものは許可されています） 水パイプ）。 また、完成したエバポレーターを、必要なサイズのL型ブラケットを使用して壁に固定します。
- 専門家を招き、システムの組み立て、銅管の溶接、フロンの注入を行います。 冷凍装置の作業経験がない場合は、この作業を自分で行うべきではありません。 これは構造全体の破損につながり、重大な傷害につながる可能性があります。
システムの主要部分が準備できたら、それを熱分配装置と吸気装置に接続する必要があります。
吸熱装置の組み立ては、ポンプと熱源の種類によって異なります。
ビデオ
次のビデオでは、ヒートポンプの機能について詳しく説明しています。
自家製ポンプの設計の詳細については、次のビデオをご覧ください。
写真
古代以来、人類は利用可能な天然資源を利用することに「慣れ」てきました。 エネルギー資源は、単に燃焼して熱を生成したり、他の形態のエネルギーに変換したりするだけです。 人々はまた、水の流れの秘められた可能性を利用することを学びました。水車から始まり、強力な水力発電所に到達しました。 しかし、100 年前には十分だと思われたものでも、今日では増加する地球人口のニーズを満たすことができなくなりました。
第一に、自然の「貯蔵庫」は依然として底なしではなく、エネルギー資源の採掘は年々難しくなっており、到達困難な地域や海棚にさえ移動しています。 第二に、天然原料の燃焼には常に燃焼生成物の大気中への排出が伴いますが、現在の膨大な量のそのような排出物を考慮すると、すでに地球は環境災害の危機に瀕しています。 水力発電所からのエネルギーは十分ではなく、河川の水文学的バランスの崩壊も多くの被害をもたらします。 マイナスの結果。 かつては「万能薬」とみなされていた原子力エネルギーは、多くの注目を集めた人災の後、多くの疑問を引き起こしており、地球上の多くの地域では原子力発電所の建設は法律で単純に禁止されている。
しかし、比較的最近になって広く使用されるようになった、実質的に無尽蔵のエネルギー源は他にもあります。 現代の技術により、風、太陽光、潮汐などのエネルギーを非常に効率的に利用して、電気や熱を生成することが可能になりました。 代替エネルギー源の 1 つは、地球内部、貯留層、大気の熱エネルギーです。 ヒートポンプの動作は、そのような熱源の使用に基づいています。 私たちにとって、そのような機器は依然として「珍しいノベルティ」のカテゴリーに含まれており、同時に多くのヨーロッパの居住者がこの方法で家を暖房しています。たとえば、スイスやスカンジナビア諸国では、同様のシステムを備えた家の数が増えています。 50％を超えています。 この種の熱生成はロシアでも徐々に実践され始めているが、ハイテク機器セットの購入価格は依然として非常に恐ろしいものに見える。 しかし、いつものように、創造性を発揮して自分の手でヒートポンプを組み立てる愛好家がいます。
この出版物は、読者がヒートポンプの動作原理と基本設計を詳しく調べ、その長所と短所について学ぶことを目的としています。 さらに、独自にオペレーティング・インストールを作成した成功体験についても説明します。
ヒートポンプの動作原理
誰もがこれについて考えたことがあるわけではありませんが、私たちの周りには、一年中、そして四六時中「機能」する熱源がたくさんあります。 たとえば、極度の寒さの中でも、凍った貯水池の氷の下の温度は依然としてプラスのままです。 土壌の奥深くに進んでも状況は同じです。氷点下では温度はほぼ常に安定しており、この地域の年間平均特性とほぼ同じです。 空気にはかなりの熱ポテンシャルも含まれています。
おそらく、水、土壌、空気の一見低い温度に混乱する人もいるでしょう。 はい、それらは潜在性の低いエネルギー源に属しますが、その主な「切り札」は安定性であり、熱物理学の法則に基づいた最新の技術により、わずかな違いさえも必要な加熱に変換することができます。 そして、冬の屋外の霜が20度で、土壌の氷点下が5÷7度である場合、そのような振幅の差はすでにかなりまともであることに同意する必要があります。
低ポテンシャルエネルギーを継続的に供給するというこの特性がヒートポンプ回路に組み込まれています。 本質的に、このユニットは、無尽蔵の熱源から取得した熱を「汲み上げ」、「集中」させる装置です。
よく知られている冷蔵庫に例えることができます。 冷却や保管のためにチャンバー内に置かれる製品や、ドアを開けたときにチャンバー内に入る空気も、それほど高温になりません。 ただし、凝縮器の熱交換グリッドに触れると、 後壁冷蔵庫の場合は、非常に暖かいか、さらに熱いです。
では、なぜこの原理を利用して冷却剤を加熱しないのでしょうか? もちろん、冷蔵庫との類似性は直接的ではありません - 安定した外部熱源はなく、エネルギーのほとんどが無駄になります。 しかし、ヒートポンプの場合、そのような供給源を見つける（組織する）ことができ、その後、それは「逆の冷蔵庫」になることがわかります。ユニットの主な焦点はまさに熱を取得することにあります。
どういう原理で動いているのでしょうか？
これは、冷却剤が循環する 3 つの回路からなるシステムです。
- ヒートポンプ本体自体 (項目 1) には、2 つの熱交換器 (項目 4 および 8)、コンプレッサー (項目 7)、冷媒回路 (項目 5)、および調整および制御装置が含まれています。
- 独自の循環ポンプ (項目 2) を備えた最初の回路 (項目 1) は、低級熱源に配置 (浸漬) されています (その構造については後述します)。 外部の途切れのない熱源から熱エネルギーを受け取り（幅広のピンクの矢印で表示）、わずか数度だけウォームアップします（通常、土壌または水中でプローブまたはコレクタを使用する場合、最大 4 ÷ 6 °） と）、循環クーラントが入ります。 熱交換器・蒸発器(位置 4)。 ここで、外部から受け取った熱の一次伝達が発生します。
- ポンプの内部回路（項目5）に使用されている冷媒は沸点が非常に低いです。 通常、ここでは環境に優しい最新のフロンまたは二酸化炭素 (本質的には液化二酸化炭素) が使用されます。 これは、減圧された液体状態で蒸発器の入口 (位置 6) に近づきます。これは、調整可能なスロットル (位置 10) によって提供されます。 毛細管タイプの入口の特殊な形状と蒸発器の形状により、冷媒はほぼ瞬時に気体状態に変化します。 物理法則によれば、蒸発には常に急激な冷却と周囲の熱の吸収が伴います。 内部回路のこのセクションは最初の回路と同じ熱交換器内に配置されているため、フレオンは冷媒から熱エネルギーを受け取り、同時に冷媒を冷却します (オレンジ色の太い矢印)。 冷却された冷却剤は循環を続け、再び外部源から熱エネルギーを受け取ります。
- すでにガス状になっている冷媒が熱を伝え、コンプレッサー (位置 7) に入り、そこで圧縮の影響を受けて温度が急激に上昇します。 次に、ヒートポンプの 3 番目の回路の凝縮器とパイプが配置されている次の熱交換器 (項目 8) に入ります。 (位置 11)。
- ここでは、まったく逆のプロセスが発生します。つまり、冷媒が凝縮して液体状態になり、同時にその熱が 3 番目の回路の冷却剤に伝達されます。 さらに、高圧の液体状態で絞りを通過すると圧力が下がり、冷媒の凝集状態が物理的に変化するサイクルを繰り返します。
- 次に、ヒートポンプの 3 番目の回路 (項目 11) に進みます。 熱交換器 (項目 8) を介して、圧縮によって加熱された冷媒 (太い赤い矢印) から熱エネルギーを受け取ります。 この回路には独自の循環ポンプ (項目 12) があり、加熱パイプ内の冷媒の移動を保証します。 ただし、転送された熱が蓄積される、慎重に断熱された蓄積バッファタンク (項目 13) を使用する方がはるかに合理的です。 蓄積された熱エネルギーは暖房や給湯などに利用され、必要に応じて徐々に消費されます。 この措置により、停電の場合に保険を掛けたり、ヒートポンプの作動に必要な電気料金をより安価な夜間料金で利用したりすることができます。
バッファ貯蔵タンクが設置されている場合は、独自の循環ポンプ (位置番号 15) を備えた加熱回路 (位置番号 14) がすでにそれに接続されており、システムパイプ (位置番号 16) を通る冷媒の移動が確保されています。 すでに述べたように、家庭用の温水を供給する 2 番目の回路が存在する可能性があります。
ヒートポンプは電源なしでは動作できません。電源はコンプレッサー（太い緑色の矢印）の動作に必要であり、外部回路の循環ポンプも電力を消費します。 しかし、ヒートポンプの開発者や製造者が断言しているように、電力消費量は、結果として生じる熱エネルギーの「量」と比較できません。 したがって、適切な組み立てと最適な動作条件があれば、300 パーセント以上の効率が得られるという話がよくあります。つまり、1 キロワットの電力が消費されると、ヒート ポンプは「最高レベルで」 4 キロワットの熱エネルギーを生成できます。
実際、効率に関するこのような記述はいくぶん間違っています。 物理法則は廃止されておらず、100%を超える効率は「」と同じ理想郷です。 パーペタムモバイル" - 永久機関。 この場合、私たちは無尽蔵の外部源から来るエネルギーを「汲み上げ」て変換する目的での電気の合理的な使用について話しています。 ここでは COP の概念を使用する方が適切です（英語より） 「成績係数」）ロシア語では「熱変換係数」と呼ばれることが多いです。 この場合、確かに、1 を超える値が取得される可能性があります。
CO R = Q年間、 どこ：
CO R – 熱変換係数;
QP– 消費者が受け取る熱エネルギーの量。
あ– コンプレッサーユニットによって実行される仕事。
忘れられがちなニュアンスがもう 1 つあります。コンプレッサーだけでなく、外部回路の循環ポンプも、ポンプが通常に機能するために一定のエネルギー消費を必要とします。 もちろん、消費電力ははるかに少ないですが、それでも考慮することはできますが、これは単にマーケティング目的で行われないことがよくあります。
結果として消費できる熱エネルギーの総量は次のようになります。
1 – 最適な解決策は温水床システムです。 一般に、ヒートポンプは約 50 ÷ 60 °のレベルまで温度を「上昇」させます。 と– これは床を暖めるのに十分です。
2 – 家庭での給湯。 通常、DHWシステムでは、温度はこのレベル（約45÷55℃）に維持されます。
3 – しかし、従来のラジエーターの場合、そのような加熱では明らかに十分ではありません。 解決策は、セクションの数を増やすか、特別な低温ラジエーターを使用することです。 対流式加熱装置も問題の解決に役立ちます。
4 – ヒートポンプの最も重要な利点の 1 つは、ヒートポンプを「反対の」動作モードに切り替えることができることです。 夏には、このようなユニットは空調機能を実行でき、敷地から熱を取り出して地面または貯水池に伝達します。
低電位エネルギー源
ヒートポンプはどのような低潜在エネルギー源を使用できますか? この役割は、岩石、さまざまな深さの土壌、自然の貯水池や地下帯水層からの水、大気によって果たされます。 空気または、建物や工業技術複合体から除去される暖かい空気の流れ。
A. 熱エネルギーの利用 土壌
すでに述べたように、特定の地域に特有の土壌凍結レベルを下回ると、土壌温度は年間を通じて安定します。 これは、「土壌-水」スキームに従ってヒートポンプを動作させるために使用されるものです。
回路図エネルギー抽出「土 - 水」 このようなシステムを作成するには、土壌の最上層が約1.2÷1の深さまで除去される特別な表面熱場が準備されます。 5 メートル プラスチック製の輪郭または 金属 プラスチックパイプ直径は通常40mmです。 熱エネルギーの除去効率は、地域の気候条件と作成される回路の全長によって異なります。
ロシア中央部では、おおよそ次のような関係で運用できます。
- 乾燥した砂質土壌 - パイプの長さ1メートルあたり10 Wのエネルギー。
- 乾燥した粘土質土壌 - 20 W/m。
- 湿った粘土質土壌 – 25 W/m。
- 地下水の多い粘土岩 - 35 W/m。
このような熱伝達は一見単純であるにもかかわらず、この方法が常に最適な解決策であるとは限りません。 実際のところ、これには非常に大規模な発掘作業が含まれます。 図では単純に見えても、実際にははるかに複雑です。 自分で判断してください。粘土質土壌の地下回路からわずか10kWtの熱エネルギーを「除去」するには、約400メートルのパイプが必要になります。 サーキットのターン間に 1 以上の間隔がなければならないという必須ルールも考慮すると、 2 メートルの場合、設置には4エーカー（20×20メートル）の敷地が必要になります。
地中の熱を取り出すためのフィールドを敷設するのは、非常に大規模で労力のかかる作業です まず、誰もがそのような領土を割り当てる機会があるわけではありません。 第二に、輪郭が損傷する可能性が高いため、このエリアでは建物は完全に除外されます。 そして第三に、特に計算が不十分に実行された場合、地面からの熱の抽出は跡形もなく通過できない可能性があります。 夏の熱が回路の深さの温度バランスを完全に回復できない場合、その領域の過冷却の影響を排除することはできません。 これは土壌の表層の生物学的バランスに悪影響を与える可能性があり、その結果、一部の植物は過冷却地域では成長しなくなり、一種の局所的な「氷河期」効果が生じます。
B. 井戸からの熱エネルギー
敷地が小さくても、掘削井からの熱エネルギーの供給を組織化するのに障害にはなりません。
低級熱源として - 深井戸 地温は深さが増すほど安定し、深さが 15 度を超えると安定します。 — 20 メートルは 10 度のマークにしっかりとあり、100 メートル潜水するごとに 2 ～ 3 度ずつ増加します。 さらに、この値は季節や天候の変動とはまったく関係がないため、井戸は最も安定した予測可能な熱源となります。
プローブはウェル内に下げられます。ウェルは、冷却剤が循環するプラスチック（金属プラスチック）パイプの U 字型ループです。 ほとんどの場合、深さ40÷50、最大150メートルの井戸がいくつか作られ、互いに6メートル以内の距離にあり、それらは直列または共通コレクタへの接続のいずれかで接続されます。 このパイプの配置による土壌の熱伝達は大幅に高くなります。
- 乾燥した堆積岩の場合 - 20 W/m。
- 岩だらけの土壌層または水分を含んだ堆積岩 - 50 W/m。
- 熱伝導率が高い固体岩 - 70 W/m。
- 運が良ければ地下帯水層に遭遇できます - 約80 W / m。
十分なスペースがない場合や、地盤の特性により深く掘削することが難しい場合は、1点から梁で複数の傾斜穴を掘削できます。
ちなみに、井戸が流量が安定している帯水層にある場合は、開放型一次熱交換回路が使用されることがあります。 この場合、水はポンプによって深層から汲み上げられ、熱交換に参加し、その後冷却されて、同じ地平線にある 2 番目の井戸に放出されます。 に位置するある最初からの距離 (これはシステム設計時に計算されます)。 同時に、家庭のニーズに合わせた取水体制を整えることができます。
井戸による熱抽出の主な欠点は、掘削作業のコストが高いことであり、適切な設備がなければ自分で掘削作業を行うのは非常に困難であるか、単に不可能です。 さらに、井戸の掘削には環境当局からの許可が必要になることがよくあります。 ちなみに、井戸への水を逆放出する直接熱交換の使用も禁止される場合があります。
自分で井戸を掘ることは可能ですか？
もちろんこれは非常に 難しい仕事ただし、特定の条件下で自分で実行できるテクノロジーがあります。
その方法については、ポータルの特別出版物をご覧ください。
B. 熱源としての貯水池の使用
家の近くに十分な深さの池があれば、優れた熱エネルギー源になる可能性があります。 水さえも 冬時間氷の上部の地殻の下では液体状態が保たれており、その温度はゼロ以上です。これがヒートポンプに必要なものです。
水に浸された回路からのおおよその熱伝達は 30 kW/m です。 つまり、10kWの出力を得るには、約350mの回路が必要になります。
このようなコレクタ回路はプラスチックパイプから陸上に取り付けられます。 それから彼らは池に移動して飛び込みます 底まで、深みまで少なくとも 2 メートル、パイプ 1 直線メートルあたり 5 kg の割合で負荷がかかります。
それから実行します 断熱された家にパイプを敷設し、接続します。 熱交換器ポンプ
ただし、どの貯留層もそのような目的に完全に適しているとは考えるべきではありません。やはり、非常に複雑な熱工学計算が必要になります。 たとえば、小さくて深さが不十分な池や浅く静かな川は、低潜在エネルギーの中断のない供給という課題に対応できないだけでなく、単純に底まで凍り、それによって貯水池の住民全員が死亡する可能性があります。
水熱源の利点は、掘削作業の必要がないこと、そして土熱源の場合は最小限に抑えられ、パイプを敷設するために家に溝を掘るだけであることです。 そして、欠点として、単に住宅の近くに水域がないために、ほとんどの住宅所有者にとってアクセスが困難であることが挙げられます。
ちなみに、排水管は熱交換の目的でよく使用されます。寒い天候でも、排水管はかなり安定した正の温度を持っています。
D. 空気からの熱の抽出
住宅の暖房や給湯に必要な熱は、文字通り薄い空気から得ることができます。 空気水ヒートポンプはこの原理で動作します。 空気 – 空気».
概して、これは同じエアコンですが、「冬」モードに切り替えられただけです。 このような暖房システムの有効性は、その地域の気候条件と天候の気まぐれに大きく依存します。 最新の設備では、非常に低い温度 (最大 – 25 °、一部の製品では最大 – 40 °) でも動作するように設計されています。 と）しかし、エネルギー変換係数が急激に低下すると、そのようなアプローチの収益性と実現可能性はすぐに多くの疑問を引き起こし始めます。
しかし、そのようなヒートポンプは、労働集約的な操作をまったく必要としません。ほとんどの場合、その主熱交換ユニットは建物の壁（屋根）またはそのすぐ近くに設置されます。 ちなみに、それと区別することは事実上不可能です。 外部ユニットスプリットエアコンシステム。
このようなヒートポンプは、暖房用の追加の熱エネルギー源として、また夏には給湯用の熱発生器としてよく使用されます。
このようなヒートポンプの使用は、回収、つまり換気シャフト（チャネル）の出口での二次熱の使用などのために完全に正当化されます。 このようにして、設備はかなり安定した高温のエネルギー源を受け取ります。これは、利用のための二次熱源が常に存在する産業企業で広く使用されています。
空対空および空対水システムでは、一次熱交換回路がまったくありません。 ファンは蒸発器チューブに直接吹き付ける空気の流れを作り出し、冷媒が蒸発器内を循環します。
ちなみに、DXタイプのヒートポンプ（「直接交換」を意味する英語の「directexchange」から）は全ラインナップがあります。 これらにも基本的に一次回路がありません。 低級熱源（井戸または V土壌層）が冷媒で満たされた銅管に直接通過します。 これは、一方ではより高価で、実装がより困難ですが、井戸の深さを大幅に減らすことができ（30メートルの垂直井戸を1つ、または最大15メートルの傾斜井戸をいくつかで十分です）、井戸の総面積を大幅に減らすことができます。熱交換の水平フィールド（土壌の最上層の下にある場合）。 したがって、より高い変換係数、そして一般的にはヒートポンプの効率について話すことができます。 しかし、唯一の問題は、銅製の熱交換パイプはプラスチック製のパイプよりもはるかに高価で設置が難しく、冷媒のコストが従来の不凍液のコストよりもはるかに高いことです。
エアコンはどのように機能するのでしょうか?また、自分で取り付けることは可能ですか?
すでに言われていることですが、 基本的な原則エアコンとヒートポンプの働きは実質的に「双子」ですが、「鏡像」の関係にあります。
デバイスと基本ルールの詳細については、ポータル上の特別な出版物を参照してください。
ビデオ: ヒートポンプの使用の理論と実践に関する役立つ情報
ヒートポンプの一般的なメリットとデメリット
したがって、ヒートポンプの主な、想像上の利点と実際の利点と欠点に焦点を当てて、ヒートポンプを検討する際に一定の線を引くことができます。
A.このタイプの暖房は効率が高く、全体的な収益性が高くなります。
これについてはすでに上で説明しました。よく考えられ正しく設置されたシステムでは、最適な動作条件下で、消費された 1 kW の電気エネルギーを置き換えるために 4 kW の熱エネルギーを受け取ることができます。
住宅に最高品質の断熱材が施されている場合にのみ、これはすべて公平になります。 もちろん、これはどの暖房システムにも当てはまりますが、300% という「魔法の数字」が信頼性の高い断熱の重要性を示しているだけです。
消費されるエネルギー資源の通常コストの観点から見ると、ヒートポンプは効率の点で第 1 位であり、安価なネットワークガスさえもわずかに上回っています。 また、固体燃料または液体燃料で稼働するステークについて話している場合、燃料備蓄を輸送したり保管したりする必要がないことも考慮する必要があります。
B.ヒートポンプは、 非常に経済的暖房と給湯の主な供給源。
この問題もすでに解決されています。 住宅が室内暖房の主源としてヒートポンプを使用している場合、適切な出力のヒートポンプがそのような負荷を「牽引」する必要があります。 従来のほとんどのラジエーターでは、50 ÷ 55 度の温度では明らかに不十分です。
特に注目に値するのは、空気から熱を取り出すポンプです。 彼らは現在の気象状況に非常に敏感です。 メーカーは-25°や-40°でも動作できると主張していますが、 と、効率は急激に低下し、300％の話はあり得ません。
合理的な解決策は、複合加熱システム (二価) を作成することです。 HPの力が足りている限り主な熱源として機能し、 電力が足りない場合攻撃 本物寒い天候 - 電気暖房、液体または固体燃料ボイラー、太陽熱集熱器などが役に立ちます。 ガス機器この場合は考慮されません。暖房にネットワークガスを使用できる場合、少なくとも現在のエネルギー価格レベルでは、ヒートポンプの必要性は非常に疑わしいように見えます。
で。ヒートポンプ暖房システムは煙突を必要としません。 ほぼ静かに動作します。
確かに、所有者は煙突の配置に何の困難もありません。 仕事中の沈黙に関しては、他のことと同じです 家庭用器具特定のドライブでは、コンプレッサーの動作によるバックグラウンドノイズが依然として存在します。 循環ポンプ。 もう一つの質問は、 現代のモデルこの騒音レベルは、ユニットが適切に調整されていれば非常に低く、居住者に迷惑を及ぼすことはありません。 また、リビングにそのような機器を設置しようと考える人は少ないでしょう。
G.このシステムは完全に環境に優しく、大気中への排出は全くなく、家の住人に脅威を与えることはありません。
特にオゾンに優しい最新のフロン (R-410A など) を冷媒として使用するモデルの場合は、すべてが当てはまります。
火災にすぐに気づくこともできます - そして 防爆このようなシステムでは、可燃性または可燃性物質は存在せず、爆発性濃度の蓄積は排除されます。
D.最新のヒートポンプは、夏に暖房と冷房の両方で動作できる汎用の気候制御ユニットです。
これは非常に重要な利点であり、所有者にさらに多くの利便性をもたらします。
E.ヒートポンプの動作は完全に自動的に制御されるため、ユーザーの介入は必要ありません。 このようなシステムは、他のシステムとは異なり、定期的なメンテナンスや予防を必要としません。
最初の意見には完全に同意できますが、最新の暖房用ガスや 電気設備つまり、この利点があるのはヒートポンプだけではありません。
ただし、2 番目の質問については、議論を始めることができます。 おそらく、工業用または家庭用の暖房ユニットは、定期的な点検と予防保守なしでは機能しません。 たとえ冷媒やオートメーションを使用する内部回路に自分で立ち入るべきではないと考えるのが正当な場合でも、不凍液やその他の冷却剤を使用する外部回路には依然としてある程度の参加が必要です。 これには、定期的な清掃 (特に空気システム)、冷却剤の組成とレベルの監視、循環ポンプの動作検査、パイプの状態の完全性と継手の漏れの有無の確認などが含まれます。一言で言えば、暖房システムなしでは誰もが成り立たないものです。 一言で言えば、メンテナンスが完全に無駄であるという主張には、少なくとも根拠がないようです。
そして。ヒートポンプを備えた暖房システムの迅速な回収。
この問題は非常に物議を醸しているため、特別な注目に値します。
このような機器の販売に携わる一部の企業は、潜在的な顧客に対して、プロジェクトに投資した資金を迅速に回収すると約束しています。 彼らは表で計算を提供しており、それに従って、実際に、家までガス管を延長することができない場合、ヒートポンプが唯一許容できる解決策であるという意見を生み出すことができます。
以下にその一例を示します。
| 燃料の種類 | 天然ガス（メタン） | 切った白樺の薪 | Eメール 単一料金でのエネルギー | ディーゼル燃料 | ヒートポンプ（夜間料金） |
|---|---|---|---|---|---|
| ユニット 燃料供給 | ㎥ | 3立方メートル | kW×時 | リットル | kW×時 |
| 燃料コスト 配達で、こする | 5.95 | 6000 | 3.61 | 36.75 | 0.98 |
| 燃料カロリー含有量 | 38.2 | 4050 | 1 | 36 | 1 |
| ユニット カロリー測定 | MJ/立方メートル | kW×時 | kW×時 | MJ/リットル | kW×時 |
| ボイラー効率、% または COP | 92 | 65 | 99 | 85 | 450 |
| 燃料費、摩擦/MJ | 0.17 | 0.41 | 1.01 | 1.19 | 0,06 |
| 燃料コスト、摩擦/kWh | 0.61 | 1.48 | 3.65 | 4.29 | 0.22 |
| 燃料費、摩擦/GCal | 708 | 1722 | 4238 | 4989 | 253 |
| 年間燃料費、摩擦 | 24350 | 59257 | 145859 | 171721 | 8711 |
| 機器の耐用年数、年数 | 10 | 10 | 10 | 10 | 15 |
| 機器のおおよその費用、摩擦 | 50000 | 70000 | 40000 | 100000 | 320000 |
| 取付費、こすれ | 70000 | 30000 | 30000 | 30000 | 80000 |
| ネットワーク接続のコスト（技術的条件、機器および設置）、摩擦。 | 120000 | 0 | 650 | 0 | 0 |
| 初期投資、RUB（概算） | 240000 | 100000 | 70650 | 130000 | 400000 |
| 運用コスト、摩擦/年 | 1000 | 1000 | 0 | 5000 | 0 |
| 運用業務の種類 | メンテナンス、カメラのクリーニング | 清掃室、煙突 | 発熱体の交換 | チャンバー、ノズルの清掃、フィルターの交換 | いいえ |
| 運転期間全体の総経費（燃料費を含む）、こすります。 | 493502 | 702572 | 1529236 | 1897201 | 530667 |
| 1 年間の運用にかかる相対コストの合計 (燃料、減価償却費、メンテナンスなど) | 49350 | 70257 | 152924 | 189720 | 35378 |
確かに、結論は実に印象的ですが、ここですべてが「スムーズに」進んでいるでしょうか?
注意深い読者の目に留まる最初のことは、電気暖房の電気料金は一般料金であり、何らかの理由でヒートポンプには夜間料金が優遇されているということです。 どうやら、最終的な違いをより明確にするためのようです。
さらに遠く。 ヒートポンプ設備のコストは完全には正確に示されていません。 インターネット上のオファーを詳しく見ると、暖房目的に使用できる約7 ÷ 10 kWの容量の設備の価格は、30万〜35万ルーブルから始まります（空気ヒートポンプおよび低電力設備）給湯費のみに使用 やや小さい).
すべて正しいように思えますが、「悪魔は細部に宿る」のです。これはハードウェア本体のコストのみであり、周辺機器、回路、プローブなどは含まれません。 - 使い物にならない。 たった1つのコレクター（パイプなし）の価格は少なくとも12 ÷ 15,000を与え、ボアホールプローブのコストはそれ以下ではありません。 さらに、パイプ、継手、遮断弁、および十分な量の冷却剤のコストを追加すると、総額は急速に増加します。
パイプ、マニホールド、遮断弁も一般経費の中でかなり「重い」項目です ただこれが全てではありません。 ヒートポンプをベースにした暖房システムは、おそらく他のシステムと同様に、複雑な特殊な計算を必要とすることはすでに述べました。 設計時には、建物自体の総面積と体積、断熱の程度と熱損失の計算、十分な電源の供給、必要な面積の存在など、多くの要素が考慮されます。熱交換水平回路を設置するための領域（近くの水域）、または井戸を掘削するための領域、土壌の種類と状態、場所 帯水層さらに多くのこと。 もちろん、調査と設計の両方の作業にも時間と専門家への適切な支払いがかかります。
適切な設計をせずに機器を「無作為に」設置すると、システムの効率が急激に低下し、場合によっては、土壌、井戸やボーリング孔、貯水池の許容できない低体温症という形で局地的な「環境災害」が発生することさえあります。
次のステップは、機器の設置と熱交換フィールドまたはウェルの作成です。 掘削工事の規模と掘削の深さについてはすでに述べました。 プローブを取り付けた後にウェルを埋めるには、熱伝導率の高い特別なコンクリート溶液が必要です。 これに加えて、回線の切り替え、家までの高速道路の敷設などです。 - これはすべて、材料費のもう一つのかなりの「層」です。 これには、必要な自動制御を備えた貯蔵タンクの購入と設置、床暖房用の暖房システムの変更、または特別な熱交換装置の設置も含まれます。
一言で言えば、そのコストは非常に印象的であり、おそらくこれが、ヒートポンプによる暖房システムが「珍しい」カテゴリーに属し、大多数の個人住宅所有者にとってアクセスできない原因となっているのでしょう。
しかし、他の国での最も人気があり、広く使用されている場合はどうでしょうか? 実際のところ、政府のプログラムは、人々が代替エネルギー供給源を使用するよう奨励するために取り組んでいるということです。 これらのタイプの暖房への切り替えを希望する消費者は、機器の設計と設置にかかる初期費用の大部分をカバーする政府の補助金を受ける権利があります。 正直に言うと、勤労国民の所得水準は、 やや高いです私たちの地域よりも。
ヨーロッパの都市や町にとって、これはよく知られた光景です - 家の近くのヒートポンプ熱交換器 要約 - このようなプロジェクトの迅速な回収に関する記述は、ある程度の注意をもって扱う必要があります。 このような大規模で責任ある一連の活動に取り組む前に、すべての「会計」を細部に至るまで慎重に計算して検討し、リスクの程度、財務能力、計画された収益性などを評価する必要があります。 おそらく、ガスの敷設、最新の暖房システムの設置、電気暖房の分野での新たな開発の使用など、より合理的で受け入れ可能な選択肢が存在するでしょう。
書かれていることは、ヒートポンプに対して「否定的」に受け取られるべきではありません。 もちろん、これは非常に進歩的な方向性であり、大きな展望を持っています。 重要なのは、そのような問題では性急な自主性を示すべきではないということだけです。決定は慎重に考えられ、包括的に実行された計算に基づいて行われるべきです。
各種ヒートポンプの価格
ヒートポンプ
ヒートポンプを自分の手で組み立てることは可能ですか?
「無料」の熱エネルギー源を使用するという一般的な見通しは、機器の価格が高止まりしていることと相まって、多くの家庭職人を自力でそのような暖房設備を作成するという疑問に否応なく導きます。 ヒートポンプを自作することは可能ですか？
もちろんそういったものを集めて、 熱機関、既製のユニットと必要な材料を使用することはかなり可能です。 インターネットでは、成功例を紹介するビデオや記事を見つけることができます。 確かに、正確な図面を見つけることができる可能性は低く、通常、すべては特定の部品やアセンブリの製造の可能性に関する推奨事項に限定されます。 ただし、これには合理的な「粒度」があります。すでに述べたように、ヒートポンプは特定の条件に関連した計算を必要とする個別のシステムであるため、他の人の作業を盲目的にコピーすることは賢明ではありません。
しかし、それでも決心した人にとっては、 セルフプロデュース、いくつかの技術的な推奨事項に耳を傾ける必要があります。
そこで、外部回路（加熱と一次熱交換）の作成を「方程式から除外」しましょう。 この場合の主な作業は、冷媒が循環する銅管の回路で接続された 2 つの熱交換器、蒸発器と凝縮器を製造することです。 回路図からわかるように、この回路はコンプレッサーに接続されています。
コンプレッサーを見つけるのは難しくありません - 新しいもの、またはスペアパーツのために分解された機器からのもの コンプレッサー自体は入手がそれほど難しくありません。専門店で新しいものを購入できます。 ハードウェア マーケットで探すことができます。多くの場合、古い冷蔵庫やエアコンを分解してスペアパーツとして販売しています。 コンプレッサーが自分の消耗品の中に見つかる可能性は十分にあります。多くの倹約家の所有者は、新しい家電製品を購入するときでも、そのようなものを捨てません。
さて、熱交換器の問題です。 ここにはいくつかの異なるオプションがあります。
A.購入可能であれば 既製プレート熱交換器 、密閉ケースに密封されているため、多くの問題がすぐに解決されます。 このようなデバイスは、ある回路から別の回路への優れた熱伝達効率を備えています。自律的なアパート内配線を中央ネットワークのパイプに接続する際の暖房システムに使用されるのは当然のことです。
もう 1 つの便利な点は、このような熱交換器がコンパクトで、両方の回路に接続するための既製のパイプ、継手、またはねじ接続を備えていることです。
ビデオ: 既製品を使用してヒートポンプを作成する 熱交換器
B. 銅管と密閉容器で作られた熱交換器を備えたヒートポンプのオプション。
どちらの熱交換器も原理的には同様の設計ですが、異なるコンテナを使用することもできます。
凝縮器には容量約100リットルの円筒形ステンレスタンクが適しています。 組み立てが完了したら、その中に銅製のコイルを配置し、その端を上下から出し、通過点を密閉する必要があります。 入口は熱交換器の底部に、出口は上部にそれぞれ配置する必要があります。
コイル自体は銅管から巻かれており、店舗でメートル単位で購入できます（壁の厚さは少なくとも1 mm）。 大口径パイプをテンプレートとして使用できます。 コイルの巻き線は、たとえば穴のあいたアルミニウムのプロファイルに取り付けるなど、ある程度の間隔をあけて配置する必要があります。
加熱水回路は、取り付けられた通常の水道管（溶接、はんだ付け、または表面に取り付けられたもの）を使用して接続できます。 ねじ接続シール付き）熱交換タンクの両端にあります。 熱交換器自体の内部空間を利用して水を循環させます。 最終結果は次のようになります。
蒸発器の場合、そのような複雑さは必要ありません。高温や過剰な圧力がないため、大きなプラスチック容器で十分です。 コイルはほぼ同じ方法で巻かれ、その端が出されます。 通常の配管接続でも、一次回路から水を循環させるのに十分です。
エバポレーターもコンデンサーの隣のブラケットに取り付けられており、コンプレッサーを取り付けて回路に接続するための場所がその近くに用意されています。
コンプレッサーの配管、スロットル コントロール バルブの取り付け、キャピラリー チューブの直径と長さ、再生熱交換器の必要性、および 等、与えられません - これは冷凍専門家によってのみ計算され、設置される必要があります。
これには、銅パイプラインの気密はんだ付けにおける高度なスキル、冷媒であるフレオンを正しくポンプで送り込み、チェックを実行し、テストを実行する能力が必要であることを覚えておく必要があります。 さらに、この作業は非常に危険であり、非常に特殊な安全規則の遵守が必要です。
で. パイプ熱交換器付きヒートポンプ
熱交換器を製造するためのもう 1 つのオプション。 このためには、金属プラスチックと銅のパイプが必要になります。
銅管は 2 つの直径で選択されます - 凝縮器用には約 8 mm、蒸発器用には約 5 ÷ 6 です。 その長さはそれぞれ12メートルと10メートルです。
金属プラスチックパイプは、一次熱交換および加熱回路から水を循環させるように設計されており、ヒートポンプの内部回路の銅管がその空洞内に配置されます。 したがって、パイプの直径は 20 mm と 16 mm にすることができます。
金属プラスチックパイプは、銅パイプをそれほど苦労せずに挿入できるように長さが伸ばされており、両側に約200 mm突き出る必要があります。
銅管が真っすぐに通るように、パイプの両端にティーを配置してシールします。 ティー本体との間は耐熱シール剤で確実にシールされています。 ティーの残りの垂直端子は、熱交換器を水回路に接続するために使用されます。
組み立てられたパイプは螺旋状に巻かれます。 すぐに発泡ゴム製の断熱「シャツ」を着せて断熱を提供してください。 その結果、2 つの熱交換器が完成しました。
即席のフレームタイプのハウジングに上下に配置できます。 同じフレームは、コンプレッサーを設置するためのプラットフォームも提供します。 また、コンプレッサーからの振動が構造全体に伝わるのを減らすために、たとえば自動車のサイレントブロックを介してコンプレッサーを取り付けることができます。
コンプレッサーを配管し、その回路にフレオンを充填するには、やはり冷凍専門家を招く必要があります。
このようなヒートポンプを目的の場所に設置し、熱交換器の T 継手を独自の回路に接続できます。 あとは電源を供給して本体を起動するだけです。
検討した自家製ヒートポンプはすべて、完全に機能する設計です。 しかし、そのようにして安価な家庭用暖房の問題を完全に解決できると考えるべきではありません。 ここではむしろ、さらなる改良と最新化を必要とする既存のモデルの作成について話しています。 すでに複数の同様のデバイスを作成しているこの分野の経験豊富な職人でさえ、常に改善方法を模索し、新しい「バージョン」を作成しています。
ビデオ: マスターが自分の手で作成したヒートポンプをどのように改良するか
さらに、ヒートポンプ自体のみが考慮されており、通常の動作には、住宅の暖房システムに関連する制御、監視、および調整機器が必要です。 ここでは、電気工学およびエレクトロニクスの分野での一定の知識がなければ、それを行うことはもはや不可能です。
もう一度、計算の問題に戻ります。自家製ヒートポンプは暖房システムを「引っ張り」、他の熱源の真の代替となるでしょうか? 多くの場合、こうした問題では、家庭の職人は「感覚で判断する」必要があります。 ただし、基本原理を学び、最初のモデルがうまく動作すれば、これはすでに大きな勝利です。 テストサンプルを家庭用の給湯に一時的に適合させてから、これまでに得た経験を考慮して間違いを修正しながら、より高度なユニットの設計を開始できます。
給湯は太陽エネルギーから！
非常に実用的な解決策は、太陽エネルギーを利用して家にお湯を供給することです。 この代替エネルギー源は、ヒート ポンプよりも導入がはるかに簡単で安価です。 その方法 - 私たちのポータル上の特別出版物で。
カントリーハウスの所有者は、給湯と暖房の問題に常に敏感です。
ガス、電気、またはディーゼルボイラーを設置すると、カントリーハウスを暖房し、温水と熱を供給することができますが、今日では、私たちが慣れ親しんでいる暖房に代わるものがあります。
そのような代替手段の 1 つが です。 これはかなり高価な楽しみですが、自分で作ることができます。 この記事ではその方法について説明します。
ヒートポンプの動作原理
ヒートポンプの特徴は、自然エネルギー源で動作することです。 熱エネルギーを放出するためにポンプは必要ありません ディーゼル燃料、電気または固形燃料。
水、大気、土壌はエネルギー源として使用されます。ポンプは熱を発生させず、熱を建物内に伝達するだけです。 これにより、少量の電力が消費されます。
家に熱を供給するには、ヒートポンプと熱源だけが必要です。 システムの動作原理は、従来の冷蔵庫の動作と似ていますが、その逆が異なります。 この場合、熱は外部から取り込まれ、家の中に運ばれます。
大事なポイント：代替暖房システムの主要な要素はヒートポンプであるため、その構造には非常に慎重に取り組む必要があります。
ポンプは次の要素で構成されます。- システムの中間要素であるコンプレッサー。
- 蒸発器。 そこは低電位エネルギーが伝達される場所です。
- 冷媒（フレオン）が蒸発器に戻るスロットルバルブ。
- コンデンサー、そこでフロンが冷却され、熱エネルギーが放出されます。
ポンプはある原理に従って動作します。 次のようになります。
ヒートポンプの動作原理。 （拡大するにはクリックしてください）
- 外部エネルギー源から放出される低級熱は、パイプを通ってポンプ設計の最初の要素である蒸発器に伝達されます。 熱は、凍結することなく低温に耐えることができる冷却剤によって伝達されます。
- ここで、熱は冷媒に伝達され、システムの閉回路を循環します。 フロンは冷媒としてよく使われています。
- コンプレッサー内ではフロンが高圧にさらされるため、温度が大幅に上昇します。
- 次の段階では、冷媒は凝縮器に入り、そこで熱が暖房システム回路に伝達されます。 その結果、熱が室内に入り、フロンは冷却されて液体に戻ります。
- 減圧弁を通ってフレオンは蒸発器に戻り、そこでこのプロセスが繰り返されます。
ポンプの動作原理に基づき、電力はコンプレッサーの動作のみに消費されます。 その結果、ヒートポンプは最も経済的な熱伝達方法となります。
古い冷蔵庫を使っている
冷蔵庫ヒートポンプ装置
そこで、暖房システムを組み立てるには、 カントリーハウス、ヒートポンプが必要です。
今日、そのようなユニットは安くはありません、これは高さによって説明されます 技術特性そしてそれらを組み立てる骨の折れる作業。 ただし、必要に応じて、ヒートポンプを自分で組み立てることもできます。
家庭用冷蔵庫から簡単なヒートポンプを構築できます。 この技術の特徴は、ヒートポンプの 2 つの主要コンポーネント (凝縮器と圧縮機) を備えていることです。 これにより、自分の手でヒートポンプを組み立てる作業が大幅にスピードアップします。
したがって、古い冷蔵庫からポンプを組み立てる手順は次のとおりです。
- コンデンサーアセンブリ。 エレメントはコイルの形で作られます。 冷蔵庫では背面に設置されることがほとんどです。 このよく知られたグリルは、冷媒から熱が伝達されるコンデンサーです。
- コンデンサは高温にも耐えられる耐久性の高い容器に組み込まれています。 取り付け中にコイルが損傷するのを避けるために、専門家はコンテナを切断してその中にコンデンサを取り付けることを推奨しています。 この後、容器を溶接します。
- 次に、コンテナにコンプレッサーを取り付けます。 自宅でユニットを作るのはほぼ不可能です。 したがって、古い冷蔵庫から取り出す方が良いです。 同時に、状態が良好であることにも注意を払う必要があります。
- 通常のプラスチックバレルをエバポレーターとして使用できます。
- システムのすべての要素の準備が完了したら、それらは相互に接続されます。 ユニットを暖房システムに接続するためにプラスチックパイプが使用されます。
したがって、古い家庭用冷蔵庫からヒートポンプを構築できます。 フロンをシステムに注入する必要がある場合は、専門家に連絡する必要があります。 この種の作業は、特別な機器の助けを借りてのみ行うことができます。
メモを取る：冷蔵庫のヒートポンプは、狭いスペースや家庭用建物の暖房によく使用されます。 これはガレージか小さな小屋かもしれません。
冷蔵庫も熱源として使用できます。 つまり、暖房システムのラジエーターの役割を果たします。 装置に空気が出入りする 2 つのエアダクトを設置するだけです。
最初のチャネルは冷凍庫に空気を送り込み、2 番目のチャネルは空気を放出します。 この場合、物理的プロセスが発生し、コンデンサが加熱されます。
エアコンの応用
エアコンのヒートポンプの図
動作原理がヒートポンプと似ているのがポイントです。
ただし、いくつかの違いがあります。 まず、注目すべき点は、 温度体制空調設備の操作。 低温で分割システムを使用することはお勧めできません。
エアコンからヒートポンプを作るには、いくつかの改造や変更を行う必要があります。
- ポンプを組み立てる最初の方法は、エアコンを作り直すことです。 この場合、室外機と室内機が入れ替わります。 屋内ブロックには、低級熱を伝達するために必要な蒸発器が含まれています。 外部ユニットにはコンデンサが搭載されており、熱エネルギーを伝達します。 空気と水の両方を熱媒体として使用できます。 2番目のケースでは、コンデンサは熱伝達が行われる特別なタンクに取り付けられます。
- 2つ目は、システムに四方切換弁を設置する方法です。 このような仕事は専門家だけが行うことができます。 これは、ヒートプローブを取り付ける場合に特に当てはまります。
- 3 番目のオプションは、空調装置を完全に分解することです。 部品は、蒸発器 - 圧縮機 - 凝縮器という通常のスキームに従ってヒートポンプを組み立てるために使用されます。
エアコンをベースにしたヒートポンプの組み立てには非常に慎重に取り組む必要があり、専門家に依頼することをお勧めします。 ユニットの生産性は、正しい組み立てに依存します。
ヒートポンプの組み立てを始める前に、家の断熱について考える必要があります。 建物の断熱性が低い場合、ポンプなどの熱源の利用効率が大幅に低下します。
このようなポンプは、低温加熱システムで最もよく使用されます。この場合 最良の選択肢床が暖かくなります。 すべてのアセンブリの機能を考慮すると、自分の手でヒートポンプを構築することはかなり可能です。
経験豊富なユーザーがエアコンから作られたヒートポンプを自分の手で使用する方法を詳しく説明するビデオをご覧ください。
ロシアの気候条件ではこのアイテムのコストが非常に大きいため、家の暖房システムの効率を高めることは所有者の主な仕事の1つです。 したがって、周囲の空間のエネルギーを暖房に利用するという問題は非常に興味深いものであり、常に進化しており、特に「日曜大工」コミュニティでは引き続き注目を集めています。 この作業には特別な困難がなく、複雑な構成の部品を製造する必要がないため、訓練を受けた人であれば自分の手でヒートポンプを組み立てることが非常に簡単です。
この機能のコストを削減するために、周囲の空間から熱を収集し、それを家庭用暖房システムに使用することに基づいています。 このタイプのデバイスは多くの家庭で利用可能であり、これらは冷蔵庫、分割システム、エアコンです。 それらの中には 2 つの目的を持ち、必要に応じて施設の暖房または冷房をユーザーの選択で実行できるものもあります。
このようなマシンの理論的基礎は、逆カルノー サイクルです。 ただし、詳細には立ち入らず、そのようなデバイスの動作プロセスについて簡単に説明します。
図1。 暖房ネットワークにおけるヒートポンプの動作の概略図
冷蔵庫などのこのような機器の作動流体はフレオンまたはアンモニアであり、コンプレッサーによって加熱回路にポンプで送り込まれます。 この場合、冷却水の出口がスロットルによって塞がれるため、システム内の圧力が急激に上昇します。 結果として生じる熱は、住宅の暖房システム内の冷媒を温め、通常、温度は 64 ℃に達します。熱流は主暖房ネットワーク内を循環する熱流を補い、燃料消費量を削減します。 特定の圧力でスロットルが開き、作動流体が蒸発器チャンバーに入ります。 同時に温度も下がります。 追加の熱は熱収集レジスタから取得されます。 その後、冷蔵庫と同様にこのサイクルが繰り返されます。
システムパラメータの計算
自家製ヒートポンプに必要な電力は、次の比率から計算できます。
R = ( k * v * T )/860, どこ
R – 部屋を暖めるのに必要な電力
k – 建物による熱損失を考慮するための係数（1 – 高品質の断熱された部屋、4 – 板張りの兵舎）。
v – 暖房される部屋の総容積。
T – 外界と内部空間との間の最大の温度差。
860 – 計算結果の換算係数 kWから kcal
例として、住宅200の計算をしてみましょう。 平方メートル天井高2.8メートル:
R = 1 * 200 * 2.8 * (22 - -25)/860 = 560 * 47 /860 = 30.6 kW。
パワーリザーブが10〜12％、つまり約35kWのヒートポンプを使用することをお勧めします。
外部温度と内部温度の差などの指標に注意を払う必要があります。 温度約 7 ℃の加熱された空気を周囲の空間から取り込む場合、その差は (22 - 7) 15 度となり、ヒートポンプの出力は 9.8 kW になります。 これら 2 つの指標を比較して、周囲の空間の熱を利用する際の違いを感じてください。
設備の一部
外部輪郭
家庭用暖房ユニットの外部回路にはパイプが必要です。 金属製品（ステンレスは除く）は熱伝導率が最も高いため、集熱システムとして使用することをお勧めします。