Ako vyrobiť tepelné čerpadlo vzduch-voda: schémy zariadení a vlastná montáž

V dôsledku pravidelného zvyšovania nákladov na vykurovacie kvapaliny sa dostávajú do dopytu alternatívne spôsoby vykurovania.Napríklad praktické tepelné čerpadlo vzduch-voda, ktoré na vykurovanie využíva energiu vzduchu. Inštalácia nevyžaduje drahý spotrebný materiál, je jednoduchá a bezpečná.

Vzhľadom na značnú cenu továrenskej montáže jednotky má veľa ľudí záujem o samostatnú konštrukciu tohto systému. Prezradíme vám, čo všetko bude potrebovať domáci majster na stavbu domáceho tepelného čerpadla. Tu sa dozviete, akým technickým vybavením by ste sa mali zásobiť.

Vlastnosti tepelného systému vzduch-voda

Tepelné čerpadlo, ktorému je venovaný tento článok, na rozdiel od iných úprav podobného zariadenia (najmä voda-voda a pôda-voda), má množstvo výhod:

• šetrí elektrickú energiu;
• inštalácia nebude vyžadovať rozsiahle výkopové práce, vŕtanie studní alebo získanie špeciálnych povolení;
• Ak systém pripojíte k solárnym panelom, môžete zabezpečiť jeho úplnú autonómiu.

Významnou výhodou tepelného systému, ktorý získava veternú energiu a prenáša ju do vody, je 100% ekologická nezávadnosť.

Predtým, ako začnete navrhovať čerpadlo, musíte zistiť, v ktorých prípadoch je systém najúčinnejší a kedy je jeho použitie nevhodné.

Systém tepelného čerpadla, ktorý získava energiu zo vzduchovej hmoty, možno použiť na ohrev všetkých typov chladív používaných v CIS: voda, vzduch, para

Špecifiká aplikácie a prevádzky

Tepelné čerpadlo pracuje produktívne výlučne v teplotnom rozsahu od -5 do +7 stupňov. Pri teplote vzduchu +7 bude systém generovať viac tepla ako je potrebné a pri teplotách pod -5 to nebude stačiť na vykurovanie. Je to spôsobené tým, že koncentrovaný freón obsiahnutý v štruktúre vrie pri teplote -55 stupňov.

Teoreticky môže systém vytvárať teplo aj v 30-stupňových mrazoch, ale na vykurovanie to nebude stačiť, pretože vykurovací výkon priamo závisí od rozdielu medzi bodom varu chladiva a teplotou vzduchu.

Tento systém teda nebude vhodný pre obyvateľov severných regiónov, kde chladné počasie nastupuje skôr, ale v domoch v južných regiónoch môže efektívne slúžiť niekoľko chladných mesiacov.

Ak sú v miestnosti nainštalované štandardné batérie, tepelné čerpadlo bude pracovať menej efektívne. Zariadenie vzduch-voda sa najlepšie kombinuje s konvektormi a inými radiátormi s veľkou plochou, ako aj systémy „teplej podlahy“., „teplé steny“ vodného typu.

Aj samotná miestnosť musí byť zvonku dobre izolovaná, mať zabudované viackomorové okná, ktoré poskytujú lepšiu tepelnú izoláciu ako klasické drevené či plastové.

Tepelné čerpadlo najlepšie spolupracuje so systémom „teplej podlahy“ na báze vody, ktorý nevyžaduje ohrev chladiacej kvapaliny nad 40 – 45 °C

Domáce Tepelné čerpadlo budú schopné efektívne vykurovať domy do 100 metrov štvorcových. m a zaručene vyrobí výkon 5 kW. Treba si uvedomiť, že naplniť freón dostatočne kvalitne do štruktúry vytvorenej v domácich podmienkach je nemožné, preto treba rátať s jeho bodom varu do -22 stupňov.

Doma montované zariadenie je ideálne na zásobovanie teplom garáže, skleníka, technickej miestnosti, malý súkromný bazén Systém sa zvyčajne používa ako prídavné vykurovanie.

Elektrický kotol alebo iné tradičné vybavenie na vykurovaciu sezónu bude v každom prípade potrebné. Počas silných mrazov (-15-30 stupňov) sa odporúča vypnúť tepelné čerpadlo, aby sa predišlo plytvaniu elektrickou energiou, pretože v tomto období nie je jeho účinnosť väčšia ako 10%.

Tepelné čerpadlá dodávajú dostatok energie na ohrev vody v krytých súkromných bazénoch (+)

Princíp fungovania systému

Pracovnou látkou v štruktúre je vzduch. Cez vonkajšiu jednotku, ktorá je inštalovaná vonku, vstupuje kyslík potrubím do výparníka, kde interaguje s chladivom.

Pod vplyvom teploty sa freón stáva plynným (pretože vrie pri -55 stupňoch) a vstupuje do kompresora v zahriatej forme pod tlakom. Zariadenie stláča plyn, čím zvyšuje jeho teplotu.

Horúci freón vstupuje do okruhu akumulačnej nádrže (kondenzátora), kde sa teplo prenáša do vody, ktorá môže byť následne použitá na organizovanie vykurovania a FGP. V kondenzátore stráca freón iba časť tepla a je stále v plynnom stave.

Pri prechode cez škrtiacu klapku sa rozprašuje chladivo, v dôsledku čoho sa jeho teplota znižuje. Freón sa stáva kvapalným a v tejto forme prechádza do výparníka. Cyklus sa opakuje.

Na obrázku je schematicky znázornená realizácia princípu elementárneho tepelného čerpadla, rozdeleného kompresorom a expandérom na dva okruhy – vysokotlakový a nízkotlakový

Pre tých, ktorí si chcú postaviť svoj vlastný Tepelné čerpadlo z odpadových materiálov a použitých zariadení, napríklad zo starej chladničky, pomôžu informácie obsiahnuté v našom odporúčanom článku.

Výstavba tepelného čerpadla vzduch-voda

Systém tepelného čerpadla pozostáva zo štyroch hlavných prvkov:

• vonkajšia jednotka;
• Nádrže výmenníka tepla a výparníka;
• kompresorová jednotka;
• zásobná nádrž (kondenzátor).

Pozrime sa na konštrukčné prvky každého bloku.

Zostavenie vonkajšej jednotky

Na vytvorenie externého bloku budete potrebovať:

• Rám. Tradične je vhodná jednotka vyrobená z deleného systému, práčky alebo iného veľkého zariadenia, niekedy si ju postavia sami zváranie kovové prvky. Po montáži je dôležité ošetriť kov antikoróznou práškovou farbou.
• Ventilátor. Produkt je možné požičať zo starého diela klimatizačné systémy alebo kúpiť samostatne.

Model ventilátora by mal mať široké plastové lopatky a najlepšie s odnímateľným motorčekom, aby sa dal pripojiť k senzoru.

Na zostavenie vonkajšej jednotky budete potrebovať kryt a ventilátor spod klimatizačného systému. Približné parametre bloku – 75x85x30 cm

Vo vonkajšej jednotke je možné nainštalovať výparník a pomocné prvky na jeho prevádzku, ale je vhodnejšie umiestniť tieto časti do samostatného krytu.

Vonkajšiu jednotku nainštalujte vo vzdialenosti 2-10 m od domu. Je dôležité vybudovať pre ňu základ a nainštalovať prístrešok na ochranu konštrukcie pred zrážkami. Pred ventilátorom je tiež potrebné zabezpečiť mriežku, aby sa do lopatiek a potrubí ventilátora nedostali nečistoty, nečistoty a lístie.

Okrem toho je vhodné inštalovať ohrievače, ktoré chránia boky a panely pred námrazou.V tomto prípade nebude potrebné dodatočné zahrievanie puzdra. Miesto inštalácie jednotky musí byť dobre vetrané a vzdialené od zdrojov otvoreného ohňa.

Blok s výmenníkom-výparníkom

Výparník je možné zakúpiť hotový pomocou služieb online dodávateľov alebo si ho môžete vytvoriť sami. Na to potrebujete 80-litrovú nádrž a medený drôt s priemerom 10 mm a hrúbkou najmenej 1 mm.

Dĺžka sa vypočítava individuálne s prihliadnutím na požadovaný výkon. Pre zariadenie s výkonom 5 kW môžete vziať 10 m Freón sa bude ohrievať a cirkulovať vo výparníku, ako aj kontakt so vzduchom.

Ak chcete vytvoriť výmenník tepla, musíte skonštruovať špirálu. Za týmto účelom je drôt obalený okolo hrubostennej rúrky s priemerom nepresahujúcim šírku nádrže. Dôležité je nechať strihy, ktoré presahujú výšku postavy. Budú potrebné na pripojenie cievky k iným prvkom systému - kompresoru a skladovacej nádrži.

Na vytvorenie cievky sa okolo plynovej fľaše, potrubia alebo plastovej fľaše naplnenej vodou ovinie medená rúrka so stenami asi 1 mm.

Do telesa sú vyrezané 2 armatúry na pripojenie potrubí a dva konektory sú vytvorené pre výstup drôtu. Spoje sú utesnené. Hotová konštrukcia je zaistená pomocou konzol v tvare L.

Odporúča sa dodatočne nainštalovať odmrazovacie relé na výparník, pretože v nádrži bude cirkulovať vzduch, ktorého teplota je záporná. V tomto prípade môže kondenzácia hromadiaca sa v systéme viesť k námraze na výparníku. Aby ste zabránili tvorbe vlhkosti, môžete do systému zaviesť filtračnú sušičku.

Pravidlá inštalácie kompresora

Na inštaláciu kompresora budete potrebovať samostatný kryt so zvukovou a vibračnou izoláciou, pretože takmer všetky úpravy zariadenia sú počas prevádzky hlučné. Použitý kompresor môžete vybrať spod chladničky, klimatizácie alebo si kúpiť nový model.

Pre tepelné čerpadlá sú vhodné tieto typy kompresorov:

1. Rotačné kompresory sú najlacnejšie, ale majú množstvo nevýhod - sú hlučné, majú nízku účinnosť a vydržia 8-10 rokov.
2. Špirála úpravy sú inštalované vo všetkých moderných modeloch klimatizácií a chladničiek. Sú odolné (15-20 rokov), tiché, efektívne, ale sú drahé.
3. Piest modely sa inštalujú hlavne na priemyselné chladničky. Výrobky majú dobrú účinnosť, sú odolné (15-20 rokov), ale sú mimoriadne hlučné a drahé.

Pre tepelné čerpadlo je potrebné zvoliť jednofázový kompresor. Pred nákupom je dôležité zistiť, s akým typom freónu zariadenie pracuje. Odporúča sa zakúpiť model, ktorý beží na R22, najlepšie na R422. S týmto typom chladiva sa pracuje ľahšie ako s akýmkoľvek iným typom freónu.

Kompresor je pripojený pomocou rúrok k výparníkovej a kondenzačnej jednotke. Vďaka zariadeniu freón zvyšuje svoju teplotu.

Dizajn akumulačnej nádrže (kondenzátor)

Na výrobu kondenzátora budete potrebovať puzdro zo 100-litrového kotla alebo akejkoľvek inej nehrdzavejúcej nádrže rovnakého objemu. Potrebná je aj cievka z medenej rúrky. Čerpadlo s výkonom 5 kW môže použiť 12 metrov drôtu. Horúci freón prejde hadicou, čo spôsobí, že sa voda zohreje.

Krok #1: Vytvorenie cievky

Na výrobu cievky budete potrebovať medený drôt s priemerom minimálne 26 mm a hrúbkou steny 1 mm. Musí byť navinutý na potrubí, ktoré má menší prierez ako má nádrž.

Výška špirály musí zodpovedať výške tela. Je dôležité ponechať výstupy potrubia mimo nádrže, aby bolo možné pripojiť špirálu k výparníku a kompresoru.

Krok č. 2: Príprava prípadu

Na inštaláciu cievky je potrebné nádrž odrezať. V hornej a dolnej časti budete musieť vytvoriť otvory pre výstupy medeného drôtu a tiež vyrezať ďalšie priehradky na inštaláciu 2 armatúr, z ktorých jedna je určená na odtok vody a druhá na jej vstup. Po týchto postupoch musí byť nádrž utesnená.

Výmenník-kompresor je možné zakúpiť samostatne ako hotovú konštrukciu. Pomocou zariadenia zmontovaného vo výrobe môžete zvýšiť výkon a účinnosť inštalácie.

Chladivo označené R22 má byť podľa predpisov Montrealu postupne vyradené do roku 2030. Na naplnenie systému je lepšie použiť jeho náhradu - chladivo R422

Pripojenie vonkajšej jednotky k výparníku

Na pripojenie vonkajšej jednotky a výparníka budú potrebné 2 polyetylénové rúry HDPE 32. Vzduch bude prechádzať jednou rúrkou a vychádzať cez druhú.

Rúry môžu byť zakopané v zemi po pridaní akéhokoľvek piesčitého materiálu do priekopy alebo ponechané na povrchu, ak sa vonkajší plášť nachádza v blízkosti domu.

Pripojenie výparníka, kompresora a nádrže

V tomto systéme cirkuluje freón. Ak chcete pripojiť cievky s kompresorom a škrtiacou klapkou, musíte kontaktovať špecialistov na chladenie.Pre osobu, ktorá nemá skúsenosti s spájkovaním, aj keď má nástroje a materiály, bude ťažké správne spojiť všetky prvky do jedného systému, aby sa zabezpečila prevádzka konštrukcie.

Okrem toho bude potrebných veľa ďalších materiálov - rúrky rôznych priemerov, rôzne modifikácie vypúšťacie kohútiky, odvzdušňovacie ventily, poistné ventily, ako aj potrubné spony, svorky, rezačky rúr na rezanie častí potrubia.

Budete potrebovať aj ďalšie špecializované zariadenia, ktoré sú dostupné v každej opravovni chladničiek a klimatizácií.

Vysokokvalitné vstrekovanie freónu sa vykonáva aj pomocou špeciálneho zariadenia. Preto je na kombinovanie výmenníkov tepla, kompresora a škrtiacej klapky do pracovného systému pohodlnejšie a výhodnejšie obrátiť sa na profesionálov.

Implementácia riadiacich systémov závodu

Na monitorovanie tlaku a teploty freónu môžete použiť dosku s displejom z ktorejkoľvek klimatizácie. Počas procesu spájkovania je možné s pomocou špecialistov správne implementovať dizajn do inštalácie.

Je možné pripojiť aj špeciálne zariadenie – snímač otáčania ventilátora. Reguluje rýchlosť otáčania lopatiek a tiež automatizuje rýchlosť obehového čerpadla freónu.

Okrem toho môžete nastaviť časovač elektrický štartér, zariadenie, ktoré chráni kompresor pred prehriatím. Všetky tieto diely je možné zakúpiť v opravovniach alebo na aftermarkete.

Výpočet výkonu tepelného čerpadla vzduch-voda

Na vykurovanie miestnosti s rozlohou 100 m2. m bude vyžadovať tepelné čerpadlo s väčším výkonom. Požadovaný inštalačný výkon môžete približne vypočítať pomocou tabuľky:

Tieto tabuľky vám pomôžu vypočítať plochu cievky na vytvorenie inštalácie konkrétneho výkonu

Ak chcete určiť, aký výkon by mal mať kompresor, aký priemer potrubia by sa mal použiť a ďalšie dôležité údaje pri návrhu tepelného čerpadla vzduch-voda, musíte použiť jednu z nasledujúcich metód:

• Použite online kalkulačky zverejnené na webových stránkach výrobcov výmenníkov tepla.
• Použiť softvér CoolPack 1,46, Copeland.
• Pozvite špecialistu, ktorý vykoná potrebné merania a výpočty.

Oblasť cievky kondenzátora (PZK) možno vypočítať pomocou vzorca:

PZK = M/0,8DT,

kde M je výkon inštalácie v kW; 0,8 - koeficient tepelnej vodivosti pri kontakte s vodou a meďou; DT je ​​teplotný rozdiel medzi vstupným a výstupným vzduchom v systéme.

Vyššie uvedené parametre tepelného čerpadla sú vhodné pre miestnosti do 100 metrov štvorcových. metrov. Inštalačný výkon - 5 kW. Ak si zakúpite špeciálne výmenníky tepla, je celkom možné zvýšiť inštalačný výkon na 10-15 kW.

Obrázok ukazuje systém, v ktorom sú výmenníky tepla, kompresor a škrtiaca klapka kombinované v jednej nádrži. Konštrukcia využíva továrenské výmenníky tepla (+)

Údržba domácej inštalácie

Pre kvalitnú prevádzku si tepelné čerpadlo vyžaduje dodatočnú údržbu. Ak zariadenie používate v zime (vzhľadom na to, že v kryte nie je nainštalované žiadne prídavné kúrenie), bude sa musieť jednotka pravidelne zahrievať, pretože sa na jej povrchu vytvorí ľadová kôra.

Je tiež potrebné pravidelne:

• Očistite lopatky ventilátora od nečistôt - lístia, prachu, nečistôt, snehu atď.
• Kompresor namažte podľa jeho pokynov.
• Vymeňte olej v kompresore a ventilátore.

Okrem toho je pre normálne fungovanie systému potrebné pravidelne kontrolovať neporušenosť medeného potrubia, napájacieho kábla napájajúceho kompresor, ventilátor a ďalšie zariadenia.

Závery a užitočné video na túto tému

Nasledujúce video vám predstaví princíp fungovania a konštrukcie tepelného čerpadla, ktoré spracováva veternú energiu:

Podomácky vyrobené tepelné čerpadlo vzduch-voda patrí medzi efektívne a lacné zariadenia na doplnkové vykurovanie domu. Každý môže vytvoriť a nainštalovať tento systém.

Komentáre napíšte do bloku nižšie. Možno máte zaujímavé informácie a fotografie k téme článku? Pýtajte sa, podeľte sa o svoje vlastné názory a tipy, ktoré sú užitočné pre návštevníkov stránky.