Топлинна помпа със собствени ръце за отопление на къщата вода-вода, въздух-въздух, термопомпи от климатик и хладилник

Как да направите термопомпа със собствените си ръце

Днес малко хора се съмняват, че една термопомпа за отопление на една къща е най-ефективната от всички съществуващи. Това е най-скъпият и труден за изпълнение. По тази причина много местни занаятчии се заеха с независимо решение на този проблем. Но с оглед на голямата си сложност, постигането на положителни резултати не е лесно, необходимо е да имаш ентусиазъм, търпение и освен това да изучаваш добре теорията. Нашата статия е за тези, които правят първата стъпка към въвеждане на такъв алтернативен източник на енергия като термопомпа, направена от самите тях.

Устройството и принципът на работа

За да се изгради съществуващ модел на термопомпа, не може да се направи без да се знае теорията или по-скоро принципа на работа на това устройство. Първоначално бих искал да отбележа, че изявленията за ефективността в 300, 500 и 1000% са мит или просто маркетингов ход, предназначен да игнорира обикновения потребител на законите на физиката. Така че, термопомпата е устройство, което поема топлинна енергия на едно място и го премества в друга с определена ефективност, която не надвишава 100%. За разлика от котелните централи, то само по себе си не произвежда топлина.

Пример за това са домашните хладилници и климатизатори, чийто дизайн се основава на т.нар. Carnot цикъл, също така използва принципа на термопомпа за отопление или топла вода. Същността на този цикъл е движението на материята (работния флуид) по затворена система и промяната на нейното агрегатно състояние от течна към газообразна и обратно. По време на прехода се отделя или абсорбира огромно количество енергия.

За изясняване на по-достъпен език ние изброяваме основните елементи, които включват термопомпеното устройство:

• компресор;
• топлообменник, където работната среда преминава в газово състояние (изпарител);
• топлообменник, в който работната среда кондензира (кондензатор);
• Разширяващ вентил (редуциране);
• средства за управление и автоматизация;
• багажника от медни тръби.

Като работно вещество се появява вещество, което кипи при ниски температури - фреон. Циркулира се през тръбата под формата на течност, преди всичко тя навлиза в изпарителя. След взаимодействие с охлаждащата течност от външен източник (въздух, вода, почва) работната течност се изпарява и продължава движението си под формата на газ. На този сайт налягането в системата е ниско. Цялата верига на цикъла отразява схемата на термопомпата:

При преминаването на компресора Freon под налягане се придвижва към втория топлообменник, където трябва да кондензира и прехвърля получената топлина във водата, отново като течен. Освен това работният флуид навлиза в разширителния вентил, налягането отново пада и продължава да изпарява. Цикълът е завършен.

Фабричните термопомпи за жилищна къща са в състояние да произвеждат охлаждаща течност с температура 55-60 ° С, което е достатъчно, за да затопли помещенията с радиатори или топло подове. В същото време цялата отоплителна система харчи електроенергия за такива цели:

• компресорно захранване;
• въртене на роторите на циркулационните помпи на външните и вътрешните вериги;
• Средства за автоматизация и управление.

Оказва се, че с потреблението на 1 кВт електричество действието на термопомпата може да се движи до 5 кВт топлинна енергия отвън, следователно и фантастиката за ефективността от 500%.

Термопомпа въздух-въздух

Теоретично, всяка среда, имаща температура над абсолютната нула (минус 273 ° С) има запас от топлинна енергия. Така че, тя може да бъде извлечена, особено, тъй като не е трудно да се направи това при околна температура минус 10-30 ° С.

За тази цел се използва термопомпа въздух-въздух, която отвежда топлината от външната среда и я премества в частна къща. Това е най-достъпният начин за цената на оборудването и разходите за инсталиране, но също така е най-малко ефективен. Колкото по-трудно е измръзването на улицата, толкова по-малко топлина може да получите. Принципът на работа на системата е показан на фигурата:

Външното тяло на въздушната термопомпа изглежда подобно на същата единица на разделената система, само в нея няма компресор. Остава само пластинчати топлообменник и вентилатор, чиято задача е да увеличат интензивността на процеса чрез изпомпване на големи количества въздух през плочите.

Топлинна помпа "Вода-вода"

По-ефективен вариант е термопомпата вода-вода. Той извлича топлинна енергия от най-близкото водно тяло, ако има една до 100 м от къщата. Друг по-често срещан начин е да се извлича топлина от подземните води през кладенец. Всъщност, кладенците се нуждаят от 2: единия за изпомпване на водата, а другият - за нулиране. По-долу са показани диаграми на термопомпи, работещи съгласно този принцип:

Тук има някои нюанси. Водата от кладенеца трябва да бъде почистена преди да бъде ударена от топлообменника, а тръбите трябва да бъдат поставени под дълбочината на замръзване на почвата. Друго нещо - контур в дъното на резервоара, той е изпълнен с не замразява течност (пропилен гликол), който служи като посредник между вода и хладилен агент.

Това е важно. Възможността да се осигури частна къща с топлинна енергия в този случай зависи от производителността на кладенеца и обема на водата в езерото. Съществуват и опции за потапяне на външна верига в течаща вода на река или септична яма.

Съществуват и геотермални топлинни помпи, чийто принцип на работа не се различава от предишните видове апарати, само от топлината се извлича от почвата на дълбочина, където температурата е винаги една и съща - плюс 7 ° С. За целта в земята е погребан хоризонтален контур от тръби, заемащи голяма площ, или геотермални сонди се спускат в кладенци с дълбочина 25 m. И в двата случая антифризът се използва като охладител.

Смята се, че работата на термопомпата, която произвежда топлина от земята, е най-стабилна и ефективна. Но закупуването и инсталирането на такова оборудване е много скъпо, а майсторите-майстори по домовете рядко прибягват до прилагането на тази възможност.

Как мога да монтирам термопомпа у дома?

Тъй като термодинамичното изчисляване на термопомпата е доста трудно за повечето домашни занаятчии, ние няма да ги дадем тук. Нашата задача е да представим няколко оперативни модела, така че всеки ентусиаст да вземе един от тях като основа за създаването на свое собствено дете.

Трябва да се отбележи, че термопомпата, замислена и сглобени собствените си ръце, ще остане далечна мечта, ако не го направи на усилията на производството и много време за по-голямата част от обикновените потребители.

Най-простата термопомпа от стария хладилник е описана в статията на списание "Инженер" за 2006 г. Тя е разположена като отоплител въздух-въздух за малка стая или оранжерия. Между другото, без значение колко мощен е вътрешен хладилник, дори и за малка къща няма да е достатъчно за отопление, а за една стая - съвсем. Решението се изпълнява по 2 начина, като вътрешното автоматично изключване е демонтирано и всички устройства са свързани директно за непрекъсната работа. В първия случай старият хладилник е в стаята, конструкцията на помпата е показана на диаграмата:

Навън се поставят 2 въздухопровода и катастрофира в предната врата. Въздухът през горния канал навлиза във фризера, охлажда се и пада до долния въздушен канал поради увеличаването на плътността. След това напуска охладителното тяло, изместено от горния поток. Стаята се затопля от топлообменника, разположен на задната стена на уреда. Вторият начин да направите термопомпа със собствените си ръце е също толкова просто, че просто трябва да изградите хладилник във външната стена, както е показано на диаграмата:

Домакинският нагревател от хладилника може да функционира до външна температура минус 5 ° C, не по-ниска.

Топлинна помпа от климатик

Съвременните сплит системи, особено инверторен тип, успешно изпълняват функциите на една и съща термопомпа въздух-въздух. Техният проблем е, че ефективността на работата пада с външната температура, дори така нареченият зимен комплект не спестява.

Домашните занаятчии се приближиха към въпроса по различен начин: събраха самостоятелно изработена термопомпа от климатика, която извади топлината от течащата вода от кладенеца. Всъщност от климатика има само компресор, понякога вътрешен модул, който играе ролята на вентилаторен конвектор.

Като цяло компресорът може да бъде закупен отделно. Той ще трябва да направи топлообменник за отопление на водата (кондензатор). Медна тръба с дебелина на стената 1-1.2 мм, дълга 35 м, се навива, за да образува бобина в тръба с диаметър 350-400 мм или балон. След това завоите се фиксират с перфориран ъгъл, а цялата конструкция се поставя в стоманен съд с водни тръби.

Компресорът от разделената система е свързан към долния вход към кондензатора, а регулиращият вентил е свързан към горния. По същия начин се изработва и изпарителят, защото ще се постави обикновена пластмасова цев. Между другото, вместо самостоятелно направени капацитивни топлообменници, можете да използвате топлообменници, но това няма да е скъпо.

Самият монтаж на помпата не е прекалено сложен, но е важно да можете правилно и качествено да спойкате ставите на медните тръби. Също така за зареждане с гориво системата Freon ще изисква услугите на капитана, няма да станете специална купувате допълнително оборудване. Следващата - етапът на настройка и пускане в действие на термопомпата, която не винаги върви добре. Може би ще е нужно много работа за постигане на резултати.

заключение

Разбира се, отоплението на къщата с термопомпа е мечтата на много собственици. За съжаление цената на растенията е твърде висока и може да се справи с ръчно изработени производствени единици. И тогава често захранването е достатъчно само за топла вода, отопление не отива. Ако всичко беше толкова просто, тогава имахме домашна термопомпа във всяка къща, но засега тя остава недостъпна за широк кръг потребители.