Primele versiuni ale pompelor de căldură ar putea satisface doar parțial necesarul de energie termică. Soiurile moderne sunt mai eficiente și pot fi utilizate pentru sistemele de încălzire. Acesta este motivul pentru care mulți proprietari de case încearcă să monteze o pompă de căldură cu propriile mâini.
Vă vom spune cum să alegeți cea mai bună opțiune pentru o pompă de căldură, ținând cont de datele geografice ale zonei în care este planificată instalarea. Articolul propus pentru examinare descrie în detaliu principiul funcționării sistemelor de utilizare a "energiei verzi", diferențele fiind enumerate. Cu sfaturile noastre, veți fi fără îndoială să locuiți pe tipul eficient.
Pentru maeștrii independenți, prezentăm tehnologia de asamblare a pompei de căldură. Informațiile prezentate pentru examinare sunt completate de diagrame vizuale, selecții de fotografii și briefing video detaliat în două părți.
Ce este o pompă de căldură și cum funcționează?
Termenul de pompă de căldură se referă la un set de echipamente specifice. Funcția principală a acestui echipament este colectarea energiei termice și transportul acesteia către consumator. Sursa unei astfel de energii poate fi orice corp sau mediu care are o temperatură de + 1 ° sau mai multe grade.
În mediul nostru, sursele de căldură la temperatură joasă sunt mai mult decât suficiente. Acestea sunt deșeurile industriale ale întreprinderilor, centralele termice și nucleare, canalizările, etc. Pentru funcționarea pompelor de căldură în domeniul încălzirii locuinței sunt necesare trei surse naturale regenerante - aer, apă, pământ.
Pompele de căldură "extrag" energia din procesele care apar în mod regulat în mediul înconjurător. Fluxul de procese nu se oprește niciodată, deoarece sursele sunt considerate inepuizabile prin criterii umane.
Cei trei potențiali furnizori de energie enumerați sunt direct legați de energia soarelui, care prin încălzire acționează cu aer și transmite energia termică către pământ. Alegerea sursei este principalul criteriu conform căruia sunt clasificate sistemele de pompe de căldură.
Principiul funcționării pompelor de căldură se bazează pe capacitatea organismelor sau a mediului de a transfera energia termică către un alt corp sau mediu. Beneficiarii și furnizorii de energie din sistemele de pompe de căldură lucrează de obicei în perechi.
Deci distingeți următoarele tipuri de pompe de căldură:
- Aerul este apă.
- Pământul este apă.
- Apa este aer.
- Apa este apa.
- Pământul este aer.
- Apă - apă
- Aerul este aer.
În acest caz, primul cuvânt determină tipul de mediu în care sistemul adoptă căldură la temperatură scăzută. Al doilea indica tipul de transportator la care este transferata aceasta energie termica. Astfel, în pompele de căldură apa este apă, căldura este preluată din mediul de apă și lichidul este folosit ca agent de transport de căldură.
Pompele de căldură de tip constructiv sunt instalații de compresie a vaporilor. Ei extrag căldura din surse naturale, procesează și o transportă către consumatori (+)
Pompele de căldură moderne utilizează trei surse principale de energie termică. Aceasta - solul, apa și aerul. Cea mai simplă dintre aceste opțiuni este o pompă de căldură pentru aer. Popularitatea unor astfel de sisteme este asociată cu designul lor destul de simplu și cu ușurința de instalare.
Pompa de căldură include o unitate interioară și exterioară. Partea exterioară este destinată aportului natural de energie, intern pentru prelucrarea sa 
Pompa externă a aerului la aer este similară cu cea a unui aparat de aer condiționat, folosește principii similare. 
Dacă doriți să măriți performanța sistemului de încălzire aer-aer, creșteți zona evaporatorului acestuia. 
Sistemele termice care utilizează căldură din interiorul pământului sunt mult mai complexe și mai costisitoare de construit. Printre acestea se numără lucrări verticale - puțuri 
Pentru construirea unor sisteme de vaporizatoare orizontale care iau căldură din sol, sunt necesare suprafețe mari de construcție. 
Tuburile de vaporizator pot fi așezate în numeroase bucle în tranșee. Principalul lucru este să sapi în pământ imaginile necesare ale receptorului de energie 
Un puț pentru utilizarea energiei subterane este construit în conformitate cu principiile similare cu regulile sistemelor de vaporizator ale dispozitivului cu aportul de energie de la sol 
Pentru dispozitivul evaporatorului vertical al unei pompe de căldură care utilizează energia apei, aveți nevoie de un rezervor din apropiere cu o suprafață suficientă
Cu toate acestea, în ciuda acestei popularități, aceste soiuri au o productivitate destul de scăzută. În plus, eficiența este instabilă și depinde de fluctuațiile sezoniere ale temperaturii.
Cu o scădere a temperaturii, performanța lor scade semnificativ. Astfel de variante ale pompelor de căldură pot fi considerate ca o adăugare la sursa principală de energie termică existentă.
Opțiunile echipamentului care utilizează căldură de sol sunt considerate mai eficiente. Solul primește și acumulează energie termică nu numai de la Soare, ci este încălzit în mod constant de energia miezului pământului.
Adică solul este un fel de acumulator de căldură, a cărui capacitate este practic nelimitată. Mai mult decât atât, temperatura solului, în special la o anumită adâncime, este constantă și variază în limite nesemnificative.
Domeniul de aplicare a energiei generate de pompele de căldură:
Pompele de căldură servesc drept furnizori de energie pentru necesitățile circuitelor de încălzire cu temperatură joasă și a sistemelor de încălzire a apei. 
Pompele de căldură au găsit cea mai activă utilizare ca furnizor de energie pentru circuitele de încălzire a aerului. 
Pompele de căldură sunt capabile să asigure pe deplin sistemul cu o podea caldă cu cantitatea necesară de temperatură necesară pentru lichidul de răcire 
Pompa de căldură de dimensiuni mici de putere mică sau medie se descurcă perfect cu apă încălzită pentru o piscină privată
Constanța temperaturii sursă este un factor important în funcționarea stabilă și eficientă a acestui tip de echipament energetic. Caracteristici similare au sisteme în care mediul acvatic este principala sursă de energie termică. Colectorul unor astfel de pompe este amplasat fie în puț, unde este amplasat în acvifer, fie într-un rezervor.
Temperatura medie anuală a unor surse cum ar fi solul și apa variază de la + 7 ° la + 12 ° C. Această temperatură este suficientă pentru a asigura funcționarea eficientă a sistemului.
Cele mai eficiente sunt pompele de căldură care extrag energia termică din surse cu indici de temperatură stabili, adică din apă și din sol
Principalele elemente de design ale pompelor de căldură
Pentru ca centrala să funcționeze conform principiilor de funcționare a pompei de căldură, proiectul său trebuie să includă 4 unități principale, acestea fiind:
- Compresor.
- Vaporizatorului.
- Condensator.
- Supapă de clapetă.
Un element important al designului pompei de căldură este un compresor. Funcția sa principală este creșterea presiunii și a temperaturii vaporilor care rezultă din fierberea agentului frigorific. În special, compresoarele scroll moderne sunt utilizate pentru echipamentele HVAC și pompele de căldură.
Lichidele cu punct de fierbere scăzut sunt utilizate ca mediu de lucru care efectuează transferul direct al energiei termice. Amoniacul și freonii (+) sunt în general utilizați.
Astfel de compresoare sunt proiectate să funcționeze la temperaturi sub zero. Spre deosebire de alte soiuri, compresoarele scroll produc puțin zgomot și funcționează atât la temperaturi scăzute de fierbere a gazelor, cât și la temperaturi ridicate de condensare. Avantajul fără îndoială este dimensiunea compactă și greutatea specifică scăzută.
Aproape toată energia pompei de căldură este folosită pentru transportul energiei termice din exterior în încăpere. Deci, activitatea sistemelor are aproximativ 1 unitate energetică în producția a 4 - 6 unități (+)
Vaporizatorul ca element structural este un rezervor în care are loc transformarea agentului frigorific lichid în vapori. Agentul frigorific, care circulă într-un circuit închis, trece prin vaporizator. În ea agentul frigorific se încălzește și se transformă în abur. Vaporii care rezultă sub presiune scăzută sunt direcționați către compresor.
Într-un compresor, vaporii de agent frigorific sunt supuși presiunii și temperatura acestora crește. Compresorul pompează aburul încălzit sub presiune înaltă spre condensator.
Compresorul comprimă mediul circulant în circuit, ca urmare a căror temperatură și presiune cresc. Apoi, mediul comprimat intră în schimbătorul de căldură (condensatorul), unde este răcit, transferând căldura în apă sau în aer
Următorul element structural al sistemului este un condensator. Funcția sa este redusă la revenirea energiei termice la circuitul intern al sistemului de încălzire.
Eșantioanele de serie fabricate de întreprinderile industriale sunt echipate cu schimbătoare de căldură plate. Principalul material pentru astfel de condensatori este oțelul aliat sau cuprul.
Pentru schimbătorul de căldură de la fabricarea propriu-zisă, tubul de cupru adecvat cu un diametru de o jumătate de inch. Grosimea peretelui țevilor utilizate pentru fabricarea schimbătorului de căldură trebuie să fie de cel puțin 1 mm
Se instalează o supapă termostatică sau altfel de suflare la începutul acelei părți a circuitului hidraulic în care mediul circulant de înaltă presiune este transformat într-un mediu cu presiune scăzută. Mai precis, o accelerație cuplată cu un compresor împarte circuitul pompei de căldură în două părți: unul cu parametrii de înaltă presiune, celălalt cu cele joase.
Când trece printr-o supapă de accelerație de expansiune, lichidul care circulă într-un circuit închis parțial se evaporă, ca urmare a căderii presiunii cu temperatura. Apoi intră în schimbătorul de căldură, comunicând cu mediul. Acesta captează energia mediului și îl transferă înapoi în sistem.
Prin intermediul supapei de accelerație, debitul agentului frigorific este controlat spre vaporizator. Atunci când alegeți o supapă, trebuie luați în considerare parametrii sistemului. Supapa trebuie să respecte acești parametri.
La trecerea prin supapa de reglare a căldurii, lichidul de transfer termic parțial se evaporă și temperatura pe tur scade (+)
Selectați tipul de pompă de căldură
Indicatorul principal al acestui sistem de încălzire este puterea. De la putere, în primul rând, va depinde de costurile financiare de achiziționare a echipamentelor și de alegerea uneia sau a altei surse de căldură la temperatură joasă. Cu cât este mai mare capacitatea sistemului de pompare a căldurii, cu atât este mai mare costul elementelor componente.
În primul rând, aceasta se referă la capacitatea compresorului, la adâncimea sondei pentru sondele geotermale sau la zona pentru a acoperi rezervorul orizontal. Calculele termodinamice adecvate reprezintă un fel de garanție că sistemul va funcționa eficient.
Dacă există un rezervor de apă lângă zona personală, pompa de căldură apă-apă va fi cea mai rentabilă și mai productivă alegere.
Pentru început, este necesar să studiați un amplasament planificat pentru instalarea pompei. Condiția ideală este prezența unui rezervor pe acest site. Utilizarea opțiunii tip apă-apă va reduce semnificativ cantitatea de lucrări de terasament.
Folosind căldura pământului, dimpotrivă, implică un număr mare de lucrări legate de săpături. Sistemele care utilizează mediul acvatic ca căldură cu grad scăzut sunt considerate cele mai eficiente.
Dispozitivul pompei de căldură, care extrage energia termică din sol, implică o cantitate impresionantă de lucrări de terasament. Un colector este așezat sub nivelul de îngheț sezonier.
Utilizați energia termică a solului în două moduri. Primul include puțuri de foraj cu diametrul de 100-168 mm. Adâncimea acestor sonde, în funcție de parametrii sistemului, poate atinge 100 m sau mai mult.
Sondele speciale sunt plasate în aceste sonde. A doua metodă utilizează un colector de țevi. Un astfel de colector este plasat subteran într-un plan orizontal. Pentru această opțiune, aveți nevoie de o zonă suficient de mare.
Pentru așezarea colectorului, zonele cu pământ umed sunt considerate ideale. Desigur, forarea puțurilor va costa mai mult decât amplasarea orizontală a rezervorului. Cu toate acestea, nu fiecare site are spațiu liber. Pentru o putere de 1 kW a pompei de căldură aveți nevoie de o suprafață de 30 până la 50 m².
O instalație pentru preluarea energiei termice dintr-un puț adânc poate fi puțin mai ieftină decât saparea unei groapă. Dar un plus important este economiile semnificative în spațiu, care sunt importante pentru proprietarii de zone mici.
În cazul prezenței pe amplasament a unui orizont de apă subterană, schimbătoarele de căldură pot fi aranjate în două godeuri situate la o distanță de aproximativ 15 m una de cealaltă.
Selectarea energiei termice în astfel de sisteme prin pomparea apei subterane într-o buclă închisă, ale cărei părți sunt situate în puțuri. Un astfel de sistem necesită instalarea unui filtru și curățarea periodică a schimbătorului de căldură.
Cea mai simplă și mai ieftină schemă de pompă de căldură se bazează pe extragerea energiei termice din aer. Odată ce a devenit baza pentru aparatele frigorifice, mai târziu în conformitate cu principiile sale au fost dezvoltate aparate de aer condiționat.
Cel mai simplu sistem de pompe de căldură atrage energia din masa de aer. În vara participă la încălzire, iarna în aer condiționat. Minusul sistemului este acela că, într-o versiune independentă, unitatea cu putere insuficientă
Eficacitatea diferitelor tipuri de echipamente nu este aceeași. Indicatorii cei mai mici au pompele care utilizează mediul aerian. În plus, aceste cifre depind în mod direct de condițiile meteorologice.
Tipurile de sol de pompe de căldură au o performanță stabilă. Coeficientul de eficiență al acestor sisteme variază în intervalul de 2, 8-3, 3. Cele mai eficiente sisteme au apă-apă. Acest lucru se datorează în primul rând stabilității temperaturii sursă.
Trebuie remarcat faptul că cu cât colectorul de pompe este mai adânc în rezervor, cu atât temperatura va fi mai stabilă. Pentru a obține o putere de sistem de 10 kW, aveți nevoie de aproximativ 300 de metri de conductă.
Parametrul principal care caracterizează eficiența pompei de căldură este considerat ca fiind coeficientul său de conversie. Cu cât este mai mare factorul de conversie, cu atât este mai eficientă pompa de căldură.
Rata de conversie a pompei de căldură este exprimată în raportul dintre debitul de căldură și energia electrică consumată de compresor.
Construiți-vă singur o pompă de căldură
Cunoscând schema de acțiune și dispozitivul pompei de căldură, este foarte posibilă asamblarea și asamblarea independentă a unui sistem alternativ de încălzire. Înainte de a începe lucrul, este necesar să se calculeze toți parametrii de bază ai viitorului sistem. Pentru a calcula parametrii viitoarei pompe, puteți utiliza software-ul proiectat pentru optimizarea sistemelor de răcire.
Opțiunea cea mai ușor de construit este sistemul de aer-apă. Nu necesită lucrări complexe pe dispozitivul circuitului extern, care este inerent în soiurile de apă și de sol ale pompelor de căldură. Pentru instalare vor fi necesare doar două canale, dintre care unul va fi alimentat cu aer, cel de-al doilea va fi utilizat pentru descărcarea deșeurilor.
Cel mai simplu mod de a face acest lucru este să aveți o pompă de căldură cu căldură extrasă din masa de aer. Un ventilator exterior suflă aer în vaporizator.
În plus față de ventilator, trebuie să achiziționați un compresor al puterii necesare. Pentru o astfel de unitate este compresorul destul de potrivit, care este echipat cu sisteme split divizate. Nu este necesar să cumpărați o nouă unitate.
Puteți să îl scoateți de pe echipamentul vechi sau să utilizați componentele frigiderului vechi. Este recomandabil să folosiți o versiune spirală. Aceste opțiuni de compresor, pe lângă faptul că au o eficiență suficientă, creează o presiune ridicată, care asigură o creștere a temperaturii.
Pentru a construi un condensator, aveți nevoie de un rezervor și o conductă de cupru. Din conductă este o bobină. Pentru fabricarea sa folosind orice corp cilindric cu diametrul dorit. Prin înfășurarea unei țevi de cupru pe ea, puteți fabrica cu ușurință și rapid acest element structural.
Bobina de găurit este montat într-o pre-tăiat în jumătate de capacitate. Pentru fabricarea containerelor este mai bine să se utilizeze materiale rezistente la procesele de coroziune. După poziționarea bobinei în el, jumătățile rezervorului sunt sudate.
Zona bobinei se calculează folosind următoarea formulă:
MT / 0, 8 RT,
în cazul în care:
- MT este puterea energiei termice pe care o produce sistemul.
- 0.8 este coeficientul de conductivitate termică în interacțiunea apei cu materialul bobinei.
- RT - diferența de temperatură a apei la intrare și ieșire.
Alegerea unei conducte de cupru pentru fabricarea automată a bobinei trebuie să acorde o atenție la grosimea pereților. Trebuie să fie de cel puțin 1 mm. În caz contrar, la înfășurarea conductei se va deforma. Conducta prin care este amplasat admisia agentului frigorific în partea superioară a rezervorului.
Schimbătorul de căldură este fabricat din tub de cupru prin înfășurarea tubului de cupru pe obiect cu o formă cilindrică. Cu cât este mai mare suprafața bobinei, cu atât este mai mare performanța pompei
Vaporizatorul pompei de căldură poate fi realizat în două variante - sub forma unui rezervor cu bobină în el și sub forma unei țevi în conductă. Deoarece temperatura lichidului din evaporator este mică, capacitatea poate fi făcută dintr-un butoi din plastic. În acest container este amplasat circuitul, care este realizat din țeavă de cupru.
Spre deosebire de condensator, bobina bobinei vaporizatorului trebuie să corespundă diametrului și înălțimii recipientului selectat. A doua variantă a evaporatorului: o țeavă în conductă. În acest exemplu de realizare, conducta de agent frigorific este plasată într-o țeavă de plastic cu un diametru mai mare prin care circulă apa.
Lungimea unei astfel de țevi depinde de puterea planificată a pompei. Acesta poate fi de la 25 la 40 de metri. Acest tub este înfășurat într-o spirală.
Ventilul termostatic se referă la supapele de închidere și control. Un ac este utilizat ca element de blocare în camera de expansiune. Poziția valvei este determinată de temperatura din evaporator.
Acesta este un element important al sistemului are o structură destul de complexă. Acesta include:
- Termocuplu.
- Diafragma.
- Capul capilar.
- Termoballon.
Aceste elemente pot deveni inutilizabile la temperaturi ridicate. Prin urmare, în timpul lucrului la sistemul de lipire, supapa trebuie izolată cu o cârpă de azbest. Supapa de control trebuie să se potrivească cu capacitatea evaporatorului.
După lucrul la fabricarea pieselor structurale de bază, momentul crucial vine pentru asamblarea întregii structuri într-o singură unitate. Cea mai importantă etapă este procesul de pompare a agentului frigorific sau a agentului de răcire în sistem.
Executarea independentă a unei astfel de operații este aproape imposibilă pentru un om simplu de pe stradă. Va trebui să se adreseze profesioniștilor care se ocupă cu reparațiile și întreținerea echipamentelor climatice.
Lucrătorii din acest domeniu, de regulă, dispun de echipamentul necesar. În afară de încărcarea agentului frigorific, aceștia pot testa funcționarea sistemului. Injectarea de agent frigorific poate duce nu numai la defecțiuni structurale, ci și la vătămări grave. În plus, pentru a porni sistemul, aveți nevoie de echipament special.
La pornirea sistemului, are loc o sarcină maximă de pornire, care este de obicei în jur de 40 A. Prin urmare, este imposibilă pornirea sistemului fără releu de pornire. După prima pornire, este necesară ajustarea supapei și a presiunii agentului frigorific.
Alegerea agentului frigorific ar trebui luată în serios. La urma urmei, această substanță este în esență considerată principalul "purtător" al energiei termice utile. Dintre agenții frigorifici moderni existenți, freonii sunt cei mai populari. Acestea sunt derivați ai compușilor de hidrocarburi în care o parte din atomii de carbon este înlocuită cu alte elemente.
Ca urmare, asamblarea elementelor individuale ale pompei de căldură trebuie să aibă o buclă închisă prin care circulă mediul de lucru.
Ca rezultat al acestei lucrări, a fost obținut un sistem cu buclă închisă. Agentul frigorific va circula în el, asigurând selectarea și transferul energiei termice din evaporator către condensator. La conectarea pompelor de căldură la sistemul de alimentare cu căldură din locuință, trebuie avut în vedere că temperatura apei care părăsește condensatorul nu depășește 50 - 60 de grade.
Datorită temperaturii scăzute a energiei termice generate de pompa de căldură, trebuie să alegeți dispozitive specializate de încălzire ca consumatoare de căldură. Acesta poate fi un radiator cald de pardoseală sau volum redus din inerție din aluminiu sau oțel cu o zonă de radiație mare.
Versiunile autoportante ale pompelor de căldură sunt cele mai potrivite pentru a fi considerate echipamente auxiliare care susțin și completează activitatea sursei principale.
În fiecare an, desenele pompelor de căldură se îmbunătățesc. În desenele industriale destinate uzului casnic se utilizează suprafețe mai eficiente de transfer termic. Ca rezultat, performanța sistemului este în continuă creștere.
Un factor important care stimulează dezvoltarea unei astfel de tehnologii pentru producerea energiei termice este componenta de mediu. Astfel de sisteme, pe lângă faptul că sunt destul de eficiente, nu poluează mediul. Lipsa unei flăcări deschise face ca funcționarea să fie absolut sigură.
Concluzii și video util pe această temă
Videoclipul # 1. Cum se face cea mai simplă pompă de căldură de casă cu un schimbător de căldură din țeavă PEX:
Video # 2. Continuarea instruirii:
Pompele de căldură au fost folosite ca sisteme alternative de încălzire pentru o perioadă lungă de timp. Aceste sisteme sunt fiabile, au o durată lungă de viață și, important, sunt ecologice. Acestea încep serios să fie considerate un alt pas către dezvoltarea sistemelor de încălzire eficiente și sigure.
Doriți să puneți o întrebare sau să spuneți despre o metodă interesantă de a construi o pompă de căldură care nu este menționată în articol? Vă rugăm să scrieți comentarii în căsuța de mai jos.