Kaip savo rankomis pasidaryti šilumos siurblį namo šildymui: veikimo principas ir surinkimo schemos

Pirmieji šilumos siurblių variantai šilumos energijos poreikius galėjo patenkinti tik iš dalies.Šiuolaikinės veislės yra efektyvesnės ir gali būti naudojamos šildymo sistemoms. Štai kodėl daugelis namų savininkų bando įsirengti šilumos siurblį savo rankomis.

Mes jums pasakysime, kaip pasirinkti geriausią šilumos siurblio variantą, atsižvelgiant į vietovės, kurioje planuojama įrengti, geoduomenis. Siūlomame svarstyti straipsnyje detaliai aprašomas „žaliosios energijos“ sistemų veikimo principas ir išvardijami skirtumai. Naudodamiesi mūsų patarimais, jūs neabejotinai apsispręsite dėl veiksmingo tipo.

Nepriklausomiems meistrams pristatome šilumos siurblio surinkimo technologiją. Svarstymui pateikta informacija papildyta vaizdinėmis diagramomis, nuotraukų pasirinkimais ir išsamia vaizdo instrukcija iš dviejų dalių.

Kas yra šilumos siurblys ir kaip jis veikia?

Terminas šilumos siurblys reiškia tam tikros įrangos rinkinį. Pagrindinė šios įrangos funkcija yra surinkti šiluminę energiją ir transportuoti ją vartotojui. Tokios energijos šaltinis gali būti bet koks kūnas ar aplinka, kurios temperatūra yra +1º ar daugiau laipsnių.

Mūsų aplinkoje yra daugiau nei pakankamai žemos temperatūros šilumos šaltinių. Tai įmonių, šiluminių ir atominių elektrinių pramoninės atliekos, nuotekos ir kt. Šilumos siurbliams eksploatuoti namų šildymui reikalingi trys savaime atsinaujinantys gamtiniai šaltiniai – oras, vanduo ir žemė.

Šilumos siurbliai energiją gauna iš procesų, kurie reguliariai vyksta aplinkoje.Procesų tėkmė niekada nesustoja, nes šaltiniai pagal žmogiškus kriterijus pripažįstami neišsenkamais

Trys išvardinti potencialūs energijos tiekėjai yra tiesiogiai susiję su saulės energija, kuri, kaitindama, judina orą su vėju ir perduoda šiluminę energiją žemei. Būtent šaltinio pasirinkimas yra pagrindinis kriterijus, pagal kurį klasifikuojamos šilumos siurblių sistemos.

Šilumos siurblių veikimo principas pagrįstas kūnų ar terpių gebėjimu perduoti šiluminę energiją kitam kūnui ar aplinkai. Energijos imtuvai ir tiekėjai šilumos siurblių sistemose dažniausiai dirba poromis.

Skiriami šie šilumos siurblių tipai:

• Oras yra vanduo.
• Žemė yra vanduo.
• Vanduo yra oras.
• Vanduo yra vanduo.
• Žemė yra oras.
• Vanduo – vanduo
• Oras yra oras.

Šiuo atveju pirmasis žodis nustato terpės, iš kurios sistema ima žemos temperatūros šilumą, tipą. Antrasis nurodo nešiklio tipą, kuriam ši šiluminė energija perduodama. Taigi šilumos siurbliuose vanduo yra vanduo, šiluma paimama iš vandens aplinkos, o skystis naudojamas kaip aušinimo skystis.

Pagal konstrukciją šilumos siurbliai yra garų suspaudimo įrenginiai. Jie išgauna šilumą iš natūralių šaltinių, apdoroja ir transportuoja vartotojams (+)

Šiuolaikiniai šilumos siurbliai naudoja tris pagrindinius šiluminės energijos šaltinis. Tai yra dirvožemis, vanduo ir oras. Paprasčiausias iš šių variantų yra oro šaltinio šilumos siurblys. Tokių sistemų populiarumą lemia gana paprasta konstrukcija ir paprastas montavimas.

Tačiau, nepaisant tokio populiarumo, šios veislės turi gana mažą produktyvumą. Be to, efektyvumas yra nestabilus ir priklauso nuo sezoninių temperatūros svyravimų.

Nukritus temperatūrai, jų našumas gerokai sumažėja. Tokios šilumos siurblio galimybės gali būti laikomos priedu prie esamo pagrindinio šiluminės energijos šaltinio.

Įrangos parinkčių naudojimas žemės šiluma, yra laikomi veiksmingesniais. Dirvožemis šiluminę energiją gauna ir kaupia ne tik iš Saulės, ją nuolat šildo žemės šerdies energija.

Tai yra, dirvožemis yra tam tikras šilumos akumuliatorius, kurio galia yra praktiškai neribota. Be to, dirvožemio temperatūra, ypač tam tikrame gylyje, yra pastovi ir svyruoja nereikšmingose ​​ribose.

Šilumos siurblių pagamintos energijos taikymo sritis:

Šaltinio temperatūros pastovumas yra svarbus veiksnys, užtikrinantis stabilų ir efektyvų šio tipo elektros įrangos veikimą. Sistemos, kuriose vandens aplinka yra pagrindinis šiluminės energijos šaltinis, pasižymi panašiomis savybėmis. Tokių siurblių kolektorius yra arba šulinyje, kur jis patenka į vandeningąjį sluoksnį, arba rezervuare.

Vidutinė metinė šaltinių, tokių kaip dirvožemis ir vanduo, temperatūra svyruoja nuo +7º iki +12ºC. Šios temperatūros visiškai pakanka efektyviam sistemos darbui užtikrinti.

Veiksmingiausi yra šilumos siurbliai, kurie išgauna šiluminę energiją iš šaltinių su stabiliais temperatūros rodikliais, t.y. iš vandens ir dirvožemio

Pagrindiniai šilumos siurblių dizaino elementai

Kad energijos gamybos įrenginys veiktų pagal šilumos siurblio veikimo principus, jo konstrukcijoje turi būti 4 pagrindiniai mazgai, tai yra:

• Kompresorius.
• Garintuvas.
• Kondensatorius.
• Droselio vožtuvas.

Svarbus šilumos siurblio konstrukcijos elementas yra kompresorius. Pagrindinė jo funkcija yra padidinti garų, susidarančių dėl šaltnešio virimo, slėgį ir temperatūrą. Šiuolaikiniai slinkties kompresoriai ypač naudojami klimato kontrolės įrangai ir šilumos siurbliams.

Žemos virimo temperatūros skysčiai naudojami kaip darbinis skystis, kuris tiesiogiai perduoda šiluminę energiją. Paprastai naudojamas amoniakas ir freonai (+)

Tokie kompresoriai skirti darbui esant minusinei temperatūrai. Skirtingai nuo kitų tipų, slinkties kompresoriai skleidžia mažai triukšmo ir veikia esant žemai dujų virimo temperatūrai ir aukštai kondensacijos temperatūrai. Neabejotinas pranašumas yra jų kompaktiškumas ir mažas savitasis svoris.

Beveik visa šilumos siurblio energija išleidžiama šiluminei energijai transportuoti iš išorės į patalpos vidų. Taigi sistemoms valdyti reikia maždaug 1 energijos vieneto, kai pagaminama 4–6 vienetai (+)

Garintuvas kaip konstrukcinis elementas yra talpykla, kurioje skystas šaltnešis paverčiamas garais. Šaltnešis, cirkuliuojantis uždaroje grandinėje, praeina per garintuvą. Jame šaltnešis įkaista ir virsta garais.Susidarę garai žemu slėgiu nukreipiami į kompresorių.

Kompresoriuje šaltnešio garai patiria slėgį ir padidėja jų temperatūra. Kompresorius aukštu slėgiu siurbia įkaitintus garus link kondensatoriaus.

Kompresorius suspaudžia grandinėje cirkuliuojančią terpę, todėl padidėja jos temperatūra ir slėgis. Tada suslėgta terpė patenka į šilumokaitį (kondensatorių), kur ji atšaldoma, perduodama šilumą vandeniui arba orui

Kitas sistemos elementas yra kondensatorius. Jo funkcija sumažinama iki šilumos energijos išleidimo į vidinę šildymo sistemos grandinę.

Pramonės įmonių gaminamuose serijiniuose pavyzdžiuose yra sumontuoti plokšteliniai šilumokaičiai. Pagrindinė tokių kondensatorių medžiaga yra legiruotas plienas arba varis.

Norint pasigaminti savo šilumokaitį, tinka pusės colio skersmens varinis vamzdis. Vamzdžių, naudojamų šilumokaičiui gaminti, sienelių storis turi būti ne mažesnis kaip 1 mm

Termostatinis, arba kitaip droselis, vožtuvas įrengiamas tos hidraulinės grandinės dalies pradžioje, kur aukšto slėgio cirkuliuojanti terpė paverčiama žemo slėgio terpe. Tiksliau, droselis, suporuotas su kompresoriumi, padalija šilumos siurblio grandinę į dvi dalis: viena su aukšto slėgio parametrais, kita su žemo slėgio parametrais.

Eidamas per išsiplėtimo droselio vožtuvą, uždaroje grandinėje cirkuliuojantis skystis iš dalies išgaruoja, dėl to krenta slėgis ir temperatūra. Tada jis patenka į šilumokaitį, kuris bendrauja su aplinka. Ten jis fiksuoja aplinkos energiją ir perduoda ją atgal į sistemą.

Droselio sklendė reguliuoja šaltnešio srautą garintuvo link. Renkantis vožtuvą, reikia atsižvelgti į sistemos parametrus. Vožtuvas turi atitikti šiuos parametrus.

Kai praeina pro šilumos reguliavimo vožtuvą, aušinimo skystis iš dalies išgaruoja ir srauto temperatūra sumažėja (+)

Šilumos siurblio tipo pasirinkimas

Pagrindinis šios šildymo sistemos rodiklis yra galia. Finansinės išlaidos įsigyjant įrangą ir pasirenkant vieną ar kitą žematemperatūrės šilumos šaltinį pirmiausia priklausys nuo galios. Kuo didesnė šilumos siurblio sistemos galia, tuo didesnės komponentų kainos.

Pirmiausia turime omenyje kompresoriaus galią, geoterminių zondų šulinių gylį arba horizontalaus kolektoriaus pastatymo plotą. Teisingi termodinaminiai skaičiavimai yra tam tikra garantija, kad sistema veiks efektyviai.

Jei šalia jūsų asmeninės nuosavybės yra tvenkinys, ekonomiškiausias ir produktyviausias pasirinkimas būtų vanduo-vanduo šilumos siurblys

Pirmiausia turėtumėte ištirti plotą, kuriame planuojama įrengti siurblį. Ideali sąlyga būtų rezervuaro buvimas šioje srityje. Naudojimas vandens-vandens tipo variantas žymiai sumažins kasimo darbų apimtį.

Naudojant žemės šilumą, priešingai, reikia atlikti daugybę darbų, susijusių su kasinėjimu. Sistemos, kuriose vandeninė terpė naudojama kaip žemos kokybės šiluma, laikomos veiksmingiausiomis.

Šilumos siurblio, kuris išgauna šiluminę energiją iš žemės, konstrukcija reikalauja įspūdingų kasimo darbų. Kolektorius klojamas žemiau sezoninio užšalimo lygio

Dirvožemio šiluminė energija gali būti naudojama dviem būdais. Pirmasis apima 100–168 mm skersmens šulinių gręžimą. Tokių gręžinių gylis, priklausomai nuo sistemos parametrų, gali siekti 100 m ir daugiau.

Į šiuos šulinius įdedami specialūs zondai. Antrasis metodas naudoja vamzdžių kolektorius. Toks kolektorius yra po žeme horizontalioje plokštumoje. Ši parinktis reikalauja gana didelio ploto.

Vietos su drėgnu dirvožemiu laikomos idealiomis kolektoriaus klojimui. Natūralu, kad gręžinių gręžimas kainuos daugiau nei rezervuaro išdėstymas horizontaliai. Tačiau ne kiekvienoje svetainėje yra laisvos vietos. Vienam kW šilumos siurblio galiai reikia nuo 30 iki 50 m² ploto.

Šiluminės energijos surinkimo konstrukcija su vienu giliu gręžiniu gali pasirodyti šiek tiek pigesnė nei kasti duobę. Tačiau reikšmingas pliusas yra didelis vietos taupymas, kuris yra svarbus mažų sklypų savininkams

Jei sklype yra aukštai esantis gruntinio vandens horizontas, šilumokaičius galima įrengti dviejuose šuliniuose, esančiuose apie 15 m atstumu vienas nuo kito.

Šiluminė energija tokiose sistemose surenkama pumpuojant požeminį vandenį uždara grandine, kurios dalys yra šuliniuose. Tokiai sistemai reikia įrengti filtrą ir periodiškai valyti šilumokaitį.

Paprasčiausia ir pigiausia šilumos siurblio schema paremta šilumos energijos išgavimu iš oro. Kadaise jis tapo šaldytuvų pagrindu, vėliau pagal jo principus buvo sukurti oro kondicionieriai.

Paprasčiausia šilumos siurblio sistema energiją gauna iš oro masės. Vasarą jis dalyvauja šildymui, o žiemą - oro kondicionavimui.Sistemos trūkumas yra tas, kad atskiras įrenginys neturi pakankamai galios

Įvairių tipų šios įrangos efektyvumas nėra vienodas. Siurbliai, naudojantys orą, turi mažiausią našumą. Be to, šie rodikliai tiesiogiai priklauso nuo oro sąlygų.

Antžeminiai šilumos siurblių tipai pasižymi stabiliu našumu. Šių sistemų efektyvumo koeficientas svyruoja tarp 2,8 -3,3. Veiksmingiausios yra „vanduo-vandens“ sistemos. Taip yra visų pirma dėl šaltinio temperatūros stabilumo.

Reikėtų pažymėti, kad kuo giliau rezervuare yra siurblio kolektorius, tuo stabilesnė bus temperatūra. Norint gauti 10 kW sistemos galią, reikia apie 300 metrų vamzdyno.

Pagrindinis šilumos siurblio efektyvumą apibūdinantis parametras yra jo konversijos koeficientas. Kuo didesnis konversijos koeficientas, tuo šilumos siurblys laikomas efektyvesniu.

Šilumos siurblio konversijos koeficientas išreiškiamas šilumos srauto ir elektros energijos, sunaudojamos kompresoriui valdyti, santykiu

Šilumos siurblio surinkimas patiems

Žinodami šilumos siurblio veikimo schemą ir struktūrą, surinkite ir sumontuokite jį patys alternatyvi šildymo sistema visai įmanoma. Prieš pradedant darbą, būtina apskaičiuoti visus pagrindinius būsimos sistemos parametrus. Norėdami apskaičiuoti būsimo siurblio parametrus, galite naudoti programinę įrangą, skirtą aušinimo sistemoms optimizuoti.

Lengviausias variantas statyti yra oras-vanduo sistema. Tam nereikia sudėtingų išorinės grandinės konstravimo darbų, kurie būdingi vandens ir žemės šilumos siurblių tipams. Montavimui jums reikės tik dviejų kanalų, iš kurių vienas tieks orą, o antrasis išleis atliekų masę.

Lengviausias būdas – savo rankomis pasistatyti šilumos siurblį, kuris išgauna šilumą iš oro masės. Lauko ventiliatorius pučia orą į garintuvą

Be ventiliatoriaus, reikia gauti reikiamos galios kompresorių. Tokiam įrenginiui kompresorius, kuriame įrengtas įprastas padalintos sistemos. Nebūtina pirkti naujo įrenginio.

Galite išimti iš senos įrangos arba naudoti seni šaldytuvo komponentai. Patartina naudoti spiralinę veislę. Šie kompresorių variantai, be to, yra gana veiksmingi, sukuria aukštą slėgį, dėl kurio susidaro aukštesnė temperatūra.

Norėdami sumontuoti kondensatorių, jums reikės konteinerio ir varinio vamzdžio. Iš vamzdžio pagaminta ritė. Jo gamybai naudojamas bet koks reikiamo skersmens cilindrinis korpusas. Apvynioję aplink jį varinį vamzdį, galite lengvai ir greitai pagaminti šį konstrukcinį elementą.

Paruošta ritė montuojama į konteinerį, anksčiau perpjautą per pusę. Konteinerių gamybai geriau naudoti medžiagas, atsparias korozijos procesams. Įdėjus į jį ritę, bako pusės suvirinamos.

Ritės plotas apskaičiuojamas pagal šią formulę:

MT/0,8 RT,

Kur:

• MT - sistemos pagaminamos šiluminės energijos galia.
• 0,8 — šilumos laidumo koeficientas, kai vanduo sąveikauja su ritės medžiaga.
• RT — vandens temperatūrų skirtumas įleidimo ir išleidimo angoje.

Renkantis varinį vamzdį ritės gamybai patiems, reikia atkreipti dėmesį į sienelės storį. Jis turi būti ne mažesnis kaip 1 mm. Priešingu atveju apvijos metu vamzdis bus deformuotas. Vamzdis, per kurį patenka šaltnešis, yra viršutinėje talpyklos dalyje.

Vario vamzdžio šilumokaitis gaminamas suvyniojus varinį vamzdį ant cilindro formos objekto. Kuo didesnis ritės paviršiaus plotas, tuo didesnis siurblio našumas

Šilumos siurblio garintuvas gali būti pagamintas dviem versijomis - konteinerio pavidalo su jame esančia gyvate ir vamzdžio pavidalu vamzdyje. Kadangi skysčio temperatūra garintuve yra žema, indas gali būti pagamintas iš plastikinės statinės. Į šį konteinerį įdedama grandinė iš vario vamzdžio.

Skirtingai nuo kondensatoriaus, garintuvo spiralė turi atitikti pasirinktos talpos skersmenį ir aukštį. Antrasis garintuvo variantas: vamzdis vamzdyje. Šiame įgyvendinimo variante šaltnešio vamzdis dedamas į didesnio skersmens plastikinį vamzdį, per kurį cirkuliuoja vanduo.

Tokio vamzdžio ilgis priklauso nuo planuojamos siurblio galios. Jis gali būti nuo 25 iki 40 metrų. Toks vamzdis susukamas į spiralę.

Termostatinis vožtuvas reiškia uždarymo ir valdymo vamzdynų jungiamąsias detales. Adata naudojama kaip uždarymo elementas plėtimosi vožtuve. Vožtuvo uždarymo elemento padėtis nustatoma pagal temperatūrą garintuve.

Šis svarbus sistemos elementas turi gana sudėtingą dizainą. Tai įeina:

• Termopora.
• Diafragma.
• Kapiliarinis vamzdelis.
• Terminis balionas.

Šie elementai gali tapti netinkami naudoti esant aukštai temperatūrai.Todėl, atliekant sistemos litavimo darbus, vožtuvas turi būti izoliuotas asbesto audiniu. Valdymo vožtuvas turi atitikti garintuvo talpą.

Atlikus pagrindinių konstrukcinių dalių gamybos darbus, lemiamas momentas ateina surenkant visą konstrukciją į vieną bloką. Kritiškiausias etapas yra aušalo įpurškimo procesas arba aušinimo skysčio į sistemą.

Paprastas žmogus vargu ar sugebės atlikti tokią operaciją savarankiškai. Čia teks kreiptis į profesionalus, kurie remontuoja ir prižiūri klimato kontrolės įrangą.

Šios srities darbuotojai dažniausiai turi reikiamą įrangą. Be šaltnešio įkrovimo, jie gali patikrinti sistemos veikimą. Pats įpurškęs šaltnešį gali sukelti ne tik konstrukcijos gedimą, bet ir rimtus sužalojimus. Be to, sistemai paleisti taip pat reikalinga speciali įranga.

Kai sistema paleidžiama, atsiranda didžiausia paleidimo apkrova, dažniausiai apie 40 A. Todėl sistemos paleisti be paleidimo relės neįmanoma. Po pirmojo paleidimo būtina sureguliuoti vožtuvą ir aušalo slėgį.

Į šaltnešio pasirinkimą reikia žiūrėti labai rimtai. Juk būtent ši medžiaga iš esmės laikoma pagrindine naudingos šiluminės energijos „nešėja“. Iš esamų šiuolaikinių šaltnešių populiariausi yra freonai. Tai angliavandenilių junginių dariniai, kuriuose kai kurie anglies atomai pakeisti kitais elementais.

Surinkus atskirus šilumos siurblio elementus, turėtų būti gauta uždara kilpa, per kurią cirkuliuoja darbo terpė

Šio darbo rezultatas buvo uždaro ciklo sistema. Jame cirkuliuos šaltnešis, užtikrindamas šiluminės energijos parinkimą ir perdavimą iš garintuvo į kondensatorių. Jungiant šilumos siurblius prie namo šildymo sistemos reikia atsižvelgti į tai, kad iš kondensatoriaus išeinančio vandens temperatūra neviršytų 50 - 60 laipsnių.

Dėl žemos šilumos siurblio generuojamos šiluminės energijos temperatūros šilumos vartotoju reikia pasirinkti specializuotus šildymo įrenginius. Tai gali būti šiltos grindys arba tūriniai mažos inercijos radiatoriai iš aliuminio arba plieno su dideliu spinduliavimo plotu.

Namų šilumos siurblio parinktys yra tinkamiausios pagalbinei įrangai, kuri palaiko ir papildo pagrindinio šaltinio veikimą.

Kiekvienais metais šilumos siurblių dizainas tobulinamas. Buitiniam naudojimui skirtuose pramoniniuose projektuose naudojami efektyvesni šilumos perdavimo paviršiai. Dėl to sistemos našumas nuolat didėja.

Svarbus veiksnys, skatinantis tokios šiluminės energijos gamybos technologijos vystymąsi, yra aplinkos komponentas. Tokios sistemos, be to, yra gana veiksmingos, neteršia aplinkos. Dėl atviros liepsnos nebuvimo jo veikimas yra visiškai saugus.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Vaizdo įrašas Nr. 1. Kaip iš PEX vamzdžių pasidaryti paprastą naminį šilumos siurblį su šilumokaičiu:

2 vaizdo įrašas. Instrukcijos tęsinys:

Šilumos siurbliai jau seniai naudojami kaip alternatyvi šildymo sistema.Šios sistemos yra patikimos, ilgai tarnauja ir, svarbiausia, yra draugiškos aplinkai. Juos pradedama rimtai svarstyti kaip kitą žingsnį kuriant efektyvias ir saugias šildymo sistemas.

Norite užduoti klausimą ar papasakoti apie įdomų šilumos siurblio sukūrimo būdą, kuris nepaminėtas straipsnyje? Parašykite komentarus žemiau esančiame bloke.