En värmepump är en intressant sak, men dyr. Den ungefärliga kostnaden för utrustning + externa kretsenheter är från $ 300 till $ 1000 per 1 kW effekt. Att känna till det ryska folkets "handighet" är det lätt att anta att mer än en handgjord värmepump fungerar i vidsträckta delar av vårt stora och olika hemland. Oftast finns det hemgjorda apparater som gjordes av "kylskåp". Och detta är förståeligt, eftersom värmepumpen och frysen fungerar enligt samma princip är det bara att värmeanläggningar är inriktade på att samla upp värme, inte ta bort den, och kompressorn används med högre effekt.
Läs om hur det fungerar här.
Vad kan vara en värmekälla för en värmepump
Värme för uppvärmning av rummet kan tas från luften utanför. Men här kommer oundvikligen driftsproblem att uppstå: temperaturfluktuationer, till och med genomsnittliga dagligen, är för stora, för att inte tala om det faktum att värmepumpen visar normal effektivitet vid temperaturer över 0o C. Och hur många regioner har vi en sådan bild på vintern ? På våren, och även då inte tidigt, och inte i hela territoriet, och inte hela tiden.
Vilken som helst miljö kan vara en värmekälla för ditt värmepumpuppvärmda hem
En värmekälla i vattnet ser mycket mer acceptabel ut. Om det finns en flod, en sjö eller en damm med ett anständigt djup i närheten, är detta bara bra: du kan helt enkelt drunkna rörledningen. Det är bara viktigt att fiskare med munkar inte fiskar där.
Ett annat bra alternativ är en brunn, men det finns en möjlighet att vattennivån sjunker och du måste leta efter en annan källa. Men hittills är allt bra, det kommer att fungera bra: den genomsnittliga vattentemperaturen i underjordiska horisonter är 5-7 oC. Detta är mer än tillräckligt för drift av värmepumpen.
Du kan bli förvånad, men du kan också använda avloppssystemet - temperaturerna där är högre än i brunnarna. Rörledningen kan placeras i en bassäng eller brunn, men under förutsättning att den alltid är täckt med vatten. Och röret måste vara kemiskt resistent.
En horisontell underjordisk samlare är en extremt mödosam uppgift: det kommer att bli nödvändigt att ta bort jorden från flera hundra kvadratmeter till ett djup under fryspunkten. Det här är mycket stora volymer som inte kan behärskas ensamma eller ens med en assistent. Och som praktiken har visat är sådana system ineffektiva under våra klimatförhållanden: vintrarna är för hårda.
Med vertikala samlare är det inte bättre - du kommer knappast att klara dig utan borrutrustning. Brunnarnas antal och djup beror på marken: det möjliga värmeavlägsnandet från en meter i en brunn är mycket stort. Från 25 W / m i torr krossad sten och sandjord, upp till 80-85 W / m i våt krossad sten och sandjord eller i granit. Följaktligen är skillnaden i brunnarnas längd tre gånger och mer.
Här är ett diagram över uppvärmning av ett hus med en värmepump. Vid användning, som i det beskrivna exemplet, två brunnar och i frånvaro av en sluten slinga måste avståndet mellan de två brunnarna vara minst 20 meter. Och du måste ta hänsyn till flödets riktning så att kallt vatten från pumpen inte sänker temperaturen i "donator" -brunnen
I det beskrivna exemplet på en hemlagad värmepump är värmekällan en brunn med god vattenflödeshastighet. Vatten kommer så snabbt att det täcker förbrukningen för hushållens behov och räcker för att överföra den erforderliga värmemängden (den erforderliga vattenflödeshastigheten beräknades och pumpen valdes därefter).Men värmekällan för denna modifiering kan vara vilken som helst av de som beskrivs ovan, förutom luft. Efter att ha bestämt värmekällan är det möjligt att göra en värmepump för uppvärmning av huset.
Typer av värmepumpar
För att tydligt förstå vad en värmepump är måste du veta vad som är värmebäraren för den på konturerna av dess struktur utanför och inne i huset. Dessa kylvätskor klassificerar denna enhet.
Typer av värmepumpar
Enheten får energi för sin drift från följande källor:
- vatten. Källan kan vara en vattenmassa, centraliserad vattenförsörjning eller en brunn, etc.
- priming;
- luft.
Inomhus används den energi som erhålls med en sådan anordning inte bara för uppvärmning utan även för luftkonditionering, liksom för uppvärmning av vatten. Kombinationen av olika funktioner och element som används gör det möjligt att dela upp värmepumpar i flera typer, inklusive:
- vatten-vatten;
- luft-vatten;
- markvatten.
Vatten-luft
De mest effektiva systemen för uppvärmning är vatten-vattensystem. Denna effektivitet beror på att temperaturen på det använda vattnet, beläget på stora djup, är konstant och har ganska höga indikatorer. För att få energi från denna typ av källa kan de använda:
- brunnar och brunnar, med hjälp av vilka grundvatten pumpas;
- öppna vattendrag, som inkluderar floder och sjöar;
- avloppsvatten som har använts i industrin för teknik.
En värmepump som använder energi som utvinns från en reservoar av öppen typ kräver lägsta kostnad. I det här fallet måste du ladda rör med kylvätska och sänka dem i vattnet. När det gäller grundvatten används en dyrare struktur, eftersom dess genomförande redan är svårare. För att dumpa vatten måste du bygga en brunn. Detta vatten kommer att passera genom värmeväxlaren.
Luft-till-vatten- eller luftkrets
En luft-till-vatten-värmepump kombinerar fördelar och nackdelar. Fördelarna inkluderar användbarheten i utvecklingen av brunnar med stort djup och arbete i samband med jordrensning. Nackdelen med dessa enheter är dess låga effekt under den kalla årstiden, vilket påverkar dess lägsta effektivitet bland andra modeller. För att använda den här enheten måste du montera lämplig utrustning på husets tak.
Luftkällvärmepump
Fördelen med denna design kan tillskrivas dess förmåga att återanvända den kvarvarande värmen från lokalen, som värmer värmepumpen i form av rök, vatten eller luft. På vintern krävs alternativ uppvärmning för att eliminera bristen på värme.
Grundvatten
En värmepump av denna typ är också en mycket effektiv energikälla för uppvärmning. Detta beror på att värmen som kommer från marken 5 meter djup har konstanta värden i temperatur och inte påverkas av förändringar i väderförhållandena på jordens yta. På den externa kretsen är kylvätskan en speciell säker komposition som kallas saltlösning, vilket är säkert ur miljösynpunkt.
Den externa kretsen som används för denna typ av värmepump kan vara av horisontell eller vertikal typ.
Rören som används för detta system måste vara av plast. Horisontellt utförande kräver ett stort markområde. När rören har lagts under marken kan denna tomt inte användas för jordbruksbehov.
Det är tillåtet att odla en gräsmatta eller växter i samma ålder. För vertikal utförande är det nödvändigt att utveckla flera brunnar, vars djup sträcker sig från 50 till 150 meter, eftersom jorden på ett sådant djup har en stabil och hög temperatur. En sådan anordning kallas en geotermisk pump.För att överföra energi från sådana djup används speciella sonder.
Hur värmepumpen fungerar
Miljön omkring oss, vid temperaturer över en grad, har en viss mängd energi. Med hjälp av en värmepump kan denna energi användas. Dess funktionsprincip baseras på värmeöverföring från en källa med låg potential med termisk energi till en värmebärare, vars temperatur är mycket högre.
Hur värmepumpen fungerar
Detta implementeras enligt följande:
- Kylvätskan kommer in i rörledningen i marken. Det värms upp några grader.
- Därefter överför kylmediet som har passerat in i förångaren den energi som samlats in i förångaren.
- Köldmedium finns i den externa kretsen, som förvandlas till gas efter uppvärmning i en värmeväxlare.
- För att öka temperaturen på detta köldmedium kommer det in i kompressorn för kompression vid högt tryck.
- Den redan uppvärmda köldmediumgasen kommer in i kondensorn, som i sin tur avger värme till kylvätskan i rummet.
- Efter slutet av cykeln förvandlas köldmediet som har tappat värme till flytande tillstånd och återgår till sitt ursprungliga läge.
Kylenheter fungerar på en liknande princip. Därför värmepumpar kan användas för att kondensera luft i varmt väder år (delade system), från kylskåpet.
Från driftserfarenheten av en gör-det-själv-värmepump
Som praxis har visat är prestandan för det presenterade alternativet lågt: 2,6-2,8 kW. Det finns inget behov av att prata om värmepumpens höga effektivitet: på ett område på 60 m2 vid -5 oC utomhus bibehåller den + 17oC. Men systemet övervägdes och installerades under pannan - radiatorer, vid en ingångstemperatur på + 45oC, kan helt enkelt inte ge ut mer. Systemet i huset fungerade gammalt och antalet radiatorer ökade inte, men hittills i kylan värmdes de upp av en spis.
Om en regenerativ värmeväxlare läggs till strukturen ökar detta effektiviteten med 10-15%. Med tanke på att kostnaderna är låga kan du göra det. Du behöver två kopparrör på 1,5 meter vardera. En med en diameter på 22 mm, den andra - 10 mm. En ledare med fyra kärnor (längd 3-4 meter, diameter 4 mm) lindas på en tunnare för att öka värmeväxlingsområdet, dess ändar löds på röret så att de inte rullar upp. Trådlindat rör förs försiktigt in i röret med större diameter. Den måste installeras mellan kompressorn och förångaren. Förfiningen är obetydlig men ökar effektiviteten avsevärt. Det är sant att det under vissa förhållanden är osäkert: varm freon kan komma in i kompressorn, vilket kommer att leda till att den misslyckas.
Förbättring av kretsen: du kan lägga till en regenerativ värmeväxlare som ökar produktiviteten med cirka 15-20%
Det andra alternativet för att öka effektiviteten, säkrare och inte mindre effektiv, är att bygga in en extra värmeväxlare för uppvärmning av vatten eller glykol.
Vad du ska leta efter om du bestämmer dig för att skapa din egen värmepump. Det finns några saker som bara kan läras av erfarenhet:
- Startströmmarna för just denna installation var mycket anständiga. Det fanns inte alltid tillräckligt med nätverksresurser för att köra installationen. Om du gör en seriös installation är det därför bättre att ta en trefaskompressor och leverera en trefasingång. Ja, inte billigt, men för en stabil start av en enfaskompressor krävs en elektronisk stabilisator med anständig effekt, som inte heller kan kallas billig.
- En värmepump på ett färdigt kylarsystem ger ingen normal rumstemperatur. De är utformade för en annan kylvätsketemperatur, som dessa installationer, särskilt hemgjorda, extremt sällan kan ge.Uppgradera därför systemet (genom att lägga till minst samma antal kylarsektioner) eller installera vattengolv.
- Om det finns tre ringar med vatten i en brunn betyder det inte att den har en stor debitering. Du måste veta hur mycket vatten han kan ge med sitt ständiga urval.
Principen för värmepumpens funktion
Det speciella med värmepumpar är att de drivs från naturliga energikällor. Pumpen behöver inte diesel, el eller fasta bränslen för att frigöra värmeenergi.
Källan till energi är vatten, atmosfär och jord. Pumparna genererar inte värme utan överför dem helt enkelt till byggnaden. Detta använder en liten mängd elektricitet.
För att ge ett hus värme behöver du bara en värmepump och en värmekälla. Systemets driftsprincip liknar den för ett konventionellt kylskåp, tvärtom. I det här fallet tas värmen från utsidan och överförs till huset.
En viktig punkt: huvudelementet i ett alternativt värmesystem är just värmepumpen, därför måste dess konstruktion närmas mycket noggrant.
Pumpen består av följande delar:
Funktioner hos luft-till-luft-värmepumpen:
- kompressor, som är ett mellanliggande element i systemet;
- förångare. Överföringen av lågpotentialenergi sker i den;
- en strypventil genom vilken köldmediet (freon) återvänder till förångaren;
- kondensor, där freon kyls och värmeenergi frigörs.
Pumpen fungerar enligt en viss princip. Det ser ut så här:
Principen för värmepumpens funktion. (Klicka för att förstora)
- Lågvärdig värme, som släpps ut från externa energikällor, överförs genom rör till förångaren - till det första elementet i pumpkonstruktionen. Värme överförs av värmebärare som klarar låga temperaturer och inte fryser samtidigt.
- Här överförs värmen till köldmediet, som cirkuleras i en sluten slinga i systemet. Freon används ofta som köldmedium.
- I kompressorn verkar högt tryck på freon, vilket avsevärt ökar temperaturen.
- I nästa steg kommer köldmediet in i kondensorn, där värme överförs till värmesystemets krets. Som ett resultat går värmen in i rummet, och freon, när det kyls, återgår till flytande tillstånd.
- Genom tryckreduceringsventilen går freon tillbaka till förångaren, där processen upprepas.
Baserat på pumpens driftsprincip spenderas el endast på kompressorns drift. Som ett resultat gör detta värmepumpen till det mest ekonomiska sättet att överföra värme.
Du kanske är intresserad av en artikel om funktionerna i värmepumpar för hemuppvärmning. Du kan studera en detaljerad klassificering av värmepumpar i den här artikeln.
Resultat
Utan tvekan är kostnaden för en värmepump från en luftkonditionering flera gånger lägre än färdiga fabriksalternativ, även de som tillverkas i Kina. Men det finns många nyanser här: du måste ta hand om källan och mängden tillförd värme, korrekt beräkna längden på värmeväxlare (spolar), installera automatisering, ge garanterad effekt, etc. Men om du kan lösa dessa problem är det utan tvekan fördelaktigt. Låt oss ge dig några råd: under det första året är det mycket önskvärt att ha reservuppvärmning, och testning och provkörning, det är bättre att utföra på sommaren, så att det finns tid att revidera enheten innan start av värmesäsongen.
För- och nackdelar med värmepumpar
Till plussidan användning av värmesystem baserat på användning av värmepumpar kan tillskrivas det följande:
- Lönsamhet under drift;
- Installations miljösäkerhet;
- Installations brandsäkerhet;
- Operativ tillförlitlighet;
- Arbetets autonomi.
Nackdelarna inkluderar:
- Högt pris;
- Komplexiteten hos hela arbetskomplexet;
- Behovet av större reparationer efter utgången av livslängden i samband med betydande materiella investeringar.
