Pompa ciepła powietrze-woda: przegląd technologii samodzielnego projektowania

Nowoczesna pompa ciepła powietrze / woda to niezwykle przydatne urządzenie. Nawet jeśli temperatura zewnętrzna zbliża się do zera, można go wykorzystać do skutecznego ogrzania dość dużych pomieszczeń. Jeśli pompy ciepła typu „woda gruntowa” lub „woda-woda” są łatwiejsze do zainstalowania w prywatnym domu z przestronną działką, wówczas model typu „powietrze-woda” jest instalowany bez problemów w budynkach miejskich, zarówno mieszkalnych, jak i biurowych.

Jak działa ten system?

Świat wokół nas jest pełen energii, wystarczy go tylko zebrać i właściwie wykorzystać. W tym celu zaprojektowano pompy ciepła powietrze-woda. Za ich pomocą możliwe jest zbieranie energii o niskim potencjale ze środowiska i przekształcanie jej w ciepło o wysokim potencjale, które może bardzo skutecznie ogrzewać dom. Eksperci nazywają ten proces odwrotną zasadą Carnota, na podstawie której działają agregaty chłodnicze.

Za pomocą potężnego wentylatora zwykłe powietrze jest pobierane z zewnątrz. Styka się z parownikiem, w którego wnętrzu krąży czynnik chłodniczy. Po podgrzaniu czynnik chłodniczy odparowuje i dostaje się do sprężarki. Tutaj jest sprężany i podgrzewany do temperatury około 75 stopni i pod ciśnieniem wchodzi do skraplacza. Tam czynnik chłodniczy skrapla się i staje się płynny, wydzielając ciepło do domowego systemu grzewczego. Ciekły czynnik chłodniczy dostaje się do parownika, gdzie nagrzewa się pod wpływem powietrza zewnętrznego itp. Cykl „ogrzewanie-parowanie-sprężanie-kondensacja” powtarza się wielokrotnie.

Jednostka zewnętrzna pompy ciepła powietrze-woda jest umieszczona na stronie, wybierając w tym celu w pobliżu domu miejsce o dobrej cyrkulacji powietrza

Zaleca się, aby pomp ciepła wszystkich typów nie używać z tradycyjnymi grzejnikami, ale z tymi rodzajami ogrzewania, które nie wymagają ogrzewania płyn chłodzący do wysokich temperatur. Zawierają "ciepła podłoga», ogrzewanie powietrzne, grzejniki wielkopowierzchniowe itp.

Zalety i wady takiego ogrzewania

Nowoczesna pompa ciepła powietrze / woda jest wydajna i może znacznie zaoszczędzić na ogrzewaniu, ponieważ:

• powietrze można nazwać najtańszym i najtańszym zasobem odnawialnym;
• koszt instalacji takiego urządzenia będzie tańszy niż montaż innych typów pomp ciepła (gleba-woda, woda-woda itp.), a cały proces jest prostszy i szybszy;
• ogrzewanie można prowadzić nawet przy ujemnej temperaturze zewnętrznej;
• urządzenie działa prawie bezgłośnie;
• zapewniona jest wydajna wymiana powietrza w pomieszczeniu;
• kontrola instalacji może być przeprowadzona automatycznie.

Rzeczywiście, konstruując powietrzną pompę ciepła, nie trzeba wiercić studni ani wykonywać wykopów na dużą skalę, nie ma potrzeby budowy wymiennika ciepła dla obwodu zewnętrznego itp. Potrzebne będą dwa małe kanały, przez które powietrze będzie pobierane, a następnie wracane na zewnątrz. Do tego dwa małe bezludny rurociąg. Istnieją modele, które nie potrzebują takich rurociągów.

W przypadku pompy ciepła powietrze-woda potrzebny będzie duży wentylator, który dostarczy przepływ powietrza do parownika. Łopatki wentylatora muszą być przykryte grillem.

Wady tego projektu są nieliczne, ale należy je wziąć pod uwagę. Chociaż uważa się, że powietrzna pompa ciepła może pracować wydajnie przez cały rok, nadal lepiej jest używać jej w obszarach o łagodnych i ciepłych zimach. Nie zaleca się włączania takiej pompy ciepła w temperaturach poniżej -7 stopni. Jednocześnie wydajność systemu w zimie będzie niższa niż wiosną lub jesienią. Chociaż producenci twierdzą, że przemysłowe modele pomp ciepła tego typu mogą z powodzeniem pracować w temperaturze -25 Celsjusza. W obszarze o trudnym klimacie najbardziej opłacalna może być kombinacja pompy ciepła i tradycyjnego kotła, który włącza się tylko w przypadku silnego przeziębienia.

Oczywiście do działania dowolnej pompy ciepła potrzebna jest energia elektryczna. Za każdy kilowat zużytej energii elektrycznej urządzenie pozwala uzyskać 3-4 kW energii naturalnej. Dlatego ostatecznie zastosowanie pompy ciepła do ogrzewania jest opłacalne w porównaniu z kosztem ogrzewania za pomocą gazu, oleju napędowego, paliwa stałego lub ogrzewania za pomocą kotła elektrycznego. Nie należy jednak zapominać o zależności systemu od dostępności energii elektrycznej.

Algorytm składania domowej jednostki

Prawie wszystkie elementy powietrznej pompy ciepła można wykonać niezależnie. Zaleca się usunięcie sprężarki z konwencjonalnego układu dzielonego. Z reguły takie urządzenie ma odpowiednie cechy i działa dość cicho. Oprócz kompresora potrzebne będą różne materiały:

• zbiornik metalowy ze stali nierdzewnej o pojemności 100 l lub większej;
• plastikowa beczka z szeroką szyjką;
• rury miedziane o różnych średnicach (grubość ścianki rury - co najmniej 1 mm);
• zestaw złączek i adapterów;
• elektrody
• kurek spustowy;
• dmuchawa powietrza DU-15;
• Zawór bezpieczeństwa;
• manometry;
• urządzenia do automatycznego sterowania;
• wsporniki do mocowania elementów systemu;
• freon i inni

Uwaga! Gdy sprężarka jest włączona, wymagany będzie wystarczająco duży prąd, dlatego zalecane obciążenie znamionowe miernika elektrycznego w domu powinno wynosić co najmniej 40A.

Aby wykonać powietrzną pompę ciepła, musisz:

1. Zaopatrz się w odpowiedni kompresor i wsporniki do montażu na ścianie. Aby wykonać pompę ciepła 9kW, potrzebujesz sprężarki o mocy 7,2 kW.
2. Aby wykonać cewkę z miedzianej rurki, równomiernie owijając rurkę wokół cylindra o pożądanej średnicy.
3. Aby zrobić kondensator, przekrój na pół stalowego zbiornika na 100 litrów, włóż cewkę miedzianą do środka.
4. Zaparz zbiornik i zainstaluj połączenia śrubowe. Aby zainstalować gotowy kondensator, będziesz również potrzebował wsporników.
5. Wytnij plastikową beczkę, aby zrobić parownik.
6. Włóż cewkę miedzianą o średnicy 1/2 cala z rury do parownika.
7. Aby zamontować parownik na ścianie, potrzebujesz innego zestawu wsporników w kształcie litery L.
8. Połącz elementy we wspólny system.
9. Poproś mistrza chłodnictwa, który sprawdzi jakość wykonania i przepompuje czynnik chłodniczy do systemu.

Następnie należy zapewnić wlot powietrza zewnętrznego i jego wylot w celu kontaktu z parownikiem, a także podłączyć urządzenie do systemu grzewczego domu.

Aby wykonać cewkę z miedzianej rurki do pompy ciepła powietrze-woda, możesz wziąć cylinder o odpowiedniej średnicy spod freonu lub gazu i ostrożnie owinąć nad nim rurkę

Sprężarkę pompy ciepła powietrze-woda można usunąć z układu rozdzielonego, upewniając się, że ma wystarczającą moc. Metalowy zbiornik nadaje się do produkcji kondensatora

Podstawowe zasady działania powietrznej pompy ciepła przedstawiono w materiale wideo na przykładzie modelu przemysłowego:

Należy pamiętać, że jeśli zdecyduje się na użycie pompy ciepła równolegle z kotłem, zaleca się użycie objazd.

Kilka słów o obliczeniach mocy

Przed rozpoczęciem pracy nad stworzeniem pompy należy określić jej moc. Nie rób urządzenia „z marginesem”, ponieważ spowoduje to całkowicie niepotrzebne koszty materiałowe. Brak zasilania wpłynie na wydajność systemu, w którym to przypadku dom będzie zbyt zimny.

Do szczegółowych obliczeń mocy pompy ciepła specjaliści używają specjalnych programów, które pozwalają określić inne parametry, na przykład obszar miedzianej cewki itp. Ludowi rzemieślnicy robią to łatwiej - używają kalkulatorów internetowych, które są instalowane w niektórych wyspecjalizowanych miejscach. W polach specjalnych należy wprowadzić dane:

• region, w którym znajdują się lokale;
• całkowita powierzchnia domu prywatnego;
• wysokość sufitów w pokojach;
• stopień izolacji budynku.

Na podstawie tych danych program poda obliczoną moc pompy ciepła. Oczywiście im lepiej budynek jest izolowany, tym mniej ciepła będzie potrzebne do jego ogrzania, dlatego zaleca się rozwiązanie problemu izolacji cieplnej przed rozpoczęciem instalacji. Dla Ciebie udostępniamy dane orientacyjne w celach informacyjnych.

Szacowana zależność wymaganej mocy grzewczej VT od powierzchni domu o dobrych właściwościach termoizolacyjnych

Właściwa technologia konserwacji

Działanie pomp ciepła jest regulowane automatycznie, więc ten system nie wymaga specjalnej codziennej pielęgnacji. Niemniej jednak zaleca się okresowe, przynajmniej raz w roku, sprawdzanie wszystkich elementów systemu w celu zidentyfikowania potencjalnych problemów i zapobiegania im. Właściciel pompy ciepła powinien:

1. Sprawdź stan wszystkich dostępnych filtrów i wyczyść je.
2. Monitoruj temperaturę oleju w sprężarce (powinna być ciepła).
3. Usuń zanieczyszczenia uwięzione w zewnętrznym wymienniku ciepła.
4. Usuń kurz i brud z czujników temperatury.
5. Sprawdź stan okablowania i linie połączeń.
6. Sprawdź węże, rury i ich połączenia, ujawniając wycieki.
7. W razie potrzeby nasmaruj odpowiednie punkty na silniku i wentylatorze.

Zazwyczaj sprężarka jest wyposażona w system ogrzewania olejowego. Przed uruchomieniem pompy należy pozostawić ją włączoną na kilka godzin, aby olej miał czas na rozgrzanie. Bez tego zabezpieczenia sprzęt może bardzo szybko ulec awarii.