Prve verzije toplinskih crpki mogu samo djelomično zadovoljiti potrebe za toplinskom energijom. Moderne sorte su učinkovitije i mogu se koristiti za sustave grijanja. To je razlog zašto mnogi vlasnici kuća pokušavaju montirati toplinsku pumpu vlastitim rukama.
Mi ćemo vam reći kako odabrati najbolju opciju za toplinsku crpku, uzimajući u obzir geo-podatke područja na kojem se planira instalirati. U članku predloženom za razmatranje detaljno je opisan princip rada sustava korištenja „zelene energije“, navedene su razlike. Uz naš savjet, bez sumnje ćete se zadržati na djelotvornoj vrsti.
Za samostalne majstore predstavljamo tehnologiju montaže toplinske pumpe. Informacije prezentirane za razmatranje dopunjene su vizualnim dijagramima, odabirima fotografija i detaljnim video brifingom u dva dijela.
Što je toplinska pumpa i kako radi?
Izraz toplinska crpka odnosi se na skup specifične opreme. Glavna funkcija ove opreme je prikupljanje toplinske energije i njezin transport do potrošača. Izvor takve energije može biti bilo koje tijelo ili medij koji ima temperaturu od + 1 ° ili više stupnjeva.
U našem okruženju izvori niskotemperaturne topline više su nego dovoljni. To su industrijski otpadi poduzeća, termoelektrane i nuklearne elektrane, kanalizacija, itd. Za rad toplinskih crpki u području kućnog grijanja potrebna su tri prirodno obnovljiva izvora - zrak, voda, zemljište.
Toplinske crpke „crpe“ energiju iz procesa koji se redovito događaju u okolišu. Tijek procesa nikada ne prestaje jer se ljudski kriteriji smatraju neiscrpnim.
Tri navedena potencijalna dobavljača energije izravno su povezana s energijom Sunca, koja pomoću grijanja dovodi zrak s vjetrom i prenosi toplinsku energiju na Zemlju. Upravo je izbor izvora glavni kriterij prema kojem se klasificiraju sustavi toplinskih pumpi.
Princip rada toplinskih crpki temelji se na sposobnosti tijela ili medija da prenesu toplinsku energiju na drugo tijelo ili medij. Primatelji i dobavljači energije u sustavima toplinskih pumpi obično rade u parovima.
Razlikujte sljedeće vrste toplinskih crpki:
- Zrak je voda.
- Zemlja je voda.
- Voda je zrak.
- Voda je voda.
- Zemlja je zrak.
- Voda - voda
- Zrak je zrak.
U ovom slučaju, prva riječ određuje vrstu medija u kojem sustav uzima toplinu niske temperature. Drugi označava vrstu nosača na koji se prenosi ta toplinska energija. Dakle, u toplinskim pumpama voda je voda, toplina se uzima iz vodenog medija, a tekućina se koristi kao nosač topline.
Toplinske crpke konstruktivnog tipa su instalacije za komprimiranje pare. Oni izvlače toplinu iz prirodnih izvora, prerađuju je i transportiraju do potrošača (+)
Moderne toplinske pumpe koriste tri glavna izvora toplinske energije. To - tlo, voda i zrak. Najjednostavnija od ovih opcija je zračna toplinska pumpa. Popularnost takvih sustava povezana je s njihovim prilično jednostavnim dizajnom i lakoćom ugradnje.
Toplinska crpka uključuje unutarnju i vanjsku jedinicu. Vanjski dio je namijenjen za prirodni unos energije, interni za njegovu obradu 
Vanjska jedinica toplinska pumpa zrak-zrak slična je vanjskoj strani klima uređaja, koristi slične principe. 
Ako želite povećati učinkovitost sustava grijanja zrak-zrak, povećajte površinu isparivača. 
Toplinski sustavi koji koriste toplinu iz unutrašnjosti zemlje znatno su složeniji i skuplji za izgradnju. Među njima su vertikalni radovi - bunari 
Za izgradnju horizontalnih sustava isparivača koji uzimaju toplinu iz tla, potrebna su velika područja bez građevine. 
Cijevi isparivača mogu se postaviti u brojne petlje u rovove. Glavna stvar je iskopati u zemlju potrebne snimke energetskog prijemnika 
Bunar za korištenje energije podzemnih voda konstruiran je prema načelima sličnim pravilima uređaja za isparavanje s uzimanjem energije zemlje 
Za uređaj vertikalnog isparivača toplinske crpke koja koristi energiju vode, potreban vam je obližnji spremnik dovoljne površine
Međutim, unatoč toj popularnosti, ove sorte imaju prilično nisku produktivnost. Osim toga, učinkovitost je nestabilna i ovisi o sezonskim kolebanjima temperature.
S padom temperature, njihov učinak značajno pada. Takve varijante toplinskih crpki mogu se smatrati dodatkom postojećem glavnom izvoru toplinske energije.
Opcije opreme koje koriste toplinu tla smatraju se učinkovitijima. Tlo prima i akumulira toplinsku energiju ne samo od Sunca, nego se konstantno zagrijava energijom Zemljine jezgre.
To jest, tlo je vrsta akumulatora topline, čiji je kapacitet praktički neograničen. Štoviše, temperatura tla, osobito na određenoj dubini, konstantna je i varira u beznačajnim granicama.
Opseg energije proizvedene toplinskim pumpama:
Toplinske crpke služe kao dobavljači energije za potrebe niskotemperaturnih krugova grijanja i sustava za grijanje vode. 
Toplinske pumpe najučinkovitije se koriste kao dobavljači energije za krugovi zračnog grijanja. 
Toplinske crpke mogu u potpunosti osigurati sustav toplim podom s potrebnom količinom potrebne rashladne tekućine 
Manja toplinska pumpa male ili srednje snage savršeno se nosi s toplom vodom za privatni bazen
Konstantnost temperature izvora važan je čimbenik stabilnog i učinkovitog rada ove vrste energetske opreme. Slične karakteristike imaju sustavi u kojima je vodeni okoliš glavni izvor toplinske energije. Kolektor takvih crpki nalazi se ili u bunaru, gdje se nalazi u vodonosniku, ili u rezervoaru.
Prosječna godišnja temperatura takvih izvora kao što su tlo i voda varira od + 7º do + 12º C. Ova temperatura je sasvim dovoljna da osigura učinkovit rad sustava.
Najučinkovitije su toplinske pumpe koje izvlače toplinsku energiju iz izvora stabilnih temperaturnih indeksa, tj. iz vode i tla
Glavni elementi dizajna toplinskih crpki
Kako bi elektrana radila u skladu s načelima rada toplinske pumpe, njegov dizajn mora sadržavati 4 glavne jedinice, a to su:
- Kompresor.
- Isparivača.
- Kondenzator.
- Ventil za gas.
Važan element dizajna toplinske crpke je kompresor. Njegova glavna funkcija je povećati tlak i temperaturu para nastalih zbog vrenja rashladnog sredstva. Posebno se koriste moderni scroll kompresori za HVAC opremu i dizalice topline.
Tekućine s niskom točkom vrenja koriste se kao radni medij koji provodi izravan prijenos toplinske energije. Općenito se koriste amonijak i freoni (+).
Takvi kompresori su projektirani za rad na temperaturama ispod nule. Za razliku od drugih sorti, scroll kompresori proizvode malu buku i rade pri niskim temperaturama vrenja plina i visokim temperaturama kondenzacije. Nesumnjiva prednost je njihova kompaktna veličina i niska specifična težina.
Gotovo sva energija toplinske pumpe troši se na transport toplinske energije izvana u prostoriju. Dakle, rad sustava traje oko 1 jedinicu energije u proizvodnji 4 - 6 jedinica (+)
Isparivač kao strukturni element je spremnik u kojem dolazi do pretvorbe tekućeg sredstva za hlađenje u paru. Rashladno sredstvo, koje cirkulira u zatvorenom krugu, prolazi kroz isparivač. U njemu se rashladno sredstvo zagrijava i pretvara u paru. Nastala para pod niskim tlakom usmjerena je prema kompresoru.
U kompresoru se pare rashladnog sredstva izlažu tlaku i njihova temperatura raste. Kompresor pumpa zagrijanu paru pod visokim tlakom prema kondenzatoru.
Kompresor komprimira medij koji cirkulira u krugu, uslijed čega se povećava njegova temperatura i tlak. Zatim komprimirani medij ulazi u izmjenjivač topline (kondenzator), gdje se hladi, prenoseći toplinu u vodu ili zrak
Sljedeći strukturni element sustava je kondenzator. Njegova se funkcija svodi na povrat toplinske energije unutarnjem krugu sustava grijanja.
Serijski uzorci industrijskih poduzeća opremljeni su pločastim izmjenjivačima topline. Glavni materijal za takve kondenzatore je legirani čelik ili bakar.
Za samoproizvodnju izmjenjivača topline prikladna bakrena cijev promjera pola inča. Debljina stijenki cijevi za proizvodnju izmjenjivača topline mora biti najmanje 1 mm
Na početku dijela hidrauličkog kruga, gdje se cirkulirajući medij pod visokim tlakom pretvara u medij pod niskim tlakom, postavlja se termostatski ili na drugi način prigušen ventil. Točnije, prigušnica spojena s kompresorom dijeli sklop toplinske pumpe na dva dijela: jedan s parametrima visokog tlaka, a drugi s niskim.
Kada prolazi kroz ekspanzijski ventil, tekućina koja cirkulira u zatvorenom krugu djelomično isparava, zbog čega tlak pada s temperaturom. Zatim ulazi u izmjenjivač topline, komunicira s okolinom. Snima energiju medija i prenosi je natrag u sustav.
Pomoću prigušnog ventila, protok rashladnog sredstva se kontrolira prema isparivaču. Pri odabiru ventila moraju se uzeti u obzir parametri sustava. Ventil mora odgovarati tim parametrima.
Pri prolasku kroz ventil za regulaciju topline tekućina za prijenos topline djelomično isparava, a temperatura polaza se smanjuje (+)
Odaberite vrstu toplinske crpke
Glavni pokazatelj ovog sustava grijanja je snaga. Od snage na prvom mjestu će ovisiti o financijskim troškovima za kupnju opreme i izbor jednog ili drugog izvora niske temperature topline. Što je veći kapacitet sustava toplinskih pumpi, to su veći troškovi sastavnih elemenata.
Prije svega, to se odnosi na kapacitet kompresora, dubinu bušotina za geotermalne sonde ili na prostor za smještaj vodoravnog spremnika. Odgovarajući termodinamički proračuni su vrsta jamstva da će sustav raditi učinkovito.
Ako postoji spremnik za vodu pored osobnog prostora, toplinska pumpa voda-voda će biti najisplativiji i produktivniji izbor.
Za početak je potrebno proučiti mjesto koje je planirano za ugradnju pumpe. Idealno stanje je postojanje spremnika na ovom mjestu. Korištenjem opcije voda-voda značajno će se smanjiti količina zemljanih radova.
Upotreba topline Zemlje, naprotiv, uključuje veliki broj radova vezanih za iskop. Sustavi koji koriste vodenu okolinu kao toplinu niskog stupnja smatraju se najučinkovitijima.
Uređaj toplinske pumpe, koji iz zemlje izvlači toplinsku energiju, uključuje impresivnu količinu zemljanih radova. Sakupljač se postavlja ispod sezonske razine smrzavanja.
Koristite toplinsku energiju tla na dva načina. Prvi uključuje bušenje bušotina promjera 100-168 mm. Dubina takvih bunara, ovisno o parametrima sustava, može doseći 100 m ili više.
Posebne sonde su smještene u ove bunare. Druga metoda koristi kolektor cijevi. Takav kolektor se postavlja podzemno u horizontalnoj ravnini. Za ovu opciju trebate dovoljno veliko područje.
Za polaganje kolektora idealna su područja s mokrim tlom. Naravno, bušenje bunara će koštati više od horizontalnog položaja spremnika. Međutim, nije svaki site ima slobodnog prostora. Za jedan kW snage toplinske crpke potrebno je od 30 do 50 m² površine.
Postrojenje za uzimanje toplinske energije iz jedne duboke bušotine može biti nešto jeftinije od kopanja jame. No, značajan plus je značajne uštede u prostoru, što je važno za vlasnike malih područja.
U slučaju prisutnosti na mjestu visokog horizonta podzemnih voda, izmjenjivači topline mogu se rasporediti u dvije bušotine smještene na udaljenosti od oko 15 m jedna od druge.
Odabir toplinske energije u takvim sustavima pumpanjem podzemnih voda u zatvorenoj petlji, čiji se dijelovi nalaze u bušotinama. Takav sustav treba instalirati filtar i povremeno čistiti izmjenjivač topline.
Najjednostavnija i najjeftinija shema toplinske crpke temelji se na vađenju toplinske energije iz zraka. Nakon što je postao temelj za uređaj hladnjaka, kasnije u skladu s njegovim načelima su razvijeni klima uređaja.
Najjednostavniji sustav toplinske crpke crpi energiju iz zračne mase. Ljeti sudjeluje u grijanju, zimi u klimatizaciji. Minus sustava je da je u nezavisnoj verziji jedinica s nedovoljnom snagom
Učinkovitost različitih vrsta ove opreme nije ista. Najniži pokazatelji imaju crpke koje koriste zračno okruženje. Osim toga, ove brojke izravno ovise o vremenskim uvjetima.
Tipovi toplinskih crpki imaju stabilne performanse. Koeficijent učinkovitosti ovih sustava varira u rasponu od 2, 8 do 3, 3. Najučinkovitiji sustavi imaju vodu-vodu. To je prvenstveno zbog stabilnosti temperature izvora.
Treba napomenuti da što je kolektor crpke dublje smješten u spremniku, temperatura će biti stabilnija. Da biste dobili sustav snage od 10 kW, trebate oko 300 metara cjevovoda.
Glavni parametar koji karakterizira učinkovitost toplinske pumpe je njegov koeficijent pretvorbe. Što je viši faktor konverzije, toplinska crpka je učinkovitija.
Stopa pretvorbe toplinske crpke izražava se u omjeru toplinskog toka i električne energije koju troši kompresor.
Sama izgradnja toplinske pumpe
Znajući shemu djelovanja i uređaj toplinske crpke, sasvim je moguće samostalno montirati i montirati alternativni sustav grijanja. Prije početka rada potrebno je izračunati sve osnovne parametre budućeg sustava. Da biste izračunali parametre buduće crpke, možete koristiti softver dizajniran za optimizaciju sustava hlađenja.
Najjednostavnije je izgraditi sustav zrak-voda. To ne zahtijeva složen rad na uređaju vanjskog kruga, koji je svojstven u vodi i prizemnim vrstama toplinskih crpki. Za instalaciju će biti potrebna samo dva kanala, od kojih će jedan biti opskrbljen zrakom, a drugi će se koristiti za ispuštanje otpadne mase.
Najjednostavniji način da to učinite je da imate toplinsku pumpu s toplinom izvučenom iz zračne mase. Vanjski ventilator ispuhuje zrak u isparivač.
Osim ventilatora, morate nabaviti kompresor potrebne snage. Za takve jedinice je sasvim prikladan kompresor, koji su opremljeni konvencionalnim split sustavima. Nije potrebno kupiti novu jedinicu.
Možete ga izvaditi iz stare opreme ili koristiti komponente starog hladnjaka. Preporučuje se korištenje spiralne verzije. Ove mogućnosti kompresora, osim što imaju dovoljnu učinkovitost, stvaraju visoki tlak, koji osigurava porast temperature.
Za izgradnju kondenzatora trebate spremnik i bakrenu cijev. Iz cijevi je zavojnica. Za njegovu proizvodnju koristi se bilo koje cilindrično tijelo željenog promjera. Nakon što je na njoj namotana bakrena cijev, možete lako i brzo izraditi ovaj konstrukcijski element.
Spremnik spremnika montiran je u unaprijed isječenoj polovici kapaciteta. Za proizvodnju spremnika je bolje koristiti materijale otporne na korozijske procese. Nakon postavljanja svitka u njega, zavare se polovice spremnika.
Površina zavojnice izračunava se pomoću sljedeće formule:
MT / 0, 8 RT,
gdje je:
- MT je snaga toplinske energije koju sustav proizvodi.
- 0.8 je koeficijent toplinske vodljivosti u interakciji vode s materijalom zavojnice.
- RT - razlika temperature vode na ulazu i izlazu.
Odabir bakrene cijevi za samostalnu proizvodnju zavojnice, morate obratiti pozornost na debljinu zidova. Mora biti najmanje 1 mm. U suprotnom slučaju, prilikom namatanja cijev će se deformirati. Cijev kroz koju se ulaz za rashladno sredstvo nalazi na vrhu spremnika.
Izmjenjivač topline izrađen je od bakrene cijevi namotavanjem bakrene cijevi na objekt cilindričnog oblika. Što je veća površina zavojnice, to je veća učinkovitost crpke
Испаритель теплового насоса можно выполнить в двух вариантах – в виде емкости с находящимся в ней змеевиком и в виде трубы в трубе. Поскольку, температура жидкости в испарителе небольшая, емкость можно выполнить из пластиковой бочки. В эту емкость помещается контур, который выполняется из медной трубы.
В отличие от конденсатора, спираль змеевика испарителя должна соответствовать диаметру и высоте выбранной емкости. Второй вариант испарителя: труба в трубе. В таком варианте трубка с хладагентом размещается в пластиковой трубе большего диаметра, по которой циркулирует вода.
Длина такой трубы зависит от планируемой мощности насоса. Она может быть от 25 до 40 метров. Такую трубу сворачивают в спираль.
Терморегулирующий клапан относится к запорно-регулирующей трубопроводной арматуре. В качестве запорного элемента в ТРВ используется игла. Положение запорного элемента клапана обуславливается температурой в испарителе.
Это важный элемент системы имеет довольно сложную конструкцию. В ее состав входят:
- Термоэлемент.
- Диафрагма.
- Капиллярная трубка.
- Термобаллон.
Эти элементы могут прийти в негодность при высокой температуре. Поэтому во время работ по пайке системы клапан следует изолировать при помощи асбестовой ткани. Регулирующий клапан должен соответствовать производительности испарителя.
После проведения работ по изготовлению основных конструкционных частей наступает ответственный момент сборки всей конструкции в единый блок. Наиболее ответственным этапом является процесс закачки хладагента или теплоносителя в систему.
Самостоятельное проведение подобной операции вряд ли по силам простому обывателю. Тут придется обратиться к профессионалам, которые занимаются ремонтом и обслуживанием климатического оборудования.
У работников этой сферы, как правило, имеется необходимое оборудование. Помимо заправки хладагента они могут протестировать работу системы. Самостоятельная закачка хладагента может привести не только к поломке конструкции, но и к тяжелым травмам. Кроме того, для запуска системы так же необходимо специальное оборудование.
При запуске системы происходит пиковая пусковая нагрузка, составляющая, как правило, около 40 А. Поэтому запуск системы без пускового реле невозможен. После первого пуска необходима регулировка клапана и давления хладагента.
К выбору хладагента стоит отнестись со всей серьезностью. Ведь именно это вещество по сути считается основным “переносчиком” полезной тепловой энергии. Из существующих современных хладагентов наибольшей популярностью пользуются фреоны. Это производные углеводородных соединений, в которых часть атомов углерода замещается на другие элементы.
В результате сборки отдельных элементов теплового насоса должен получиться замкнутый контур, по которому циркулирует рабочая среда
В результате проведения этих работ получилась система с замкнутым контуром. В нем будет циркулировать хладагент, обеспечивая отбор и перенос тепловой энергии от испарителя к конденсатору. При подключении тепловых насосов к системе теплоснабжения дома следует учитывать, что температура воды на выходе из конденсатора не превышает 50 – 60 градусов.
В связи небольшой температурой тепловой энергии, вырабатываемой тепловым насосом, в качестве потребителя тепла нужно выбирать специализированные приборы отопления. Это может быть теплый пол или же объемные низко-инерционные радиаторы из алюминия или стали с большой площадью излучения.
Самодельные варианты тепловых насосов наиболее уместно рассматривать в качестве вспомогательного оборудования, которое поддерживает и дополняет работу основного источника.
С каждым годом конструкции тепловых насосов совершенствуются. В промышленных образцах, предназначенных для бытового использования, используются более эффективные теплопередающие поверхности. В результате производительность систем постоянно растет.
Немаловажным фактором, который стимулирует развитие подобной технологии производства тепловой энергии, является экологическая составляющая. Подобные системы помимо того, что являются довольно эффективными, не загрязняют окружающую среду. Отсутствие открытого пламени делает его работу абсолютно безопасной.
Zaključci i koristan video na temu
Video # 1. Как сделать простейший самодельный тепловой насос с теплообменником из РЕХ трубы:
Video # 2. Продолжение инструктажа:
В качестве альтернативных систем отопления довольно давно используются тепловые насосы. Эти системы обладают надежностью, длительным сроком службы и, что немаловажно, безвредны для окружающей среды. Они всерьез начинают рассматриваться, как очередной шаг на пути развития эффективных и безопасных систем отопления.
Хотите задать вопрос или рассказать об интересном способе сооружения теплового насоса, не упомянутом в статье? Пишите, пожалуйста комментарии в расположенном ниже блоке.