Jak vyrobit tepelné čerpadlo vzduch-voda: schémata zařízení a vlastní montáž

Vzhledem k pravidelnému zvyšování nákladů na topné kapaliny se stávají poptávkou alternativní způsoby vytápění.Například praktické tepelné čerpadlo vzduch-voda, které k vytápění využívá energii vzduchu. Instalace nevyžaduje drahý spotřební materiál, je snadno použitelná a bezpečná.

Vzhledem ke značné ceně tovární montáže jednotky má mnoho lidí zájem o samostatnou konstrukci tohoto systému. Prozradíme vám, co bude potřebovat domácí kutil na stavbu domácího tepelného čerpadla. Zde zjistíte, jakým technickým vybavením byste se měli zásobit.

Vlastnosti tepelného systému vzduch-voda

Tepelné čerpadlo, kterému je věnován tento článek, na rozdíl od jiných modifikací podobného zařízení (zejm. voda-voda a půda-voda), má řadu výhod:

• šetří elektrickou energii;
• instalace nebude vyžadovat rozsáhlé výkopové práce, vrtání studní nebo získání zvláštních povolení;
• Pokud systém napojíte na solární panely, můžete zajistit jeho úplnou autonomii.

Významnou výhodou tepelného systému, který získává energii větru a převádí ji do vody, je jeho 100% ekologická nezávadnost.

Než začnete navrhovat čerpadlo, musíte zjistit, v jakých případech je systém nejúčinnější a kdy je jeho použití nevhodné.

Systém tepelného čerpadla, který získává energii ze vzduchové hmoty, lze použít k ohřevu všech typů chladicích kapalin používaných v CIS: voda, vzduch, pára

Specifika aplikace a provozu

Tepelné čerpadlo pracuje produktivně výhradně v teplotním rozsahu od -5 do +7 stupňů. Při teplotě vzduchu +7 bude systém generovat více tepla, než je nutné, a při teplotách pod -5 nebude stačit na vytápění. To je způsobeno skutečností, že koncentrovaný freon obsažený ve struktuře vře při teplotě -55 stupňů.

Teoreticky může systém generovat teplo i ve 30stupňových mrazech, ale na vytápění to stačit nebude, protože topný výkon přímo závisí na rozdílu mezi bodem varu chladiva a teplotou vzduchu.

Tento systém tedy nebude vhodný pro obyvatele severních oblastí, kde chladné počasí nastává dříve, ale v domech v jižních oblastech může efektivně sloužit několik chladných měsíců.

Pokud jsou v místnosti instalovány standardní baterie, bude tepelné čerpadlo pracovat méně efektivně. Zařízení vzduch-voda se nejlépe kombinuje s konvektory a jinými radiátory s velkou plochou, stejně jako systémy "teplé podlahy"., „teplé stěny“ vodního typu.

Také samotná místnost musí být zvenčí dobře izolovaná, mít zabudovaná vícekomorová okna, která poskytují lepší tepelnou izolaci než klasická dřevěná nebo plastová.

Tepelné čerpadlo nejlépe spolupracuje se systémem „teplé podlahy“ na bázi vody, který nevyžaduje ohřev chladicí kapaliny nad 40 - 45 °C

Domácí výroba Tepelné čerpadlo bude schopen efektivně vytápět domy do 100 metrů čtverečních. m a zaručeně vyrobí výkon 5 kW. Je třeba si uvědomit, že naplnit freon dostatečně kvalitně do struktury vytvořené v domácích podmínkách je nemožné, takže počítejte s jeho bodem varu až -22 stupňů.

Doma montované zařízení je ideální pro zásobování teplem garáže, skleníku, technické místnosti, malý soukromý bazén atd. Systém se obvykle používá jako doplňkové vytápění.

Elektrický kotel nebo jiné tradiční vybavení pro topnou sezónu bude v každém případě vyžadováno. Při velkých mrazech (-15-30 stupňů) se doporučuje vypnout tepelné čerpadlo, aby nedocházelo k plýtvání elektřinou, protože v tomto období není jeho účinnost větší než 10 %.

Tepelná čerpadla dodávají dostatek energie pro ohřev vody v krytých soukromých bazénech (+)

Princip fungování systému

Pracovní látkou v konstrukci je vzduch. Prostřednictvím venkovní jednotky, která je instalována venku, vstupuje kyslík potrubím do výparníku, kde interaguje s chladivem.

Pod vlivem teploty se freon stává plynným (protože vře při -55 stupních) a vstupuje do kompresoru v zahřáté formě pod tlakem. Zařízení stlačuje plyn, čímž zvyšuje jeho teplotu.

Horký freon vstupuje do okruhu akumulační nádrže (kondenzátoru), kde je teplo předáváno vodě, kterou lze následně využít k organizaci vytápění a FGP. V kondenzátoru ztrácí freon pouze část tepla a je stále v plynném stavu.

Při průchodu škrticí klapkou se chladivo rozstřikuje, v důsledku čehož se jeho teplota snižuje. Freon se stává kapalným a v této formě přechází do výparníku. Cyklus se opakuje.

Na obrázku je schematicky znázorněna realizace principu elementárního tepelného čerpadla, rozděleného kompresorem a expandérem na dva okruhy – vysokotlaký a nízkotlaký

Pro ty, kteří si chtějí postavit vlastní Tepelné čerpadlo z odpadních materiálů a použitého zařízení, například ze staré lednice, pomohou informace obsažené v námi doporučeném článku.

Stavba tepelného čerpadla vzduch-voda

Systém tepelného čerpadla se skládá ze čtyř hlavních prvků:

• venkovní jednotka;
• Nádrže výměníku tepla a výparníku;
• kompresorová jednotka;
• akumulační nádrž (kondenzátor).

Podívejme se na konstrukční vlastnosti každého bloku.

Sestavení venkovní jednotky

K vytvoření externího bloku budete potřebovat:

• Rám. Tradičně je vhodná jednotka z děleného systému, pračky nebo jiného velkého zařízení, někdy si ji postaví sami svařování kovové prvky. Po montáži je důležité kov ošetřit práškovou antikorozní barvou.
• Fanoušek. Výrobek lze zapůjčit ze starého díla klimatizační systémy nebo zakoupit samostatně.

Model ventilátoru by měl mít široké plastové lopatky a nejlépe s odnímatelným motorem, aby bylo možné jej připojit k senzoru.

K sestavení venkovní jednotky budete potřebovat kryt a ventilátor pod klimatizačním systémem. Orientační parametry bloku – 75x85x30 cm

Výparník a pomocné prvky pro jeho provoz lze instalovat do venkovní jednotky, ale je vhodnější umístit tyto části do samostatného pouzdra.

Venkovní jednotku instalujte ve vzdálenosti 2-10 m od domu. Je důležité pro něj postavit základ a nainstalovat baldachýn, který chrání konstrukci před srážkami. Před ventilátorem je také nutné zajistit mřížku, aby se do lopatek a potrubí ventilátoru nedostaly nečistoty, nečistoty a listí.

Kromě toho je vhodné instalovat topná tělesa, která chrání boky a panely před námrazou.V tomto případě nebude nutné dodatečné zahřívání pouzdra. Místo pro instalaci jednotky musí být dobře větrané a mimo zdroje otevřeného ohně.

Blok s výměníkem-výparníkem

Výparník lze zakoupit již hotový pomocí služeb online dodavatelů, nebo si jej můžete vytvořit sami. K tomu potřebujete 80litrovou nádrž a měděný drát o průměru 10 mm a tloušťce nejméně 1 mm.

Délka se vypočítává individuálně s ohledem na požadovaný výkon. Pro 5 kW zařízení můžete vzít 10 m. Freon se bude ohřívat a cirkulovat ve výparníku, stejně jako kontakt se vzduchem.

Chcete-li vytvořit výměník tepla, musíte zkonstruovat cívku. K tomu je drát omotán kolem silnostěnné trubky o průměru nepřesahujícím šířku nádrže. Je důležité ponechat střihy, které přesahují výšku postavy. Budou potřeba pro připojení cívky k dalším prvkům systému - kompresoru a akumulační nádrži.

Pro vytvoření cívky se měděná trubka se stěnami asi 1 mm omotá kolem plynové láhve, trubky nebo plastové láhve naplněné vodou.

Do těla jsou vyříznuty 2 tvarovky pro připojení potrubí a jsou vytvořeny dvě spojky pro výstup drátu. Spoje jsou utěsněny. Hotová konstrukce je zajištěna pomocí konzol ve tvaru L.

Doporučuje se dodatečně nainstalovat odmrazovací relé na výparník, protože v nádrži bude cirkulovat vzduch, jehož teplota je záporná. V tomto případě může kondenzace hromadící se v systému vést k námraze na výparníku. Abyste zabránili tvorbě vlhkosti, můžete do systému zavést filtr-dehydrátor.

Pravidla pro instalaci kompresoru

K instalaci kompresoru budete potřebovat samostatný kryt se zvukovou a vibrační izolací, protože téměř všechny úpravy zařízení jsou během provozu hlučné. Použitý kompresor můžete vzít zpod chladničky, klimatizace nebo zakoupit nový model.

Pro tepelná čerpadla jsou vhodné následující typy kompresorů:

1. Rotační kompresory jsou nejlevnější, ale mají řadu nevýhod – jsou hlučné, mají nízkou účinnost a vydrží 8-10 let.
2. Spirála úpravy jsou instalovány ve všech moderních modelech klimatizací a chladniček. Jsou odolné (15-20 let), tiché, účinné, ale jsou drahé.
3. Píst modely se instalují hlavně na průmyslové chladničky. Výrobky mají dobrou účinnost, jsou odolné (15-20 let), ale jsou extrémně hlučné a drahé.

Pro tepelné čerpadlo je nutné zvolit jednofázový kompresor. Před nákupem je důležité zjistit, s jakým typem freonu zařízení pracuje. Je vhodné zakoupit model, který běží na R22, nejlépe na R422. S tímto typem chladiva se pracuje snadněji než s jakýmkoli jiným typem freonu.

Kompresor je propojen trubkami s jednotkou výparníku a kondenzátoru. Díky zařízení freon zvyšuje svou teplotu.

Návrh akumulační nádrže (kondenzátoru)

K výrobě kondenzátoru budete potřebovat pouzdro ze 100litrového kotle nebo jakékoli jiné nerezové nádrže stejného objemu. Vyžaduje se také cívka z měděné trubky. Čerpadlo o výkonu 5 kW může použít 12 metrů drátu. Horký freon projde trubicí cívky a způsobí ohřátí vody.

Krok #1: Vytvoření cívky

K výrobě cívky budete potřebovat měděný drát o průměru minimálně 26 mm a tloušťce stěny 1 mm. Musí být navinuta na trubce, která má menší průřez než nádrž.

Výška spirály musí odpovídat výšce těla. Je důležité ponechat vývody potrubí mimo nádrž, aby bylo možné napojit spirálu na výparník a kompresor.

Krok č. 2: Příprava případu

Pro instalaci cívky musí být nádrž rozříznuta. Budete muset vytvořit otvory nahoře a dole pro výstupy z měděného drátu a také vyříznout další přihrádky pro instalaci 2 armatur, z nichž jedna je určena pro výstup vody a druhá pro její vstup. Po těchto postupech musí být nádrž utěsněna.

Tepelný výměník-kompresor lze zakoupit samostatně jako hotovou konstrukci. Pomocí továrně smontovaného zařízení můžete zvýšit výkon a účinnost instalace.

Chladivo označené R22 má být podle montrealských předpisů vyřazeno do roku 2030. K naplnění systému je lepší použít jeho náhradu - chladivo R422

Připojení venkovní jednotky k výparníku

Pro připojení venkovní jednotky a výparníku budou zapotřebí 2 polyetylenové trubky HDPE 32. Vzduch bude procházet jednou trubkou a vystupovat jinou.

Trubky mohou být zakopány v zemi po přidání jakéhokoli písčitého materiálu do příkopu nebo ponechány na povrchu, pokud je vnější plášť umístěn v blízkosti domu.

Připojení výparníku, kompresoru a nádrže

V tomto systému cirkuluje freon. Chcete-li připojit cívky s kompresorem a škrticí klapkou, musíte kontaktovat specialisty na chlazení.Pro člověka, který nemá zkušenosti s pájecími pracemi, i když má nástroje a materiály, bude obtížné správně propojit všechny prvky do jednoho systému, aby byl zajištěn provoz konstrukce.

Kromě toho bude vyžadováno mnoho dalších materiálů - trubky různých průměrů, různé modifikace vypouštěcí kohouty, odvzdušňovací ventily, pojistné ventily, jakož i potrubní spony, spony, řezačky trubek pro řezání úseků potrubí.

Dále budete potřebovat další specializované přístroje, které jsou k dispozici v každé opravně ledniček a klimatizací.

Vysoce kvalitní vstřikování freonu se provádí také pomocí speciálního zařízení. Proto je pro kombinování výměníků tepla, kompresoru a škrticí klapky v pracovním systému pohodlnější a výhodnější obrátit se na profesionály.

Implementace řídicích systémů závodu

Pro sledování tlaku a teploty freonu můžete použít desku s displejem zpod jakékoli klimatizace. Během procesu pájení lze s pomocí specialistů návrh správně implementovat do instalace.

Je možné připojit i speciální zařízení – čidlo otáčení ventilátoru. Reguluje rychlost otáčení lopatek a také automatizuje rychlost oběhového čerpadla freonů.

Navíc můžete nastavit časovač elektrický startér, zařízení, které chrání kompresor před přehřátím. Všechny tyto díly lze zakoupit v opravnách nebo na aftermarketu.

Výpočet výkonu tepelného čerpadla vzduch-voda

Pro vytápění místnosti o rozloze 100 m2. m bude vyžadovat tepelné čerpadlo s větším výkonem. Požadovaný instalační výkon můžete přibližně vypočítat pomocí tabulky:

Tyto tabulky vám pomohou vypočítat plochu cívky pro vytvoření instalace konkrétního výkonu

Chcete-li určit, jaký výkon má mít kompresor, jaký průměr potrubí použít a další důležité údaje při návrhu tepelného čerpadla vzduch-voda, musíte použít jednu z následujících metod:

• Použijte online kalkulačky umístěné na webových stránkách výrobců výměníků tepla.
• Použít software CoolPack 1,46, Copeland.
• Pozvěte specialistu, který provede potřebná měření a výpočty.

Plocha kondenzátorové cívky (PZK) lze vypočítat pomocí vzorce:

PZK = M/0,8DT,

kde M je výkon instalace v kW; 0,8 - koeficient tepelné vodivosti při kontaktu s vodou a mědí; DT je ​​teplotní rozdíl mezi vstupním a výstupním vzduchem v systému.

Výše uvedené parametry tepelného čerpadla jsou vhodné pro místnosti do 100 metrů čtverečních. metrů. Instalační výkon - 5 kW. Pokud si zakoupíte speciální výměníky tepla, je docela možné zvýšit instalační výkon na 10-15 kW.

Obrázek ukazuje systém, ve kterém jsou výměníky tepla, kompresor a škrticí klapka kombinovány v jedné nádrži. Konstrukce využívá tovární výměníky tepla (+)

Údržba domácí instalace

Pro kvalitní provoz vyžaduje tepelné čerpadlo další údržbu. Pokud zařízení používáte v zimě (vzhledem k tomu, že v krytu není instalováno žádné přídavné topení), bude nutné jednotku pravidelně zahřívat, protože se na jejím povrchu vytvoří ledová krusta.

Je také nutné pravidelně:

• Očistěte lopatky ventilátoru od nečistot - listí, prachu, nečistot, sněhu atd.
• Namažte kompresor podle jeho pokynů.
• Vyměňte olej v kompresoru a ventilátoru.

Kromě toho je pro normální fungování systému nutné pravidelně kontrolovat neporušenost měděného potrubí, napájecího kabelu napájejícího kompresor, ventilátor a další zařízení.

Závěry a užitečné video k tématu

Následující video vám představí princip fungování a konstrukci tepelného čerpadla, které zpracovává větrnou energii:

Domácí tepelné čerpadlo vzduch-voda je jedním z účinných a levných zařízení pro přitápění domu. Tento systém může vyrobit a nainstalovat kdokoli.

Komentáře pište do bloku níže. Možná máte zajímavé informace a fotografie k tématu článku? Ptejte se, sdílejte své vlastní názory a tipy, které jsou užitečné pro návštěvníky webu.