Sådan fungerer en vand-til-vand varmepumpe og lav den selv

Udstyrsfunktioner

I halvfjerdserne i Amerika viste den bemærkelsesværdige opfinder Eugene Frenette verden sin skabelse - Frenette varmepumpen, opkaldt efter dens opdager.

Det er primært bemærkelsesværdigt for det faktum, at effektiviteten overstiger 100%. Nogle tror på både 700 og 1000 procent, men skeptikere, der opererer med fysiske love, støtter dem ikke – det er trods alt en overdrivelse.

Frenett-pumpens omfang er ikke begrænset til beboelsesrum. Det er blevet brugt med succes i produktionen.

På et tidspunkt var denne enhed meget populær, så entusiaster studerede dens kredsløb og forbedrede mere og mere varmepumpens design.

Det grundlæggende princip er stadig ikke ændret: skaberen af ​​enheden tilbød en enkel, men genial i sin enkelhed, opfindelse. Alt er baseret på frigivelse af varme på grund af friktion.

Da han første gang introducerede Frenette varmepumpen, var ordningen som følger:

• To cylindre af fremragende størrelse: en mindre i en større. Olie imellem.
• En lille motor er udstyret på den ene side med en ventilator, på den anden side - med en motor (elektrisk motor).
• Yderhuset indebar riller til luft, og termostaten optimerede driften af ​​installationen.

Lad os nu finde ud af, hvordan denne enhed tilnærmelsesvis fungerede, som i sit design adskiller sig fra de fleste af de klimaenheder, vi kender og kender.

Rotationen af ​​den lille cylinder varmer olien op. Ventilatoren cirkulerer varm luft i rummet.

På trods af at dette system kaldes en varmepumpe, falder Frenett-maskinen kun sammen med den korrekte repræsentation af dette udtryk i rollen som en varmelegeme.

Varmepumpen skal arbejde efter det omvendte Carnot-princip, der omdanner miljøets lave potentiale til et højt potentiale af varmeenergi. Her er der ikke sådan noget.

Mange forsøgte at transformere opfindelsen, inklusive dens skaber selv. Derfor kan du finde forskellige typer Frenett pumpe.

Strukturelle forskelle fra ovenstående nuancer kan for eksempel være som følger:

Tromlen med cylindre er i vandret position, en aksel passerer gennem midten, hvis ende rager udad. Der er ingen ventilator, normalt erstattes den af ​​en radiator, eller kølevæsken tilføres direkte til systemet

Det er vigtigt at sikre installationens tæthed. Udsigt fra to tromler med et pumpehjul imellem dem. Den opvarmede olie skydes ud fra pumpehjulet ind i mellemrummet mellem rotoren og pumpehuset, hvilket sikrer maksimal ydeevne.
Ikke-standard type Frenett-pumpe, udviklet af Khabarovsk-forskere

Olien erstattes af vand, basen er et svampeelement.Dampen, der dannes under opvarmning og kogning, bevæger sig gennem kanalerne med en hastighed på op til 135 meter i minuttet. Dette design er i stand til at eksistere uden tilførsel af energi udefra. Det bruges kun til industrielle formål.

Den opvarmede olie skydes ud fra pumpehjulet ind i mellemrummet mellem rotoren og pumpehuset, hvilket sikrer maksimal ydeevne.
Ikke-standard type Frenett-pumpe, udviklet af Khabarovsk-forskere. Olien erstattes af vand, basen er et svampeelement. Dampen, der dannes under opvarmning og kogning, bevæger sig gennem kanalerne med en hastighed på op til 135 meter i minuttet. Dette design er i stand til at eksistere uden tilførsel af energi udefra. Det bruges kun til industrielle formål.

Varmepumpemonteringsteknologi

Overvej detaljeret skemaet for oprettelse og montering:

1. Vi udfører beregningen af ​​pumpen. Dette kan gøres ved hjælp af en speciel lommeregner, der korrelerer området af opvarmede lokaler med systemets kraft. Generelt forløber beregningsprocessen som følger: lommeregneren bruger de indtastede data (arealet af ​rummene og højden af ​​lofterne i dem), konverterer dem til volumen og giver ved udgangen anbefalinger vedrørende det praktiske pumpekraft til dette tilfælde.
2. Valg af den rigtige kompressor Vi vil straks fastsætte et punkt (for de "hjemmelavede" mestre): kompressoren i varmepumpen oprettes aldrig manuelt, da systemets ydeevne som helhed vil afhænge af effektiviteten af ​​dets arbejde og endda den mindste fejl vil være nok til svigt af alle strukturelle elementer i pumpen. Den bedste mulighed bør vælges baseret på den beregnede pumpeeffekt: Kompressoreffekten skal være omkring 1/3 af pumpens mulige varmeoverførsel.
3. Fordamper design.Denne proces er ret enkel, hvis du tager den seriøst og er forsigtig, mens du arbejder. Så som dette element kan du bruge en polymertank med låg. En kobberspole trækkes langs tankens indre overflade, hvis længde og diameter skal bestemmes på forhånd. Først beregner vi rørområdet ved hjælp af formlen P \u003d M / 0,8ΔT. M er pumpens effekt og ΔT er temperaturforskellen. Den resulterende værdi er i forhold til arealet af en lineær meter af røret. Vi lægger det korrekt bøjede rør i tanken og bringer enderne ovenfra og nedefra. Derefter monterer vi to udtag (metalbeslag). Vi fastgør to slanger til dem: øverst - tryk, i bunden - udløb (til dræning af vand).
4. Nu kan du starte processen med at samle kondensatoren. Forresten er det næsten identisk med processen med at samle fordamperen, med den eneste forskel, at der bruges en rustfri stålbeholder i stedet for en polymertank, og en allerede opvarmet kølevæske vil cirkulere gennem selve strukturen.
5. Den sidste, men ikke mindre vigtige fase er samlingen af ​​alle strukturelle elementer sammen. Så først og fremmest er en kompressor monteret på den forberedte platform / fundament. Derefter forbindes det øverste kondensatorudløb til dets afgangsforgreningsrør, og det nederste kondensatorudløb er fastgjort til fordamperens udløb. Til dette bruges et kobberrør, hvis diameter skal svare til diameteren af ​​spolerne installeret inde i systemets strukturelle elementer. Det er tilbage at forbinde det øvre fordamperudløb med sugekompressortilslutningen. Nu kan du fylde kølevæsken på.

Dette afslutter vores overvejelse af funktionerne i en vand-til-vand varmepumpe og teknologien til at installere den med vores egne hænder.Vær yderst forsigtig, når du udfører alt arbejde. Held og lykke!

Luft-til-vand varmepumpe

Installation og drift af AIR-WATER varmepumpen

Luft som en kilde til lavtemperatur termisk energi

Teoretisk set kan luft bruges som en kilde til lavtemperatur termisk energi, uanset dens temperatur. I praksis er luft-til-vand varmepumper effektive ved en lufttemperatur på mindst -15 C. Til dato er der allerede pumper til salg, der kører ved en temperatur på -25 C, men indtil videre er deres omkostninger for høje , hvilket gør denne type varmeteknisk udstyr utilgængeligt for den almindelige forbruger.

I sin mest primitive form kan en luft-til-vand varmepumpe opfattes som et klimaanlæg, der bruges til at afkøle miljøet og dumpe "overskydende" varme ind i et opvarmet rum.

Samtidig kræver en luft-til-vand varmepumpe ikke at grave gruber eller bore brønde, lægge rørledninger langs bunden af ​​reservoirer eller installere vertikale kollektorer, der er nødvendige for at muliggøre vand-til-vand- eller jord-til-vand varmepumper. operere. Den er nem at betjene og giver dig samtidig mulighed for at få billig varme til opvarmning af din bolig.

Ud over klimaanlæg kan varmepumper af denne type laves i henhold til 2 layoutskemaer:

• I form af et opdelt system bestående af 2 blokke forbundet med kommunikation
• i form af en monoblok

Som regel er en monoblok en enkelt enhed samlet i et hus og installeret i eller uden for huset. Til indendørs installation er det nødvendigt at sørge for en fri kanal til luftindtag.Samtidig er udendørs installation at foretrække: det giver dig mulighed for at flytte kompressoren som en kilde til støj uden for rummet.

Til dato producerer mange producenter luft-til-vand varmepumper i form af monoblokke. Det er praktisk og praktisk, giver dig mulighed for frit at flytte pumpen og installere den uden kompliceret installation og tilslutning. Den eneste ulempe er den lave effekt af pumper af denne type: fra 3 til 16 kW.

Det opdelte system er opdelt i to blokke, hvoraf den ene indeholder en kondensator og et automatisk styresystem. Den er installeret indendørs. Den anden (udendørs) enhed inkluderer en kompressor. Det er økonomisk muligt at installere luft-til-vand varmepumper

Luft-til-vand varmepumper er effektive ved positive udetemperaturer. De har fundet bred anvendelse i de sydlige regioner af vores land: i Kuban, i Stavropol-territoriet osv. hvor hård frost er sjælden, og om vinteren falder temperaturen sjældent under nul.

Dette betyder slet ikke, at varmepumper af denne type ikke kan bruges i andre regioner i vores land, med mere alvorlige klimatiske forhold. Slet ikke. Det er bare, at effektiviteten af ​​en luft-til-vand-pumpe falder, når lufttemperaturen falder, sammen med en stigning i prisen på elektricitet, der er nødvendig for at drive pumpen.

Derfor bør hensigtsmæssigheden af ​​at drive en varmepumpe ved en negativ lufttemperatur samt valg af udstyr i overensstemmelse med den nødvendige effekt udføres af kvalificerede varmeingeniører.

Til dato er den bedste mulighed at bruge en luft-til-vand varmepumpe til opvarmning og varmtvandsforsyning ved positive omgivelsestemperaturer og at tænde for en kedel eller anden termisk energikilde, når frosten sætter ind.

En anden betingelse for at bruge en varmepumpe til opvarmning af et hus er bygningens høje termiske effektivitet, fraværet af varmetab i den forbundet med termisk isolering og træk af dårlig kvalitet.

Hvad er arbejdsprincippet for en varmepumpe?

Dette system består af en varmepumpe, en varmeindtags- og distributionsanordning. Ved oprettelse af varmepumpens interne kredsløb anvendes en kompressor, en fordamper, en drosselventil og en kondensator. Elektricitet er kun nødvendig for at køre kompressoren.

Udviklingen af ​​princippet om drift af enheden blev lavet i det 19. århundrede. Allerede dengang blev det kaldt "Carnot-cyklussen". Pumpens funktion er som følger:

• der tilføres en frostvæskeblanding til opsamleren, som kan være vand med alkohol, saltlage eller en glykolblanding. Dens opgave er at absorbere termisk energi med efterfølgende transport til pumpen;
• i fordamperen passerer energi til kølemidlet, som et resultat af hvilket sidstnævnte begynder at koge og bliver til damp;
• som et resultat af stigningen i kompressortrykket stiger temperaturen;
• gennem kondensatoren overføres al termisk energi til varmebæreren i varmesystemet, der er placeret inde i huset, mens kølemidlet, afkøling, bliver til en flydende tilstand og vender tilbage til solfangeren.

Fordele og ulemper

Installation af pumpen og tilslutning af den til varmesystemet har en række fordele:

• Autonomi - fra et centraliseret element er det kun værd at fremhæve forbindelsen til lysnettet.
• Betydelige besparelser på dyre energibærere, de bruges til opvarmning og kan reducere økonomiske omkostninger for forsyningsselskaber. Fra 1 kW elektricitet producerer enheden fra 3 til 7 kW varme - disse er de højeste koefficienter blandt kedler, der fungerer på forskellige typer brændstof.
• Miljøsikkerhed - udstyret skader hverken miljøet eller beboernes sundhed.
• Brandmodstand og ikke-brændbarhed af elementer. En sådan pumpe overophedes ikke, brænder ikke og udsender ikke kulilte.

• Udstyret kan afkøle eller øge temperaturen i rummet, hvilket skaber det nødvendige mikroklima i rummet. Den er velegnet til brug både vinter og sommer.
• Lang levetid - i gennemsnit kan systemet holde 40-50 år, og med korrekt installation og behagelige driftsforhold forlænges levetiden med flere år.
• Stilhed under drift - systemet styres automatisk, hvilket er meget praktisk.
• Installation af pumpen kræver ikke tilladelse, som for eksempel installation af gasudstyr. Du kan til enhver tid købe og installere enhver model af enheden uden at gå til forskellige myndigheder og uden at vente på tilladelse.

Men som alt udstyr har sådanne pumper også ulemper:

• Anskaffelsen og installationen af ​​enheden er ret dyr, og ikke alle har råd til det. Tilbagebetalingen af ​​udstyret afhænger af intensiteten af ​​dets brug. Men selv i det bedste tilfælde vil købet betale sig om mindst 5 år.
• Til installation skal du søge hjælp fra specialister, du har brug for boring og andet udstyr til at arrangere en geotermisk pumpe med et lodret kredsløb med en dybde på op til 200 m. Du kan installere det selv, hvis du har den nødvendige viden og værktøjer.
• I områder, hvor temperaturen om vinteren er under -15 grader, bør en anden varmekilde anvendes. For eksempel et bivalent varmeanlæg, hvor apparatet varmer rummet op, mens det er -20 grader udenfor. Når den ikke udfører sine opgaver, tændes en elvarmer eller en gaskedel.

Cirkulationspumper er efterspurgte blandt boligejere og virksomheder, der er placeret i lavhuse. Disse enheder har kun fået positive anmeldelser.

Brugen af ​​varmepumper til boligopvarmning er for det første en betydelig økonomisk besparelse. Det mest effektive varmesystem er baseret på en jordvarmepumpe. Hver måned er prisen på det meget mindre end prisen på gas- eller pilleopvarmning. Ved at installere en varmepumpe får brugeren både aircondition og effektiv opvarmning af huset i ét design. Nogle modeller kan styres på afstand, for eksempel ved hjælp af en smartphone via internettet eller ved hjælp af en termostat placeret i huset. Og ved at installere solfangere eller batterier kan du gøre systemet helt autonomt, og du vil slet ikke bekymre dig om stigningen i energipriserne.

De vigtigste typer af geotermiske varmepumper

I alt er der fire typer specialiserede solfangere, der leverer termisk energi. Disse omfatter:

• Vandrette varmepumper placeret i cirka halvanden meters dybde - præcis på det niveau, der ligger dybere end jordens frysning. Denne mulighed foretrækkes til boligejendomme.
• Lodrette varmepumper placeret i specielle brønde med en dybde på omkring halvandet hundrede meter. Denne beslutning bliver relevant i det tilfælde, hvor der simpelthen ikke er noget territorium til horisontal placering af konturen.
• Grundvandspumper involverer cirkulation af vand gennem et jordvarmepumpesystem, der fungerer som en fungerende varmevekslervæske. Efter at den har passeret langs hele konturen, er den sidste fase dens sikre tilbagevenden til jorden.
• Vandvarmepumper er den mest attraktive mulighed med hensyn til omkostninger. De kan være placeret i ethvert vandområde, hvis frysedybde er højere end dybden af ​​udstyrslægning. Under installationsprocessen er det også nødvendigt at overholde de eksisterende krav til mængden af ​​vand i reservoiret og dets størrelse.

Til dato bruges alle fire typer samlere ret aktivt, de er udvalgt baseret på driftsforhold og brugerevner - bygningsegenskaber, budget osv.

Anbefalet udstyr

Valg af varmepumpetype

Hovedindikatoren for dette varmesystem er strøm. Først og fremmest vil de økonomiske omkostninger til køb af udstyr og valget af en eller anden kilde til lavtemperaturvarme afhænge af strømmen. Jo højere effekt varmepumpesystemet har, jo større er omkostningerne til komponenter.

Først og fremmest refererer dette til kompressoreffekten, dybden af ​​brønde til geotermiske sonder eller området til at rumme en vandret solfanger.Korrekte termodynamiske beregninger er en slags garanti for, at systemet fungerer effektivt.

Hvis der er et reservoir i nærheden af ​​det personlige område, vil det mest omkostningseffektive og produktive valg være en vand-til-vand varmepumpe

Brugen af ​​jordens varme involverer tværtimod et stort antal arbejder forbundet med udgravning. Systemer, der bruger vand som lavgradig varme, anses for at være de mest effektive.

Enheden til en varmepumpe, der udvinder termisk energi fra jorden, involverer en imponerende mængde jordarbejde. Opsamleren er lagt under niveauet for sæsonbestemt frysning

Der er to måder at bruge jordens termiske energi på. Den første involverer boring af brønde med en diameter på 100-168 mm. Dybden af ​​sådanne brønde, afhængigt af systemets parametre, kan nå 100 m eller mere.

Særlige sonder er placeret i disse brønde. Den anden metode bruger en samler af rør. En sådan samler placeres under jorden i et vandret plan. Denne mulighed kræver et ret stort område.

Konstruktionen til indtagelse af termisk energi med en dyb brønd kan vise sig at være lidt billigere end at grave en brønd

Men et væsentligt plus ligger i de betydelige besparelser i pladsen, hvilket er vigtigt for ejere af små grunde. I tilfælde af tilstedeværelsen af ​​en højtliggende grundvandshorisont på stedet, kan varmevekslere arrangeres i to brønde placeret i en afstand af omkring 15 m fra hinanden. I tilfælde af tilstedeværelsen af ​​en højtliggende grundvandshorisont på stedet, kan varmevekslere arrangeres i to brønde placeret i en afstand af ca. 15 m fra hinanden

I tilfælde af tilstedeværelsen af ​​en højtliggende grundvandshorisont på stedet, kan varmevekslere arrangeres i to brønde placeret i en afstand af omkring 15 m fra hinanden.

Udvinding af termisk energi i sådanne systemer ved at pumpe grundvand i et lukket kredsløb, hvoraf dele er placeret i brønde. Et sådant system kræver installation af et filter og periodisk rengøring af varmeveksleren.

Den enkleste og billigste varmepumpeordning er baseret på at udvinde termisk energi fra luften. Når det først blev grundlaget for konstruktionen af ​​køleskabe, blev senere klimaanlæg udviklet i henhold til dets principper.

Det enkleste varmepumpeanlæg henter energi fra luftmassen. Om sommeren er det involveret i opvarmning, om vinteren i aircondition. Ulempen ved systemet er, at der i en uafhængig version er en enhed med utilstrækkelig effekt

Effektiviteten af ​​forskellige typer af dette udstyr er ikke den samme. Pumper, der bruger luft, har den laveste ydelse. Derudover er disse indikatorer direkte afhængige af vejrforholdene.

Jordvarianter af varmepumper har stabil ydeevne. Effektivitetskoefficienten for disse systemer varierer inden for 2,8 -3,3. Vand-til-vand-systemer er de mest effektive. Dette skyldes primært kildetemperaturens stabilitet.

Hovedparameteren, der karakteriserer effektiviteten af ​​en varmepumpe, er dens omregningsfaktor. Jo højere omregningsfaktor, jo mere effektiv vurderes varmepumpen.

Omregningsfaktoren for en varmepumpe udtrykkes gennem forholdet mellem varmeflowet og den elektriske effekt, der bruges på driften af ​​kompressoren

Valg af varmepumpetype

Hovedindikatoren for dette varmesystem er strøm. Først og fremmest vil de økonomiske omkostninger til køb af udstyr og valget af en eller anden kilde til lavtemperaturvarme afhænge af strømmen. Jo højere effekt varmepumpesystemet har, jo større er omkostningerne til komponenter.

Først og fremmest refererer dette til kompressoreffekten, dybden af ​​brønde til geotermiske sonder eller området til at rumme en vandret solfanger. Korrekte termodynamiske beregninger er en slags garanti for, at systemet fungerer effektivt.

Hvis der er et reservoir i nærheden af ​​det personlige område, vil det mest omkostningseffektive og produktive valg være en vand-til-vand varmepumpe

Først skal du studere det område, der er planlagt til installation af pumpen. Den ideelle tilstand ville være tilstedeværelsen af ​​et reservoir i dette område. Brug af vand-til-vand-muligheden vil reducere mængden af ​​gravearbejde betydeligt.

Brugen af ​​jordens varme involverer tværtimod et stort antal arbejder forbundet med udgravning. Systemer, der bruger vand som lavgradig varme, anses for at være de mest effektive.

Enheden til en varmepumpe, der udvinder termisk energi fra jorden, involverer en imponerende mængde jordarbejde. Opsamleren er lagt under niveauet for sæsonbestemt frysning

Der er to måder at bruge jordens termiske energi på. Den første involverer boring af brønde med en diameter på 100-168 mm.Dybden af ​​sådanne brønde, afhængigt af systemets parametre, kan nå 100 m eller mere.

Særlige sonder er placeret i disse brønde. Den anden metode bruger en samler af rør. En sådan samler placeres under jorden i et vandret plan. Denne mulighed kræver et ret stort område.

Til lægning af opsamleren betragtes områder med våd jord som ideelle. Naturligvis vil brøndboring koste mere end et vandret reservoir. Det er dog ikke alle websteder, der har ledig plads. For en kW varmepumpeeffekt har du brug for fra 30 til 50 m² areal.

Konstruktionen til indtagelse af termisk energi med en dyb brønd kan vise sig at være lidt billigere end at grave en brønd

Men et væsentligt plus ligger i de betydelige besparelser i pladsen, hvilket er vigtigt for ejere af små grunde. I tilfælde af tilstedeværelsen af ​​en højtliggende grundvandshorisont på stedet, kan varmevekslere arrangeres i to brønde placeret i en afstand af ca. 15 m fra hinanden

I tilfælde af tilstedeværelsen af ​​en højtliggende grundvandshorisont på stedet, kan varmevekslere arrangeres i to brønde placeret i en afstand af omkring 15 m fra hinanden.

Udvinding af termisk energi i sådanne systemer ved at pumpe grundvand i et lukket kredsløb, hvoraf dele er placeret i brønde. Et sådant system kræver installation af et filter og periodisk rengøring af varmeveksleren.

Den enkleste og billigste varmepumpeordning er baseret på at udvinde termisk energi fra luften. Når det først blev grundlaget for konstruktionen af ​​køleskabe, blev senere klimaanlæg udviklet i henhold til dets principper.

Det enkleste varmepumpeanlæg henter energi fra luftmassen.Om sommeren er det involveret i opvarmning, om vinteren i aircondition. Ulempen ved systemet er, at der i en uafhængig version er en enhed med utilstrækkelig effekt

Effektiviteten af ​​forskellige typer af dette udstyr er ikke den samme. Pumper, der bruger luft, har den laveste ydelse. Derudover er disse indikatorer direkte afhængige af vejrforholdene.

Jordvarianter af varmepumper har stabil ydeevne. Effektivitetskoefficienten for disse systemer varierer inden for 2,8 -3,3. Vand-til-vand-systemer er de mest effektive. Dette skyldes primært kildetemperaturens stabilitet.

Det skal bemærkes, at jo dybere pumpeopsamleren er placeret i reservoiret, jo mere stabil vil temperaturen være. For at opnå en systemeffekt på 10 kW er der brug for omkring 300 meter rørledning.

Hovedparameteren, der karakteriserer effektiviteten af ​​en varmepumpe, er dens omregningsfaktor. Jo højere omregningsfaktor, jo mere effektiv vurderes varmepumpen.

Omregningsfaktoren for en varmepumpe udtrykkes gennem forholdet mellem varmeflowet og den elektriske effekt, der bruges på driften af ​​kompressoren

Brugen af ​​varmepumper i det russiske klima

Efter at have stiftet bekendtskab med ovenstående beskrivelser af forskellige typer varmepumper, kan du nemt svare på spørgsmålet om, hvilken pumpe der er bedst egnet til drift i det russiske klima.

Luftvarmepumper er kun egnet til brug i et begrænset antal regioner i vores land - hvor lufttemperaturen om vinteren næsten aldrig falder under nul.Selvfølgelig bør indbyggerne i Sibirien, Fjernøsten, den nordlige del af den europæiske del af Rusland ikke engang tænke på luftvarmepumper.

Der er mange begrænsninger for anvendelsen af ​​vandvarmepumper. Vi har allerede talt om nogle af dem, det er tilbage at nævne en mere. Mere end halvdelen af ​​vores lands territorium er beliggende i permafrostzonen. Selvom en beboer i det østlige Sibirien eller det nordlige Fjernøsten er "heldig", og der er grundvand i hans område, der ikke er for dybt, så er grundvandet alligevel i form af is, hvilket betyder, at det ikke er velegnet til brug i varmesystemet.

De fleste af vores landsmænd må derfor stole på den eneste win-win-mulighed - en jordvarmepumpe. På samme tid, under forholdene i det russiske klima, er en pumpe mere egnet ikke med en vandret samler, men med en geotermisk sonde, som gør det muligt at nå en dybde, hvor jordtemperaturen er mere stabil.