Hvordan fungerer en vann-til-vann varmepumpe og lag den selv

Utstyrsfunksjoner

På syttitallet i Amerika viste den bemerkelsesverdige oppfinneren Eugene Frenette verden sin skapelse - Frenette-varmepumpen, oppkalt etter oppdageren.

Det er først og fremst kjent for det faktum at effektiviteten overstiger 100%. Noen tror på både 700 og 1000 prosent, men skeptikere som opererer med fysiske lover støtter dem ikke – dette er tross alt en overdrivelse.

Omfanget til Frenett-pumpen er ikke begrenset til boligkvarter. Det har blitt brukt med hell i produksjonen.

På en gang var denne enheten veldig populær, så entusiaster studerte kretsen, og forbedret utformingen av varmepumpen mer og mer.

Grunnprinsippet har fortsatt ikke endret seg: skaperen av enheten tilbød en enkel, men genial i sin enkelhet, oppfinnelse. Alt er basert på frigjøring av varme på grunn av friksjon.

Da han først introduserte Frenette varmepumpe, var ordningen som følger:

• To sylindre av utmerket størrelse: en mindre i en større. Olje i mellom.
• En liten motor er utstyrt på den ene siden med en vifte, på den andre - med en motor (elektrisk motor).
• Den ytre dekselet innebar spor for luft, og termostaten optimaliserte driften av installasjonen.

La oss nå finne ut hvordan denne enheten omtrent fungerte, som i sin design skiller seg fra de fleste klimaenhetene som er kjent og kjent for oss.

Rotasjonen av den lille sylinderen varmer opp oljen. Viften sirkulerer varm luft i rommet.

Til tross for at dette systemet kalles en varmepumpe, faller Frenett-maskinen sammen med den korrekte representasjonen av dette begrepet bare i rollen som en varmeapparat.

Varmepumpen må fungere etter det omvendte Carnot-prinsippet, og konvertere det lave potensialet i miljøet til et høyt potensial for varmeenergi. Her er det ikke noe slikt.

Mange prøvde å forvandle oppfinnelsen, inkludert skaperen selv. Derfor kan du finne ulike typer Frenett pumpe.

Strukturelle forskjeller fra nyansene ovenfor kan for eksempel være som følger:

Trommelen med sylindre er i horisontal stilling, en aksel går gjennom midten, hvis ende stikker utover. Det er ingen vifte, vanligvis erstattes den av en radiator eller kjølevæsken tilføres direkte til systemet

Det er viktig å sikre tettheten til installasjonen. Utsikt fra to tromler med et løpehjul mellom dem. Den oppvarmede oljen skytes ut fra impelleren inn i gapet mellom rotoren og pumpehuset, noe som sikrer maksimal ytelse.
Ikke-standard type Frenett-pumpe, utviklet av Khabarovsk-forskere

Oljen erstattes av vann, basen er et soppelement.Dampen som dannes under oppvarming og koking beveger seg gjennom kanalene med en hastighet på opptil 135 meter per minutt. Denne designen er i stand til å eksistere uten tilførsel av energi fra utsiden. Den brukes kun til industrielle formål.

Den oppvarmede oljen skytes ut fra impelleren inn i gapet mellom rotoren og pumpehuset, noe som sikrer maksimal ytelse.
Ikke-standard type Frenett-pumpe, utviklet av Khabarovsk-forskere. Oljen erstattes av vann, basen er et soppelement. Dampen som dannes under oppvarming og koking beveger seg gjennom kanalene med en hastighet på opptil 135 meter per minutt. Denne designen er i stand til å eksistere uten tilførsel av energi fra utsiden. Den brukes kun til industrielle formål.

Varmepumpemonteringsteknologi

Vurder i detalj planen for opprettelse og montering:

1. Vi utfører beregningen av pumpen. Dette kan gjøres ved hjelp av en spesiell kalkulator som korrelerer området til oppvarmede lokaler med kraften til systemet. Generelt forløper beregningsprosessen som følger: kalkulatoren bruker de angitte dataene (arealet til rommene og høyden på taket i dem), konverterer dem til volum, og gir ved utgangen anbefalinger angående det praktiske pumpekraft for dette tilfellet.
2. Velge riktig kompressor Vi vil umiddelbart fastsette ett punkt (for de "hjemmelagde" mesterne): kompressoren i varmepumpen opprettes aldri manuelt, siden ytelsen til systemet som helhet vil avhenge av effektiviteten til arbeidet, og til og med den minste feil vil være nok for svikt i alle strukturelle elementer i pumpen. Det beste alternativet bør velges basert på den beregnede pumpeeffekten: kompressoreffekten bør være omtrent 1/3 av pumpens mulige varmeoverføring.
3. Fordamperdesign.Denne prosessen er ganske enkel hvis du tar den på alvor og er forsiktig mens du arbeider. Så, som dette elementet, kan du bruke en polymertank med lokk. En kobberspiral trekkes langs den indre overflaten av tanken, hvis lengde og diameter må bestemmes på forhånd. Først beregner vi rørområdet ved å bruke formelen P \u003d M / 0,8ΔT. M er pumpeeffekten og ΔT er temperaturforskjellen. Den resulterende verdien er i samsvar med arealet av en lineær meter av røret. Vi legger det riktig bøyde røret i tanken, og bringer endene ovenfra og under. Deretter monterer vi to uttak (metallbeslag). Vi fester to slanger til dem: øverst - trykk, nederst - utløp (for drenering av vann).
4. Nå kan du starte prosessen med å montere kondensatoren. Forresten er det nesten identisk med prosessen med å montere fordamperen, med den eneste forskjellen at en beholder i rustfritt stål brukes i stedet for en polymertank, og en allerede oppvarmet kjølevæske vil sirkulere gjennom selve strukturen.
5. Det siste, men ikke mindre viktige stadiet er monteringen av alle strukturelle elementer sammen. Så først av alt er en kompressor montert på den forberedte plattformen / fundamentet. Deretter kobles det øvre kondensatorutløpet til dets utløpsgrenrør, og det nedre kondensatorutløpet er festet til fordamperutløpet. For dette brukes et kobberrør, hvis diameter må tilsvare diameteren til spolene installert inne i strukturelementene i systemet. Det gjenstår å koble det øvre fordamperutløpet til sugekompressordysen. Nå kan du fylle på kjølevæsken.

Dette avslutter vår vurdering av funksjonene til en vann-til-vann varmepumpe og teknologien for å installere den med egne hender.Vær ekstremt forsiktig når du utfører alt arbeid. Lykke til!

Luft-til-vann varmepumpe

Installasjon og drift av AIR-WATER varmepumpen

Luft som en kilde til lavtemperatur termisk energi

Teoretisk sett kan luft brukes som en kilde til lavtemperatur termisk energi, uavhengig av dens temperatur. I praksis er luft-til-vann varmepumper effektive ved en lufttemperatur på minst -15 C. Til dags dato er det allerede pumper i salg som opererer ved en temperatur på -25 C, men så langt er kostnadene for høye. , som gjør denne typen varmeteknisk utstyr utilgjengelig for den generelle forbrukeren.

I sin mest primitive form kan en luft-til-vann varmepumpe betraktes som et klimaanlegg som brukes til å kjøle ned miljøet og dumpe "overflødig" varme inn i et oppvarmet rom.

Samtidig krever en luft-til-vann varmepumpe ikke graving av groper eller boring av brønner, legging av rørledninger langs bunnen av reservoarer eller installering av vertikale kollektorer som er nødvendige for å muliggjøre vann-til-vann eller grunn-til-vann varmepumper. operere. Den er enkel å betjene og lar deg samtidig få rimelig varme til oppvarming av boligen.

I tillegg til klimaanlegg, kan varmepumper av denne typen lages i henhold til 2 layoutskjemaer:

• I form av et delt system bestående av 2 blokker forbundet med kommunikasjon
• i form av en monoblokk

Som regel er en monoblokk en enkelt enhet satt sammen i ett hus og installert i eller utenfor huset. For innendørs installasjon er det nødvendig å sørge for en ledig kanal for luftinntak.Samtidig er utendørs installasjon å foretrekke: den lar deg flytte kompressoren som en støykilde utenfor rommet.

Til dags dato produserer mange produsenter luft-til-vann varmepumper i form av monoblokker. Det er praktisk og praktisk, lar deg fritt flytte pumpen og installere den uten komplisert installasjon og tilkobling. Den eneste ulempen er den lave effekten til pumper av denne typen: fra 3 til 16 kW.

Det delte systemet er delt inn i to blokker, hvorav den ene inkluderer en kondensator og et automatisk kontrollsystem. Den er installert innendørs. Den andre (utendørs) enheten inkluderer en kompressor. Det er økonomisk mulig å installere luft-til-vann varmepumper

Luft-til-vann varmepumper er effektive ved positive utetemperaturer. De har funnet bred anvendelse i de sørlige regionene i landet vårt: i Kuban, i Stavropol-territoriet, etc. hvor alvorlig frost er sjelden, og om vinteren synker temperaturen sjelden under null.

Dette betyr ikke i det hele tatt at varmepumper av denne typen ikke kan brukes i andre regioner i landet vårt, med mer alvorlige klimatiske forhold. Ikke i det hele tatt. Det er bare det at effektiviteten til en luft-til-vann-pumpe synker etter hvert som lufttemperaturen synker, sammen med en økning i kostnaden for elektrisitet som trengs for å drive pumpen.

Derfor bør hensiktsmessigheten av å drive en varmepumpe ved en negativ lufttemperatur, samt valg av utstyr i samsvar med nødvendig effekt, utføres av kvalifiserte varmeingeniører.

Til dags dato er det beste alternativet å bruke en luft-til-vann varmepumpe for oppvarming og varmtvannsforsyning ved positive omgivelsestemperaturer og å slå på en kjele eller annen termisk energikilde når frosten setter inn.

En annen betingelse for å bruke en varmepumpe for oppvarming av et hus er den høye termiske effektiviteten til bygningen, fraværet av varmetap i den assosiert med termisk isolasjon og trekk av dårlig kvalitet.

Hva er arbeidsprinsippet til en varmepumpe?

Dette systemet består av en varmepumpe, en enhet for inntak og fordeling av varme. Når du oppretter den interne kretsen til varmepumpen, brukes en kompressor, en fordamper, en strupeventil og en kondensator. Elektrisitet er kun nødvendig for å kjøre kompressoren.

Utviklingen av prinsippet for drift av enheten ble laget på 1800-tallet. Allerede da ble den kalt «Carnot-syklusen». Driften av pumpen er som følger:

• det tilføres en frostvæskeblanding til oppsamleren, som kan være vann med alkohol, saltlake eller en glykolblanding. Dens oppgave er å absorbere termisk energi med påfølgende transport til pumpen;
• i fordamperen går energi til kjølemediet, som et resultat av at sistnevnte begynner å koke og blir til damp;
• som et resultat av økningen i kompressortrykket, stiger temperaturen;
• gjennom kondensatoren overføres all termisk energi til varmebæreren til varmesystemet som er plassert inne i huset, mens kjølemediet, kjøling, blir til flytende tilstand og går tilbake til oppsamleren.

Fordeler og ulemper

Å installere pumpen og koble den til varmesystemet har en rekke fordeler:

• Autonomi - fra et sentralisert element er det verdt å fremheve bare tilkoblingen til strømnettet.
• Betydelige besparelser på dyre energibærere, de brukes til oppvarming og kan redusere økonomiske kostnader for verktøy. Fra 1 kW elektrisitet produserer enheten fra 3 til 7 kW varme - dette er de høyeste koeffisientene blant kjeler som opererer på forskjellige typer drivstoff.
• Miljøsikkerhet - utstyret skader verken miljøet eller helsen til beboerne.
• Brannmotstand og ikke-brennbarhet av elementer. En slik pumpe overopphetes ikke, brenner ikke og avgir ikke karbonmonoksid.

• Utstyret kan avkjøle eller øke temperaturen i rommet, og skape det nødvendige mikroklimaet i rommet. Den er egnet for bruk både vinter og sommer.
• Lang levetid - i gjennomsnitt kan systemet vare 40-50 år, og med riktig installasjon og komfortable driftsforhold forlenges levetiden med flere år.
• Stillhet under drift - systemet styres automatisk, noe som er veldig praktisk.
• Installasjonen av pumpen krever ikke tillatelse, som for eksempel installasjon av gassutstyr. Du kan kjøpe og installere hvilken som helst modell av enheten når som helst, uten å gå til ulike myndigheter og uten å vente på tillatelse.

Men som alt utstyr har slike pumper ulemper:

• Anskaffelsen og installasjonen av enheten er ganske dyr, og ikke alle har råd til det. Tilbakebetalingen av utstyret avhenger av intensiteten av bruken. Men selv i beste fall vil kjøpet betale seg i løpet av minst 5 år.
• For installasjon må du søke hjelp fra spesialister, du trenger boring og annet utstyr for å arrangere en geotermisk pumpe med en vertikal krets med en dybde på opptil 200 m. Du kan installere den selv hvis du har riktig kunnskap og verktøy.
• I regioner der temperaturen om vinteren er under -15 grader, bør en annen varmekilde brukes. For eksempel et bivalent varmesystem, hvor enheten varmer opp rommet mens det er -20 grader ute. Når den ikke utfører oppgavene sine, slås en elektrisk varmeovn eller en gasskjele på.

Sirkulasjonspumper er etterspurt blant huseiere og bedrifter som holder til i lavblokker. Disse enhetene har kun fått positive anmeldelser.

Bruk av varmepumper til oppvarming av boliger er for det første en betydelig økonomisk besparelse. Det mest effektive varmesystemet er basert på en bergvarmepumpe. Hver måned er kostnadene for det mye mindre enn kostnadene for gass- eller pelletsoppvarming. Ved å installere varmepumpe får brukeren både klimaanlegg og effektiv oppvarming av huset i ett design. Noen modeller kan styres på avstand, for eksempel ved hjelp av en smarttelefon via Internett eller ved hjelp av en termostat plassert i huset. Og ved å installere solfangere eller batterier kan du gjøre systemet helt autonomt, og du vil ikke bekymre deg for økningen i energiprisene i det hele tatt.

Hovedtypene geotermiske varmepumper

Totalt er det fire typer spesialiserte kollektorer som leverer termisk energi. Disse inkluderer:

• Horisontale varmepumper plassert på en dybde på omtrent halvannen meter - nøyaktig på nivået som ligger dypere enn frysingen av jorda. Dette alternativet er foretrukket for boligeiendommer.
• Vertikale varmepumper, plassert i spesielle brønner med en dybde på omtrent halvannet hundre meter. Denne avgjørelsen blir relevant i tilfellet når det rett og slett ikke er noe territorium for horisontal plassering av konturen.
• Grunnvannspumper involverer sirkulasjon av vann gjennom et jordvarmepumpesystem, som fungerer som en fungerende varmeveksler. Etter at den har passert langs hele konturen, er den siste fasen dens trygge retur til bakken.
• Vannvarmepumper er det mest attraktive alternativet med tanke på kostnad. De kan være plassert i hvilken som helst vannmasse, hvis frysedybde er høyere enn dybden på utstyrsleggingen. Under installasjonsprosessen er det også nødvendig å overholde de eksisterende kravene til vannvolumet i reservoaret og dets størrelse.

Til dags dato brukes alle fire typer samlere ganske aktivt, de er valgt basert på driftsforhold og brukerevner - bygningsegenskaper, budsjett, etc.

Anbefalt utstyr

Velge type varmepumpe

Hovedindikatoren for dette varmesystemet er strøm. Først av alt vil de økonomiske kostnadene for kjøp av utstyr og valg av en eller annen kilde til lavtemperaturvarme avhenge av kraften. Jo høyere effekt varmepumpesystemet har, desto større er kostnadene for komponenter.

Først og fremst refererer dette til kompressoreffekten, dybden på brønner for geotermiske sonder, eller området for å romme en horisontal kollektor. Riktige termodynamiske beregninger er en slags garanti for at systemet vil fungere effektivt.

Hvis det er et reservoar i nærheten av det personlige området, vil det mest kostnadseffektive og produktive valget være en vann-til-vann varmepumpe

Bruken av jordens varme innebærer tvert imot et stort antall arbeider knyttet til utgraving. Systemer som bruker vann som lavgradig varme anses som de mest effektive.

Enheten til en varmepumpe som trekker ut termisk energi fra bakken innebærer en imponerende mengde jordarbeid. Oppsamleren legges under nivået for sesongfrysing

Det er to måter å bruke jordas termiske energi på. Den første innebærer boring av brønner med en diameter på 100-168 mm. Dybden til slike brønner, avhengig av parametrene til systemet, kan nå 100 m eller mer.

Spesielle sonder er plassert i disse brønnene. Den andre metoden bruker en samler av rør. En slik samler plasseres under jorden i et horisontalt plan. Dette alternativet krever et ganske stort område.

Konstruksjonen for inntak av termisk energi med én dyp brønn kan vise seg å være litt billigere enn å grave en grop

Men et betydelig pluss ligger i de betydelige besparelsene i plass, som er viktig for eiere av små tomter. Ved tilstedeværelse av en høytliggende grunnvannshorisont på stedet, kan varmevekslere anordnes i to brønner plassert i en avstand på ca. 15 m fra hverandre.Ved tilstedeværelse av en høytliggende grunnvannshorisont på stedet, kan varmevekslere anordnes i to brønner plassert i en avstand på ca. 15 m fra hverandre

Ved tilstedeværelse av en høytliggende grunnvannshorisont på stedet, kan varmevekslere anordnes i to brønner plassert i en avstand på ca. 15 m fra hverandre.

Utvinning av termisk energi i slike systemer ved å pumpe grunnvann i en lukket krets, hvorav deler er plassert i brønner. Et slikt system krever installasjon av et filter og periodisk rengjøring av varmeveksleren.

Den enkleste og billigste varmepumpeordningen er basert på å hente ut termisk energi fra luften. Når det ble grunnlaget for konstruksjonen av kjøleskap, ble senere klimaanlegg utviklet i henhold til prinsippene.

Det enkleste varmepumpesystemet henter energi fra luftmassen. Om sommeren er det involvert i oppvarming, om vinteren i klimaanlegg. Ulempen med systemet er at, i en uavhengig versjon, en enhet med utilstrekkelig kraft

Effektiviteten til forskjellige typer utstyr er ikke den samme. Pumper som bruker luft har lavest ytelse. I tillegg er disse indikatorene direkte avhengige av værforholdene.

Jordvarianter av varmepumper har stabil ytelse. Effektivitetskoeffisienten til disse systemene varierer innenfor 2,8 -3,3. Vann-til-vann-systemer er de mest effektive. Dette skyldes først og fremst stabiliteten til kildetemperaturen.

Hovedparameteren som karakteriserer effektiviteten til en varmepumpe er dens konverteringsfaktor.Jo høyere omregningsfaktor, jo mer effektiv vurderes varmepumpen.

Omregningsfaktoren til en varmepumpe uttrykkes gjennom forholdet mellom varmestrømmen og den elektriske kraften brukt på driften av kompressoren

Velge type varmepumpe

Hovedindikatoren for dette varmesystemet er strøm. Først av alt vil de økonomiske kostnadene for kjøp av utstyr og valg av en eller annen kilde til lavtemperaturvarme avhenge av kraften. Jo høyere effekt varmepumpesystemet har, desto større er kostnadene for komponenter.

Først og fremst refererer dette til kompressoreffekten, dybden på brønner for geotermiske sonder, eller området for å romme en horisontal kollektor. Riktige termodynamiske beregninger er en slags garanti for at systemet vil fungere effektivt.

Hvis det er et reservoar i nærheten av det personlige området, vil det mest kostnadseffektive og produktive valget være en vann-til-vann varmepumpe

Først må du studere området som er planlagt for installasjon av pumpen. Den ideelle tilstanden ville være tilstedeværelsen av et reservoar i dette området. Bruk av vann-til-vann-alternativet vil redusere utgravingsmengden betydelig.

Bruken av jordens varme innebærer tvert imot et stort antall arbeider knyttet til utgraving. Systemer som bruker vann som lavgradig varme anses som de mest effektive.

Enheten til en varmepumpe som trekker ut termisk energi fra bakken innebærer en imponerende mengde jordarbeid. Oppsamleren legges under nivået for sesongfrysing

Det er to måter å bruke jordas termiske energi på.Den første innebærer boring av brønner med en diameter på 100-168 mm. Dybden til slike brønner, avhengig av parametrene til systemet, kan nå 100 m eller mer.

Spesielle sonder er plassert i disse brønnene. Den andre metoden bruker en samler av rør. En slik samler plasseres under jorden i et horisontalt plan. Dette alternativet krever et ganske stort område.

For å legge oppsamleren anses områder med våt jord som ideelle. Naturligvis vil borebrønner koste mer enn et horisontalt reservoar. Imidlertid har ikke alle nettsteder ledig plass. For én kW varmepumpeeffekt trenger du fra 30 til 50 m² areal.

Konstruksjonen for inntak av termisk energi med én dyp brønn kan vise seg å være litt billigere enn å grave en grop

Men et betydelig pluss ligger i de betydelige besparelsene i plass, som er viktig for eiere av små tomter. Ved tilstedeværelse av en høytliggende grunnvannshorisont på stedet, kan varmevekslere anordnes i to brønner plassert i en avstand på ca. 15 m fra hverandre

Ved tilstedeværelse av en høytliggende grunnvannshorisont på stedet, kan varmevekslere anordnes i to brønner plassert i en avstand på ca. 15 m fra hverandre.

Utvinning av termisk energi i slike systemer ved å pumpe grunnvann i en lukket krets, hvorav deler er plassert i brønner. Et slikt system krever installasjon av et filter og periodisk rengjøring av varmeveksleren.

Den enkleste og billigste varmepumpeordningen er basert på å hente ut termisk energi fra luften. Når det ble grunnlaget for konstruksjonen av kjøleskap, ble senere klimaanlegg utviklet i henhold til prinsippene.

Det enkleste varmepumpesystemet henter energi fra luftmassen. Om sommeren er det involvert i oppvarming, om vinteren i klimaanlegg. Ulempen med systemet er at, i en uavhengig versjon, en enhet med utilstrekkelig kraft

Effektiviteten til forskjellige typer utstyr er ikke den samme. Pumper som bruker luft har lavest ytelse. I tillegg er disse indikatorene direkte avhengige av værforholdene.

Jordvarianter av varmepumper har stabil ytelse. Effektivitetskoeffisienten til disse systemene varierer innenfor 2,8 -3,3. Vann-til-vann-systemer er de mest effektive. Dette skyldes først og fremst stabiliteten til kildetemperaturen.

Det skal bemerkes at jo dypere pumpeoppsamleren er plassert i reservoaret, desto mer stabil vil temperaturen være. For å få en systemeffekt på 10 kW trengs det ca 300 meter rørledning.

Hovedparameteren som karakteriserer effektiviteten til en varmepumpe er dens konverteringsfaktor. Jo høyere omregningsfaktor, jo mer effektiv vurderes varmepumpen.

Omregningsfaktoren til en varmepumpe uttrykkes gjennom forholdet mellom varmestrømmen og den elektriske kraften brukt på driften av kompressoren

Bruk av varmepumper i russisk klima

Etter å ha blitt kjent med beskrivelsene ovenfor av ulike typer varmepumper, kan du enkelt svare på spørsmålet om hvilken pumpe som er best egnet for drift i det russiske klimaet.

Luftvarmepumper er kun egnet for bruk i et begrenset antall regioner i landet vårt - hvor lufttemperaturen om vinteren nesten aldri synker under null.Selvfølgelig bør innbyggerne i Sibir, Fjernøsten, nord i den europeiske delen av Russland ikke engang tenke på luftvarmepumper.

Det er mange begrensninger for bruken av vannvarmepumper. Vi har allerede snakket om noen av dem, det gjenstår å nevne en til. Mer enn halvparten av territoriet til landet vårt ligger i permafrostsonen. Selv om en innbygger i Øst-Sibir eller nord i Fjernøsten er "heldig" og det er grunnvann i området hans som ikke er for dypt, så er likevel dette grunnvannet i form av is, noe som betyr at det ikke er egnet for bruk i varmesystemet.

Dermed må de fleste av våre landsmenn stole på det eneste vinn-vinn-alternativet - en bergvarmepumpe. Samtidig, under forholdene i det russiske klimaet, er en pumpe mer egnet ikke med en horisontal samler, men med en geotermisk sonde, som gjør det mulig å nå en dybde der jordtemperaturen er mer stabil.