Bir evi kendi ellerinizle ısıtmak için bir ısı pompası nasıl yapılır: çalışma prensibi ve montaj şemaları

Isı pompalarının ilk versiyonları termal enerji ihtiyacını yalnızca kısmen karşılayabiliyordu.Modern çeşitler daha verimlidir ve ısıtma sistemlerinde kullanılabilir. Bu nedenle birçok ev sahibi kendi elleriyle bir ısı pompası kurmaya çalışıyor.

Kurulması planlanan alanın coğrafi verilerini dikkate alarak bir ısı pompası için en iyi seçeneği nasıl seçeceğinizi size anlatacağız. Göz önünde bulundurulması önerilen makale, “yeşil enerji” sistemlerinin çalışma prensibini ayrıntılı olarak açıklamakta ve farklılıkları listelemektedir. Tavsiyemizle şüphesiz etkili bir türe karar vereceksiniz.

Bağımsız ustalar için ısı pompası montajı teknolojisini sunuyoruz. Göz önünde bulundurulmak üzere sunulan bilgiler, görsel diyagramlar, fotoğraf seçimleri ve iki bölümden oluşan ayrıntılı bir video talimatı ile desteklenmektedir.

Isı pompası nedir ve nasıl çalışır?

Isı pompası terimi, bir dizi özel ekipmanı ifade eder. Bu ekipmanın ana işlevi termal enerjiyi toplamak ve tüketiciye taşımaktır. Bu enerjinin kaynağı sıcaklığı +1° veya daha fazla olan herhangi bir cisim veya ortam olabilir.

Çevremizde gereğinden fazla düşük sıcaklıklı ısı kaynağı var. Bunlar işletmelerden, termik ve nükleer santrallerden, kanalizasyondan vb. kaynaklanan endüstriyel atıklardır. Ev ısıtmasında ısı pompalarını çalıştırmak için, kendi kendini yenileyebilen üç doğal kaynağa ihtiyaç vardır - hava, su ve toprak.

Isı pompaları enerjiyi çevrede düzenli olarak meydana gelen proseslerden çeker.Kaynakların insan kriterlerine göre tükenmez olduğu kabul edildiğinden süreçlerin akışı asla durmaz.

Listelenen üç potansiyel enerji tedarikçisi, ısıtarak rüzgarla havayı hareket ettiren ve termal enerjiyi dünyaya aktaran güneş enerjisiyle doğrudan ilgilidir. Isı pompası sistemlerinin sınıflandırılmasına göre ana kriter kaynak seçimidir.

Isı pompalarının çalışma prensibi, gövdelerin veya ortamların termal enerjiyi başka bir gövdeye veya ortama aktarabilme yeteneğine dayanmaktadır. Isı pompası sistemlerinde enerjinin alıcıları ve tedarikçileri genellikle çift olarak çalışır.

Aşağıdaki ısı pompası türleri ayırt edilir:

• Hava sudur.
• Dünya sudur.
• Su havadır.
• Su sudur.
• Dünya havadır.
• Su su
• Hava havadır.

Bu durumda ilk kelime, sistemin düşük sıcaklıktaki ısıyı aldığı ortamın türünü belirler. İkincisi, bu termal enerjinin aktarıldığı taşıyıcı tipini gösterir. Yani ısı pompalarında su sudur, ısı su ortamından alınır ve soğutucu olarak sıvı kullanılır.

Isı pompaları tasarım gereği buhar sıkıştırmalı ünitelerdir. Doğal kaynaklardan ısıyı alıp işleyerek tüketicilere ulaştırıyorlar (+)

Modern ısı pompaları üç ana sistem kullanır: termal enerji kaynağı. Bunlar toprak, su ve havadır. Bu seçeneklerden en basiti hava kaynaklı ısı pompası. Bu tür sistemlerin popülaritesi oldukça basit tasarımlarından ve kurulum kolaylığından kaynaklanmaktadır.

Ancak bu kadar popüler olmasına rağmen bu çeşitlerin verimliliği oldukça düşüktür. Ayrıca verimlilik dengesizdir ve mevsimsel sıcaklık dalgalanmalarına bağlıdır.

Sıcaklık düştükçe performansları önemli ölçüde düşer. Bu tür ısı pompası seçenekleri, mevcut ana termal enerji kaynağına ek olarak düşünülebilir.

Kullanılan ekipman seçenekleri yer ısısı, daha etkili kabul ediliyor. Toprak, termal enerjiyi yalnızca Güneş'ten alıp biriktirmekle kalmaz, aynı zamanda dünyanın çekirdeğinin enerjisiyle sürekli olarak ısıtılır.

Yani toprak, gücü neredeyse sınırsız olan bir tür ısı akümülatörüdür. Ayrıca toprak sıcaklığı, özellikle belirli bir derinlikte sabittir ve önemsiz sınırlar içinde dalgalanır.

Isı pompaları tarafından üretilen enerjinin uygulama kapsamı:

Kaynak sıcaklığının sabitliği, bu tip güç ekipmanlarının istikrarlı ve verimli çalışmasında önemli bir faktördür. Su ortamının ana termal enerji kaynağı olduğu sistemler de benzer özelliklere sahiptir. Bu tür pompaların toplayıcısı ya bir akiferde ya da bir rezervuarda bittiği bir kuyuda bulunur.

Toprak ve su gibi kaynakların yıllık ortalama sıcaklığı +7° ile +12° C arasında değişmektedir. Bu sıcaklık sistemin verimli çalışmasını sağlamak için oldukça yeterlidir.

En etkili olanı, termal enerjiyi sabit sıcaklık göstergelerine sahip kaynaklardan alan ısı pompalarıdır; sudan ve topraktan

Isı pompalarının temel tasarım elemanları

Enerji üretim tesisinin ısı pompasının çalışma prensiplerine göre çalışabilmesi için tasarımında 4 ana ünitenin bulunması gerekmektedir, bunlar:

• Kompresör.
• Evaporatör.
• Kapasitör.
• Kısma supabı.

Isı pompası tasarımının önemli bir unsuru kompresördür. Ana işlevi, soğutucu akışkanın kaynaması sonucu oluşan buharların basıncını ve sıcaklığını arttırmaktır. Modern skrol kompresörler özellikle iklim kontrol ekipmanları ve ısı pompalarında kullanılmaktadır.

Düşük kaynama noktasına sahip sıvılar, termal enerjiyi doğrudan aktaran bir çalışma sıvısı olarak kullanılır. Kural olarak amonyak ve freonlar kullanılır (+)

Bu tür kompresörler sıfırın altındaki sıcaklıklarda çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Diğer tiplerden farklı olarak skrol kompresörler çok az ses çıkarır ve hem düşük gaz kaynama sıcaklıklarında hem de yüksek yoğuşma sıcaklıklarında çalışırlar. Kuşkusuz bir avantaj, kompakt boyutları ve düşük özgül ağırlığıdır.

Bir ısı pompasının enerjisinin neredeyse tamamı, termal enerjiyi odanın dışından içine taşımak için harcanır. Yani 4 - 6 adet (+) üretim yaparken sistemlerin çalışması için yaklaşık 1 enerji ünitesi gerekir.

Yapısal bir eleman olarak evaporatör, içinde sıvı soğutucunun buhara dönüştürüldüğü bir kaptır. Soğutucu akışkan kapalı bir devrede dolaşır ve evaporatörden geçer. İçinde soğutucu ısınır ve buhara dönüşür.Ortaya çıkan buhar, düşük basınç altında kompresöre doğru yönlendirilir.

Kompresörde soğutucu akışkan buharları basınçlandırılır ve sıcaklıkları artar. Kompresör, ısıtılmış buharı yüksek basınç altında yoğunlaştırıcıya doğru pompalar.

Kompresör devre boyunca dolaşan ortamı sıkıştırarak sıcaklığının ve basıncının artmasına neden olur. Daha sonra sıkıştırılmış ortam, soğutulduğu ısı eşanjörüne (kondenser) girer ve ısıyı suya veya havaya aktarır.

Sistemin bir sonraki yapısal elemanı kapasitördür. İşlevi, termal enerjinin ısıtma sisteminin iç devresine salınmasına indirgenmiştir.

Endüstriyel işletmeler tarafından üretilen seri numuneler plakalı eşanjörlerle donatılmıştır. Bu tür kapasitörlerin ana malzemesi alaşımlı çelik veya bakırdır.

Kendi ısı eşanjörünüzü yapmak için yarım inç çapında bir bakır boru uygundur. Isı eşanjörünün imalatında kullanılan boruların et kalınlığı en az 1 mm olmalıdır.

Termostatik veya kısma valfi, hidrolik devrenin yüksek basınçlı sirkülasyon ortamının düşük basınçlı ortama dönüştürüldüğü kısmının başlangıcına monte edilir. Daha doğrusu, bir kompresörle eşleştirilmiş bir kısma, ısı pompası devresini iki parçaya böler: biri yüksek basınç parametrelerine sahip, diğeri düşük basınç parametrelerine sahip.

Genleşme kısma valfinden geçerken kapalı devrede dolaşan sıvı kısmen buharlaşır, bunun sonucunda basınç ve sıcaklık düşer. Daha sonra çevreyle iletişim kuran bir ısı değiştiriciye girer. Orada ortamın enerjisini yakalar ve sisteme geri aktarır.

Kısma valfi, soğutucu akışkanın evaporatöre doğru akışını düzenler. Bir vana seçerken sistem parametrelerini dikkate almanız gerekir. Valf bu parametreleri karşılamalıdır.

Isı kontrol vanasından geçerken soğutucu sıvı kısmen buharlaşır ve akış sıcaklığı düşer (+)

Isı pompası tipinin seçilmesi

Bu ısıtma sisteminin ana göstergesi güçtür. Ekipman satın almanın ve bir veya daha fazla düşük sıcaklıklı ısı kaynağının seçilmesinin finansal maliyetleri öncelikle güce bağlı olacaktır. Isı pompası sisteminin gücü ne kadar yüksek olursa bileşenlerin maliyeti de o kadar yüksek olur.

Öncelikle kompresörün gücünü, jeotermal problar için kuyuların derinliğini veya yatay kollektörün yerleştirileceği alanı kastediyoruz. Doğru termodinamik hesaplamalar sistemin verimli çalışacağının bir nevi garantisidir.

Kişisel mülkünüzün yakınında bir gölet varsa, en uygun maliyetli ve verimli seçim sudan suya ısı pompası olacaktır.

Öncelikle pompanın kurulması planlanan alanı incelemelisiniz. İdeal durum bu alanda bir rezervuarın bulunması olacaktır. Kullanım su-su tipi seçeneği kazı işi hacmini önemli ölçüde azaltacaktır.

Dünyanın ısısından faydalanmak ise tam tersine kazıyla ilgili çok sayıda çalışmayı içermektedir. Düşük dereceli ısı olarak sulu ortamı kullanan sistemler en verimli olarak kabul edilir.

Yerden termal enerji çeken bir ısı pompasının tasarımı, etkileyici miktarda kazı işi gerektirir. Kollektör mevsimsel donma seviyesinin altına serilir

Toprağın termal enerjisinden iki şekilde yararlanılabilir. Birincisi 100-168 mm çapında kuyuların açılmasını içerir. Bu tür kuyuların derinliği sistem parametrelerine bağlı olarak 100 m veya daha fazla olabilir.

Bu kuyucuklara özel sondalar yerleştirilir. İkinci yöntem bir boru toplayıcı kullanır. Böyle bir toplayıcı yeraltında yatay bir düzlemde bulunur. Bu seçenek oldukça geniş bir alan gerektirir.

Toplayıcının döşenmesi için nemli topraklı alanlar ideal kabul edilir. Doğal olarak kuyu açmak, rezervuarı yatay olarak konumlandırmaktan daha pahalıya mal olacaktır. Ancak her sitenin boş alanı yoktur. Bir kW ısı pompası gücü için 30 ila 50 m² alana ihtiyacınız vardır.

Tek bir derin kuyu ile termal enerji toplamaya yönelik bir yapı, bir çukur kazmaktan biraz daha ucuz olabilir. Ancak önemli bir artı, küçük arsa sahipleri için önemli olan önemli yerden tasarruftur.

Sahada yüksekte yer alan bir yeraltı suyu ufku varsa, ısı eşanjörleri birbirinden yaklaşık 15 m uzaklıkta bulunan iki kuyuya kurulabilir.

Bu tür sistemlerde termal enerji, bir kısmı kuyularda bulunan kapalı bir devre yoluyla yeraltı suyunun pompalanmasıyla toplanır. Böyle bir sistem, bir filtrenin takılmasını ve ısı eşanjörünün periyodik olarak temizlenmesini gerektirir.

En basit ve en ucuz ısı pompası şeması havadan termal enerjinin çıkarılmasına dayanmaktadır. Bir zamanlar buzdolaplarının temeli oldu; daha sonra klimalar da onun prensiplerine göre geliştirildi.

En basit ısı pompası sistemi enerjiyi hava kütlesinden alır. Yazın ısıtmada, kışın ise klimada görev alır.Sistemin dezavantajı, bağımsız ünitenin yetersiz güce sahip olmasıdır.

Bu ekipmanın farklı türlerinin etkinliği aynı değildir. Hava kullanan pompalar en düşük performansa sahiptir. Ayrıca bu göstergeler doğrudan hava koşullarına bağlıdır.

Yer tabanlı ısı pompası türleri istikrarlı bir performansa sahiptir. Bu sistemlerin verim katsayısı 2,8 -3,3 arasında değişmektedir. Sudan suya sistemler en etkilidir. Bu, her şeyden önce kaynak sıcaklığının stabilitesinden kaynaklanmaktadır.

Pompa manifoldu rezervuarda ne kadar derin bulunursa sıcaklığın o kadar stabil olacağına dikkat edilmelidir. 10 kW'lık bir sistem gücü elde etmek için yaklaşık 300 metre boru hattı gereklidir.

Bir ısı pompasının verimliliğini karakterize eden ana parametre, dönüşüm katsayısıdır. Dönüşüm faktörü ne kadar yüksek olursa, ısı pompasının o kadar verimli olduğu kabul edilir.

Bir ısı pompasının dönüşüm katsayısı, ısı akışı ile kompresörü çalıştırmak için harcanan elektrik gücünün oranıyla ifade edilir.

Bir ısı pompasını kendiniz monte edin

Isı pompasının çalışma şemasını ve yapısını bilerek kendiniz monte edin ve kurun. alternatif ısıtma sistemi oldukça mümkün. Çalışmaya başlamadan önce gelecekteki sistemin tüm ana parametrelerini hesaplamak gerekir. Gelecekteki pompanın parametrelerini hesaplamak için soğutma sistemlerini optimize etmek üzere tasarlanmış yazılımı kullanabilirsiniz.

Oluşturmanın en kolay seçeneği hava-su sistemi. Su ve toprak bazlı ısı pompası türlerinin doğasında bulunan harici bir devrenin inşası üzerinde karmaşık çalışma gerektirmez. Kurulum için yalnızca biri hava sağlayacak, ikincisi atık kütlesini boşaltacak iki kanala ihtiyacınız olacak.

En kolay yol, kendi ellerinizle hava kütlesinden ısı çeken bir ısı pompası oluşturmaktır. Dış mekan fanı evaporatöre hava üfler

Fana ek olarak gerekli güce sahip bir kompresör almanız gerekir. Böyle bir ünite için geleneksel ile donatılmış kompresör bölünmüş sistemler. Yeni bir ünite satın almak gerekli değildir.

Eski ekipmanınızdan çıkarabilir veya kullanabilirsiniz. eski buzdolabı bileşenleri. Spiral çeşidinin kullanılması tavsiye edilir. Bu kompresör seçenekleri oldukça verimli olmalarının yanı sıra, daha yüksek sıcaklıklar üreten yüksek basınçlar oluşturur.

Bir kapasitör takmak için bir kaba ve bir bakır boruya ihtiyacınız olacaktır. Bir borudan bir bobin yapılır. Üretimi için gerekli çapta herhangi bir silindirik gövde kullanılır. Etrafına bakır boru sararak bu yapı elemanını kolay ve hızlı bir şekilde üretebilirsiniz.

Bitmiş bobin önceden ikiye kesilmiş bir kaba monte edilir. Kapların imalatı için korozyon işlemlerine dayanıklı malzemelerin kullanılması daha iyidir. Bobini içine yerleştirdikten sonra tank yarıları kaynaklanır.

Bobin alanı aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:

MT/0.8 RT,

Nerede:

• MT - sistemin ürettiği termal enerjinin gücü.
• 0,8 - su bobin malzemesiyle etkileşime girdiğinde termal iletkenlik katsayısı.
• RT - Giriş ve çıkıştaki su sıcaklıkları arasındaki fark.

Kendiniz bobin yapmak için bakır boru seçerken duvar kalınlığına dikkat etmeniz gerekir. En az 1 mm olmalıdır. Aksi takdirde boru sarım esnasında deforme olacaktır. Soğutucu akışkanın girdiği boru kabın üst kısmında bulunur.

Bakır borulu ısı değiştirici, bakır borunun silindirik şekilli bir nesne üzerine sarılmasıyla yapılır. Bobinin yüzey alanı ne kadar büyük olursa pompa performansı da o kadar yüksek olur

Isı pompası evaporatörü iki versiyonda yapılabilir - içinde bobin bulunan bir kap şeklinde ve boru içinde bir boru şeklinde. Evaporatördeki sıvının sıcaklığı düşük olduğundan kap plastik varilden yapılabilir. Bu kabın içerisine bakır borudan yapılmış bir devre yerleştirilmiştir.

Bir kondansatörün aksine, evaporatör bobininin bobini, seçilen kabın çapına ve yüksekliğine uygun olmalıdır. İkinci evaporatör seçeneği: boru içinde boru. Bu uygulamada soğutucu tüpü, içerisinden suyun dolaştığı daha büyük çaplı bir plastik borunun içerisine yerleştirilmektedir.

Böyle bir borunun uzunluğu planlanan pompa gücüne bağlıdır. 25 ila 40 metre arasında olabilir. Böyle bir boru spiral şeklinde yuvarlanır.

Termostatik vana, boru hattı bağlantı elemanlarının kapatılması ve kontrol edilmesi anlamına gelir. Genleşme valfinde kapatma elemanı olarak bir iğne kullanılır. Valf kapatma elemanının konumu, evaporatördeki sıcaklığa göre belirlenir.

Sistemin bu önemli unsuru oldukça karmaşık bir tasarıma sahiptir. O içerir:

• Termokupl.
• Diyafram.
• Kılcal boru.
• Termal balon.

Bu elemanlar yüksek sıcaklıklarda kullanılamaz hale gelebilir.Bu nedenle sistemdeki lehimleme çalışmaları sırasında vananın asbest kumaşla yalıtılması gerekmektedir. Kontrol vanası evaporatör kapasitesine uygun olmalıdır.

Ana yapısal parçaların imalatına ilişkin çalışmalar tamamlandıktan sonra, tüm yapının tek bir blok halinde birleştirilmesinde kritik an gelir. En kritik aşama soğutucu enjeksiyon işlemi veya soğutucuyu sisteme doldurun.

Sıradan bir kişinin böyle bir operasyonu bağımsız olarak gerçekleştirmesi pek mümkün değildir. Burada iklim kontrol ekipmanlarını tamir eden ve bakımını yapan profesyonellere başvurmanız gerekecek.

Bu alanda çalışanlar genellikle gerekli donanıma sahiptir. Soğutucu akışkan doldurmanın yanı sıra sistemin çalışmasını da test edebilirler. Soğutucuyu kendiniz enjekte etmeniz yalnızca yapısal arızaya değil, aynı zamanda ciddi yaralanmalara da yol açabilir. Ayrıca sistemin çalıştırılması için özel ekipmanlara da ihtiyaç duyulmaktadır.

Sistem başlatıldığında, genellikle 40 A civarında bir tepe başlatma yükü oluşur. Bu nedenle, başlatma rölesi olmadan sistemin başlatılması imkansızdır. İlk çalıştırmadan sonra vananın ve soğutucu akışkan basıncının ayarlanması gerekir.

Soğutucu akışkan seçimi çok ciddiye alınmalıdır. Sonuçta, esasen yararlı termal enerjinin ana "taşıyıcısı" olarak kabul edilen bu maddedir. Mevcut modern soğutucu akışkanlar arasında en popüler olanı freonlardır. Bunlar, bazı karbon atomlarının başka elementlerle değiştirildiği hidrokarbon bileşiklerinin türevleridir.

Isı pompasının ayrı ayrı elemanlarının bir araya getirilmesinin bir sonucu olarak, çalışma ortamının içinden dolaştığı kapalı bir devre elde edilmelidir.

Bu çalışma sonucunda kapalı çevrim bir sistem elde edildi. Soğutucu akışkan içinde dolaşarak termal enerjinin evaporatörden yoğunlaştırıcıya seçilmesini ve aktarılmasını sağlar. Isı pompalarını ev ısıtma sistemine bağlarken, kondenserden çıkan suyun sıcaklığının 50 - 60 dereceyi geçmemesine dikkat edilmelidir.

Isı pompası tarafından üretilen termal enerjinin düşük sıcaklığı nedeniyle, ısı tüketicisi olarak özel ısıtma cihazları seçilmelidir. Bu, sıcak bir zemin veya geniş bir radyasyon alanına sahip alüminyum veya çelikten yapılmış hacimsel düşük ataletli radyatörler olabilir.

Ev yapımı ısı pompası seçenekleri, ana kaynağın çalışmasını destekleyen ve tamamlayan yardımcı ekipman olarak en uygun şekilde kabul edilir.

Her yıl ısı pompası tasarımları geliştirilmektedir. Evsel kullanıma yönelik endüstriyel tasarımlar daha verimli ısı transfer yüzeyleri kullanır. Bunun sonucunda sistem performansı sürekli artmaktadır.

Termal enerji üretimi için bu tür teknolojilerin gelişimini teşvik eden önemli bir faktör çevresel bileşendir. Bu tür sistemler oldukça etkili olmasının yanı sıra çevreyi kirletmez. Açık alevin bulunmaması, çalışmasını kesinlikle güvenli kılar.

Konuyla ilgili sonuçlar ve faydalı videolar

Video #1. PEX borularından ısı eşanjörlü basit bir ev yapımı ısı pompası nasıl yapılır:

2. video. Talimatın devamı:

Isı pompaları uzun süredir alternatif ısıtma sistemleri olarak kullanılıyor.Bu sistemler güvenilirdir, uzun ömürlüdür ve en önemlisi çevre dostudur. Verimli ve güvenli ısıtma sistemlerinin geliştirilmesine yönelik bir sonraki adım olarak ciddi şekilde değerlendirilmeye başlandı.

Bir soru sormak veya makalede bahsedilmeyen bir ısı pompası yapmanın ilginç bir yolunu bize anlatmak ister misiniz? Lütfen aşağıdaki bloğa yorumlarınızı yazın.