Pompa di calore: 6 stadi del dispositivo

Una pompa di calore è una cosa interessante, ma costosa. Il costo approssimativo delle apparecchiature + dispositivi a circuito esterno va da $ 300 a $ 1000 per 1 kW di potenza. Conoscendo la "praticità" del popolo russo, è facile presumere che più di una pompa di calore fatta a mano funzioni nella vastità della nostra vasta e diversificata patria. Molto spesso, ci sono dispositivi fatti in casa che sono stati realizzati da "frigoriferi". E questo è comprensibile, perché la pompa di calore e il congelatore funzionano secondo lo stesso principio, è solo che il sistema delle centrali termiche è focalizzato sulla raccolta del calore, non sulla rimozione, e il compressore viene utilizzato con una potenza maggiore.

Leggi come funziona qui.

Quale può essere una fonte di calore per una pompa di calore

Il calore per il riscaldamento della stanza può essere prelevato dall'aria esterna. Ma qui sorgeranno inevitabilmente difficoltà di funzionamento: gli sbalzi di temperatura, anche medi giornalieri, sono troppo ampi, per non parlare del fatto che la pompa di calore mostra un'efficienza normale a temperature superiori a 0 ° C.E quante regioni abbiamo un quadro simile in inverno ? In primavera, e anche allora non presto, e non in tutto il territorio, e non sempre.

Qualsiasi ambiente può essere fonte di calore per la tua casa riscaldata a pompa di calore

Una fonte di calore situata nell'acqua sembra molto più accettabile. Se c'è un fiume, un lago o uno stagno di una profondità decente nelle vicinanze, è semplicemente fantastico: puoi semplicemente affogare la tubazione. È importante solo che i pescatori con gli asini non pescino lì.

Un'altra buona opzione è un pozzo, ma c'è la possibilità che il livello dell'acqua scenda e dovrai cercare un'altra fonte. Ma finora va tutto bene, funzionerà bene: la temperatura media dell'acqua negli orizzonti sotterranei è di 5-7 oC. Questo è più che sufficiente per il funzionamento della pompa di calore.

Potresti essere sorpreso, ma puoi anche usare il sistema fognario: lì le temperature sono più alte che nei pozzi. La condotta può essere collocata in un pozzo nero o in un pozzo, ma a condizione che sia sempre coperta d'acqua. E il tubo dovrà essere chimicamente resistente.

Un collettore sotterraneo orizzontale è un compito estremamente laborioso: sarà necessario rimuovere il terreno da diverse centinaia di metri quadrati a una profondità inferiore al punto di congelamento. Si tratta di volumi molto grandi che non possono essere controllati da soli o anche con un assistente. E, come ha dimostrato la pratica, nelle nostre condizioni climatiche tali sistemi sono inefficaci: gli inverni sono troppo rigidi.

Con i collettori verticali, le cose non vanno meglio: difficilmente potrai fare a meno delle attrezzature di perforazione. Il numero e la profondità dei pozzi dipendono dal terreno: l'intervallo di possibile rimozione del calore da un metro di un pozzo è molto ampio. Da 25 W / m in pietrisco secco e terreno sabbioso, fino a 80-85 W / m in pietrisco umido e suoli sabbiosi o in granito. Di conseguenza, la differenza nella lunghezza dei pozzetti è 3 volte e oltre.

Ecco uno schema per riscaldare una casa con una pompa di calore. Quando si utilizzano, come nell'esempio descritto, due pozzi e in assenza di circuito chiuso, la distanza tra i due pozzi deve essere di almeno 20 metri. E devi tenere conto della direzione del flusso in modo che l'acqua fredda dalla pompa non abbassi la temperatura nel pozzo "donatore"

Nell'esempio descritto di una pompa di calore artigianale, la fonte di calore è un pozzo con una buona portata d'acqua. L'acqua arriva così rapidamente da coprire il consumo per le necessità domestiche ed è sufficiente per trasferire la quantità di calore richiesta (è stata calcolata la portata d'acqua richiesta e la pompa è stata selezionata di conseguenza). Ma la fonte di calore per questa modifica può essere una qualsiasi di quelle descritte sopra, ad eccezione dell'aria.Dopo aver deciso la fonte di calore, sarà possibile realizzare una pompa di calore per il riscaldamento della casa.

Tipi di pompe di calore

Esistono tre tipi di pompe, a seconda della fonte di generazione di calore:

"Acqua sporca"

Pompa acqua suolo

"Acqua-acqua"

Pompa acqua-acqua

Aria-acqua

Pompa aria-acqua

L'impianto del tipo "suolo-acqua" utilizza il calore del sottosuolo. La temperatura del terreno ad orizzonti superiori a 20 m rimane sempre invariata, quindi la pompa può anche generare l'energia richiesta tutto l'anno. Sono disponibili due opzioni di montaggio:

• albero verticale;
• collettore orizzontale.

Nel primo caso, viene perforato un pozzo con una profondità di circa 50-100 me vengono posizionati tubi con un refrigerante circolante, uno speciale liquido non congelante.

I collettori vengono posati a una profondità di 5 m, lungo la quale si muove anche il liquido di raffreddamento. Per riscaldare una casa con una superficie di 150 m2, è necessario un terreno di almeno 250 m2 e non può essere utilizzato per l'impianto agricolo. È consentita solo la disposizione di un prato decorativo e aiuole.

Una pompa acqua-acqua utilizza l'energia proveniente dall'acqua di laghi, pozzi o pozzi. Alcuni riescono persino a estrarre calore dagli scarichi. La cosa principale è che il filtro non si intasa e il metallo non collassa.

Questa tipologia di solito mostra la massima efficienza, ma non è possibile installarla in tutte le aree suburbane e occorre ottenere un permesso per il funzionamento delle acque sotterranee. Tali dispositivi sono più tipici per la produzione industriale.

Il design aria-acqua è meno efficiente dei primi due, poiché la produzione in inverno è notevolmente ridotta. D'altra parte, durante l'installazione, non è necessario perforare o scavare nulla. L'installazione è semplicemente montata sul tetto della casa.

Dall'esperienza di funzionamento di una pompa di calore autocostruita

Come dimostrato dalla pratica, le prestazioni dell'opzione presentata sono basse: 2,6-2,8 kW. Non c'è bisogno di parlare dell'elevata efficienza di questa pompa di calore: su un'area di 60 m2 a -5 oC all'aperto, essa stessa mantiene + 17oC. Ma il sistema è stato considerato e installato sotto la caldaia: i radiatori, a una temperatura di ingresso di + 45oC, semplicemente non possono erogare di più. L'impianto in casa funzionava vecchio e il numero dei termosifoni non era aumentato, ma finora al freddo venivano riscaldati da una stufa.

L'aggiunta di uno scambiatore di calore rigenerativo alla struttura aumenterà l'efficienza del 10-15%. Dato che i costi sono bassi, puoi farlo. Avrai bisogno di due tubi di rame da 1,5 metri ciascuno. Uno con un diametro di 22 mm, il secondo - 10 mm. Un conduttore a 4 conduttori (lunghezza 3-4 metri, diametro 4 mm) viene avvolto su uno più sottile per aumentare l'area di scambio termico, le sue estremità sono saldate al tubo in modo che non si srotolino. Il tubo a filo avvolto viene inserito delicatamente nel tubo di diametro maggiore. Deve essere installato tra il compressore e l'evaporatore. La raffinatezza è insignificante, ma aumenta notevolmente l'efficienza. È vero, in determinate condizioni non è sicuro: il freon caldo può entrare nel compressore, il che porterà al suo guasto.

Miglioramento del circuito: è possibile aggiungere uno scambiatore di calore rigenerativo, che aumenterà la produttività di circa il 15-20%

La seconda opzione per aumentare l'efficienza, più sicura e non meno efficace, è quella di integrare uno scambiatore di calore aggiuntivo per il riscaldamento dell'acqua o del glicole.

Cosa cercare se decidi di realizzare la tua pompa di calore. Ci sono alcune cose che possono essere apprese solo dall'esperienza:

• Le correnti di avviamento di questa particolare installazione erano molto buone. Non c'erano sempre risorse di rete sufficienti per eseguire l'installazione. Pertanto, se si esegue un'installazione seria, è meglio prendere un compressore trifase e fornire rispettivamente un ingresso trifase. Sì, non è economico, ma per un avvio stabile di un compressore monofase è necessario uno stabilizzatore elettronico di potenza decente, che non può essere nemmeno definito economico.
• Una pompa di calore su un sistema di radiatori finito non fornirà una temperatura ambiente normale.Sono progettati per una diversa temperatura del liquido di raffreddamento, che queste installazioni, in particolare quelle fatte in casa, sono estremamente raramente in grado di fornire. Pertanto, aggiornare il sistema (aggiungendo almeno lo stesso numero di sezioni del radiatore) o installare pavimenti ad acqua.
• Se ci sono tre anelli d'acqua nel pozzo, ciò non significa che abbia un grande debito. Devi sapere quanta acqua è in grado di dare con la sua costante selezione.

Principi di funzionamento di una pompa di calore acqua-acqua

Il design è adatto per organizzare la fornitura di calore a una casa o una dependance, fornitura ininterrotta di acqua calda. Allo stesso tempo, il calore viene prelevato da fonti di origine naturale: fiumi, laghi, acque sotterranee. Anche in inverno, in profondità, il liquido mantiene una temperatura positiva. È possibile estrarre e utilizzare il calore ottenuto dall'acqua, anche in caso di forti gelate.

In una pompa di calore acqua-acqua il principio di funzionamento è associato al ciclo di Carnot. La sua essenza è la seguente: una sostanza che si muove in un circuito chiuso, sotto l'influenza di fattori di natura fisica e termica, cambia il suo stato di aggregazione. Diventa liquido, dopo di che viene riconvertito in gas. In questo caso, viene rilasciata e assorbita una grande quantità di calore.

Componenti che compongono la pompa di calore acqua-acqua:

• unità di compressione;
• evaporatore;
• condensatore;
• valvola di espansione del tipo ad induzione;
• un sistema che controlla automaticamente i parametri principali;
• numerose linee di tubi in rame;
• refrigerante.

Diamo un'occhiata più da vicino a come funziona una pompa di calore acqua-acqua. Il liquido viene pompato nei tubi dalla sorgente al sistema, dove interagisce con il gas (freon). Bolle a + 2-3 gradi Celsius. Parte del calore viene assorbito dal freon e aspirato dal gruppo compressore. Lì, il gas viene compresso e quindi si riscalda.

Nella fase successiva, il refrigerante viene trasferito al condensatore per riscaldare l'acqua. Il liquido può essere riscaldato fino a +80 gradi. Inoltre, si muove lungo i tubi della struttura di riscaldamento. Dopo il raffreddamento, l'acqua viene diretta all'evaporatore, quindi il liquido viene scaricato nel pozzo di ricezione. Il freon, dopo essere stato nel dispositivo di condensazione, si trasforma in uno stato liquido. Poi va alla strozzatura, da dove ritorna al punto di partenza. Quindi il ciclo è ripreso.

Risultati

Indubbiamente, il costo di una pompa di calore da un condizionatore d'aria è molte volte inferiore alle opzioni di fabbrica già pronte, anche quelle prodotte in Cina. Ma ci sono molte sfumature qui: è necessario prendersi cura della fonte e della quantità di calore fornito, calcolare correttamente la lunghezza degli scambiatori di calore (bobine), installare l'automazione, fornire energia garantita, ecc. Ma se sei in grado di risolvere questi problemi, allora è senza dubbio vantaggioso. Lascia che ti dia un consiglio: nel primo anno è molto desiderabile avere il riscaldamento di riserva, e il test e la prova, è meglio eseguire in estate, in modo che ci sia tempo per rivedere l'unità prima dell'inizio del stagione di riscaldamento.

Produzione di una pompa di calore per le esigenze domestiche

È redditizio e conveniente realizzare una pompa di calore per riscaldare una casa con le proprie mani. Le statistiche affermano che TN per una casa con una superficie di 200 m² pagherà entro i primi tre anniE questo non è il limite, visto il costo crescente del carburante e dell'elettricità. Puoi ridurre questi costi se ci sono artigiani in casa che possono assemblare una pompa da materiali di scarto. Per questo avrai bisogno di:

1. Potente compressore, ad esempio per un condizionatore d'aria. Se non c'è niente del genere a casa, puoi ritirarlo nelle officine di riparazione di frigoriferi e condizionatori d'aria. Per questo, devi prima preparare il supporto in un posto comodo (di solito sul muro della casa).
2. Condensatore, puoi farlo da solo.Realizzare una bobina da un tubo di rame con uno spessore della parete di almeno 1 mm, che dovrebbe essere posizionato in un corpo metallico saldato di dimensioni adeguate. Installa i rubinetti e le connessioni necessari su di esso. Inoltre è posizionato sul muro accanto al compressore. Affinché la bobina sia realizzata con alta qualità, il tubo di rame è avvolto, ad esempio, su una bombola del gas e la distanza tra le spire è fissata con un angolo di alluminio. È meglio affidare l'installazione finale del condensatore (saldatura di un tubo di rame, pompaggio del freon, ecc.) a un professionista per non danneggiare l'HP e non ferirsi durante il montaggio o il funzionamento.
3. Evaporatore: un contenitore per convertire un refrigerante liquido in uno stato di vapore. Il vapore risultante entra nel compressore, che lo pompa sotto pressione al condensatore.
4. Valvola a farfalla. È necessario acquistare, tenendo conto dei parametri della pompa.
5. Elementi del tubo di collegamento dello schema, a seconda del tipo di installazione selezionato.
6. Verificare la tenuta idraulica dei sistemi di tubazioni mediante test di pressione (aria o acqua).
7. Controllano l'affidabilità delle apparecchiature elettriche a casa.