Máy bơm nhiệt là một thứ thú vị, nhưng đắt tiền. Chi phí ước tính của thiết bị + thiết bị mạch ngoài là từ $ 300 đến $ 1000 trên 1 kW công suất. Biết được sự “khéo tay” của người dân Nga, có thể dễ dàng cho rằng có nhiều hơn một chiếc máy bơm nhiệt làm bằng tay hoạt động trên diện rộng của quê hương rộng lớn và đa dạng của chúng ta. Thông thường, có những thiết bị sản xuất tại nhà được tạo ra bởi "tủ lạnh". Và điều này cũng dễ hiểu thôi, vì máy bơm nhiệt và tủ đông hoạt động theo nguyên lý giống nhau, chỉ khác là hệ thống cây sưởi là tập trung thu nhiệt chứ không tháo ra, còn máy nén thì dùng công suất lớn hơn.
Đọc về cách nó hoạt động ở đây.
Cái gì có thể là nguồn nhiệt cho máy bơm nhiệt
Nhiệt để sưởi ấm phòng có thể được lấy từ không khí bên ngoài. Nhưng ở đây chắc chắn sẽ nảy sinh những khó khăn trong vận hành: nhiệt độ dao động, thậm chí trung bình hàng ngày, quá lớn, chưa kể đến việc máy bơm nhiệt cho thấy hiệu suất bình thường ở nhiệt độ trên 0 ° C.Và chúng ta có bao nhiêu vùng miền như vậy vào mùa đông ? Vào mùa xuân, và thậm chí sau đó không sớm, không phải trên toàn lãnh thổ, và không phải lúc nào cũng vậy.
Bất kỳ môi trường nào cũng có thể là nguồn nhiệt cho ngôi nhà được sưởi ấm bằng máy bơm nhiệt của bạn
Nguồn nhiệt nằm trong nước có vẻ dễ chấp nhận hơn nhiều. Nếu có một con sông, một cái hồ hoặc một cái ao có độ sâu tương đối gần đó, điều này thật tuyệt vời: bạn có thể chỉ cần nhấn chìm đường ống. Điều quan trọng là những người câu cá với bánh rán không đánh cá ở đó.
Một lựa chọn tốt khác là một cái giếng, nhưng có khả năng mực nước sẽ giảm xuống và bạn sẽ phải tìm kiếm một nguồn khác. Nhưng cho đến nay mọi thứ vẫn ổn, nó sẽ hoạt động tốt: nhiệt độ nước trung bình ở các chân trời dưới lòng đất là 5-7 oC. Điều này là quá đủ để máy bơm nhiệt hoạt động.
Bạn có thể ngạc nhiên, nhưng bạn cũng có thể sử dụng hệ thống thoát nước - có nhiệt độ cao hơn trong giếng. Đường ống có thể được đặt trong một bể chứa hoặc giếng, nhưng với điều kiện phải luôn được bao phủ bởi nước. Và đường ống sẽ cần phải kháng hóa chất.
Một công việc thu gom đất nằm ngang là một công việc cực kỳ tốn công sức: cần phải loại bỏ đất từ vài trăm mét vuông đến độ sâu dưới điểm đóng băng. Đây là những khối lượng rất lớn mà không thể làm chủ một mình hoặc thậm chí với một trợ lý. Và, như thực tế đã chỉ ra, trong điều kiện khí hậu của chúng ta, các hệ thống như vậy không hiệu quả: mùa đông quá khắc nghiệt.
Với bộ thu dọc, mọi thứ không thể tốt hơn - bạn sẽ khó có thể làm được nếu không có thiết bị khoan. Số lượng và độ sâu của giếng phụ thuộc vào đất: phạm vi tỏa nhiệt có thể có từ một mét của giếng là rất lớn. Từ 25 W / m trong đá dăm khô và đất cát, đến 80-85 W / m trong đá dăm ướt và đất cát hoặc đá granit. Theo đó, sự chênh lệch về chiều dài của các giếng từ 3 lần trở lên.
Dưới đây là sơ đồ sưởi ấm một ngôi nhà bằng máy bơm nhiệt. Khi sử dụng, như trong ví dụ được mô tả, hai giếng và trong trường hợp không có vòng khép kín, khoảng cách giữa hai giếng ít nhất phải là 20 mét. Và bạn cần tính đến hướng của dòng chảy để nước lạnh từ máy bơm không làm giảm nhiệt độ trong giếng "tặng"
Trong ví dụ được mô tả về một máy bơm nhiệt tự chế, nguồn nhiệt là một giếng có tốc độ dòng nước tốt. Nước đến nhanh đến mức đáp ứng nhu cầu tiêu dùng của các hộ gia đình và đủ để truyền lượng nhiệt cần thiết (tốc độ dòng nước cần thiết đã được tính toán và chọn máy bơm cho phù hợp). Nhưng nguồn nhiệt cho sự thay đổi này có thể là bất kỳ nguồn nhiệt nào được mô tả ở trên, ngoại trừ không khí.Sau khi quyết định nguồn nhiệt, sẽ có thể chế tạo một máy bơm nhiệt để sưởi ấm ngôi nhà.
Các loại máy bơm nhiệt
Có ba loại máy bơm, tùy thuộc vào nguồn sinh nhiệt:
"Nước thải"
Máy bơm nước đất
"Nước nước"
Máy bơm nước sang nước
Nước không khí
Máy bơm nước
Việc lắp đặt kiểu "đất-nước" sử dụng nhiệt của lớp đất dưới. Nhiệt độ mặt đất ở các chân trời trên 20 m luôn không thay đổi, do đó máy bơm cũng có thể tạo ra năng lượng cần thiết quanh năm. Có hai tùy chọn lắp:
- Trục dọc;
- ống góp nằm ngang.
Trong trường hợp đầu tiên, một giếng được khoan với độ sâu khoảng 50–100 m và các đường ống có chất làm mát tuần hoàn - một chất lỏng đặc biệt không đóng băng - được đặt trong đó.
Bộ thu gom được đặt ở độ sâu 5 m, dọc theo đó chất làm mát cũng di chuyển. Để sưởi ấm cho một ngôi nhà có diện tích 150 m2, cần phải có một mảnh đất ít nhất là 250 m2, và nó không thể được sử dụng để trồng trọt nông nghiệp. Chỉ được phép bố trí một bãi cỏ trang trí và bồn hoa.
Máy bơm nước đầu ra sử dụng năng lượng từ nguồn nước ao hồ, giếng khơi. Một số thậm chí còn quản lý để chiết xuất nhiệt từ cống rãnh. Điều chính là bộ lọc không bị tắc nghẽn và kim loại không bị sụp đổ.
Loại này thường cho hiệu quả cao nhất, nhưng không thể lắp đặt ở mọi khu vực ngoại thành, và phải xin giấy phép vận hành nước ngầm. Các thiết bị như vậy là điển hình hơn cho sản xuất công nghiệp.
Thiết kế không khí đối nước kém hiệu quả hơn so với hai thiết kế đầu tiên, do sản lượng trong mùa đông giảm đáng kể. Mặt khác, khi lắp đặt, bạn không cần phải khoan, đào bất cứ thứ gì. Việc lắp đặt chỉ đơn giản là gắn trên nóc nhà.
Từ kinh nghiệm vận hành máy bơm nhiệt tự chế
Như thực tế đã chỉ ra, hiệu suất của tùy chọn được trình bày là thấp: 2,6-2,8 kW. Không cần phải nói về hiệu quả cao của máy bơm nhiệt này: trên diện tích 60 m2 ở -5 oC ngoài trời, nó tự duy trì + 17oC. Nhưng hệ thống đã được xem xét và lắp đặt dưới lò hơi - bộ tản nhiệt, ở nhiệt độ đầu vào + 45oC, đơn giản là không thể cho ra nhiều hơn. Hệ thống trong nhà hoạt động cũ và số lượng bộ tản nhiệt không được tăng lên, nhưng cho đến nay trong thời tiết lạnh giá chúng được sưởi ấm bằng bếp.
Nếu một bộ trao đổi nhiệt tái sinh được thêm vào cấu trúc, điều này sẽ làm tăng hiệu suất lên 10-15%. Với chi phí thấp, bạn có thể làm được. Bạn sẽ cần hai ống đồng mỗi ống dài 1,5 mét. Một cái có đường kính 22 mm, cái thứ hai - 10 mm. Một dây dẫn 4 lõi (dài 3-4 mét, đường kính 4 mm) được quấn vào một dây mỏng hơn để tăng diện tích trao đổi nhiệt, các đầu của nó được hàn vào ống để chúng không bị giãn ra. Ống quấn dây nhẹ nhàng luồn vào ống có đường kính lớn hơn. Nó phải được lắp đặt giữa máy nén và dàn bay hơi. Sự tinh chỉnh là không đáng kể, nhưng nó làm tăng đáng kể hiệu quả. Đúng, trong những điều kiện nhất định, nó không an toàn: freon ấm có thể xâm nhập vào máy nén, dẫn đến hỏng hóc.
Cải thiện mạch: bạn có thể thêm một bộ trao đổi nhiệt tái sinh, sẽ tăng năng suất khoảng 15-20%
Tùy chọn thứ hai để tăng hiệu suất, an toàn hơn và không kém hiệu quả, là xây dựng trong một bộ trao đổi nhiệt bổ sung để làm nóng nước hoặc glycol.
Điều cần tìm nếu bạn quyết định tự chế tạo máy bơm nhiệt. Có một số điều chỉ có thể rút ra từ kinh nghiệm:
- Dòng khởi động của cài đặt cụ thể này rất tốt. Không phải lúc nào cũng có đủ tài nguyên mạng để chạy cài đặt. Do đó, nếu bạn lắp đặt nghiêm túc, tốt hơn là nên sử dụng máy nén ba pha và cung cấp đầu vào ba pha tương ứng. Đúng, không rẻ nhưng để máy nén một pha khởi động ổn định thì cần phải có ổn áp điện tử công suất khá, cũng không thể gọi là rẻ được.
- Một máy bơm nhiệt trên hệ thống tản nhiệt đã hoàn thiện sẽ không cung cấp nhiệt độ phòng bình thường.Chúng được thiết kế cho một nhiệt độ nước làm mát khác nhau, mà những cơ sở lắp đặt này, đặc biệt là những cơ sở sản xuất tại nhà, cực kỳ hiếm khi có thể cung cấp được. Do đó, hãy nâng cấp hệ thống (thêm ít nhất cùng số phần bộ tản nhiệt) hoặc lắp đặt sàn nước.
- Nếu có ba vòng nước trong một giếng, điều này không có nghĩa là nó có một khoản nợ lớn. Bạn cần biết anh ta có thể cho bao nhiêu nước với sự lựa chọn liên tục của nó.
Nguyên lý hoạt động của máy bơm nhiệt nước
Thiết kế phù hợp để tổ chức cung cấp nhiệt cho một ngôi nhà hoặc một khu nhà ngoài, cung cấp nước nóng không bị gián đoạn. Đồng thời, nhiệt lượng được lấy từ các nguồn có nguồn gốc tự nhiên: sông, hồ, nước ngầm. Ngay cả trong mùa đông, ở độ sâu, chất lỏng vẫn duy trì nhiệt độ dương. Có thể chiết xuất và sử dụng nhiệt thu được từ nước, ngay cả khi có sương giá nghiêm trọng.
Trong máy bơm nhiệt nước thành nước, nguyên lý hoạt động gắn liền với chu trình Carnot. Bản chất của nó như sau: một chất chuyển động trong một mạch kín, dưới tác dụng của các yếu tố có bản chất vật lý và nhiệt, nó sẽ thay đổi trạng thái tập hợp. Nó trở thành chất lỏng, sau đó nó được chuyển đổi trở lại thành khí. Trong trường hợp này, một lượng lớn nhiệt được giải phóng và hấp thụ.
Các bộ phận cấu tạo nên máy bơm nhiệt nước:
- bộ phận máy nén;
- thiết bị bay hơi;
- tụ điện;
- van tiết lưu kiểu cảm ứng;
- một hệ thống tự động kiểm soát các thông số chính;
- nhiều đường ống đồng;
- chất làm lạnh.
Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn cách hoạt động của máy bơm nhiệt nước thành nước. Chất lỏng được bơm vào các ống từ nguồn đến hệ thống, nơi nó tương tác với khí (freon). Nó sôi ở nhiệt độ + 2-3 độ C. Một phần nhiệt được freon hấp thụ và được bộ phận máy nén hút vào. Ở đó, khí được nén lại, do đó nó nóng lên.
Trong bước tiếp theo, môi chất lạnh được chuyển đến bình ngưng để làm nóng nước. Chất lỏng có thể được làm nóng lên đến +80 độ. Hơn nữa, nó di chuyển dọc theo các đường ống của cấu trúc sưởi ấm. Sau khi làm mát, nước được dẫn đến thiết bị bay hơi, sau đó chất lỏng được thoát ra trong giếng tiếp nhận. Freon sau khi ở trong thiết bị ngưng tụ sẽ chuyển sang trạng thái lỏng. Sau đó, nó đi đến nghẹt thở, từ đó nó trở lại điểm xuất phát. Sau đó, chu kỳ được tiếp tục.
Kết quả
Không còn nghi ngờ gì nữa, giá thành của máy bơm nhiệt từ máy điều hòa không khí thấp hơn nhiều lần so với các lựa chọn nhà máy sản xuất sẵn, ngay cả những sản phẩm sản xuất tại Trung Quốc. Nhưng có rất nhiều sắc thái ở đây: bạn cần quan tâm đến nguồn và lượng nhiệt được cung cấp, tính toán chính xác chiều dài của bộ trao đổi nhiệt (cuộn dây), cài đặt tự động hóa, cung cấp điện đảm bảo, v.v. Nhưng nếu bạn có thể giải quyết những vấn đề này, thì nó chắc chắn là có lợi. Hãy để tôi cho bạn một lời khuyên: trong năm đầu tiên rất mong muốn có hệ thống sưởi dự phòng, và thử nghiệm và chạy thử, tốt hơn là nên thực hiện vào mùa hè, để có thời gian sửa đổi thiết bị trước khi bắt đầu mùa sưởi ấm.
Chế tạo máy bơm nhiệt cho nhu cầu gia đình
Thật là lợi nhuận và thuận tiện để làm một máy bơm nhiệt để sưởi ấm ngôi nhà bằng tay của chính bạn. Thống kê khẳng định rằng TN đối với căn nhà có diện tích 200 m² sẽ trả dần trong vòng ba năm đầuVà đây không phải là giới hạn, do chi phí nhiên liệu và điện ngày càng tăng. Bạn có thể giảm những chi phí này nếu trong nhà có những người thợ thủ công có thể lắp ráp một chiếc máy bơm từ các vật liệu phế liệu. Đối với điều này, bạn sẽ cần:
- Máy nén mạnh mẽ, ví dụ như máy điều hòa không khí. Nếu ở nhà không có thì bạn có thể đến các cửa hàng sửa chữa tủ lạnh, điều hòa. Đối với nó, trước tiên bạn cần chuẩn bị giá treo ở một nơi thuận tiện (thường là trên tường của ngôi nhà).
- Tụ điện, bạn có thể tự chế tạo.Tạo một cuộn dây từ ống đồng có chiều dày thành ít nhất là 1 mm, ống này phải được đặt trong thân kim loại hàn có kích thước phù hợp. Cài đặt các vòi và kết nối cần thiết trên đó. Nó cũng được đặt trên tường bên cạnh máy nén. Để cuộn dây được chế tạo với chất lượng cao, người ta quấn ống đồng, ví dụ như trên bình ga, và khoảng cách rẽ được cố định bằng một góc nhôm. Tốt hơn hết bạn nên giao việc lắp đặt cuối cùng của bình ngưng (hàn ống đồng, bơm freon, v.v.) cho chuyên gia để không làm hỏng HP và không bị thương trong quá trình lắp ráp hoặc vận hành.
- Thiết bị bay hơi - một thùng chứa để chuyển đổi chất làm lạnh lỏng thành trạng thái hơi. Hơi tạo thành đi vào máy nén, bơm nó dưới áp suất đến bình ngưng.
- Van tiết lưu. Nó là cần thiết để mua, tính đến các thông số máy bơm.
- Kết nối các phần tử đường ống của sơ đồ, tùy thuộc vào kiểu lắp đặt đã chọn.
- Kiểm tra độ kín thủy lực của hệ thống đường ống bằng cách thử áp suất (không khí hoặc nước).
- Họ kiểm tra độ tin cậy của thiết bị điện tại nhà.
