Технология на сглобяване на термопомпа вода-вода с извличане на топлина от кладенец

Ако е невъзможно или твърде скъпо да отоплявате частна къща с газ и не е удобно да използвате твърдо гориво, защо да не извличате енергия директно от околната среда? Един от най-ефективните начини да получите джаулите, от които се нуждаете, е термопомпа вода-вода. На запад индустриалното производство на такива агрегати е отдавна установено и се търси много. Цената им обаче е доста висока. Следователно въпросът за създаването на термопомпа със собствените си ръце остава много актуален.

Как работи и работи такава термопомпа?

Грубо казано, термопомпата работи като хладилник, а точно обратното. Хладилникът отстранява част от топлината навън, за да понижи температурата в отделението. Следователно задната стена на хладилника се загрява забележимо. Термопомпата обаче "охлажда" околната среда, като загрява охлаждащата течност, която циркулира в отоплителната система на дома.

Обикновено термопомпите вода-вода се състоят от следния набор от устройства:

външен контур;
вътрешен контур;
изпарител;
кондензатор;
компресор.

Външният контур е тръба, през която циркулират подпочвените води. Той влиза в системата от кладенец, преминава през външния контур, като дава на системата топлинна енергия с нисък потенциал и след това се изхвърля в друг кладенец. Понякога във външната верига, потопена във вода, има специална течност, наречена "саламура". Това също е много ефективен начин за събиране на топлина от околната среда.

Забележка! Ако в близост до къщата има отворен резервоар, той може да се използва и като източник на топлина. В същото време не е необходимо да се пробиват кладенци за приемане и заустване на подпочвените води.

Топлината от подпочвените води се влива в изпарителя. Хладилен агент под налягане също влиза тук през капилярния отвор. Намаляването на налягането води до процеса на изпаряване и топлината от вътрешните стени на изпарителя се прехвърля към хладилния агент. Газообразният хладилен агент влиза в компресора, където се компресира, след което се изпраща в кондензатора.

Тук хладилният агент отново се превръща в течно състояние и получената енергия се използва за нагряване на охлаждащата течност, която циркулира в тръбите на отоплителната система на къщата. По този начин нископотенциалната топлинна енергия на водата се превръща в енергия с висок потенциал и ви позволява да отоплявате къщата доста ефективно дори при тежки студове. Този процес е ясно показан на диаграмата на термопомпата вода вода.

Диаграмата на термопомпа вода-вода показва процеса на получаване на топлинна енергия от околната среда с нисък потенциал във високопотенциална енергия за отопление на къща и отопление на вода

Ефективността на термопомпата до голяма степен зависи от колебанията в температурата на водата. Колкото по-стабилна е температурата, толкова по-добро е отоплението. В кладенеца температурата на водата през годината се колебае в рамките на 7-12 градуса, което прави възможно използването на оборудването много ефективно. За автоматизиране на работата на устройството се използва термостат, който включва и изключва компресора, поддържайки температурата в помещенията на определено ниво.

Как сами да направите такова устройство?

Самоизработената термопомпа вода-вода е набор от готови агрегати, които трябва да бъдат свързани в правилната последователност. Изглежда просто, но на практика всичко може да бъде съсипано поради липсата на компетентни изчисления. Те са необходими, за да се установи оптималната мощност на компресора, диаметърът на тръбата на топлообменника, както и други параметри на системата. Неспециалистите имат няколко възможности за решаване на този проблем:

използвайте специален софтуер (например CoolPack 1.46 и програми Copeland);
използвайте онлайн калкулатори, които се предлагат на уебсайтовете на производители на такова оборудване;
поканете специалист, който ще ви помогне да изчислите всичко срещу заплащане или от добротата на сърцето си.

И така, сега за всеки детайл по-подробно.

Част # 1 - Компресор

Най-лесният начин да получите подходящ компресор е да го извадите от климатик, например, сплит система на LG. Компресорът със седем вата има мощност 9,7 kW за производство на топлина и 7,5 kW за охлаждане. Допълнително предимство на такива компресори е ниското ниво на шум по време на работа.

Компресорът за термопомпата вода-вода може да бъде свален от стария климатик. За предпочитане е да изберете модел, който е подходящ по отношение на мощността и работи безшумно

Много компресори използват фреон R22, чиято точка на кипене е -10, температурата на кондензация е +55. Този хладилен агент ще бъде забранен за употреба през 2030 г. Достойна алтернатива може да бъде по-младият фреон R422. Възможно е обаче да смените хладилния агент не само при създаването на термопомпа, но и по всяко подходящо време.

Част # 2 - Кондензатор

За направата на кондензатора може да се използва резервоар от неръждаема стомана с вместимост приблизително 120 литра. Разрязва се наполовина, вътре е монтирана медна намотка, заваряват се връзки с двуинчова резба, след което половинките на резервоара се свързват чрез заваряване. Площта на намотката, през която хладилният агент ще циркулира, се изчислява по формулата:

ПЗ - площ на бобината;
МТ - Мощност на топлина, генерирана от системата, kW;
0,8 - коефициент на топлопроводимост при взаимодействие на вода и мед;
RT е разликата в температурата на водата на входа на системата и на изхода от нея, градуси по Целзий.

За производството на серпентина е подходяща медна тръба с половин инч, специална хладилна инсталация или чист водопровод. Препоръчителната дебелина на стената на тръбата е 1-1,2 мм. За да превърнете парче тръба с необходимата дължина в намотка, достатъчно е да го навиете на всеки подходящ цилиндър, например на газов цилиндър. Краищата на намотката се извеждат с помощта на водопроводни адаптери. За да осигурите плътността на връзката, използвайте лен и затягаща гайка.

За да направите намотка за кондензатора на термопомпа вода-вода, трябва внимателно да навиете медната тръба около цилиндъра. Метална релса ще помогне да се определи стъпката на завоите

Моля, обърнете внимание, че входът на фреоновия канал трябва да бъде разположен в горната част на кондензатора, за да се предотврати образуването на мехурчета.

Част # 3 - Изпарител

127-литров пластмасов цев е подходящ за ролята на изпарителя. По-удобно е, ако има широко гърло. Изпарителят се изчислява по същия начин като кондензатора. Медна тръба може да бъде усукана с медна жица, без никаква изолация.

Домашно приготвен изпарител за термопомпа вода-вода може да бъде направен от пластмасова цев с широко устие. Намотката може да се постави в по-малък контейнер, но е по-удобно да се работи с цев с обем над 120 литра

Експертите препоръчват да се използват изпарители от „наводнен“ тип за самоделни термопомпи, при които втечненият хладилен агент влиза във водата отдолу и се изпарява отгоре. Адаптерите могат да бъдат направени от гърлата на обикновени пластмасови бутилки, които са фиксирани с лен и уплътнител. Стандартните канализационни тръби са подходящи за водоснабдяване и отводняване. Когато инсталирате термостатичния клапан, преди започване на запояване на тръбата на изравнителната линия, увийте я с влажна кърпа, тъй като този елемент не може да се нагрее до повече от 100 градуса.

Сглобяване и пълнене с фреон

За да съберете подготвените устройства в една система, ще ви трябва заваръчна машина. Препоръчително е да направите клапан за пълнене на входа на компресора, което ще бъде полезно по-късно. След това, като използвате специална вакуумна помпа, проверете системата за вакуум.

За да напълните системата с фреон, ще ви трябва бутилка, съдържаща поне 2 кг хладилен агент. След зареждане с гориво се препоръчва да изчакате няколко дни, докато проверявате налягането в системата. Ако тя остане постоянна, тогава няма течове. Ако налягането намалее, течовете могат да бъдат идентифицирани по най-простия начин: с помощта на сапунена пяна. По-добре е за неопитни майстори да се обърнат към майстор, който ще зарежда оборудването професионално и надеждно.

За автоматично регулиране на работата на системата се препоръчва да се използва еднофазно стартово реле 40А, предпазител 16А, електрическо табло и DIN шина. Ще ви трябват два капилярни температурни сензора: на изхода от системата (препоръчителната максимална температура е 40 градуса) и на изхода от изпарителя (температурата на изключване е 0 градуса, за да се предотврати замръзването на системата). Ако се използва контролер за отчитане на показанията на двата температурни сензора, трябва да се помни, че настройките му могат да се загубят по време на прекъсване на електрозахранването.

Нещо подобно изглежда като една от опциите за домашна термопомпа вода-вода. Горната част на устройството е затворена от метален корпус, върху който е монтиран контролния панел

След като системата е готова и нейните елементи са разположени на удобни места, трябва да се построят два отделни кладенеца за всмукване и заустване на подпочвените води и да се приведе външната верига към системата. В областите, където сондажът на сондажи е свързан с определени проблеми, този въпрос трябва да бъде разгледан първо. Ако не е възможно да се пробият кладенци, може да се наложи да изберете друга опция за термопомпа, например земя-вода.

Няколко полезни съвета

Преди да продължите с производството на термопомпа, нивото на топлоизолация на сградата трябва да бъде оценено и увеличено до максималното ниво. В противен случай ефективността на тази система ще клони към нула.

Най-добре е да използвате термопомпа в комбинация с отоплителни системи с ниска температура. Най-често уредът е свързан към системата "топъл под". Експериментите със системи за топла стена, радиатори с голяма площ и др. Ефективността на системата ще бъде толкова по-висока, колкото по-малка е температурната разлика във външните и вътрешните вериги.

За да се намалят разходите за изграждане на термопомпа, препоръчително е да се използва допълнителен източник на топлина: газов, електрически или котел на твърдо гориво. Необходимата мощност и разходите за изграждане на термопомпа ще бъдат по-малко, а разходите за отопление на дома ще бъдат намалени.