Atšķirībā no alternatīvās enerģijas ierīcēm, piemēram, saules paneļiem un vēja turbīnām, siltumsūknis ir mazāk pazīstams. Un velti. Visizplatītākā gruntsūdeņu shēma darbojas stabili un nav atkarīga no laika apstākļiem vai klimatiskajiem apstākļiem. Un jūs to varat izgatavot pats.
Mazliet teorijas
Mājas apsildīšanai visvieglāk ir izmantot zemes dabisko siltumu, ja reģionā ir ģeotermiskais ūdens (kā tas tiek darīts Islandē). Bet šādi apstākļi ir reti..
Un tajā pašā laikā siltumenerģija ir visur – jums to vienkārši nepieciešams iegūt un likt darboties. Tam ir domāts siltumsūknis. Ko tas dara:
- ņem enerģiju no zemas temperatūras dabīgiem avotiem;
- to uzkrāj, tas ir, paaugstina temperatūru līdz augstām vērtībām;
- piešķir to apkures sistēmas dzesēšanas šķidrumam.
Principā tiek izmantota standarta kompresora ledusskapja shēma, bet “otrādi”. Pirmajā ķēdē cirkulē dabisks siltumnesējs. Tas ir noslēgts ar siltummaini, kas darbojas kā iztvaicētājs otrajai ķēdei.
1 – zeme; 2 – sālījuma cirkulācija; 3 – cirkulācijas sūknis; 4 – iztvaicētājs; 5 – kompresors; 6 – kondensators; 7 – apkures sistēma; 8 – dzesēšanas līdzeklis; 9 – aizrīties
Otrā ķēde ir pats siltumsūknis, kura iekšpusē ir freons. Siltumsūkņa cikls sastāv no šādām darbībām:
- Iztvaicētājā freons tiek uzkarsēts līdz viršanas temperatūrai. Tas ir atkarīgs no freona veida un spiediena šajā sistēmas daļā (parasti līdz 5 atmosfērām).
- Gāzveida stāvoklī freons nonāk kompresorā un tiek saspiests līdz 25 atmosfērām, kamēr tā temperatūra paaugstinās (jo lielāka ir kompresija, jo augstāka ir temperatūra). Šī ir siltuma uzkrāšanās fāze – no liela tilpuma ar zemu temperatūru, pāreja uz nelielu tilpumu ar augstu temperatūru.
- Gāze, kas sakarsēta ar spiedienu, nonāk kondensatorā, kurā siltums tiek nodots apkures sistēmas dzesēšanas šķidrumam.
- Pēc atdzesēšanas freons nonāk droseļvārstā (aka plūsmas regulators vai termostata vārsts). Tajā spiediens pazeminās, freons kondensējas un šķidruma veidā atgriežas iztvaicētājā.
Kur labāk siltumu “atņemt”
Būtībā ir trīs nesēji, no kuriem jūs varat “ņemt” siltumu:
1. Gaiss. Pie normāla spiediena visu veidu freoni vārās pie negatīvas temperatūras (piemēram, R22 – aptuveni -25 ° C, R404 un R502 – apmēram -30 ° C). Bet cirkulācijai sistēmā ir nepieciešams radīt lieko spiedienu jau pirmajā posmā – iztvaikošanā. Tām pašām 4 atmosfērām iztvaicētājā ārējā gaisa temperatūrai jābūt vismaz 0 ° C R22 un -5 ° C R404 un R502. Mūsu reģionos šāda veida siltumsūkņus var izmantot apkurei ārpus sezonas un karstā ūdens padevei siltajā sezonā..
2. Ūdens. Tas ir stabilāks siltuma avots ar nosacījumu, ka ziemā rezervuārs nesasalst līdz apakšai. Bet mājai nevajadzētu atrasties tikai blakus ezeram vai upei, bet tai jābūt pirmajā rindā.
3. Zeme. Visstabilākais siltuma enerģijas avots. Jūs varat izmantot divas shēmas – horizontālo un vertikālo. Horizontālais šķiet vienkāršāks, jo tam nav nepieciešama urbšana. Bet, lai izraktu tranšeju sistēmu dziļumā zem augsnes sasalšanas līmeņa, būs jāveic daudz zemes darbu (vidēja platuma grādos tas svārstās no 1 metra valsts Eiropas daļas rietumos un līdz 1,6-1,8 tuvāk Urāliem, Sibīrijā situācija ir “vēl sliktāka” “Vertikālā shēma ir daudzpusīgāka un efektīvāka, taču tai nepieciešama urbšana līdz ievērojamam dziļumam. Lai gan vienas dziļas vietā var izmantot vairākas seklas akas..
Shematiska diagramma
Siltumsūkņa ķēde pati par sevi ir vienkārša: iztvaicētājs – kompresors – kondensators – droseles – iztvaicētājs.
Ķēdes sirds ir kompresors. Jūs varat iegādāties jaunu, bet lētāk ir atrast lietotu. Protams, mēs nerunājam par mazjaudas kompresoriem sadzīves ledusskapjiem, bet gan par modeļiem, kas uzstādīti sadalītās sistēmās. Ir jākoncentrējas nevis uz enerģijas patēriņu, bet uz jaudu apkures režīmā (kas ir par 5-20% lielāks nekā dzesēšanas režīmā).
Kompresora modeli izvēlas atbilstoši attiecībai 1 kW uz 10 kv. metri apsildāmās platības.
Uzmanību! Jaudu var norādīt ne tikai kW, bet arī BTU (angļu valodā – siltuma mērīšanas vienība, kas pieņemta klimata tehnoloģijai). Pārveidošana ir vienkārša – BTU vērtību daliet ar 3.4.
Aprēķinot siltumsūkņa parametrus, ieskaitot siltummaiņus, dzesēšanas sistēmu modelēšanai, aprēķināšanai un optimizēšanai izmanto programmatūru, piemēram, CoolPack
Jau aprēķinu posmā (vai drīzāk, precizējot “ieeju”), jūs varat optimizēt sistēmu, izvēloties optimālos termiskos apstākļus..
Siltumsūkņa izmantošana ir efektīva apkures sistēmām ar zemu temperatūru, piemēram, apsildīšanai zem grīdas ar temperatūru, kas nepārsniedz 35–40 ° C. Starp citu, tāda pati temperatūra ir ieteicama medicīniskajām prasībām karstā ūdens sistēmai.
Katram freona tipam ir optimāla “ieplūdes” un “izejas” temperatūra, precīzāk, vārīšanās un kondensācija, bet atšķirība visos no tiem ir ne vairāk kā 45-50 ° C.
Varētu šķist, ka temperatūras paaugstināšanās siltumsūkņa izejā pozitīvi ietekmēs, bet tas tā nav. Palielināsies arī temperatūras starpība, kas izraisīs COP (pārrēķina koeficienta vai siltumdzinēja efektivitātes) samazināšanos. Turklāt tas prasīs jaudīgāka kompresora izmantošanu un papildu enerģijas patēriņu..
Ideālo COP nevar sasniegt (zudumi kompresorā, enerģijas patēriņš, siltuma zudumi transportēšanas laikā sistēmā utt.), Tāpēc faktiskās vērtības parasti ir diapazonā no 3 līdz 5.
Ir vēl viens veids, kā palielināt efektivitāti – divvērtīgas apkures loka izmantošana.
Patiesībā apkures sistēmas darbība ar pilnu jaudu ir nepieciešama tikai 15–20% no visas sezonas. Šajā laikā jūs varat izmantot papildu sildīšanas ierīces (piemēram, keramikas sildītāju vai konvektoru). Paredzētās siltumenerģijas samazināšana līdz 80% ļaus ietaupīt uz kompresora, samazināt urbuma dziļumu vai horizontālo cauruļu garumu, samazināt enerģijas patēriņu paša siltumsūkņa apkalpošanai..
Horizontālā vai vertikālā zemes siltummaiņa dizains ir atkarīgs no dotā siltumsūkņa nominālās jaudas un COP. Vidēji no katra “horizonta” metra tiek noņemti 20 W (ar caurules ieguldīšanas soli vismaz 0,7 m), bet no “vertikālā” – 50 W. Bet īpašās vērtības ir atkarīgas no iežu veida un to mitruma. Labākās gruntsūdeņu vērtības.
Interesanti! Ir arī citi zemes siltummaiņi – “spirāle” vai “grozs”. Faktiski tā ir vertikāla zonde, kas izgatavota no caurules spirāles formā, kas ļauj samazināt urbšanas dziļumu..
Pēc horizontālās ķēdes garuma vai vertikālās zondes dziļuma noteikšanas aprēķiniet iztvaicētāja un kondensatora izmērus..
Iztvaicētāja un kondensatora ražošana
Ir iespējams iegādāties gatavus siltummaiņus gan iztvaicētājam (zems spiediens), gan kondensatoram (ar spiedienu līdz 25 bar). Bet lētāk ir tos izgatavot no gaisa caurulēm gaisa kondicionieriem (kas ir īpaši izstrādāti darbam ar aukstumnesējiem pie augsta spiediena) un improvizētiem traukiem.
Svarīgs! Santehnikas vara caurule nav tik tīra un elastīga. Uzstādīšanas laikā ir sliktāk to lodēt un velmēt.
Aprēķina siltummaiņa virsmas laukumu, kas ir tieši proporcionāls siltuma izdalīšanas jaudai un apgriezti proporcionāls temperatūras starpībai starp siltumnesējiem katras savienotās shēmas ieejā un izejā (zemes un apkures sistēma)..
Zinot caurules diametru un virsmas laukumu, nosakiet katra iztvaicētāja un kondensatora spoles garumu.
Labāk ir izgatavot trauku no nerūsējošā tērauda kondensatora (ienākošo freonu tvaiku temperatūra var būt diezgan augsta):
- ņem piemērotu tilpumu gatavu tvertni (tā, lai der spirāle no vara caurules);
- ievieto tajā spoli (ieeja augšpusē, izeja apakšā);
- noņemiet vara caurules galus savienošanai ar kompresoru un izplešanās vārstu (ar lodēšanu vai atloku);
- apkures sistēmas cauruļu savienošanai tvertnē izveidojiet adapteru savienojumu;
- metiniet vāku.
Iztvaicētājs darbojas zemākā temperatūrā, tāpēc jūs varat paņemt tam lētāku plastmasas trauku, kurā tiek sagriezti adapteri, lai izveidotu savienojumu ar zemes cilpu. No kondensatora tas atšķiras arī ar siltummaiņa spoles atrašanās vietu – ieeja (freona šķidrā fāze no izplešanās vārsta) ir no apakšas, izeja uz kompresoru ir no augšas.
Ķēdes uzstādīšana
Pēc siltummaiņu ražošanas gāzes hidrauliskā ķēde tiek samontēta:
- kompresors, kondensators un iztvaicētājs ir uzstādīti vietā;
- vara caurules ir pielodētas vai savienotas ar atloku;
- pievienojiet iztvaicētāju zemes ķēdes sūknim;
- pievienojiet kondensatoru apkures sistēmai.
1 – augsnes kontūras cirkulācijas sūknis; 2 – iztvaicētājs; 3 – augsnes kontūras izeja; 4 – termostata vārsts; 5 – kompresors; 6 – uz apkures sistēmu; 7 – kondensators; 8 – apkures sistēmas atgriešanās
Elektriskā ķēde (kompresors, zemes ķēdes sūknis, avārijas automātika) jāpieslēdz caur speciālu ķēdi, kurai jāiztur diezgan lielas palaišanas strāvas..
Obligāti jāizmanto ķēdes pārtraucējs, kā arī ārkārtas izslēgšana no temperatūras slēdža: pie kondensatora ūdens izplūdes (pārkaršanas gadījumā) un sālsūdens izejai no iztvaicētāja (pārdzesēšanas gadījumā)..
Mājas apkures sildītājs “pats”
Mājas apkures sildītājs \"Pats\" - izcila iespēja uzlabot jūsu mājas siltumu, sasniedzot uzlabotu siltumu pat līdz 34% salīdzinājumā ar citām tāda paša tipa ierīcēm. Tā iespējams ar 6 kamerām kapsulu, kas nodrošina pilnīgu siltuma saglabāšanu, zemu enerģijas patēriņu un vienmērīgu siltumu visā telpā. Tas ir arī izturīgs, praktisks un vienkārši noapaļojams. Salīdzinoši ar citām līdzīgām ierīcēm, \"Pats\" ir lieliska izvēle, izmantojot mazāk siltuma, papildus uzlabojot mājas komfortu!
Inženiertehniskās sistēmas 
Vai mājas apkures sildītāja “pats” izmantošana ir ekonomiski izdevīga un efektīva salīdzinot ar citiem sildītāju veidiem?