Sådan bygger du en luft-til-vand varmepumpe: diagrammer over enheden og selvmontering

På grund af de regelmæssige prisstigninger på varmebærere bliver alternative opvarmningsmetoder mere efterspurgte. For eksempel den praktiske luft-til-vand varmepumpe, der bruger luftens energi til opvarmning. Installationen kræver ikke dyre forbrugsstoffer, er nem at betjene og sikker.

På grund af den høje pris på fabrikssamlede enheder er mange interesserede i selv at bygge dette system. Vi fortæller, hvad en gør-det-selv-mand har brug for til at konstruere en hjemmelavet varmepumpe. Hos os kan du lære, hvilke tekniske midler du bør anskaffe dig.

Egenskaber ved luft-til-vand varmesystemet

Den varmepumpe, som denne artikel handler om, har i modsætning til andre varianter af lignende enheder (især vand-til-vand og jord-til-vand) flere fordele:

• sparer elektricitet;
• installationen kræver ikke omfattende jordarbejde, brøndboring eller særlige tilladelser;
• hvis systemet tilsluttes solpaneler, kan det gøres helt autonomt.

En afgørende fordel ved varmesystemet, der udvinder energi fra vinden og overfører den til vandet, er dets 100% miljøsikkerhed.

Før du begynder at konstruere pumpen, er det nødvendigt at finde ud af, i hvilke tilfælde systemet er mest effektivt, og hvornår dets brug er uhensigtsmæssigt.

Varmepumpesystemet, der udvinder energi fra luftmassen, kan bruges til opvarmning af alle typer varmebærere, der anvendes i SNG: vand, luft, damp

Specifikationer for anvendelse og drift

Varmepumpen arbejder effektivt kun i temperaturområdet fra -5 til +7 grader. Ved lufttemperatur over +7 vil systemet producere mere varme end nødvendigt, og ved temperatur under -5 vil det være utilstrækkeligt til opvarmning. Dette skyldes, at den koncentrerede freon i konstruktionen koger ved -55 grader.

Teoretisk set kan systemet producere varme selv ved 30 graders frost, men det vil ikke være nok til opvarmning, da varmeydelsen direkte afhænger af forskellen mellem kølemidlets kogepunkt og lufttemperaturen.

Derfor vil dette system ikke være egnet for beboere i nordlige regioner, hvor kulden kommer tidligere, men i huse i sydlige områder kan det effektivt tjene i flere kolde måneder.

Hvis der er installeret standard radiatorer i rummet, vil varmepumpen arbejde mindre effektivt. Luft-til-vand enheden kombineres bedst med konvektorer og andre radiatorer med stort areal, samt med gulvvarmesystemer, 'varme vægge' af vandtypen.

Desuden skal selve rummet være godt isoleret udefra, have indbyggede flerkammerruder, der giver bedre varmeisolering end almindelige træ- eller plastikvinduer.

Varmepumpen fungerer bedst med et vandbårent gulvvarmesystem, der ikke kræver opvarmning af varmebæreren over 40–45º C.

En hjemmelavet varmepumpe kan effektivt opvarme huse på op til 100 m² og garanteret levere en effekt på 5 kW. Man skal forstå, at det er umuligt at fylde freon tilstrækkeligt kvalitativt i en konstruktion skabt under husholdningsforhold, derfor bør man regne med en kogepunktstemperatur på op til -22 grader.

En hjemmesamlet enhed er ideel til at forsyne en garage, et drivhus, bryggers, en lille privat swimmingpool osv. med varme. Systemet bruges normalt som en ekstra varmekilde.

El-kedel eller andet traditionelt udstyr til fyringssæsonen vil være nødvendig under alle omstændigheder. Under streng frost (-15-30 grader) anbefales det at slukke for varmepumpen for at undgå spild af elektricitet, da dens effektivitet i denne periode ikke overstiger 10%.

Varmepumper leverer tilstrækkelig energi til opvarmning af vand i overdækkede private swimmingpools (+)

Systemets funktionsprincip

Arbejdsmediet i konstruktionen er luft. Igennem en udendørsenhed, der installeres udenfor, kommer ilten via rør til fordamperen, hvor den interagerer med kølemidlet.

Freon bliver under påvirkning af temperatur gasformigt (da det koger ved -55 grader) og går i opvarmet tilstand under tryk ind i kompressoren. Enheden komprimerer gassen og øger derved dens temperatur.

Den varme freon går ind i kredsløbet af lagertanken (kondensatoren), hvor varme afgives til vandet, som efterfølgende kan bruges til opvarmning og varmt brugsvand. I kondensatoren mister freon kun en del af sin varme og er stadig i gasform.

Når kølemidlet passerer gennem ekspansionsventilen, forstøves det, hvilket får temperaturen til at falde. Freon bliver flydende og går i denne form over til fordamperen. Cyklussen gentages.

Figuren viser skematisk realiseringen af princippet for en elementær varmepumpe, opdelt af kompressor og ekspansionsventil i to kredsløb – et højtryks- og et lavtrykskredsløb.

For dem, der ønsker selv at konstruere en varmepumpe af kasserede materialer og udtjent udstyr, for eksempel fra et gammelt køleskab, vil informationen i den af os anbefalede artikel være nyttig.

Konstruktion af luft-til-vand varmepumpe

Varmepumpesystemet består af fire grundlæggende elementer:

• en udendørsenhed;
• en beholder til fordamper-varmeveksleren;
• en blok til kompressoren;
• en lagertank (kondensator).

Lad os se nærmere på konstruktionsdetaljerne for hver blok.

Samling af udendørsenheden

Til at skabe den udendørs enhed skal du bruge:

• Kabinet. Traditionelt set er en enhed fra et split-system, en vaskemaskine eller andet stort udstyr egnet, nogle gange bygges det selv ved at svejse metalelementer sammen. Det er vigtigt efter samling at behandle metallet med en pulvertype anti-korrosionsmaling.
• Blæser. Produktet kan lånes fra et gammelt fungerende airconditionanlæg eller købes separat.

Blæsermodellen skal have brede plastikblade og helst en aftagelig motor, så der er mulighed for at tilslutte den til en sensor.

For at samle udendørsenheden skal du bruge et kabinet og en ventilator fra et klimaanlæg. Cirka mål på enheden: 75x85x30 cm.

I udendørsenheden kan du installere en fordamper og hjælpeelementer til dens drift, men det er mere hensigtsmæssigt at placere disse dele i et separat kabinet.

Udendørsenheden installeres i en afstand på 2-10 meter fra huset. Det er vigtigt at bygge et fundament under den og opsætte et overdækning for at beskytte konstruktionen mod nedbør. Derudover skal du fastgøre et gitter foran ventilatoren for at forhindre snavs, affald og blade i at komme ind i ventilatorbladene og rørene.

Derudover anbefales det at installere varmelegemer, der beskytter sider og paneler mod isdannelse. I så fald vil ekstra opvarmning af kabinettet ikke være nødvendig. Installationsstedet for enheden skal være godt ventileret og placeret væk fra åbne ildkilder.

Enhed med varmeveksler-fordamper

Fordamperen kan købes færdiglavet via onlineleverandører, eller du kan lave den selv. Til det skal du bruge en 80-liters beholder og en kobbertråd med en diameter på 10 mm og en tykkelse på mindst 1 mm.

Længden beregnes individuelt ud fra den nødvendige effekt. For en enhed på 5 kW kan du bruge 10 m. I fordamperen vil der ske opvarmning og cirkulation af kølemiddel samt kontakt med luft.

For at skabe varmeveksleren skal du konstruere en spiral. Til det vikles tråden omkring et tykvægget rør med en diameter, der ikke overstiger beholderens bredde. Det er vigtigt at efterlade ender, der rager ud over kabinettets højde. De vil være nødvendige for at forbinde spiralen med systemets andre komponenter – kompressor og akkumulatortank.

For at lave en spiral vikles et kobberrør med en vægtykkelse på ca. 1 mm omkring en gasflaske, et rør eller en plastflaske fyldt med vand

I kabinettet skæres 2 nipler til tilslutning af rørledninger, og der laves to stik til trådudgangene. Samlingerne forsegles. Den færdige konstruktion fastgøres med L-formede beslag.

Det anbefales også at installere et afrimningsrelæ på fordamperen, da der i beholderen vil være luftcirkulation med negativ temperatur. I så fald kan kondensat, der samler sig i systemet, føre til isdannelse på fordamperen. For at forhindre fugtdannelse kan du også indsætte et filter-tørrer i systemet.

Regler for installation af kompressor

Til installation af kompressoren kræves et separat kabinet med lyd- og vibrationsisolering, da næsten alle modifikationer af enheden larmer under drift. Kompressoren kan tages brugt fra et køleskab, klimaanlæg eller købes som en ny model.

Til varmepumper er følgende typer kompressorer egnede:

1. Rotationskompressorer er de billigste, men har en række ulemper – de larmer, har lav effektivitet og holder 8-10 år.
2. Spiralkompressorer installeres i alle moderne modeller af klimaanlæg og køleskabe. De er holdbare (15-20 år), lydløse, effektive, men har en høj pris.
3. Stempelkompressorer installeres primært i industrielle køleskabe. De har en god virkningsgrad, er holdbare (15-20 år), men er ekstremt støjende og dyre.

Til en varmepumpe skal du vælge en kompressor med enfaset modifikation. Før køb er det vigtigt at vide, hvilken type freon enheden bruger. Det anbefales at købe en model, der arbejder med R22, eller helst R422. Med denne type kølemiddel er det lettere at arbejde end med nogen anden type freon.

Kompressoren forbindes med rør til fordamper- og kondensatorenheden. Takket være enheden øger freon sin temperatur.

Konstruktion af opbevaringstank (kondensator)

Til fremstilling af kondensatoren skal du bruge et kabinet fra en 100-liters varmtvandsbeholder eller en hvilken som helst anden rustfri tank af samme volumen. Der kræves også en spiral lavet af kobberrør. Til en pumpe på 5 kW kan du bruge et 12 meter langt kobberrør. Gennem spiralrøret vil den varme freon passere, hvilket opvarmer vandet.

Trin 1: Fremstilling af spiralen

Til fremstilling af spiralen kræves der kobberrør med en diameter på mindst 26 mm og en vægtykkelse på mindst 1 mm. Det skal vikles rundt om et rør med et mindre tværsnit end tankens.

Spiralens højde skal svare til kabinettets højde. Det er vigtigt at lade rørudløbene være uden for tanken, så spiralen kan forbindes til fordamperen og kompressoren.

Trin 2: Forberedelse af kabinettet

For at installere spiralen skal tanken skæres over. Der skal laves huller i top og bund til udløbene af kobberrøret, samt ekstra rum til montering af 2 fittings - en til vandudløb og en til vandindløb. Efter disse procedurer skal tanken forsegles.

Varmeveksler-kompressoren kan købes separat som en færdig konstruktion. Med en fabrikssamlet enhed kan installationens effekt og virkningsgrad øges.

Kølemidlet R22 planlægges at blive udfaset inden 2030 i henhold til Montreal-protokollen. Til påfyldning af systemet er det bedre at bruge erstatningen – kølemidlet R422.

Forbindelse af udendørsenheden med fordamperen

Til at forbinde udendørsenheden og fordamperen kræves der 2 polyethylenrør PE 32. Gennem det ene rør vil luft passere, gennem det andet vil den komme ud.

Rørene kan graves ned i jorden, efter at der er fyldt sandmateriale i grøften, eller de kan efterlades på overfladen, hvis udendørsenheden er placeret tæt på huset.

Forbindelse af fordamper, kompressor og tank

I dette system cirkulerer der freon. For at tilslutte spoler med kompressor og drosleventil, skal man kontakte specialister i køleteknik. En person uden erfaring med lodning, selv med værktøj og materialer, vil have svært ved at samle alle elementer korrekt i ét system for at få konstruktionen til at fungere.

Desuden vil der være brug for mange yderligere materialer – rør i forskellige diametre, forskellige modifikationer af afløbshaner, ventiler til luftudluftning, sikkerhedsventiler samt rørclips, slangeklemmer, rørskærere til at skære rørsektioner.

Der vil også være brug for andre specialiserede enheder, som findes i ethvert værksted til reparation af køleskabe og airconditionanlæg.

Kvalitetspåfyldning af freon udføres også med specialudstyr. Derfor er det mere bekvemt og fordelagtigt at kontakte professionelle for at samle varmevekslere, kompressor og drosleventil til et fungerende system.

Implementering af styresystemer til installationen

Til at overvåge freonens tryk og temperatur kan man bruge et kredsløb med display fra en hvilken som helst airconditionenhed. Under lodningsarbejde med hjælp fra specialister kan konstruktionen integreres korrekt i anlægget.

Det er også muligt at tilslutte en speciel enhed – en blæserotationssensor. Den regulerer bladenes rotationshastighed og automatiserer også freonens cirkulationspumpeomdrejninger.

Derudover kan man installere en timer, elektrisk starter, en enhed, der beskytter kompressoren mod overophedning. Alle disse dele kan købes i reparationsværksteder eller på reservedelsmarkedet.

Beregning af effekt for luft-til-vand varmepumpe

Til opvarmning af et rum med et areal på 100 kvm eller mere kræves en varmepumpe med højere effekt. Den nødvendige effekt af anlægget kan beregnes tilnærmelsesvis ved hjælp af en tabel:

Tabeldataene hjælper med at beregne spolens areal til at skabe et anlæg med en given effekt

For at bestemme, hvilken effekt kompressoren skal have, hvilke rørdiametre der skal bruges, og andre vigtige data ved konstruktion af en luft-til-vand varmepumpe, skal man anvende en af følgende metoder:

• Brug online-beregnere, der findes på producenternes hjemmesider for varmevekslere.
• Anvend software CoolPack 1,46, Copeland.
• Inviter en specialist, der foretager de nødvendige målinger og beregninger.

Spolekondensatorens areal (PZK) kan beregnes med formlen:

PZK = M/0,8DT,

hvor M er anlæggets effekt i kW; 0,8 er varmeledningskoefficienten ved kontakt mellem vand og kobber; DT er temperaturforskellen mellem indgående og udgående luft i systemet.

Varmepumpens parametre, som angivet ovenfor, passer til et rum på op til 100 kvm. Installationskapaciteten – 5 kW. Hvis du anskaffer specielle varmevekslere, er det ganske muligt at øge installationskapaciteten til 10-15 kW.

Figuren viser et system, hvor varmevekslere, kompressor og drosleventil er samlet i én tank. I konstruktionen anvendes fabriksfremstillede varmevekslere (+)

Vedligeholdelse af hjemmelavet installation

For at varmepumpen fungerer optimalt, kræver den supplerende vedligeholdelse. Hvis enheden bruges om vinteren (i betragtning af at der ikke er installeret ekstra varme i kabinettet), vil blokken periodisk skulle afrimes, da der dannes et islag på overfladen.

Det er også nødvendigt at gøre følgende periodisk:

• Rense ventilatorbladene for snavs – blade, støv, snavs, sne osv.
• Smøre kompressoren i henhold til dens instruktion.
• Skifte olie i kompressor og ventilator.

Derudover er det for normal drift af systemet nødvendigt regelmæssigt at kontrollere integriteten af kobberrøret, strømkablet, der forsyner kompressor, ventilator og andre enheder.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Følgende video introducerer princippet og konstruktionen af en varmepumpe, der omdanner vindenergi:

En hjemmelavet luft-til-vand varmepumpe er en effektiv og billig enhed til supplerende opvarmning af boligen. Enhver, der ønsker det, kan fremstille og installere dette system.

Skriv venligst kommentarer i boksen nedenfor. Har du måske interessante oplysninger og billeder om artiklens emne? Stil spørgsmål, del din egen mening og nyttige råd til hjemmesidens besøgende.