Kuidas valmistada õhk-vesi soojuspump: seadme skeemid ja iseseisev kokkupanek

Seoses küttevedelike hinna regulaarse tõusuga muutuvad alternatiivsed kütteviisid nõutuks. Näiteks praktiline õhk-vesi soojuspump, mis kasutab kütmiseks õhu energiat. Paigaldus ei nõua kalleid tarbematerjale, on mugav kasutada ja ohutu.

Seoses seadme tehases kokkupaneku kõrge hinnaga tekib paljudel huvi selle süsteemi ise ehitamise vastu. Me räägime, mida kodumeister vajab isetehtud soojuspumba ehitamiseks. Meilt saate Teie teada, millised tehnilised vahendid tuleks hankida.

Õhk-vesi soojussüsteemi omadused

Soojuspump, millele see artikkel on pühendatud, erinevalt teistest sarnaste seadmete modifikatsioonidest (eriti vesi-vesi ja maa-vesi), omab mitmeid eeliseid:

• säästab elektrit;
• paigaldamiseks ei ole vaja ulatuslikke maatöid, puuraukude puurimist, erilubade hankimist;
• kui ühendada süsteem päikesepaneelidega, siis saab tagada selle täieliku autonoomia.

Tuuleenergiat ammutava ja seda veele edastava soojussüsteemi kaalukas eelis seisneb sajaprotsendilises keskkonnaohutuses.

Enne pumba konstrueerimise alustamist tuleb välja selgitada, millistel juhtudel on süsteem kõige tõhusam ja millal selle kasutamine on ebaotstarbekas.

Õhumassist energiat ammutav soojuspumbasüsteem võib kasutada kõigi SRÜ territooriumil kasutatavate küttevedelike soojendamiseks: vett, õhku, auru

Kasutamise ja töö eripära

Soojuspump töötab produktiivselt ainult temperatuurivahemikus -5 kuni +7 kraadi. Õhutemperatuuril üle +7 toodab süsteem rohkem soojust kui vaja, ja temperatuuril alla -5 aga mitte piisavalt kütmiseks. See on seotud sellega, et konstruktsioonis olev kontsentreeritud freoon keeb temperatuuril -55 kraadi.

Teoreetiliselt suudab süsteem soojust toota ka 30-kraadise pakasega, kuid sellest ei piisa kütmiseks, sest soojusvõimsus sõltub otseselt külmaaine keemistemperatuuri ja õhutemperatuuri erinevusest.

Seetõttu ei sobi see süsteem põhjapiirkondade elanikele, kus külmad saabuvad varem, kuid lõunapiirkondade kodudes suudab see tõhusalt teenida mitu külma kuud.

Kui ruumis on paigaldatud standardsed radiaatorid, töötab soojuspump vähem tõhusalt. Kõige paremini sobib õhk-vesi seade konvektorite ja teiste suure pindalaga radiaatoritega, samuti süsteemidega «põrandaküte», «soojad seinad» vesitüüpi.

Samuti peab ruum ise olema väljastpoolt hästi isoleeritud ja omama mitmekambrilisi aknaid, mis tagavad parema soojusisolatsiooni kui tavalised puidust või plastikaknad.

Soojuspump suhtleb kõige paremini vesipõrandaküttesüsteemiga «põrandaküte», mis ei nõua soojuskandja kuumutamist üle 40 – 45º C.

Isetehtud soojuspump suudab tõhusalt kütta maju pindalaga kuni 100 m² ja garanteeritult anda võimsust 5 kW. Tuleb mõista, et külmaainet ei ole võimalik kodustes tingimustes valmistatud konstruktsiooni piisavalt kvaliteetselt täita, seetõttu tuleb arvestada selle keemistemperatuuriga kuni -22 kraadi.

Koduse kokkupanekuga seade sobib ideaalselt garaaži, kasvuhoone, abiruumide, väikese erabasseini jms soojusega varustamiseks. Süsteemi kasutatakse tavaliselt lisa küttena.

Elektrikatel või muud traditsioonilised kütteseadmed küttehooajaks on igal juhul vajalik. Tugevate külmade ajal (-15-30 kraadi) soovitatakse soojuspump välja lülitada, et vältida elektrienergia raiskamist, sest sel perioodil on selle efektiivsus mitte rohkem kui 10%.

Soojuspumbad varustavad piisava koguse energiat vee soojendamiseks siseruumides asuvates erabasseinides (+)

Süsteemi tööpõhimõte

Tööaine konstruktsioonis on õhk. Läbi välisseadme, mis paigaldatakse õue, jõuab õhk torude kaudu aurustisse, kus see interakteerub külmaainega.

Freoon muutub temperatuuri toimel gaasiliseks (kuna see keeb temperatuuril -55 kraadi) ja kuumutatult siseneb rõhu all kompressorisse. Seade surub gaasi kokku, suurendades sellega selle temperatuuri.

Kuum freoon siseneb akumulatsioonipaagi (kondensaatori) kontuuri, kus toimub soojuse üleandmine veele, mida saab seejärel kasutada kütte ja sooja tarbevee korraldamiseks. Kondensaatoris kaotab freoon ainult osa oma soojusest ja on endiselt gaasilises olekus.

Läbides drosseli, pihustatakse külmaaine, mille tulemusel selle temperatuur alaneb. Freoon muutub vedelaks ja sellisel kujul liigub aurustisse. Tsükkel kordub.

Joonisel on skemaatiliselt näidatud lihtsa soojuspumba põhimõtte rakendamine, mis on kompressori ja paisutusseadmega jagatud kaheks kontuuriks – kõrge ja madala rõhuga

Neile, kes soovivad ise ehitada soojuspumpa jääkmaterjalidest ja vananenud tehnikast, näiteks vanast külmkapist, aitab teave, mis on esitatud meie soovitatud artiklis.

Õhk-vesi soojuspumba ehitamine

Soojuspumba süsteem koosneb neljast põhielemendist:

• välisseade;
• soojusvaheti-aurusti mahuti;
• kompressori plokk;
• akumulatsioonimahuti (kondensaator).

Vaatleme iga ploki konstrueerimise iseärasusi.

Välisseadme kokkupanek

Välise ploki loomiseks on vaja:

• Korpus. Traditsiooniliselt sobib plokk split-süsteemist, pesumasinast või muust suuremõõtmelisest tehnikast, mõnikord ehitatakse ise metallosade külgekeevitamise teel. Tähtis on pärast kokkupanekut töödelda metall korrosioonivastase pulbervärviga.
• Ventilaator. Seda võib laenata vanast töötavast kliimaseadmest või osta eraldi.

Ventilaatori mudelil peaksid olema laiad plastlabad ja soovitatavalt eraldatava mootoriga, et oleks võimalik see ühendada anduriga.

Välisseadme kokkupanekuks on vaja kliimaseadme korpust ja ventilaatorit. Ligikaudsed seadme mõõtmed on 75×85×30 cm.

Välisseadmesse saab paigaldada aurusti ja selle tööks vajalikud abielemendid, kuid otstarbekam on need osad paigutada eraldi korpusesse.

Välisseade paigaldatakse majast 2–10 m kaugusele. Oluline on ehitada selle alla vundament ja püstitada varikatus, et kaitsta konstruktsiooni sademete eest. Samuti tuleb kinnitada rest ventilaatori ette, et vältida mustuse, prahi ja lehtede sattumist ventilaatori labadesse ja torudesse.

Lisaks on soovitatav paigaldada küttekehad, mis kaitsevad külgpaneelid jäätumise eest. Sellisel juhul pole korpuse täiendavat soojendamist vaja. Paigalduskoht peab olema hästi ventileeritud ja asuma lahtisest tulest eemal.

Soojusvaheti-aurustiga plokk

Aurusti on võimalik osta valmis kujul, kasutades veebipõhiste tarnijate teenuseid, või ise valmistada. Selleks on vaja 80-liitrist paaki ja vasktraati läbimõõduga 10 mm ja paksusega vähemalt 1 mm.

Pikkus arvutatakse individuaalselt, võttes arvesse nõutavat võimsust. 5 kW seadme jaoks võib võtta 10 m. Aurustis toimub freooni soojendamine ja ringlus, samuti kokkupuude õhuga.

Soojusvaheti loomiseks tuleb konstrueerida mähis. Selleks mähitakse traat ümber paksuseinalise toru, mille läbimõõt ei ületa paagi laiust. Oluline on jätta otsad, mis ulatuvad korpuse kõrgusest välja. Neid on vaja mähise ühendamiseks süsteemi teiste elementidega – kompressori ja akumulatsioonipaagiga.

Mähise loomiseks mähitakse umbes 1 mm seintega vasktoru ümber gaasiballooni, toru või veega täidetud plastpudeli.

Korpusesse lõigatakse 2 liitmikku torustike ühendamiseks, luuakse kaks ühendust traadi väljumiseks. Ühendused tihendatakse. Valmis konstruktsioon kinnitatakse L-kujuliste kronsteinidega.

Soovitatav on paigaldada aurustile sulatusrelee, kuna paagis toimub õhu ringlus, mille temperatuur on negatiivne. Sellisel juhul võib süsteemi kogunev kondensaat põhjustada aurusti jäätumist. Samuti võib niiskuse tekke vältimiseks süsteemi lisada filterkuivatit.

Kompressori paigalduse reeglid

Kompressori paigaldamiseks on vaja eraldi korpust heli- ja vibratsiooniisolatsiooniga, kuna peaaegu kõik seadme modifikatsioonid müravad töö ajal. Kompressori võib võtta kasutatuna külmkapist, konditsioneerist või osta uue mudeli.

Soojuspumpade jaoks sobivad järgmised kompressoritüübid:

1. Rootorkompressorid on kõige odavamad, kuid neil on mitmeid puudusi – nad müravad, on vähese efektiivsusega ja nende eluiga on 8–10 aastat.
2. Spiraalsed modifikatsioonid paigaldatakse kõikidesse tänapäevastesse kliima- ja külmikute mudelitesse. Need on vastupidavad (15–20 aastat), vaiksed, tõhusad, kuid eristuvad kõrge hinnaga.
3. Kolbmudelid paigaldatakse peamiselt tööstuslikele külmikutele. Tooted on hea kasuteguriga, vastupidavad (15–20 aastat), kuid väga mürarikkad ja kallid.

Soojuspumba jaoks tuleb valida ühefaasilise modifikatsiooniga kompressor. Enne ostmist on oluline teada, millise freooni tüübiga seade töötab. Soovitatav on soetada mudel, mis töötab R22-ga, parem R422-ga. Seda tüüpi külmaainega on lihtsam töötada kui ühegi teise freooni tüübiga.

Kompressor ühendatakse torudega aurusti ja kondensaatori ploki külge. Tänu seadmele suurendab freoon oma temperatuuri.

Akumulatsioonimahuti (kondensaatori) konstrueerimine

Kondensaatori valmistamiseks on vaja 100-liitrise boileri korpust või mõnda muud sama mahuga roostevaba paaki. Samuti on vaja vasktorust valmistatud spiraali. 5 kW võimsusega pumba jaoks võib võtta 12-meetrise traadi. Läbi spiraali toru voolab kuuma freooni, mille tõttu toimub vee soojenemine.

Samm nr 1: Spiraali loomine

Spiraali valmistamiseks on vaja vasktraati läbimõõduga vähemalt 26 mm ja seina paksusega alates 1 mm. See tuleb kerida toru ümber, mille ristlõige on väiksem kui paagil.

Spiraali kõrgus peab ühtima korpuse kõrgusega. Oluline on jätta toru otsad väljapoole mahutit, et oleks võimalik ühendada spiraal aurusti ja kompressoriga.

Samm nr 2: Korpuse ettevalmistamine

Spiraali paigaldamiseks tuleb paak lõigata. Üla- ja alaossa tuleb luua avad vasktraadi väljundite jaoks, samuti lõigata täiendavad sektsioonid 2 liitmiku paigaldamiseks, millest üks on ette nähtud vee väljumiseks ja teine vee sisenemiseks. Pärast neid protseduure tuleb paak tihendada.

Soojusvaheti-kompressori saab osta eraldi valmis konstruktsioonina. Tehases kokkupandud seadme abil saab suurendada paigaldise võimsust ja kasutegurit.

Külmaaine märgistusega R22 on Montreali otsuste kohaselt kavas 2030. aastaks kasutusest kõrvaldada. Süsteemi täitmiseks on parem kasutada selle asendajat – külmaainet R422.

Välisseadme ühendamine aurustiga

Välisploki ja aurusti ühendamiseks on vaja paigaldada 2 polüetüleentoru PND 32. Ühe toru kaudu õhk siseneb, teise kaudu väljub.

Torud saab maasse kaevata, olles eelnevalt kraavi valanud mingit liivast materjali, või jätta pinnale, kui väliskorpus asub majast mitte kaugel.

Aurusti, kompressori ja paagi ühendamine

Selles süsteemis ringleb freoon. Mõõtude ühendamiseks kompressori ja drosseliga tuleb pöörduda külmutustehnika spetsialistide poole. Inimesel, kellel puudub kogemus jootmistöödel, isegi tööriistade ja materjalide olemasolul, on keeruline kõiki elemente korralikult ühte süsteemi ühendada, et tagada konstruktsiooni töö.

Peale selle on vaja palju lisamaterjale – erineva läbimõõduga torusid, erinevaid modifikatsioone äravoolukraanidest, õhutusventiile, kaitseventiile, samuti toruklambreid, kinnitusklambreid, torulõikureid torujuhtme osade lõikamiseks.

Vaja läheb ka teisi spetsialiseeritud seadmeid, mis on olemas igas külmikute ja konditsioneeride remonditöökojas.

Kvaliteetne freooni sissepumpamine toimub samuti spetsiaalse varustusega. Seetõttu on soojusvahetite, kompressori ja drosseli ühendamine töösüsteemiks mugavam ja kasulikum pöörduda professionaalide poole.

Juhtimissüsteemide kasutuselevõtt paigaldisele

Freooni rõhu ja temperatuuri jälgimiseks võib kasutada mis tahes konditsioneeri ekraaniga plaati. Jootmistööde käigus saab spetsialistide abiga konstruktsiooni korralikult paigaldusse integreerida.

Samuti on võimalik ühendada spetsiaalne seade – ventilaatori pöörlemisandur. See reguleerib labade pöörlemiskiirust ning automatiseerib ka freooni tsirkulatsioonipumba pöördeid.

Lisaks saab paigaldada taimeri, elektrikäiviti, kompressori ülekuumenemise eest kaitsva seadme. Kõiki neid detaile saab osta remonditöökodadest või varuosade turult.

Õhk-vesi soojuspumba võimsuse arvutamine

Ruumi kütmiseks, mille pindala on alates 100 ruutmeetrist, on vaja suurema võimsusega soojuspumpa. Seadme vajaliku võimsuse saab ligikaudselt arvutada, kasutades tabelit:

Tabeli andmed aitavad arvutada soojusvaheti spiraali pindala, et luua teatud võimsusega seade.

Selleks, et määrata, milline võimsus peaks olema kompressoril, millise läbimõõduga torusid kasutada ja muid olulisi andmeid õhk-vesi soojuspumba konstrueerimisel, tuleb pöörduda ühe järgmise meetodi poole:

• Kasutada soojusvahetite tootjate veebisaitidel asuvaid veebikalkulaatoreid.
• Rakendada tarkvara CoolPack 1,46, Copeland.
• Kutsuda spetsialist, kes teeb vajalikud mõõtmised ja arvutused.

Kondensaatori spiraali pindala (PZK) saab arvutada valemi abil:

PZK = M/0,8DT,

kus M on seadme võimsus kW; 0,8 on soojusjuhtivuse koefitsient vee ja vase kokkupuutel; DT on süsteemi sissetuleva ja väljuva õhu temperatuuride vahe.

Eespool toodud soojuspumba parameetrid sobivad ruumile kuni 100 ruutmeetrit. Seadme võimsus – 5 kW. Kui soetada spetsiaalsed soojusvahetid, on täiesti võimalik suurendada seadme võimsust kuni 10-15 kW.

Joonisel on kujutatud süsteem, kus soojusvahetid, kompressor, drossel on ühendatud ühte paaki. Konstruktsioonis kasutatakse tehases valmistatud soojusvahetid (+)

Isetehtud paigaldise hooldus

Kvaliteetse töö tagamiseks vajab soojuspump täiendavat hooldust. Kui kasutada seadet talvel (arvestades, et korpuses pole paigaldatud täiendavat kütet), tuleb plokki aeg-ajalt sulatada, kuna selle pinnale tekib jääkoorik.

Samuti on vajalik perioodiliselt:

• Puhastada ventilaatori labasid prahist – lehtedest, tolmust, mustusest, lumest jne.
• Määrida kompressorit vastavalt selle juhendile.
• Vahetada õli kompressoris ja ventilaatoris.

Lisaks on süsteemi normaalseks toimimiseks vajalik regulaarselt kontrollida vasktorustiku, kompressorit, ventilaatorit ja teisi seadmeid toitekaabli terviklikkust.

Järeldused ja kasulik video teemal

Järgmine video tutvustab tuuleenergiat kasutava soojuspumba tööpõhimõtet ja ehitus:

Õhk-vesi süsteemi isetehtud soojuspump on üks tõhusamaid ja odavamaid seadmeid elamu lisakütmiseks. Iga soovija saab selle süsteemi valmistada ja paigaldada.

Palun kirjutage kommentaare allolevasse blokki. Võib-olla on teil artikli teema kohta huvitavaid teadmisi ja fotosid? Esitage küsimusi, jagage oma arvamust ja saidi külastajatele kasulikke nõuandeid.