Hvordan fungerer en luftpumpe? Varmepumpe for oppvarming av et hus: prinsipp for drift, typer og bruk

Blant hovedområdene for utvikling av ingeniørutstyr for private husholdninger er å øke produktiviteten med ergonomi og utvide funksjonaliteten. Samtidig tar utviklere i økende grad oppmerksomhet til energieffektiviteten til det tekniske utstyret til kommunikasjonssystemer. Oppvarmingsinfrastruktur regnes som den dyreste, så selskaper viser spesiell interesse for måtene å tilby det. Blant de mest håndgripelige resultatene av arbeid i denne retningen, termisk luftpumpe, som erstatter det tradisjonelle varmeutstyr, økende

Egenskaper til varmeluftpumper

Hovedforskjellen er måten varmen genereres på. De fleste involverer bruk av tradisjonelle energikilder som kilde. Men når det gjelder luftpumper for både oppvarming og varmtvannsforsyning de fleste energi forbrukes fra naturressurser direkte. Omtrent 20 % av det totale potensialet er allokert til forsyning fra konvensjonelle stasjoner. Altså luft termiske hus bruke energi mer økonomisk og forårsake mindre skade økologisk miljø. Det er bemerkelsesverdig at de konseptuelle versjonene av pumpene ble utviklet for å gi kontorlokaler og bedrifter. Men senere dekket teknologiene også husholdningsutstyrssegmentet, slik at vanlige brukere kunne bruke lønnsomme kilder til termisk energi.

Driftsprinsipp

Hele arbeidsflyten er basert på sirkulasjonen av kjølemediet hentet fra kilden. Oppvarming skjer etter kondens luftstrøm, som komprimeres i kompressoren. Deretter går kjølemediet i flytende tilstand direkte inn i varmesystemet. Nå kan vi se nærmere på prinsippet om kjølevæskesirkulasjon i pumpedesignet. I gassform sendes kjølemediet til en varmeveksler innelukket innendørs enhet. Der overfører den varme til rommet og blir til væske. På dette stadiet kommer mottakeren inn, som også tilføres luftvarmepumpen. Driftsprinsippet til standardversjonen av denne enheten forutsetter at i denne blokken vil væsken utveksle varme med kjølemediet, som har lavt trykk. Som et resultat av denne prosessen vil temperaturen på den dannede blandingen synke igjen, og væsken vil gå til utløpet av mottakeren. Når kjølemediegassen passerer gjennom røret lavt blodtrykk i mottakeren forsterkes overopphetingen, hvoretter den fyller kompressoren.

Spesifikasjoner

Den viktigste tekniske indikatoren er effekt, som for hjemmemodeller varierer fra 2,5 til 6 kW. Semi-industrielle kan også brukes i kommunikasjonsstøtte for private hjem dersom det kreves et effektpotensial på mer enn 10 kW. Når det gjelder størrelsen på pumpene, tilsvarer de tradisjonelle klimaanlegg. Dessuten kan de bli forvirret av utseende med delt system. En standardblokk kan ha parametere på 90x50x35 cm. Vekten tilsvarer også typiske klimakontrollinnstillinger - i gjennomsnitt 40-60 kg. Hovedspørsmålet gjelder selvfølgelig temperaturområdet som dekkes. Siden luftkildevarmepumpen er fokusert på varmefunksjonen, anses den øvre grensen som mål og når et gjennomsnitt på 30-40 °C. Det finnes riktignok også versjoner med kombinerte funksjoner, som også kjøler rommet.

Typer design

Det finnes flere konsepter for å generere varme ved hjelp av en luftpumpe. Som et resultat er designet skreddersydd spesifikt til behovene til en spesifikk generasjonsordning. Den mest populære modellen involverer samspillet mellom luftstrømmer og en vannbærer i ett system. Hovedklassifiseringen deler strukturer i henhold til typen organisering av funksjonelle blokker. Dermed er det en varmeluftpumpe i et monoblokkhus, og det finnes også modeller som sørger for at systemet kan bringes ut ved hjelp av et hjelpesegment. I det store og hele gjentar begge modellene prinsippet om drift av konvensjonelle klimaanlegg, bare funksjonene og ytelsen deres heves til et nytt nivå.

Anvendelse av moderne teknologi

Innovativ utvikling avgjorde i stor grad utviklingen av klassiske klimakontrollenheter. Spesielt benytter Mitsubishi en scrollkompressor med tofaset kjølemiddelinnsprøytning i sine modeller, som lar utstyret utføre sin funksjon uavhengig av temperaturforhold. Selv ved -15 °C viser varmeluftpumpen fra japanske utviklere en ytelse på opptil 80 %. I tillegg er de nyeste modellene utstyrt med nye kontrollsystemer, som sikrer mer praktisk, sikker og effektiv drift installasjoner. Til tross for all teknologien til utstyret, gjenstår muligheten for integrering i tradisjonelle varmesystemer med kjeler og kjeler.

Å lage dine egne luftpumper

Først av alt må du kjøpe en kompressor for fremtidig installasjon. Den er festet i veggen og utfører funksjonen til utendørsenheten til et konvensjonelt delt system. Deretter er komplekset supplert med en kondensator, som du kan lage selv. Denne operasjonen krever en kobberspiral med en tykkelse på omtrent 1 mm, som deretter må plasseres i et plast- eller metallhus - for eksempel en tank eller tank. Det forberedte røret er viklet på en kjerne, som kan være en sylinder med dimensjoner som gjør at den kan integreres i tanken. Ved å bruke en perforert kan du danne svinger med like intervaller, noe som vil gjøre luften mer effektiv, og mange hjemmehåndverkere gjør dette med den påfølgende injeksjonen av freon, som vil fungere som et kjølemiddel. Neste sammensatt struktur koblet til husets varmesystem via en ekstern krets.

Ønsker du å installere konvektorvarme i hjemmet ditt, hvor en luft-til-luft varmepumpe brukes til å varme opp kjølevæsken, noe som gir betydelige besparelser på oppvarmingskostnadene? Enig at få full oppvarming i et selskap med varmt vann praktisk talt gratis - en veldig fristende begivenhet.

Men du vet ikke hvordan du bygger et slikt system slik at alternativ måte varme rom og motta varmt vann til husholdningsbehov?

Vi vil hjelpe deg med å håndtere dette problemet - artikkelen dekker prinsippet om drift og design av pumpen. Et slikt system må bare bruke energi på driften av kompressoren, og hovedvolumet av varme vil ganske enkelt bli tatt fra gaten fra atmosfæren, som vi ennå ikke har blitt bedt om å betale penger for.

Fordelene med implementeringen i systemet og betydelige mangler. Spesiell oppmerksomhet rettes mot valg og beregning av pumpen.

Og for de som liker å gjøre alt med egne hender, foreslår vi å bygge en slik pumpe selv ved å bruke tilgjengelige materialer. For å hjelpe gir vi fotografisk materiale og videoanbefalinger om design og drift av en luftvarmepumpe.

Enhver varmepumpe tilhører utstyr fra sfæren. Det tar bort termisk energi luftmasser på gaten, fra det omkringliggende rommet innendørs, for å varme opp bolig- og yrkesobjekter med det.

Den bruker ikke brennbart drivstoff.

Ekstern varmepumpe ( TN) luft-til-luft ligner på et inverter klimaanlegg, fra en utendørs- og innendørsenhet.

Og i henhold til operasjonsprinsippet minner det mer om et kjøleskap, bare det virker "omvendt". Men i motsetning til begge, er denne varmepumpen i stand til både å kjøle og varme opp luftmassene i huset.

Driftsprinsipp og intern struktur

Driften av luft-til-luft HP er basert på en enkel fysiske fenomen termodynamikk - når en væske fordamper, avkjøler den overflaten som den er spredt fra. For eksempel demonstrerer damp over et krus varm te den samme effekten.

Et vanlig kjøleskap fungerer etter dette prinsippet. Innvendig er det rør som kjølemediet sirkulerer gjennom. høyt trykk. Det tar varme fra indre rom fryseboks, varme opp litt.

Deretter slippes den oppsamlede varmen ut i luften i rommet gjennom en varmeveksler (risten på baksiden av kjøleskapet).

Og for at kjølemediet skal kjøles ned til driftstemperaturer, komprimeres det i en kompressor. Videre, i løpet av driftssyklusen, endres freon inne i systemet konstant fra en gassformig tilstand til en flytende tilstand og tilbake.

En luftvarmepumpe fungerer på nøyaktig samme måte. Bare den tar varme fra gaten, og ikke fra en lukket fryser. Selv om det er frost ute, er det fortsatt mye termisk energi i atmosfæren.

For å produsere varme trenger en varmepumpe kun energien som brukes for å drive kompressoren. Diagrammet viser i detalj varmeoverføringsprosessen

En luft-til-luft varmepumpe består av følgende elementer:

• kompressor;
• fordamper med tvungen luftvifte;
• ekspansjonsventil;
• kobberrør for pumping av freon mellom gaten og huset;
• kondensator med vifte som tilfører oppvarmet luft til rommet.

De tre første elementene utgjør ekstern enhet, og sistnevnte refererer til den interne delen av varmepumpen. Termisk isolerte kobberrør er designet for kontinuerlig bevegelse av kjølevæske mellom disse delte systemmodulene.

Arbeidsalgoritme varmepumpe luft-til-luft-utseende som følger:

1. Gateluft trekkes inn av en vifte inn utendørs enhet og drives gjennom finnene til den eksterne fordamperen. Freon som sirkulerer gjennom varmeveksleren absorberer den termiske energien som er tilgjengelig i den, mens den går over i en gassformig tilstand.
2. Gassen kommer deretter inn i kondensatoren, hvor den komprimeres. Og så pumpes det over kobberrør til innendørsenheten.
3. I en kondensator som er plassert i huset, blir gassen tilbake til væske, og overfører varme til inneluften.
4. Deretter frigjøres overtrykket gjennom ekspansjonsventilen, og flytende freon sendes igjen til primærfordamperen.

Temperaturen på freon som kommer inn i den eksterne enheten er alltid under temperaturen miljø. Derfor tar den alltid varme fra atmosfæren.

Men nivået av "kjøling" av kjølevæsken i systemet er konstant, og utetemperatur svinger hele tiden. Av denne grunn, når kraftig frost TN mister sin effektivitet.

Luft-til-luft varmepumper er svært effektive enheter. De er enkle å vedlikeholde, praktiske å bruke og økonomiske.

Det er nå et stort utvalg av lignende systemer på salg. Du kan velge en varmeinstallasjon for ethvert hjem. Du trenger bare å beregne kraften riktig, så vil den tjene effektivt i mange år.

Hva synes du om effektiviteten og gjennomførbarheten av å bruke luft-til-luft varmepumper? Del din mening, legg tilbakemelding om bruken av enhetene og still spørsmål. Kommentarskjemaet finner du nedenfor.

Forbrenning av klassisk brensel (gass, ved, torv) er en av de eldgamle måtene å produsere varme på. Uttømmingen av tradisjonelle energikilder har imidlertid fått folk til å se etter mer komplekse, men ikke mindre effektive alternativer. En av dem var oppfinnelsen av en varmepumpe, hvis drift er basert på fysikkens skolelover.

Drift av varmepumpe

Driftsprinsippet til varmepumper, som er veldig komplekst ved første øyekast, er basert på flere enkle termodynamiske lover og egenskapene til væsker og gasser:

1. Når gassen går inn flytende tilstand(kondens), varme frigjøres
2. Når en væske går over til gass (fordampning), absorberes varme

De fleste væsker kan koke ved ganske høye temperaturer, nær 100 grader. Men det finnes også stoffer med ganske lavt kokepunkt. For freon er det ca 3-4 grader. Forvandles til gass, den komprimeres lett og temperaturen inne i beholderen begynner å stige.

Teoretisk sett kan freon komprimeres for å oppnå ønskede temperaturer, men i praksis er det begrenset til 80-90 grader nødvendig for full drift av et klassisk varmesystem.

Alle møter en varmepumpe mer enn én gang om dagen når de går forbi kjøleskapet sitt. Imidlertid fungerer den i motsatt retning, tar varmen fra produktene og sprer den ut i atmosfæren.

Video om arbeidsteknologi

Varmepumpediagram

Ytelsen til de fleste varmepumper er basert på varmen i jorda, der temperaturen praktisk talt ikke svinger gjennom året (innen 7-10 grader). Varme beveger seg mellom tre kretser:

1. Varmekrets
2. Varmepumpe
3. Brine (aka jord) krets

Det klassiske driftsprinsippet for varmepumper i et varmesystem består av følgende elementer:

1. Varmeveksler som overfører varme tatt fra bakken til den interne kretsen
2. Komprimeringsenhet
3. Sekund varmeveksleranordning, overføre til varmesystemet energien mottatt i den interne kretsen
4. Mekanisme som reduserer trykket i systemet (gass)
5. Brine krets
6. Jordsonde
7. Varmekrets

Røret, som fungerer som primærkrets, plasseres i en brønn eller begraves direkte i bakken. En ikke-frysende flytende kjølevæske beveger seg langs den, hvis temperatur stiger til en lignende karakteristikk av jorden (ca. +8 grader) og kommer inn i den andre kretsen.

Sekundærkretsen tar varme fra væsken. Freonen som sirkulerer inne begynner å koke og omdannes til gass, som sendes til kompressoren. Stempelet komprimerer det til 24-28 atm, på grunn av hvilket temperaturen øker til +70-80 grader.

På dette arbeidsstadiet blir energien konsentrert til en liten blodpropp. På grunn av dette øker temperaturen.

Den oppvarmede gassen kommer inn i den tredje kretsen, som er representert av varmtvannsforsyningssystemer eller til og med hjemmevarmesystemer. Under varmeoverføring er tap på opptil 10-15 grader mulig, men de er ikke signifikante.

Når freon avkjøles, synker trykket og det går tilbake til flytende tilstand. Ved en temperatur på 2-3 grader strømmer den tilbake til den andre kretsen. Syklusen gjentar seg om og om igjen.

Hovedtyper

Driftsprinsippet til varmepumper er utformet slik at de enkelt kan betjenes uten avbrudd i et bredt temperaturområde - fra -30 til +40 grader. Følgende to typer modeller er mest populære:

• Absorpsjonstype
• Kompresjonstype

Absorpsjonsmodeller har en ganske kompleks struktur. De overfører den mottatte termiske energien direkte ved hjelp av kilden. Deres drift reduserer materialkostnadene for forbrukt elektrisitet og drivstoff betydelig. Modeller av kompresjonstype bruker energi (mekanisk og elektrisk) for å overføre varme.

Avhengig av varmekilden som brukes, er pumper delt inn i følgende typer:

1. Resirkulering av spillvarme- de dyreste modellene som har vunnet popularitet for oppvarming av industrianlegg, der sekundær varme generert av andre kilder er bortkastet.
2. Luft– tar varme fra luften rundt
3. Geotermisk– velg varme fra vann eller jord

I henhold til typene input/output kan alle modeller klassifiseres som følger - jord, vann, luft og deres ulike kombinasjoner.

Jordvarmepumper

Populære er geotermiske pumpemodeller, som er delt inn i to typer: lukket eller åpen type.

Enkel enhet åpne systemer lar deg varme opp vannet som passerer inne, som deretter kommer inn i bakken igjen. Den fungerer ideelt i nærvær av et ubegrenset volum av ren kjølevæske, som etter forbruk ikke skader miljøet.

Lukket sløyfesystemer av geotermiske varmepumper er delt inn i følgende typer:

• Vann – plassert i et reservoar på ufrosset dybde
• MED vertikalt arrangement– oppsamleren plasseres i en brønn til en dybde på opptil 200 m og kan brukes i områder med ujevnt terreng
• Med et horisontalt arrangement - samleren plasseres i bakken til en dybde på 0,5-1 m, er det veldig viktig å gi en stor kontur i et begrenset område

Luft-vann pumpe

En av de mest universelle alternativer er luft-til-vann-modellen. I varme perioder av året er det veldig effektivt, men om vinteren kan produktiviteten synke betydelig.

Fordelen med systemet er den enkle installasjonen. Egnet utstyr kan monteres på et hvilket som helst praktisk sted, for eksempel på taket. Varmen som fjernes fra rommet i form av gass eller røyk kan gjenbrukes.

Vann-til-vann-type

Vann-til-vann varmepumpen er en av de mest effektive. Men bruken kan være begrenset av tilstedeværelsen av et nærliggende reservoar eller utilstrekkelig dybde vinterperiode ingen signifikant temperaturfall er observert.

Lavpotensial energi kan velges fra følgende kilder:

• Grunnvann
• Åpne reservoarer
• Industrielt avløpsvann

Det enkleste driftsprinsippet for varmepumper er for modeller som henter varme fra et reservoar. Hvis du bestemmer deg for å bruke grunnvann, kan det være nødvendig å bore en brønn.

Jord-vann type

Varme kan hentes fra bakken gjennom hele året, siden temperaturen på 1 m dyp forblir praktisk talt uendret. "Brine" brukes som varmebærer - frostvæske som sirkulerer.

En av ulempene med grunnvannssystemet er behovet stort område for å oppnå ønsket effektivitet. De prøver å jevne ut ved å legge rør i ringer.

Samleren kan plasseres i vertikal posisjon, men du trenger en brønn på opptil 150 m. Paraplyer er installert i bunnen for å ta bort varmen fra bakken.

Fordeler og ulemper med varmepumpevarmesystemer

Varmepumper er mye brukt i varmesystemer for private bolig- eller industriområder. De erstatter gradvis mer klassiske energikilder på grunn av deres pålitelighet og effektivitet.

Blant de mange fordelene ved å bruke en varmepumpe er:

• Lagrer materielle ressurser på vedlikehold systemer og kjølevæske
• Pumpene fungerer helt autonomt
• Slippes ikke ut i miljøet skadelige produkter forbrenning og andre giftige stoffer
• Brannsikkerhet av installert utstyr
• Evne til enkelt å reversere systemdrift

Til tross for de mange fordelene, er det nødvendig å ta hensyn til det negative aspekter varmepumpedrift:

• Store innledende investeringer for installasjon av et varmesystem - fra 3 til 10 tusen dollar
• I kalde perioder, når temperaturen faller under -15 grader, må du tenke deg om alternative alternativer oppvarming
• Oppvarming basert på drift av en varmepumpe er mest effektiv bare i systemer med lavtemperaturkjølevæske

En annen skjematisk video:

La oss oppsummere det

Etter å ha lært og mestret prinsippet for drift av en varmepumpe, kan du tenke og bestemme om det er tilrådelig med installasjon og bruk. De første kostnadene, som kan virke veldig store, vil snart lønne seg og begynne å gi en slags fortjeneste i form av besparelser på klassisk drivstoff.

En av typene varmepumper som har enkel design, er en luft-til-luft varmepumpe. Driftsprinsippet til pumpen ligner på en jordvarmepumpe. Forskjellen er at varme ikke tas fra jord eller vann, men fra eksterne luftmasser. Følgelig varmes bygningen opp ved å varme opp luften i rommene.

Du kan si at en luft-til-luft varmepumpe er et klimaanlegg i revers. Dette er hovedfordelen med en luft-til-luft varmepumpe - installasjonen og driften krever ikke boring av brønner eller legging av en underjordisk krets.

Hvis det av en rekke årsaker ikke er mulig å legge en underjordisk varmevekslerkrets for varmeutvinning (det er ingen økonomisk mulighet, det er ikke nok plass på stedet for horisontal legging, det er ikke grunnvann under stedet eller det er ingen innsjø ved siden av det, tilstedeværelsen av et granittlag på grunne dybder) - en luft-til-luft varmepumpe vil være den mest akseptable løsningen for økonomisk og miljøvennlig oppvarming.

Design og prinsipp for drift av en luft-til-luft varmepumpe

En luft-til-luft varmepumpe består av en ute- og innendørsenhet. Den eksterne, også kjent som fordampningsenheten, er plassert utenfor bygningen. Det er med dens hjelp at varme trekkes ut fra uteluften. Denne varmen varmer opp kjølemediet, som koker til en gassform. Kompressoren komprimerer deretter denne gassen, og øker temperaturen betydelig. Varmen fra den komprimerte gassen overføres til kondensatoren (innendørsenheten), som er plassert innendørs. Kondensatoren avgir varme til inneluften. Denne prosessen skjer kontinuerlig og styres automatisk til innstilt romtemperatur er nådd.

Hvis det er behov for å varme opp flere rom eller ett stort, så bruker de i dette tilfellet ulike systemer distribusjon og tilførsel av varm luft.

På grunn av at varmepumper av denne typen De varmer kun opp luften i rommene (direkte oppvarming av luften skjer), da kan slike varmepumper kun brukes til oppvarming. Det vil si at for å varme opp vann på badet eller kjøkkenet, er det nødvendig å gi andre løsninger.

Fordeler med bruk

Det positive med en luft-til-luft varmepumpe, sammenlignet med en luft-til-vann pumpe, er lav temperatur luft som passerer gjennom kondensatorvarmeveksleren. Enkelt sagt, hvis for luft-til-vann varmepumper for kvalitetsoppvarming Det er nødvendig å varme opp kjølevæsken (vannet) til tilstrekkelig høye temperaturer, og ved bruk av en luft-til-luft varmepumpe er den nødvendige luftvarmetemperaturen mye lavere. Dessuten er effektivitetskoeffisienten til en varmepumpe høyere, jo mindre forskjellen er mellom temperaturen på varmekilden og temperaturen i varmesystemet.

De viktigste fordelene med en luft-til-luft varmepumpe:

• enkelhet i design, installasjon og drift - for å installere slike varmepumper er det ikke behov for boreoperasjoner, legging av kompleks kommunikasjon, tildeling av spesielle rom, etc.;
• mulighet for installasjon i nesten hvilken som helst klimasone;
• Varmepumper av denne typen kan installeres i et allerede bygget hus med et eksisterende tradisjonelt varmesystem, og dermed oppnå betydelige besparelser på oppvarmingskostnadene. Installasjon vil kreve minimal modifikasjon eller inngrep i den eksisterende designen;
• ha laveste kostnad Og korteste sikt tilbakebetaling sammenlignet med andre typer varmepumper;
• lavt strømforbruk;
• autonomi, kompakthet og stillegående drift;
• om sommeren kan luft-til-luft varmepumper byttes til kjølemodus, og tilstedeværelsen av svært effektive luftfiltre vil bidra til å skape det nødvendige mikroklimaet i rommene.

Ulemper med en luft-til-luft varmepumpe

Dessverre har luft-til-luft varmepumper også sine ulemper. En av dem er produktivitetens avhengighet av svingninger i utelufttemperaturen.

Ved en utetemperatur på 0°C synker varmepumpens energieffektivitetskoeffisient til nivået 2-2,5, det vil si at per 1 kW brukt energi vil det produseres 2-2,5 kW varme.

Til sammenligning, ved høyere temperaturer har disse varmepumpene en energieffektivitetsfaktor på 3-4. Og når temperaturen synker til -20°C, synker til 1. Det vil si at det blir nødvendig å varme opp rommet på andre måter. Selv om det i dag finnes produsenter fra hele verden kjente navn, som tilbyr luft-til-luft varmepumper som kan fungere effektivt ved temperaturer ned til -25°C.