Setiap pemilik rumah pribadi berupaya meminimalkan biaya pemanasan rumah. Dalam hal ini, pompa panas jauh lebih menguntungkan daripada opsi pemanasan lainnya, mereka memberikan 2,5-4,5 kW panas dari satu kilowatt listrik yang dikonsumsi. Sisi sebaliknya dari koin: untuk mendapatkan energi murah, Anda harus menginvestasikan banyak uang dalam peralatan, instalasi pemanas paling sederhana dengan kapasitas 10 kW akan menelan biaya 3.500 y. e. (harga mulai)
Satu-satunya cara untuk mengurangi biaya sebanyak 2-3 kali adalah dengan membuat pompa panas dengan tangan Anda sendiri (disingkat TN). Pertimbangkan beberapa opsi kerja nyata, yang dirakit dan diuji oleh para penggemar utama dalam praktik. Karena pembuatan unit kompleks memerlukan pengetahuan dasar tentang mesin pendingin, mari kita mulai dengan teorinya.
Fitur dan prinsip operasi VT
Bagaimana pompa panas berbeda dari instalasi lain untuk memanaskan rumah pribadi:
- tidak seperti boiler dan pemanas, unit itu sendiri tidak menghasilkan panas, tetapi, seperti AC, memindahkannya ke dalam gedung;
- VT mendapat nama pompa karena "memompa" energi dari sumber panas tingkat rendah - udara sekitar, air atau tanah;
- unit ini ditenagai secara eksklusif oleh listrik yang dikonsumsi oleh kompresor, kipas, pompa sirkulasi dan papan kontrol;
- operasi unit didasarkan pada siklus Carnot yang digunakan di semua mesin pendingin, misalnya, AC dan sistem split.
Referensi. Panas terkandung dalam zat apa pun yang suhunya di atas nol absolut (minus 273 derajat). Teknologi modern memungkinkan Anda mengambil energi yang ditentukan dari udara dengan suhu hingga -30 ° C, tanah dan air - hingga +2 ° C.
Dalam siklus pertukaran panas Carnot, fluida kerja terlibat - freon gas, mendidih pada suhu minus. Dengan menguap dan mengembun secara bergantian dalam dua penukar panas, refrigeran menyerap energi lingkungan dan memindahkannya ke dalam gedung. Secara umum, prinsip pompa panas mengulangi pengoperasian AC, termasuk dalam pemanasan:
- Berada dalam fase cair, freon bergerak melalui tabung-penukar panas eksternal-evaporator, seperti yang ditunjukkan pada diagram. Menerima panas udara atau air melalui dinding logam, pendingin memanas, mendidih dan menguap.
- Kemudian gas memasuki kompresor, memaksa tekanan ke nilai yang dihitung. Tugasnya adalah untuk menaikkan titik didih zat sehingga freon mengembun pada suhu yang lebih tinggi.
- Melewati kondensor penukar panas internal, gas kembali berubah menjadi cairan dan menyerahkan energi yang terakumulasi ke pembawa panas (air) atau ke udara ruangan secara langsung.
- Pada tahap terakhir, cairan pendingin memasuki penerima - pemisah kelembaban, kemudian ke perangkat pelambatan. Tekanan zat turun lagi, freon siap menjalani siklus kedua.
Catatan. Sistem pemisahan konvensional dan pompa panas pabrik memiliki fitur umum - kemampuan untuk mentransfer energi dalam dua arah dan beroperasi dalam 2 mode - pemanasan / pendinginan. Switching diimplementasikan menggunakan katup balik empat arah yang mengubah arah aliran gas di sepanjang sirkuit.
Di AC rumah tangga dan VT, berbagai jenis katup termostatik digunakan, yang mengurangi tekanan refrigeran di depan evaporator. Dalam sistem split rumah tangga, peran regulator dimainkan oleh perangkat kapiler sederhana, katup termostatik (TRV) yang mahal dipasang di pompa.
Perhatikan bahwa siklus di atas terjadi di semua jenis pompa panas. Perbedaannya terletak pada metode pasokan / penghilangan panas, yang kami sebutkan di bawah ini.
Varietas instalasi
Menurut klasifikasi yang diterima secara umum, VT dibagi menjadi beberapa jenis sesuai dengan sumber energi yang diterima dan jenis pendingin yang ditransfer:
- Pompa udara-ke-udara adalah yang paling dekat dengan sistem split tradisional, perbedaannya ada di area evaporator eksternal. Perangkat menghilangkan panas dari lingkungan dan secara langsung mentransfer udara ke ruangan, seperti yang terjadi pada AC konvensional.
- Desain generator air-udara identik, tetapi menyediakan untuk pemanasan air atau antibeku yang bersirkulasi melalui sistem pemanas bangunan perumahan.
- Instalasi dari jenis "air-air" mengambil panas tingkat rendah dari reservoir dan mentransfernya ke cairan pendingin. Penukar panas pipa eksternal tambahan digunakan di sini, direndam dalam sumur, danau, sumur, atau septic tank. Sirkulasi air melalui evaporator menyediakan pompa kedua.
- Pompa panas geotermal menggunakan panas tanah dan memanaskan pendingin rumah internal. Sirkuit pertukaran panas eksternal adalah koil dengan antibeku, diperdalam 1,5-2 m dan menempati area yang luas. Opsi kedua adalah beberapa probe vertikal dari pipa yang diturunkan ke sumur hingga kedalaman 10-100 meter.
Referensi. Varietas pompa panas tercantum dalam urutan meningkatnya biaya peralatan bersama dengan pemasangan. Instalasi udara adalah yang termurah, instalasi panas bumi mahal.
Parameter utama yang mencirikan pompa panas untuk memanaskan rumah adalah koefisien efisiensi COP, yang sama dengan rasio antara energi yang diterima dan dikonsumsi. Sebagai contoh, pemanas udara yang relatif murah tidak dapat membanggakan COP yang tinggi - 2.5 ... 3.5. Kami menjelaskan: setelah menghabiskan 1 kW listrik, instalasi memasok 2,5-3,5 kW panas ke rumah.
Sistem air dan tanah lebih efisien, koefisien sesungguhnya terletak pada kisaran 3 ... 4.5. Produktivitas - nilai variabel, tergantung pada banyak faktor: desain sirkuit pertukaran panas, kedalaman pencelupan, suhu dan aliran air.
Poin penting. Pompa panas air panas tidak dapat memanaskan pendingin hingga 60-90 ° C tanpa sirkuit tambahan. Suhu normal air dari transformator adalah 35 ... 40 derajat, boiler di sini jelas menang. Karenanya rekomendasi pabrikan: sambungkan peralatan ke pemanas suhu rendah - lantai yang dipanaskan dengan air.
VT mana yang lebih baik untuk dikumpulkan
Kami menyatakan masalahnya: kita perlu membangun pompa panas buatan sendiri dengan biaya terendah. Sejumlah kesimpulan logis mengikuti dari ini:
- Instalasi harus menggunakan bagian minimum yang mahal, sehingga tidak mungkin untuk mencapai nilai COP yang tinggi. Dalam hal kinerja, perangkat kami akan kalah dari model pabrik.
- Karena itu, tidak masuk akal untuk membuat VT udara murni, lebih mudah untuk menggunakan AC inverter dalam mode pemanasan.
- Untuk mendapatkan manfaat nyata, Anda perlu membuat pompa panas "air - air", "air-air" atau membangun instalasi panas bumi. Dalam kasus pertama, dimungkinkan untuk mencapai COP sekitar 2-2,2, dalam kasus yang tersisa, indikator 3–3,5 dapat dicapai.
- Itu tidak mungkin dilakukan tanpa sirkuit pemanas di bawah lantai. Pembawa panas yang dipanaskan hingga 30-35 derajat tidak kompatibel dengan jaringan radiator, kecuali di wilayah selatan.
Komentar. Klaim pabrikan: sistem split inverter beroperasi pada suhu jalan minus 15-30 ° C. Bahkan, efisiensi pemanasan berkurang secara signifikan. Menurut pemilik rumah, pada hari-hari dingin, unit dalam ruangan memberikan aliran udara yang agak hangat.
Untuk implementasi versi air VT kondisi tertentu diperlukan (untuk memilih):
- kolam 25-50 m dari rumah, pada jarak yang lebih jauh, konsumsi listrik akan meningkat secara signifikan karena pompa sirkulasi yang kuat;
- sumur atau sumur dengan persediaan (debit) air yang cukup dan tempat pembuangan (lubang, sumur kedua, selokan, selokan);
- kolektor saluran pembuangan prefabrikasi (jika Anda diizinkan untuk jatuh di sana).
Konsumsi air tanah mudah dihitung.Dalam proses pemilihan panas, pompa panas buatan sendiri akan menurunkan suhunya sebesar 4-5 ° from, dari sini volume aliran ditentukan melalui kapasitas panas air. Untuk mendapatkan 1 kW panas (kami mengambil 5 derajat delta suhu air), sekitar 170 liter harus didorong melalui VT selama satu jam.
Pemanasan rumah dengan luas 100 m² akan membutuhkan daya 10 kW dan konsumsi air 1,7 ton per jam - volumenya mengesankan. Pompa air panas semacam itu akan cocok untuk rumah pedesaan kecil seluas 30-40 m², lebih disukai diisolasi.
Perakitan sistem panas bumi lebih nyata, meskipun prosesnya agak melelahkan. Pilihan tata letak horizontal pipa di atas area pada kedalaman 1,5 m segera diberhentikan - Anda harus menyekop seluruh bagian atau membayar uang untuk layanan peralatan pemindah tanah. Metode meninju sumur jauh lebih mudah dan lebih murah untuk diterapkan, praktis tanpa mengganggu lanskap.
Pompa panas paling sederhana dari AC jendela
Seperti yang Anda duga, untuk pembuatan pompa air-ke-udara, diperlukan pendingin jendela dalam kondisi kerja. Sangat disarankan untuk membeli model yang dilengkapi dengan katup pembalik dan mampu bekerja untuk pemanasan, jika tidak Anda harus mengulang sirkuit freon.
Tip. Saat membeli AC bekas, perhatikan papan nama, yang menampilkan karakteristik teknis alat rumah tangga. Parameter yang Anda minati adalah kinerja dingin perangkat (ditunjukkan dalam kilowatt atau British thermal unit - BTU).
Dengan sedikit keberuntungan, Anda bahkan tidak perlu mengeluarkan tabung freon dan solder. Bagaimana mengubah pendingin udara menjadi pompa panas:
- Lepaskan casing atas unit dan buka penukar panas eksternal dari palet. Pindahkan radiator dengan hati-hati, hati-hati jangan sampai menekuk pipa pendingin.
- Lepaskan pendorong luar dari poros umum.
- Buat tangki logam di sepanjang penukar panas eksternal, buat lebarnya 10-15 cm. Potong fitting untuk pasokan air mengalir ke dinding samping.
- Untuk mencegah radiator dari pembekuan, tambahkan area pertukaran dengan menambahkan pelat tembaga atau aluminium di sisi (tergantung pada bahan penukar panas).
- Benamkan radiator di dalam tangki, sebaiknya tanpa memotong tabung freon. Tutup tutupnya dan tutup entri kontur.
- Hubungkan saluran air dan selang keluar ke alat kelengkapan, hubungkan pompa sirkulasi. Isi dan periksa tangki apakah ada kebocoran.
Rekomendasi. Jika penukar panas tidak dapat ditempatkan di tangki tanpa mengganggu saluran freon, cobalah untuk mengevakuasi gas dan memotong pipa pada titik yang diinginkan (jauh dari evaporator). Setelah merakit unit penukar panas air, sirkuit harus disolder dan diisi dengan freon. Jumlah refrigeran juga ditunjukkan di piring.
Sekarang tetap meluncurkan VT buatan sendiri dan menyesuaikan aliran air, mencapai efisiensi maksimum. Harap dicatat: pemanas dadakan menggunakan "pengisian" pabrik sepenuhnya, Anda baru saja memindahkan radiator dari udara ke cairan. Cara kerja sistem secara langsung, lihat video pengrajin utama:
Membuat instalasi panas bumi
Jika opsi sebelumnya akan memungkinkan Anda mencapai penghematan sekitar dua kali lipat, maka bahkan ground loop buatan sendiri akan memberikan COP di wilayah 3 (tiga kilowatt panas per 1 kW listrik yang dikonsumsi). Benar, biaya keuangan dan tenaga kerja juga akan meningkat secara signifikan.
Meskipun banyak contoh pemasangan perangkat semacam itu diterbitkan di Internet, instruksi universal dengan gambar tidak ada. Kami akan menawarkan versi yang berfungsi, dirakit dan diuji oleh master rumah sungguhan, meskipun banyak hal harus dipikirkan dan diselesaikan secara independen - semua informasi tentang pompa panas sulit dimasukkan ke dalam satu publikasi.
Perhitungan sirkuit tanah dan penukar panas pompa
Mengikuti rekomendasi kami sendiri, kami melanjutkan ke perhitungan pompa panas bumi dengan probe berbentuk U vertikal yang ditempatkan di sumur.Hal ini diperlukan untuk mengetahui panjang total kontur eksternal, dan kemudian kedalaman dan jumlah poros vertikal.
Data awal sebagai contoh: Anda perlu memanaskan rumah terisolasi pribadi dengan luas 80 m² dan ketinggian langit-langit 2,8 m, terletak di jalur tengah. Kami tidak akan menghitung beban pada pemanasan, kami akan menentukan kebutuhan panas berdasarkan area, dengan mempertimbangkan isolasi termal - 7 kW.
Klarifikasi penting. Perhitungan teknik pompa panas cukup kompleks dan membutuhkan pemain yang sangat terampil, seluruh buku dikhususkan untuk topik ini. Artikel ini memberikan perhitungan sederhana yang diambil dari pengalaman praktis pembangun dan pengrajin yang menyukai produk buatan sendiri.
Intensitas pertukaran panas antara tanah dan cairan non-beku yang beredar di sepanjang kontur tergantung pada jenis tanah:
- 1 meter linier probe vertikal yang direndam dalam air tanah akan menerima sekitar 80 watt panas;
- di tanah berbatu, pembuangan panas sekitar 70 W / m;
- tanah liat jenuh dengan kelembaban akan menghasilkan sekitar 50 W per 1 m kolektor;
- ras kering - 20 W / m.
Referensi. Probe vertikal adalah 2 loop pipa yang diturunkan ke dasar sumur dan diisi dengan beton.
Contoh menghitung panjang pipa. Untuk mengekstrak 7 kW energi panas yang diperlukan dari batu lempung mentah, Anda perlu membagi 7000 W hingga 50 W / m, kami mendapatkan kedalaman total probe 140 m. Sekarang pipa didistribusikan di antara sumur dengan kedalaman 20 m, yang dapat Anda bor dengan tangan Anda sendiri. Sebanyak 7 bor dari 2 loop perpindahan panas, panjang total pipa adalah 7 x 20 x 4 = 560 m.
Langkah selanjutnya adalah menghitung area perpindahan panas evaporator dan kondensor. Berbagai sumber daya perhitungan ditawarkan pada berbagai sumber daya Internet dan forum, dalam banyak kasus salah. Kami tidak akan mengambil kebebasan merekomendasikan teknik tersebut dan menyesatkan Anda, tetapi kami akan menawarkan beberapa opsi rumit:
- Hubungi produsen penukar panas pelat yang terkenal, misalnya, Alfa Laval, Kaori, Anvitek, dan sebagainya. Anda dapat mengunjungi situs web resmi merek tersebut.
- Isi formulir pemilihan untuk penukar panas atau hubungi manajer dan pesan pemilihan unit dengan mendaftar parameter media (antibeku, freon) - suhu di inlet dan outlet, beban panas.
- Seorang spesialis perusahaan akan membuat perhitungan yang diperlukan dan mengusulkan model penukar panas yang cocok. Di antara karakteristiknya Anda akan menemukan yang utama - area permukaan pertukaran.
Agregat lamelar sangat efektif, tetapi mahal (€ 200-500). Lebih murah merakit penukar panas shell-and-tube dari tabung tembaga dengan diameter luar 9,5 atau 12,7 mm. Lipat gandakan gambar yang diberikan oleh pabrikan dengan faktor keamanan 1.1 dan bagi dengan keliling pipa untuk mendapatkan rekaman.
Contoh. Area pertukaran panas unit yang diusulkan adalah 0,9 m². Memilih pipa tembaga ½ "dengan diameter 12,7 mm, kami menghitung keliling dalam meter: 12,7 x 3,14 / 1000 ≈ 0,04 m. Kami menentukan total rekaman: 0,9 x 1,1 / 0,04 ≈ 25 m.
Peralatan dan material
Diusulkan untuk membangun pompa panas masa depan berdasarkan unit luar dari sistem split daya yang sesuai (ditunjukkan pada pelat). Mengapa lebih baik menggunakan AC bekas:
- perangkat ini sudah dilengkapi dengan semua komponen - kompresor, choke, penerima dan listrik pemula;
- penukar panas buatan rumah dapat ditempatkan di tubuh mesin pendingin;
- Ada port layanan yang nyaman untuk mengisi bahan bakar freon.
Catatan. Memahami topik, pengguna memilih peralatan secara terpisah - kompresor, katup ekspansi, pengontrol, dan sebagainya. Dengan pengalaman dan pengetahuan, pendekatan ini hanya disambut baik.
Tidak praktis untuk merakit VT berdasarkan kulkas lama - kapasitas unit terlalu kecil. Dalam kasus terbaik, adalah mungkin untuk "memeras" hingga 1 kW panas, yang cukup untuk memanaskan satu ruangan kecil.
Selain unit pemisahan eksternal, bahan-bahan berikut akan dibutuhkan:
- Pipa PND Ø20 mm - pada loop tanah;
- alat kelengkapan polietilen untuk merakit kolektor dan menghubungkan ke penukar panas;
- pompa sirkulasi - 2 pcs .;
- manometer, termometer;
- selang air berkualitas tinggi atau pipa PND dengan diameter 25-32 mm ke cangkang evaporator dan kondensor;
- tabung tembaga Ø9.5-12.7 mm dengan ketebalan dinding minimal 1 mm;
- isolasi untuk jalur pipa dan jalan bebas hambatan;
- satu set untuk menyegel kabel pemanas yang diletakkan di dalam pasokan air (diperlukan untuk menutup ujung pipa tembaga).
Sebagai pendingin eksternal, larutan air garam atau antibeku untuk pemanasan - etilen glikol digunakan. Anda juga akan membutuhkan stok freon, yang mereknya ditunjukkan pada papan nama sistem split.
Majelis Penukar Panas
Sebelum memulai pekerjaan pemasangan, modul luar harus dibongkar - lepaskan semua penutup, lepaskan kipas dan radiator biasa yang besar. Lepaskan solenoid yang mengendalikan katup pembalik jika Anda tidak berencana menggunakan pompa sebagai pendingin. Sensor suhu dan tekanan harus dijaga.
Pesanan perakitan dari unit utama VT:
- Buat kondensor dan evaporator dengan memasukkan tabung tembaga ke dalam selang dengan panjang yang dihitung. Di ujungnya, pasang tee untuk menghubungkan tanah dan sirkuit pemanas, tutup pipa tembaga yang menonjol dengan kit khusus untuk kabel pemanas.
- Menggunakan sepotong pipa plastik Ø150-250 mm sebagai inti, bungkus sirkuit dua-pipa buatan rumah dan output ujungnya ke arah yang benar, seperti yang dilakukan di bawah ini dalam video.
- Tempatkan dan pasang penukar panas shell-and-tube di tempat radiator standar, solder pipa tembaga ke terminal yang sesuai. Lebih baik untuk menghubungkan penukar panas "panas" - kondensor ke port layanan.
- Pasang sensor pabrik yang mengukur suhu pendingin. Lindungi bagian tabung yang telanjang dan penukar panas itu sendiri.
- Di saluran air, pasang termometer dan manometer.
Tip. Jika Anda berencana untuk menempatkan unit utama di jalan, Anda perlu mengambil tindakan terhadap pemadatan minyak dalam kompresor. Beli dan pasang kit pemanas listrik bah minyak musim dingin.
Di forum tematik, metode lain untuk membuat evaporator ditemukan - tabung tembaga dililit spiral, kemudian dimasukkan ke dalam wadah tertutup (tangki atau tong). Opsi ini cukup masuk akal dengan sejumlah besar belokan, ketika penukar panas yang dihitung tidak pas dalam wadah AC.
Perangkat kontur tanah
Pada tahap ini, pekerjaan penggalian sederhana namun padat karya dan meletakkan probe di sumur dilakukan. Yang terakhir dapat dilakukan secara manual atau mengundang mesin bor. Jarak antara sumur yang berdekatan setidaknya 5 m. Prosedur kerja selanjutnya:
- Gali parit dangkal di antara lubang untuk meletakkan pipa pasokan.
- Di setiap lubang, turunkan 2 loop pipa polietilen dan isi lubang dengan beton.
- Bawa garis ke titik koneksi dan pasang kolektor umum menggunakan fitting HDPE.
- Isolasi pipa yang diletakkan di tanah dan isi dengan tanah.
Poin penting. Sebelum melakukan beton dan mengisi ulang, pastikan untuk memeriksa ketatnya sirkuit. Misalnya, hubungkan kompresor udara ke manifold, pompa tekanan 3-4 bar dan biarkan selama beberapa jam.
Saat menghubungkan jalan raya, ikuti diagram di bawah ini. Tekukan dengan keran akan diperlukan saat mengisi sistem dengan air garam atau etilen glikol. Pimpin dua pipa utama dari kolektor ke pompa panas dan sambungkan ke penukar panas "dingin" - evaporator.
Demikian pula, kondensor dihubungkan ke sistem rumah dari pemanasan di bawah lantai. Unit pencampur dengan katup tiga arah secara opsional dipasang karena suhu aliran rendah.Jika perlu untuk menggabungkan VT dengan sumber panas lainnya (pengumpul surya, boiler), gunakan tangki penyangga untuk beberapa kesimpulan.
Mengisi bahan bakar dan memulai sistem
Setelah memasang dan menghubungkan unit ke listrik, tahapan penting dimulai - mengisi sistem dengan refrigeran. Jebakan menunggu di sini: Anda tidak tahu berapa banyak freon yang Anda butuhkan untuk mengisi bahan bakar, karena volume sirkuit utama telah tumbuh secara signifikan karena pemasangan kondensor buatan sendiri dengan evaporator.
Masalah ini diselesaikan dengan mengisi bahan bakar dengan tekanan dan suhu superheat dari freon yang diukur pada inlet kompresor (di sana freon disuplai dalam keadaan gas). Petunjuk terperinci untuk pengisian dengan metode pengukuran suhu diuraikan dalam manual berikut.
Bagian kedua dari video menunjukkan bagaimana mengisi sistem dengan freon R22 dalam hal tekanan dan suhu pendingin berlebih:
Setelah mengisi bahan bakar, hidupkan kedua pompa sirkulasi pada kecepatan pertama dan mulai kompresor beroperasi. Tunjukkan suhu air garam dan pendingin internal dengan termometer. Pada tahap pemanasan, garis-garis dengan refrigeran dapat membeku, selanjutnya es harus mencair.
Kesimpulan
Sangat sulit untuk membuat dan memulai pompa panas bumi termal dengan tangan Anda sendiri. Tentunya, perbaikan berulang, perbaikan bug, dan pengaturan akan diperlukan. Sebagai aturan, sebagian besar kegagalan fungsi pada VT buatan rumah timbul karena perakitan yang tidak tepat atau pengisian bahan bakar dari sirkuit pertukaran panas utama. Jika unit segera gagal (otomatisasi keselamatan berfungsi) atau cairan pendingin tidak memanas, ada baiknya Anda memanggil pemandu peralatan pendingin - unit akan melakukan diagnosa dan menunjukkan kesalahan yang dibuat.