Versi pertama dari pompa panas hanya dapat memenuhi sebagian permintaan energi panas. Varietas modern lebih efektif dan dapat digunakan untuk sistem pemanas. Itulah sebabnya banyak pemilik rumah mencoba memasang pompa panas dengan tangan mereka sendiri.
Kami akan memberi tahu Anda cara memilih opsi terbaik untuk pompa kalor, dengan mempertimbangkan data geo dari lokasi yang direncanakan akan dipasang. Artikel yang diusulkan untuk dipertimbangkan menjelaskan secara rinci prinsip pengoperasian sistem energi hijau, perbedaannya tercantum. Berdasarkan saran kami, Anda pasti akan fokus pada tipe yang efektif.
Untuk master independen, kami menghadirkan teknologi pemasangan pompa panas. Informasi yang disajikan untuk dipertimbangkan dilengkapi dengan diagram visual, pilihan foto dan pelatihan video terperinci dalam dua bagian.
Apa itu pompa panas dan bagaimana cara kerjanya?
Istilah pompa panas mengacu pada satu set peralatan tertentu. Fungsi utama dari peralatan ini adalah pengumpulan energi panas dan transportasi ke konsumen. Sumber energi tersebut dapat berupa benda atau medium dengan suhu + 1º atau lebih.
Ada lebih dari cukup sumber panas bersuhu rendah di lingkungan kita. Ini adalah limbah industri dari perusahaan, pembangkit listrik tenaga panas dan nuklir, pembuangan kotoran, dll. Untuk pengoperasian pompa panas di bidang pemanas rumah, diperlukan tiga sumber alami yang dipulihkan secara mandiri - udara, air, dan tanah.
Pompa panas “menarik” energi dari proses yang secara teratur terjadi di lingkungan. Prosesnya tidak pernah berhenti, karena sumbernya diakui sebagai tidak habis-habisnya oleh kriteria manusia
Tiga pemasok energi potensial yang terdaftar secara langsung berkaitan dengan energi matahari, yang, dengan memanaskan, mengatur udara dengan angin dan mentransfer energi panas ke bumi. Ini adalah pilihan sumber yang merupakan kriteria utama yang menentukan sistem pompa kalor.
Prinsip operasi pompa panas didasarkan pada kemampuan benda atau media untuk mentransfer energi panas ke benda atau media lain. Penerima dan pemasok energi dalam sistem pompa termal biasanya bekerja berpasangan.
Jadi bedakan jenis pompa panas berikut:
- Udara adalah air.
- Bumi adalah air.
- Air adalah udara.
- Air adalah air.
- Bumi adalah udara.
- Air - Air
- Udara adalah udara.
Dalam hal ini, kata pertama mendefinisikan jenis media di mana sistem membutuhkan panas bersuhu rendah. Yang kedua menunjukkan jenis pembawa yang energi panas ini ditransmisikan. Jadi, dalam pompa air panas - air, panas diambil dari media berair dan cairan digunakan sebagai pembawa panas.
Pompa panas dengan desain adalah unit kompresi uap. Mereka mengekstrak panas dari sumber alami, mengolah dan mengangkutnya ke konsumen (+)
Pompa panas modern menggunakan tiga sumber utama energi panas. Ini tanah, air, dan udara. Pilihan yang paling sederhana adalah pompa panas udara. Popularitas sistem semacam ini disebabkan desainnya yang tidak rumit dan kemudahan pemasangan.
Galeri Gambar
Foto dari
Prinsip Standar Pompa Panas
Unit pompa panas udara-ke-udara eksternal
Berbagai pemanas udara-ke-udara
Evaporator Horizontal ke Air
Perangkat penerima panas dari pompa udara-tanah
Evaporator di parit dipilih di tanah
Sumur air untuk pompa panas air-ke-air
Penerima energi air horisontal
Namun, meskipun populer, varietas ini memiliki produktivitas yang agak rendah. Selain itu, efisiensinya tidak stabil dan tergantung pada fluktuasi suhu musiman.
Dengan penurunan suhu, kinerja mereka turun secara signifikan. Opsi seperti itu untuk pompa panas dapat dianggap sebagai tambahan pada sumber utama energi panas yang ada.
Varian peralatan yang menggunakan panas tanah dianggap lebih efisien. Tanah menerima dan mengakumulasi energi termal tidak hanya dari Matahari, tetapi juga terus dipanaskan oleh energi inti bumi.
Artinya, tanah adalah semacam baterai termal, kekuatannya praktis tak terbatas. Selain itu, suhu tanah, terutama pada kedalaman tertentu, konstan dan bervariasi tidak signifikan.
Lingkup energi yang dihasilkan oleh pompa panas:
Galeri Gambar
Foto dari
Pompa panas dalam pemanas dan pasokan air panas
Aplikasi di sirkuit pemanas udara
Persiapan pembawa panas untuk sistem pemanas di bawah lantai
Instalasi termal dalam pemanas air di kolam renang
Keteguhan suhu sumber merupakan faktor penting dalam operasi yang stabil dan efisien dari jenis peralatan listrik ini. Karakteristik serupa dimiliki oleh sistem di mana lingkungan akuatik adalah sumber utama energi panas. Kolektor pompa semacam itu terletak di sumur, di mana di akuifer, atau di reservoir.
Suhu tahunan rata-rata sumber seperti tanah dan air bervariasi dari + 7º hingga + 12º C. Suhu semacam itu cukup memadai untuk memastikan operasi sistem yang efektif.
Yang paling efektif adalah pompa panas yang mengekstraksi energi panas dari sumber dengan indikator suhu yang stabil, yaitu dari air dan tanah
Elemen struktural utama pompa panas
Agar instalasi produksi energi dapat bekerja sesuai dengan prinsip-prinsip pompa panas, 4 unit utama harus ada dalam desainnya, ini adalah:
- Kompresor.
- Evaporator.
- Kapasitor
- Katup throttle.
Elemen penting dalam desain pompa panas adalah kompresor. Fungsi utamanya adalah untuk meningkatkan tekanan dan suhu uap yang dihasilkan dari pendidihan refrigeran. Untuk teknologi iklim dan pompa panas, khususnya, kompresor gulir modern digunakan.
Sebagai fluida yang berfungsi, melakukan transfer langsung energi termal, cairan dengan titik didih rendah digunakan. Sebagai aturan, amonia dan freon digunakan (+)
Kompresor semacam itu dirancang untuk operasi pada suhu di bawah nol. Tidak seperti varietas lain, kompresor gulir menghasilkan sedikit kebisingan dan beroperasi baik pada titik didih gas rendah dan pada suhu kondensasi tinggi. Keuntungan yang tidak diragukan lagi adalah ukurannya yang kompak dan gravitasi spesifik yang rendah.
Hampir semua energi pompa panas dihabiskan untuk mengangkut energi panas dari luar ke dalam ruangan. Jadi sekitar 1 unit energi dihabiskan untuk pengoperasian sistem dalam produksi 4-6 unit (+)
Evaporator sebagai elemen struktural adalah wadah di mana refrigeran cair dikonversi menjadi uap. Refrigeran, beredar dalam sirkuit tertutup, melewati evaporator. Di dalamnya, pendingin menghangat dan berubah menjadi uap. Uap tekanan rendah yang dihasilkan diarahkan ke kompresor.
Dalam kompresor, uap refrigeran terkena tekanan dan suhunya naik. Kompresor memompa uap panas di bawah tekanan tinggi ke kondensor.
Kompresor memampatkan media yang bersirkulasi di sepanjang sirkuit, akibatnya suhu dan tekanannya meningkat.Kemudian media terkompresi memasuki penukar panas (kondensor), di mana ia didinginkan, mentransfer panas ke air atau udara
Elemen struktural berikutnya dari sistem adalah kapasitor. Fungsinya untuk mentransfer energi panas ke sirkuit internal sistem pemanas.
Sampel seri yang diproduksi oleh perusahaan industri dilengkapi dengan penukar panas pelat. Bahan utama untuk kapasitor tersebut adalah baja paduan atau tembaga.
Untuk penukar panas buatan sendiri, tabung tembaga berdiameter setengah inci cocok. Ketebalan dinding pipa yang digunakan untuk pembuatan penukar panas harus minimal 1 mm
Katup termostatik, atau pelambatan, dipasang pada awal bagian sirkuit hidrolik di mana media bertekanan tinggi yang bersirkulasi dikonversi menjadi media bertekanan rendah. Lebih tepatnya, throttle yang dipasangkan dengan kompresor membagi sirkuit pompa panas menjadi dua bagian: satu dengan parameter tekanan tinggi, yang lain dengan rendah.
Ketika melewati katup throttle ekspansi, fluida yang bersirkulasi dalam sirkit tertutup sebagian menguap, akibatnya tekanannya berkurang dengan suhu. Kemudian memasuki penukar panas dalam komunikasi dengan lingkungan. Di sana, ia menangkap energi medium dan mentransfernya kembali ke sistem.
Katup throttle mengontrol aliran refrigeran menuju evaporator. Saat memilih katup, parameter sistem harus dipertimbangkan. Katup harus mematuhi parameter ini.
Ketika melewati katup kontrol panas, cairan pendingin menguap sebagian, dan suhu aliran menurun (+)
Pemilihan jenis pompa panas
Indikator utama dari sistem pemanas ini adalah daya. Pertama-tama, biaya keuangan untuk pembelian peralatan dan pilihan satu atau lain sumber panas bersuhu rendah akan tergantung pada kapasitas. Semakin tinggi kekuatan sistem pompa panas, semakin tinggi pula biaya komponen komponen.
Pertama-tama, ini mengacu pada kekuatan kompresor, kedalaman sumur untuk probe panas bumi, atau area untuk menempatkan kolektor horisontal. Perhitungan termodinamika yang benar adalah semacam jaminan bahwa sistem akan bekerja secara efisien.
Jika ada kolam di dekat lokasi pribadi, pilihan yang paling hemat biaya dan produktif adalah pompa air-air panas
Untuk memulainya, Anda harus mempelajari area yang direncanakan untuk pemasangan pompa. Kondisi ideal adalah keberadaan genangan air di bagian ini. Menggunakan opsi jenis air ke air akan secara signifikan mengurangi jumlah pekerjaan penggalian.
Sebaliknya, menggunakan panas tanah melibatkan banyak pekerjaan yang berhubungan dengan penggalian. Sistem yang menggunakan lingkungan akuatik sebagai panas tingkat rendah dianggap paling efisien.
Perangkat pompa panas yang mengekstraksi energi termal dari tanah, melibatkan sejumlah pekerjaan tanah yang mengesankan. Kolektor diletakkan di bawah tingkat pembekuan musiman
Ada dua cara untuk menggunakan energi termal tanah. Yang pertama melibatkan pengeboran sumur dengan diameter 100-168 mm. Kedalaman sumur tersebut, tergantung pada parameter sistem, dapat mencapai 100 m atau lebih.
Probe khusus ditempatkan di sumur-sumur ini. Dalam metode kedua, manifold pipa digunakan. Kolektor semacam itu terletak di bawah tanah dalam bidang horizontal. Untuk opsi ini, area yang cukup luas diperlukan.
Untuk meletakkan kolektor, area dengan tanah basah dianggap ideal. Secara alami, sumur bor akan lebih mahal daripada lokasi horizontal reservoir. Namun, tidak setiap daerah memiliki ruang kosong. Untuk satu kW daya pompa panas, dibutuhkan area 30 hingga 50 m².
Sebuah fasilitas untuk mengumpulkan energi panas dari satu sumur dalam mungkin sedikit lebih murah daripada menggali lubang.Tetapi nilai tambah yang signifikan adalah penghematan ruang yang signifikan, yang penting bagi pemilik plot kecil
Dalam hal keberadaan cakrawala airtanah dataran tinggi, penukar panas dapat diatur dalam dua sumur yang berjarak sekitar 15 m dari satu sama lain.
Pemilihan energi termal dalam sistem tersebut dengan memompa air tanah dalam loop tertutup, yang sebagian terletak di sumur. Sistem seperti itu membutuhkan pemasangan filter dan pembersihan penukar panas secara berkala.
Sirkuit pompa panas yang paling sederhana dan termurah didasarkan pada ekstraksi energi panas dari udara. Setelah menjadi dasar untuk lemari es, kemudian, sesuai dengan prinsip-prinsipnya, pendingin udara dikembangkan.
Sistem pemompaan termal paling sederhana menerima energi dari massa udara. Di musim panas, ia berpartisipasi dalam pemanasan, di musim dingin di AC. The minus dari sistem adalah bahwa dalam eksekusi independen unit dengan daya tidak cukup
Efektivitas berbagai jenis peralatan tidak sama. Indikator terendah adalah pompa yang menggunakan udara. Selain itu, indikator ini secara langsung tergantung pada kondisi cuaca.
Jenis pompa panas tanah memiliki kinerja yang stabil. Koefisien efisiensi sistem ini bervariasi antara 2,8 -3,3. Sistem air-air paling efektif. Ini terutama karena stabilitas suhu sumber.
Perlu dicatat bahwa semakin dalam kolektor pompa berada di reservoir, semakin stabil suhunya. Untuk mendapatkan kapasitas sistem 10 kW, Anda membutuhkan sekitar 300 meter pipa.
Parameter utama yang mencirikan efisiensi pompa panas adalah koefisien konversinya. Semakin tinggi faktor konversi, semakin efisien pompa kalor.
Koefisien konversi pompa panas dinyatakan dalam rasio fluks panas dan daya listrik yang dihabiskan untuk kompresor
Perakitan pompa panas mandiri
Mengetahui skema aksi dan perangkat pompa panas, sangat mungkin untuk merakit dan menginstal sistem pemanas alternatif sendiri. Sebelum mulai bekerja, perlu untuk menghitung semua parameter dasar dari sistem masa depan. Untuk menghitung parameter pompa di masa mendatang, Anda dapat menggunakan perangkat lunak yang dirancang untuk mengoptimalkan sistem pendingin.
Pilihan konstruksi paling sederhana adalah sistem air-air. Ini tidak memerlukan pekerjaan kompleks pada perangkat dari sirkuit eksternal, yang melekat pada air dan jenis tanah pompa panas. Untuk pemasangan, hanya dua saluran yang akan dibutuhkan, yang satu akan memasok udara, dan yang kedua akan mengeluarkan massa yang dihabiskan.
Cara termudah untuk melakukannya sendiri adalah mengatur pompa panas dengan asupan panas dari massa udara. Kipas udara terbuka meniupkan udara ke evaporator
Selain kipas, Anda perlu mendapatkan kompresor dari daya yang dibutuhkan. Untuk unit seperti itu, kompresor yang dilengkapi sistem split biasa cukup cocok. Tidak perlu membeli unit baru.
Anda dapat mengeluarkannya dari peralatan lama atau menggunakan aksesori kulkas lama. Dianjurkan untuk menggunakan varietas spiral. Opsi kompresor ini, selain memiliki efisiensi yang cukup, menciptakan tekanan tinggi yang meningkatkan suhu.
Untuk membangun kapasitor, Anda membutuhkan kapasitansi dan pipa tembaga. Koil dibuat dari pipa. Untuk pembuatannya, setiap badan silinder dengan diameter yang diinginkan digunakan. Dengan membungkus pipa tembaga di atasnya, Anda dapat dengan mudah dan cepat membuat elemen struktural ini.
Koil yang sudah selesai dipasang dalam wadah yang sebelumnya dipotong setengah. Untuk pembuatan wadah, lebih baik menggunakan bahan yang tahan terhadap proses korosi.Setelah menempatkan koil di dalamnya, bagian tangki dilas.
Area kumparan dihitung menggunakan rumus berikut:
MT / 0,8 RT,
Dimana:
- MT - kekuatan energi panas yang dihasilkan sistem.
- 0,8 - koefisien konduktivitas termal selama interaksi air dengan bahan koil.
- RT - perbedaan suhu air di inlet dan outlet.
Memilih pipa tembaga untuk produksi sendiri koil, Anda perlu memperhatikan ketebalan dinding. Setidaknya harus 1 mm. Kalau tidak, saat berliku, pipa akan berubah bentuk. Pipa yang melaluinya saluran masuk refrigeran terletak di bagian atas tangki.
Penukar panas tabung tembaga dibuat dengan melilitkan tabung tembaga ke benda silindris. Semakin besar luas permukaan koil, semakin tinggi kinerja pompa
Evaporator pompa panas dapat dibuat dalam dua versi - dalam bentuk wadah dengan koil yang terletak di dalamnya dan dalam bentuk pipa di dalam pipa. Karena suhu cairan dalam evaporator kecil, kapasitas dapat dibuat dari tong plastik. Dalam kapasitas ini ditempatkan sirkuit yang terbuat dari pipa tembaga.
Tidak seperti kondensor, kumparan kumparan evaporator harus sesuai dengan diameter dan tinggi tangki yang dipilih. Varian kedua dari evaporator: pipa dalam pipa. Dalam perwujudan ini, pipa pendingin ditempatkan dalam pipa plastik berdiameter lebih besar di mana air bersirkulasi.
Panjang pipa tersebut tergantung pada kapasitas pompa yang direncanakan. Bisa dari 25 hingga 40 meter. Pipa seperti itu digulung.
Katup termostatik mengacu pada penutup dan pengontrol kelengkapan pipa. Jarum digunakan sebagai elemen pengunci di katup ekspansi. Posisi elemen penutup katup ditentukan oleh suhu di evaporator.
Elemen penting dari sistem ini memiliki desain yang agak rumit. Terdiri dari:
- Termokopel.
- Diafragma.
- Pembuluh kapiler.
- Balon termal.
Elemen-elemen ini dapat menjadi tidak dapat digunakan pada suhu tinggi. Oleh karena itu, selama pekerjaan penyolderan, katup harus diinsulasi dengan kain asbes. Katup kontrol harus sesuai dengan kapasitas evaporator.
Setelah melakukan pekerjaan pada pembuatan bagian-bagian struktural utama, momen penting datang dari merakit seluruh struktur menjadi satu unit. Langkah paling kritis adalah proses memompa refrigeran atau pendingin ke dalam sistem.
Melakukan operasi semacam itu secara mandiri tidak mungkin terjangkau bagi orang awam yang sederhana. Di sini Anda harus beralih ke profesional yang terlibat dalam perbaikan dan pemeliharaan peralatan HVAC.
Pekerja di daerah ini, sebagai suatu peraturan, memiliki peralatan yang diperlukan. Selain mengisi refrigeran, mereka dapat menguji sistem. Self-loading of refrigerant dapat menyebabkan tidak hanya kerusakan struktur, tetapi juga cedera serius. Selain itu, peralatan khusus juga diperlukan untuk memulai sistem.
Ketika sistem dimulai, beban mulai puncak terjadi, yang biasanya sekitar 40 A. Oleh karena itu, memulai sistem tanpa relai start tidak dimungkinkan. Setelah start-up pertama, tekanan katup dan pendingin harus disesuaikan.
Pilihan refrigeran harus ditanggapi dengan serius. Bagaimanapun, zat ini pada dasarnya dianggap sebagai "pembawa" energi termal yang berguna. Dari refrigeran modern yang ada, freon adalah yang paling populer. Ini adalah turunan dari senyawa hidrokarbon di mana bagian dari atom karbon digantikan oleh elemen lain.
Sebagai hasil dari perakitan elemen individual dari pompa panas, loop tertutup harus diperoleh di sepanjang media kerja bersirkulasi
Sebagai hasil dari pekerjaan ini, sistem loop tertutup diperoleh. Refrigeran akan bersirkulasi di dalamnya, menyediakan pilihan dan transfer energi termal dari evaporator ke kondensor.Ketika menghubungkan pompa panas ke sistem pemanas rumah, harus diperhitungkan bahwa suhu air di outlet kondensor tidak melebihi 50-60 derajat.
Karena suhu rendah dari energi panas yang dihasilkan oleh pompa panas, pemanas khusus harus dipilih sebagai konsumen panas. Itu bisa berupa lantai hangat atau volume radiator inersia rendah yang terbuat dari aluminium atau baja dengan area radiasi besar.
Versi pompa panas buatan rumah paling tepat untuk dipertimbangkan sebagai peralatan bantu yang mendukung dan melengkapi pekerjaan sumber utama.
Setiap tahun desain pompa panas ditingkatkan. Desain industri yang dirancang untuk penggunaan domestik menggunakan permukaan perpindahan panas yang lebih efisien. Akibatnya, kinerja sistem terus tumbuh.
Faktor penting yang merangsang pengembangan teknologi semacam itu untuk produksi energi panas adalah komponen lingkungan. Sistem seperti itu, selain cukup efektif, tidak mencemari lingkungan. Tidak adanya nyala api terbuka membuat operasinya benar-benar aman.
Video # 1. Cara membuat pompa panas buatan sendiri yang paling sederhana dengan penukar panas dari pipa PEX:
Video # 2. Kelanjutan dari briefing:
Sebagai sistem pemanas alternatif, pompa panas telah lama digunakan. Sistem ini memiliki keandalan, masa pakai yang panjang dan, yang penting, ramah lingkungan. Mereka dengan serius mulai dianggap sebagai langkah selanjutnya menuju pengembangan sistem pemanas yang efisien dan aman.
Ingin mengajukan pertanyaan atau berbicara tentang metode membangun pompa panas yang menarik, tidak disebutkan dalam artikel? Silakan tulis komentar di blok di bawah ini.