Máy bơm nhiệt "nước-nước": thiết bị, nguyên lý hoạt động, quy tắc bố trí hệ thống sưởi dựa trên nó

Các loại nước thu từ đất

Bộ thu nhiệt của máy bơm nhiệt nguồn mặt đất có thể có hai loại (Hình 2):

• Theo chiều dọc;
• Nằm ngang.

Cơm. 2 loại đầu thu cho máy bơm đất: trục đứng và trục ngang

Bộ thu nhiệt thẳng đứng là một đường ống dài được hạ xuống giếng, chiều dài từ 40 đến 150 m, loại bộ trao đổi nhiệt này tốt hơn bộ thu nhiệt nằm ngang ở chỗ nhiệt độ cao hơn ở độ sâu như vậy. Nếu giếng rất sâu, thì bộ trao đổi nhiệt cũng được trang bị vỏ bảo vệ, còn nếu độ sâu tương đối nhỏ, thì điều này là không cần thiết.Nhưng một nhược điểm đáng kể của phương pháp bố trí hồ chứa này là giá thành giếng cao.

Tất nhiên, các chuyên gia khuyên bạn nên khoan giếng sâu hơn. Nhưng nếu kỹ thuật hoặc thổ nhưỡng không cho phép thì có thể làm vài giếng. Ví dụ, bạn có thể làm một giếng với độ sâu 80 m, hoặc bạn có thể làm 4 giếng, mỗi giếng 20 m, điều chính là tổng kết quả là đủ để sưởi ấm ngôi nhà. Có thể có đất đá, khá khó gia công, có thể khoan giếng sâu không quá 15-20 mét trong đó.

Bộ thu gom nằm ngang (Hình 3) - loại bộ thu gom đất này cho máy bơm đất-nước trông giống như một đường ống được đặt ở vị trí nằm ngang đến một độ sâu nhất định, dưới một lớp đất. Ống góp này rất dễ cài đặt.

Cơm. 3 Mạch bên ngoài của máy bơm nước tiếp đất

Diện tích lắp đặt bộ thu nhiệt của máy bơm nhiệt bằng đất là khá lớn, ngược lại với phiên bản thẳng đứng, cần một mảnh đất nhỏ. Theo quy định, một bộ trao đổi nhiệt nằm ngang chiếm từ 25 đến 50 m2 và có thể nhiều hơn, tùy thuộc vào khu vực được làm nóng. Yếu tố tiêu cực của phương án này là khu vực có bộ thu này chỉ có thể được sử dụng cho bãi cỏ.

Tùy thuộc vào các trường hợp khác nhau, bộ trao đổi nhiệt có thể được đặt theo hình zic zac, vòng lặp, hình rắn, v.v.

Điều rất quan trọng là độ dẫn nhiệt của đất, trong đó bộ trao đổi nhiệt được lắp đặt là gì. Nó phụ thuộc vào chất lượng của đất, ví dụ đất ướt thì độ dẫn nhiệt lớn hơn, đất cát thì độ dẫn nhiệt nhỏ.

Nếu có nhiều vòng lặp trong bộ trao đổi nhiệt, thì phải có một máy bơm tuần hoàn trong cấu hình.

Chất mang năng lượng cho hay chống lại?

Tuy nhiên, đó không phải là tất cả. Việc tăng giá đối với các hãng vận chuyển năng lượng và chi phí vận chuyển cao dẫn đến chi phí nhiệt và điện tăng nhanh. Và điều này buộc người tiêu dùng phải tìm kiếm những cách tiết kiệm mới. Ngay cả trong sách giáo khoa ở trường, chúng ta cũng nhớ rằng sự truyền nhiệt đi từ vật nóng sang vật lạnh hơn, nhưng không phải ngược lại. Kinh nghiệm hàng thế kỷ của chúng ta không nhớ quy trình ngược lại, và khoa học đã chứng minh điều này. Tuy nhiên, các kỹ thuật kỹ thuật hiện đại xảo quyệt làm cho nó có thể truyền nhiệt theo hướng ngược lại - từ vật ít nóng hơn sang vật nóng hơn.

Sơ đồ truyền nhiệt trong máy bơm nhiệt

Đối với chúng tôi, không có gì đáng ngạc nhiên, ví dụ, trong hoạt động của tủ lạnh. Nơi tỏa nhiệt từ ngăn đá, nhiệt độ thường âm ra môi trường. Nếu lượng nhiệt này được sử dụng để sưởi ấm các tòa nhà và buồng làm lạnh được thay thế bằng nguồn nhiệt tự nhiên đã được kiểm chứng, hoạt động liên tục, thì đây sẽ là cái gọi là máy bơm nhiệt.

Máy bơm nhiệt đơn giản (điều hòa không khí) mà bạn có thể làm nóng không gian sống là một chiếc máy điều hòa không khí quen thuộc với mọi người, có chức năng sưởi ấm. Bạn có thể sử dụng thành công, bởi vì ngày nay có những máy điều hòa không khí có thể hoạt động ngay cả ở nhiệt độ dưới 0 đáng kể - lên đến -15 gr. và dưới đây. Tuy nhiên, nếu chúng ta muốn đạt được hiệu quả và sự thoải mái nhất khi sưởi ấm toàn bộ ngôi nhà một cách tiết kiệm như vậy (và máy bơm nhiệt tiết kiệm hơn ba lần so với máy sưởi thông thường, hoặc thậm chí hơn), thì phải sử dụng các hệ thống tiên tiến hơn.

Một lưu ý: nhiều người đang tự hỏi - nó như thế nào, bởi vì có định luật bảo toàn năng lượng.Tại sao tỷ lệ truyền nhiệt và điện năng tiêu thụ lại không cân đối như vậy? Toàn bộ bí mật là trong một máy bơm nhiệt, điện năng chỉ được sử dụng cho cuộn dây điện từ của máy nén (tất nhiên, nó sẽ nóng lên, nhưng nhiệt này không được sử dụng để làm nóng phòng), và nhiệt năng được tạo ra, "hút. "từ môi trường bên ngoài, nhờ các quá trình đặc biệt của máy bơm nhiệt (bản thân từ máy bơm đã chỉ ra điều này). Để hiểu điều này, bạn cần biết nhiều hơn một khóa học vật lý ở trường. Nhưng chúng ta hãy thử đi qua những điều cơ bản dưới đây.

Tiếp nhận tốt

Vấn đề lớn nhất khi lắp đặt máy bơm nhiệt hở mạch là khi xả nước từ trên cao xuống giếng. Như vậy là sai. Đường ống phải đi gần đến tận đáy giếng và dâng lên từ nó 0,5-1 mét. Mọi thứ bên dưới sẽ sôi sục. Khi xả nước từ trên cao xuống, giếng có thể nhanh chóng bị phù sa và ngừng nhận nước. Tràn xảy ra. Nếu điều này xảy ra với một điểm trừ tốt trên đường phố, thì sân trượt băng được cung cấp cho bạn. Do đó, nếu gần đó có một con sông hoặc một số loại hồ chứa, cống thoát nước mưa hoặc rãnh thoát nước, thì tốt hơn là kết nối giếng tiếp nhận với chúng bằng một đường ống tràn, đề phòng trường hợp nước tràn. Nếu không có gì gần đó, bạn sẽ phải khoan không phải một, mà là hai hoặc nhiều giếng để tiếp nhận. Không ai biết câu trả lời cho câu hỏi giếng tiếp nhận sẽ tồn tại trong bao lâu. Nó có thể mất nhiều năm, hoặc nó có thể bị tắc sau một mùa sưởi ấm. Vì vậy, nhược điểm lớn nhất của một mạch hở là không thể đoán trước được.

Một điểm quan trọng khác. Giếng nhận phải được đặt ở hạ lưu từ giếng ghi nợ, cách xa ít nhất là 6 mét. Đây là một sự mơ hồ khác. Cách xác định sông ngầm chảy theo hướng nào. Câu trả lời cho câu hỏi này sẽ chỉ được đưa ra bằng thực nghiệm.Nếu nước không chìm trong giếng ghi nợ sau khi máy bơm nhiệt được khởi động, thì mọi thứ vẫn ổn, bạn đoán vậy. Nếu nhiệt độ bắt đầu giảm, thì các giếng cần được hoán đổi, và phải di chuyển máy bơm chìm. Các đường ống của giếng ghi nợ và giếng thoát nước tốt nhất nên được làm từ ống HDPE, vì một vật liệu rẻ hơn. Độ tin cậy và độ bền của các đường ống như vậy cũng là đủ.

Lựa chọn lý tưởng là khi các giếng nằm ngang dòng chảy ngầm. Sau đó, chỉ cần tạo một kết nối có thể tháo rời của đường ống trong giếng của giếng, cung cấp điện vào cả hai giếng bằng phích cắm chống thấm có thể tháo rời và bạn có thể đảo ngược giếng mỗi năm một lần, thay đổi nơi ghi nợ và nơi nhận.

Nguyên lý hoạt động

Đối với những người không khá thành thạo về chủ đề này, điều đáng giải thích là máy bơm nhiệt không khí vào nước là gì. Trên thực tế, đây là một "tủ lạnh ngược" - một thiết bị tự làm lạnh không khí bên ngoài và làm nóng nước có trong bồn chứa. Nước này sau đó có thể được sử dụng để làm nước nóng sinh hoạt hoặc sưởi ấm tại nhà.

Máy bơm nhiệt sử dụng chu trình khép kín, chỉ tiêu tốn điện năng. Hiệu suất của nó được đo bằng tỷ số giữa năng lượng điện tiêu thụ và nhiệt lượng nhận được. Hiệu quả của máy bơm nhiệt cũng được đo bằng COP (Hệ số hiệu suất). COP 2 tương ứng với hiệu suất là 200% và có nghĩa là với 1 kW điện thì nó sẽ tỏa ra 2 kW nhiệt.

Nguyên lý hoạt động

Hoạt động của máy bơm nhiệt là nhờ nhiệt lượng được chiết xuất từ ​​nước. Hồ, tỷ, sông, giếng, giếng trở thành nguồn nước. Độ sâu của hồ chứa ở miền trung nước Nga ít nhất phải là 2 mét để các lớp bên dưới không bị đóng băng. Theo vị trí của bộ trao đổi nhiệt, cặn nhiệt được chia thành:

• ngang (ống được đặt thành vòng ở phía dưới);
• thẳng đứng (bộ trao đổi nhiệt được đặt theo phương thẳng đứng trong giếng).

Vì các hồ chứa không có sương giá không nằm gần mọi nhà nên hầu hết các đường ống thường được đặt trong giếng. Một máy bơm nhiệt nước tiêu chuẩn có một số bộ phận chính:

• đường ống sưởi ấm;
• đường ống cấp và xả nước;
• thiết bị bay hơi (cuộn dây trong đó freon bay hơi);
• máy nén;
• bình ngưng (cuộn dây trong đó freon được hóa lỏng).

Tùy theo thời điểm trong năm mà nhiệt độ nước ngầm từ 4-10 ° C, dao động lớn nhỏ khác nhau. Điều này đảm bảo hoạt động ổn định và năng suất của máy bơm nhiệt. Hai giếng được khoan cách nhau 8 - 10 m. Nước ngầm đi vào đường ống từ giếng đầu tiên và dâng lên thiết bị bay hơi, làm nóng nó. Đồng thời, freon hóa lỏng được đưa vào thiết bị bay hơi. Kết quả của sự giảm áp suất trong thiết bị bay hơi, nhiệt từ các bức tường truyền sang chất làm lạnh. Môi chất lạnh (freon) trở thành thể khí.

Sau đó Freon đi vào máy nén và được nén lại. Sau đó, nó đi vào bình ngưng, biến thành chất lỏng, và nhiệt thoát ra do kết quả của quá trình này sẽ chuyển sang chất làm mát (thường là nước). Đến lượt mình, chất làm mát sẽ làm nóng các ống tản nhiệt. Đây là cách ngôi nhà được sưởi ấm. Nước ngầm được xả vào giếng thứ hai. Hình ảnh đầy đủ về nguyên lý hoạt động được đưa ra bởi sơ đồ bơm nhiệt. Do nhiệt độ của nước ngầm ổn định hơn nhiệt độ của các tầng thấp hơn của các hồ chứa nên việc sử dụng giếng khoan sẽ hiệu quả hơn nhiều. Nhưng ở đây chúng ta cũng phải tính đến chi phí khoan giếng.Một máy bơm nhiệt kết hợp với nồi hơi nước được lắp đặt, sưởi ấm phòng và đun nước cho nhu cầu sinh hoạt. Năng lượng điện dành cho hoạt động của máy bơm ít hơn 4-5 lần so với năng lượng mà nó tạo ra.

Sơ đồ sưởi ấm ngôi nhà sử dụng máy bơm nhiệt Nước-Nước

Điều này thật thú vị: Bộ thu năng lượng mặt trời để sưởi ấm nhà riêng - pin tự chế

Mẹo hữu ích

Trong tất cả các giai đoạn xây dựng một ngôi nhà, bắt đầu từ giai đoạn thiết kế, cần phải nhớ rằng HP là một hệ thống quán tính. Nó có thể được so sánh với một cái bếp khổng lồ của Nga, thường được đun nóng một lần một ngày trong quá trình nấu nướng. Sau đó, nhiệt tích tụ làm nóng căn nhà cho đến sáng hôm sau.

Tường làm bằng các khúc gỗ nặng có quán tính nhiệt khá cao. Nói một cách đơn giản, chúng từ từ nguội đi khi đêm lạnh hơn. Quán tính nhiệt tốt đối với các bức tường đá dày, cũng như đối với bê tông hoặc gạch nặng.

Xốp và bê tông bọt có đặc tính cách nhiệt tốt. Nhưng do trọng lượng riêng thấp nên chúng có quán tính nhiệt thấp. Máy bơm nhiệt trong một tòa nhà có tường làm bằng vật liệu như vậy, với nhiệt độ ngoài trời giảm mạnh, không phải lúc nào cũng có thể “bơm” đủ nhiệt từ bên ngoài vào hệ thống sưởi “sàn ấm”.

Bạn cũng cần tính đến các yếu tố khác:

1. Để giảm thất thoát nhiệt hoặc không làm đóng băng các đường ống ở đường giữa nhà và giếng hoặc ống thu nhiệt, cần đặt chúng ở độ sâu dưới mức đóng băng. Ở Crimea, 0,75 mét là đủ, và ở vĩ độ của Moscow, ít nhất là 1,5.
2. Sự thất thoát nhiệt lớn nhất thường là qua cửa sổ. Do đó, kính ba lớp hoàn toàn không phải là một thứ xa xỉ mà là một giải pháp xây dựng hợp lý về mặt kinh tế.Lựa chọn lý tưởng là sử dụng kính có thể phản xạ tia hồng ngoại.
3. Trong trường hợp sử dụng phương án 2 giếng lấy nước và xả nước thì khoảng cách giữa chúng tối thiểu là 20 mét.
4. Tốt hơn hết là hãy thử TN tự làm tại nhà trước trong phòng tiện ích hoặc nhà để xe. Việc lắp đặt hệ thống sưởi dưới sàn trong khu dân cư sẽ đòi hỏi thêm chi phí.

Tự chế từ tủ lạnh cũ

Việc lắp ráp một máy bơm nhiệt không khí từ các máy nén và bình ngưng riêng lẻ bằng tay của bạn là khá khó khăn nếu không có kiến ​​thức kỹ thuật chuyên ngành. Nhưng đối với một căn phòng nhỏ hoặc một nhà kính, bạn có thể sử dụng một chiếc tủ lạnh cũ.

Máy bơm nhiệt không khí đơn giản nhất có thể được tạo ra từ tủ lạnh bằng cách kéo dài một ống dẫn khí vào nó từ đường phố và treo một chiếc quạt trên lưới tản nhiệt phía sau của bộ trao đổi nhiệt

Để làm điều này, bạn cần tạo hai lỗ trên cửa trước của tủ lạnh. Qua ngăn thứ nhất, không khí đường phố sẽ đi vào tủ đông, và qua ngăn lạnh thứ hai, nó sẽ được đưa trở lại đường phố.

Đồng thời, trong quá trình đi qua khoang bên trong, nó sẽ tỏa ra một phần nhiệt mà nó chứa cho freon.

Cũng có thể chỉ cần dựng máy lạnh vào tường với cửa mở ra bên ngoài và dàn trao đổi nhiệt ở phía sau vào phòng. Nhưng cần lưu ý rằng công suất của một lò sưởi như vậy sẽ nhỏ và tiêu tốn rất nhiều điện.

Không khí trong phòng được làm nóng bằng bộ trao đổi nhiệt ở phía sau tủ lạnh. Tuy nhiên, một máy bơm nhiệt như vậy chỉ có thể hoạt động ở nhiệt độ ngoài trời không thấp hơn năm độ C.

Thiết bị này chỉ được thiết kế để sử dụng trong nhà.

Trong một ngôi nhà lớn, hệ thống sưởi không khí sẽ phải được bổ sung với các ống dẫn khí giúp phân phối không khí ấm đồng đều khắp tất cả các phòng.

Việc lắp đặt máy bơm nhiệt không khí vô cùng đơn giản. Cần phải lắp đặt các thiết bị bên ngoài và bên trong, sau đó kết nối chúng với nhau bằng mạch điện có chất làm mát.

Phần đầu tiên của hệ thống được lắp đặt ngoài trời: trực tiếp trên mặt tiền, mái nhà hoặc bên cạnh tòa nhà. Thứ hai trong nhà có thể được đặt trên trần nhà hoặc tường.

Nên lắp dàn nóng cách lối vào nhà vài mét và cách xa cửa sổ, đừng quên tiếng ồn do quạt tạo ra.

Và bộ phận bên trong được lắp đặt để luồng không khí ấm từ nó được phân bổ đều khắp phòng.

Nếu dự định sưởi ấm một ngôi nhà có nhiều phòng trên các tầng khác nhau bằng máy bơm nhiệt không khí, thì bạn sẽ phải trang bị một hệ thống ống thông gió với hệ thống phun cưỡng bức.

Trong trường hợp này, tốt hơn là đặt hàng một dự án từ một kỹ sư có năng lực, nếu không công suất của máy bơm nhiệt có thể không đủ cho tất cả các cơ sở.

Đồng hồ đo điện và thiết bị bảo vệ phải có khả năng chịu tải đỉnh do máy bơm nhiệt tạo ra. Với tiếng lạnh buốt bên ngoài cửa sổ, máy nén bắt đầu tiêu thụ điện gấp nhiều lần bình thường.

Tốt nhất là đặt một đường dây cung cấp riêng từ tổng đài cho một máy sưởi không khí như vậy.

Đặc biệt cần chú ý đến việc lắp đặt các đường ống cho freon. Ngay cả những con chip nhỏ nhất bên trong cũng có thể làm hỏng thiết bị máy nén

Ở đây bạn không thể làm nếu không có kỹ năng hàn đồng. Việc nạp chất làm lạnh nói chung nên được ủy thác cho một chuyên gia để tránh các vấn đề rò rỉ sau này.

Hiệu quả và nguyên lý hoạt động của máy bơm nhiệt

Hiệu suất của một máy bơm nhiệt để sưởi ấm sẽ luôn lớn hơn 1. Đối với hệ thống địa nhiệt, hệ số chuyển đổi nhiệt đúng hơn. Nếu nó bằng 4, thì điều này có nghĩa là ở công suất 1 kW, máy bơm nhiệt ở đầu ra cung cấp năng lượng 4 kW, trong đó trái đất cung cấp 3 kW.

Nguyên tắc hoạt động của máy bơm nhiệt để sưởi ấm một ngôi nhà được phát triển vào đầu thế kỷ 19. kỹ sư Sadi Carnot và được gọi là chu trình Carnot. Dựa vào cái này hoạt động của một tủ lạnh gia đình thông thường, trong đó các sản phẩm được làm mát là do nhiệt lượng được tản ra ngoài qua bộ tản nhiệt ra bên ngoài. Nhưng để áp dụng cho các ngôi nhà sưởi ấm, khi mọi thứ diễn ra hoàn toàn ngược lại, tức là hoạt động của máy bơm nhiệt dựa trên nguyên lý của chu trình Carnot ngược, nó đã trở nên gần đây.

Máy bơm nhiệt để sưởi ấm gia đình là một thiết bị trong đó nhiệt ở nhiệt độ thấp được chuyển hóa thành nhiệt ở nhiệt độ cao, được sử dụng để sưởi ấm. Nguồn nhiệt là đất, nước và không khí (nguồn nhiệt đầu tiên là phổ biến nhất, vì nó có hiệu quả (mặc dù mức độ cách nhiệt của ngôi nhà là vấn đề, phương pháp sử dụng để sưởi ấm ngôi nhà, v.v.) và có một tỷ lệ tối ưu giữa giá cả và phẩm chất tiêu dùng).

Hoạt động của một máy bơm nhiệt được thiết kế để sưởi ấm một ngôi nhà cần phải có điện, nhưng với chi phí 1 kW điện, thu lại là 4–6 kW nhiệt năng.

Ngoài việc sưởi ấm ngôi nhà vào mùa hè, máy bơm nhiệt có thể hoạt động như một máy điều hòa không khí, chỉ cần hệ thống này có khả năng hoạt động ngược lại là đủ. Máy bơm nhiệt được phân thành một số loại:

• "Nước ngầm";
• "trái đất - không khí";
• "nước nước";
• "nước - không khí"
• "không khí - nước";
• "air-air".

Sau đây là mô tả chi tiết về cách các loại máy bơm nhiệt hoạt động để sưởi ấm một ngôi nhà.

Công nghệ gắn kết

Việc lắp ráp loại thiết bị này được thực hiện theo nhiều giai đoạn:

• một dự án đang được lập;
• thông tin liên lạc bộ thu được lắp ráp;
• một máy bơm nhiệt được lắp đặt trong hệ thống;
• thiết bị được lắp đặt bên trong nhà;
• chất làm mát đang được làm đầy.

Tiếp theo, chúng tôi sẽ xem xét cách cài đặt một máy bơm nhiệt chìa khóa trao tay bằng tay của chính bạn từng bước.

Làm thế nào để thực hiện một dự án

Tất nhiên, trước khi tiến hành lắp ráp các thông tin liên lạc kiểu này, tất cả các tính toán cần thiết phải được thực hiện. Công việc của bộ phận bên ngoài của hệ thống phải được phối hợp hoàn toàn với công việc của bộ phận bên trong. Các tính toán được thực hiện tùy thuộc vào loại thiết bị đã chọn. Đối với bộ thu ngang, chúng được thực hiện như sau:

• Lượng chất chống đông cần thiết được xác định. Trong trường hợp này, công thức Vs = Qo 3600 / (1,05 3,7 t) được sử dụng, trong đó Qo là công suất nhiệt của nguồn, t là chênh lệch nhiệt độ giữa đường cung cấp và đường trở lại. Tham số Qo được tính bằng hiệu giữa công suất bơm và công suất điện được sử dụng để làm nóng chất làm lạnh.
• Chiều dài bộ thu yêu cầu được xác định. Công thức tính toán trong trường hợp này giống như sau: L = Qo / q, trong đó q là nhiệt lượng riêng. Giá trị của chỉ số thứ hai phụ thuộc vào loại đất trên địa điểm. Ví dụ đối với đất sét, nó là 20 W trên rm, đối với cát - 10 W, v.v.
• Khu vực cần thiết để đặt bộ thu gom được xác định. Trong trường hợp này, tính toán được thực hiện theo công thức A = L da, trong đó da là bước đặt ống.

Công suất của máy bơm nhiệt được xác định xấp xỉ với tỷ lệ 70 W nhiệt trên 1 m2 với trần cao 2,7 m. Các ống thu nhiệt thường được đặt cách nhau 0,8 m hoặc hơn một chút.

Cách lắp ráp một máy bơm nhiệt

Loại thiết bị này có giá thành khá cao. Thiết kế của máy bơm nhiệt tương đối đơn giản. Do đó, bạn có thể thử tự làm. Quy trình này được thực hiện như sau:

• Một máy nén được mua (thiết bị từ một máy điều hòa không khí phù hợp).
• Vỏ tụ điện được thực hiện. Để làm được điều này, một bồn nước inox 100 lít được cắt đôi.
• Một cuộn dây đang được thực hiện. Một bình khí hoặc oxy được quấn bằng một ống đồng từ tủ lạnh. Sau này có thể được cố định bằng các góc đục lỗ bằng nhôm.
• Cuộn dây được lắp vào thân máy, sau đó cuộn dây được bịt kín.
• Một thiết bị bay hơi được làm từ một thùng nhựa có dung tích 80 lít. Một cuộn dây từ một đường ống ¾ inch được gắn trong đó.
• Các ống dẫn nước được nối với dàn bay hơi để phân phối và thoát nước.
• Hệ thống được làm đầy bằng môi chất lạnh. Thao tác này nên được giao cho một chuyên gia. Với những hành động thiếu cẩn trọng, bạn không chỉ có thể làm hỏng thiết bị đã lắp ráp mà còn có thể bị thương.

Cài đặt thông tin liên lạc bộ thu

Công nghệ lắp đặt mạch bên ngoài của hệ thống sưởi cũng tùy thuộc vào loại của nó. Đối với giếng thu dọc, giếng khoan sâu 20-100 m, dưới rãnh ngang khoét rãnh sâu 1,5 m, ở công đoạn tiếp theo đặt ống. Cây không nên mọc gần bộ thu ngang, vì rễ của chúng có thể làm hỏng nguồn điện lưới. Đối với việc lắp ráp sau này, có thể sử dụng ống polyetylen áp suất thấp.

Lắp đặt thiết bị

Thao tác này được thực hiện theo cách thông thường. Đó là, các bộ tản nhiệt sưởi ấm được lắp đặt trong khuôn viên, các đường dây được đặt và chúng được kết nối với lò hơi. Một bình giãn nở, một bộ lọc và một máy bơm tuần hoàn trên đường tránh được gắn trên đường ống hồi lưu. Bạn cũng có thể lắp ráp và kết nối hệ thống "sàn ấm" với máy bơm nhiệt. Ở giai đoạn cuối cùng, loại chất làm mát đã chọn được đổ vào mạch bên ngoài và bên trong.

Như bạn thấy, bạn có thể tự lắp máy bơm nhiệt và bộ thu nhiệt. Về mặt công nghệ, thủ tục không đặc biệt phức tạp. Tuy nhiên, không giống như các loại thiết bị tương tự khác, việc lắp ráp một hệ thống như vậy, thậm chí là loại nằm ngang, là một hoạt động khá tốn công sức. Thực tế là không thể tự khoan giếng để khoan thẳng đứng mà không có thiết bị đặc biệt. Do đó, việc thuê các chuyên gia để thực hiện tính toán và lắp ráp hệ thống có thể đáng giá. Ngày nay, có những công ty trên thị trường lắp đặt thiết bị như máy bơm nhiệt theo phương thức chìa khóa trao tay.

Máy bơm nhiệt để sưởi ấm một ngôi nhà riêng là gì? Làm thế nào nó hoạt động?

Một thiết bị đặc biệt có thể tách nhiệt ra khỏi môi trường được gọi là máy bơm nhiệt.

Các thiết bị như vậy được sử dụng làm phương pháp sưởi ấm không gian chính hoặc bổ sung. Một số thiết bị cũng hoạt động để làm mát thụ động cho tòa nhà - trong khi máy bơm được sử dụng để làm mát cả mùa hè và sưởi ấm vào mùa đông.

Năng lượng của môi trường được sử dụng làm nhiên liệu. Lò sưởi như vậy sẽ lấy nhiệt từ không khí, nước, nước ngầm, v.v., vì vậy thiết bị này được xếp vào loại nguồn năng lượng tái tạo.

Quan trọng! Các máy bơm này yêu cầu kết nối điện để hoạt động. Tất cả các thiết bị nhiệt bao gồm dàn bay hơi, máy nén, bình ngưng và van giãn nở. Tùy thuộc vào nguồn nhiệt, nước, không khí và các thiết bị khác được phân biệt.

Nguyên lý hoạt động rất giống với nguyên lý của tủ lạnh (chỉ có tủ lạnh thổi khí nóng ra ngoài và máy bơm hút nhiệt)

Tùy thuộc vào nguồn nhiệt, nước, không khí và các thiết bị khác được phân biệt. Nguyên lý hoạt động rất giống với nguyên lý của tủ lạnh (chỉ có tủ lạnh thổi khí nóng ra ngoài và máy bơm hút nhiệt)

Tất cả các thiết bị nhiệt bao gồm dàn bay hơi, máy nén, bình ngưng và van giãn nở. Tùy thuộc vào nguồn nhiệt, nước, không khí và các thiết bị khác được phân biệt. Nguyên lý hoạt động rất giống với nguyên lý của tủ lạnh (chỉ khác là tủ lạnh tỏa ra khí nóng, và máy bơm hút nhiệt).

Hầu hết các thiết bị hoạt động ở cả nhiệt độ âm và dương, tuy nhiên, hiệu quả của thiết bị phụ thuộc trực tiếp vào điều kiện bên ngoài (tức là nhiệt độ môi trường càng cao thì thiết bị hoạt động càng mạnh). Nói chung, thiết bị hoạt động như sau:

1. Máy bơm nhiệt tiếp xúc với các điều kiện xung quanh. Thông thường, thiết bị trích nhiệt từ mặt đất, không khí hoặc nước (tùy thuộc vào loại thiết bị).
2. Một thiết bị bay hơi đặc biệt được lắp đặt bên trong thiết bị, thiết bị này chứa đầy chất làm lạnh.
3. Khi tiếp xúc với môi trường, chất làm lạnh sôi và bay hơi.
4. Sau đó, môi chất lạnh ở dạng hơi đi vào máy nén.
5. Ở đó nó co lại - do điều này, nhiệt độ của nó tăng lên nghiêm trọng.
6. Sau đó, khí đốt nóng đi vào hệ thống sưởi, dẫn đến làm nóng chất làm mát chính, được sử dụng để sưởi ấm không gian.
7. Chất làm lạnh nguội đi từng chút một. Cuối cùng, nó biến trở lại thành chất lỏng.
8. Sau đó, chất làm lạnh lỏng đi vào một van đặc biệt, van này làm giảm nhiệt độ của nó một cách nghiêm trọng.
9. Cuối cùng, chất làm lạnh lại đi vào thiết bị bay hơi, sau đó chu trình gia nhiệt được lặp lại.

Ảnh 1. Nguyên lý hoạt động của máy bơm nhiệt mặt đất. Màu xanh dương biểu thị lạnh, đỏ biểu thị nóng.

Thuận lợi:

• Thân thiện với môi trường. Các thiết bị như vậy là nguồn năng lượng tái tạo không gây ô nhiễm bầu khí quyển với khí thải của chúng (trong khi khí tự nhiên tạo ra khí nhà kính độc hại, và điện thường được sử dụng để đốt than, cũng gây ô nhiễm không khí).
• Thay thế tốt cho khí đốt. Máy bơm nhiệt lý tưởng để sưởi ấm không gian trong trường hợp khó sử dụng khí đốt vì lý do này hay lý do khác (ví dụ, khi ngôi nhà ở xa tất cả các tiện ích chính). Máy bơm cũng được so sánh thuận lợi với máy sưởi khí ở chỗ, việc lắp đặt thiết bị như vậy không cần sự cho phép của nhà nước (nhưng khi khoan giếng sâu, bạn vẫn phải lấy nó).
• Nguồn nhiệt bổ sung không tốn kém. Máy bơm lý tưởng như một nguồn điện phụ giá rẻ (lựa chọn tốt nhất là sử dụng khí đốt vào mùa đông và máy bơm vào mùa xuân và mùa thu).

Flaws:

1. Hạn chế nhiệt trong trường hợp sử dụng máy bơm nước.Tất cả các thiết bị nhiệt hoạt động tốt ở nhiệt độ dương, trong khi trong trường hợp hoạt động ở nhiệt độ âm, nhiều máy bơm ngừng hoạt động. Điều này chủ yếu là do nước bị đóng băng, khiến nước không thể sử dụng làm nguồn nhiệt.
2. Có thể có vấn đề với các thiết bị sử dụng nước làm nhiệt. Nếu nước được sử dụng để sưởi ấm, thì cần phải tìm một nguồn ổn định. Thông thường, một giếng phải được khoan cho điều này, do đó chi phí lắp đặt thiết bị có thể tăng lên.

Chú ý! Máy bơm thường có giá cao hơn 5-10 lần so với nồi hơi đốt gas, do đó, việc sử dụng các thiết bị như vậy để tiết kiệm tiền trong một số trường hợp có thể không thực tế (để máy bơm hoàn vốn, bạn sẽ phải đợi vài năm)

Nguyên lý hoạt động của máy bơm nhiệt

Cần lưu ý rằng hầu hết mọi phương tiện đều có nhiệt năng. Tại sao không sử dụng nhiệt có sẵn để sưởi ấm ngôi nhà của bạn? Một máy bơm nhiệt sẽ giúp làm điều này.

Nguyên lý hoạt động của máy bơm nhiệt như sau: nhiệt được truyền đến chất làm mát từ một nguồn năng lượng có thế năng thấp. Trong thực tế, mọi thứ diễn ra như sau.

Ví dụ, chất làm mát đi qua các đường ống được chôn dưới đất. Sau đó, chất làm mát đi vào bộ trao đổi nhiệt, tại đây nhiệt năng thu được sẽ được chuyển đến mạch thứ hai. Chất làm lạnh, nằm ở mạch bên ngoài, nóng lên và biến thành khí. Sau đó, chất làm lạnh dạng khí đi vào máy nén, nơi nó được nén. Điều này làm cho chất làm lạnh nóng hơn nữa. Khí nóng đi đến bình ngưng, và ở đó nhiệt truyền sang chất làm mát, chất này đã tự làm nóng ngôi nhà.

Sưởi ấm địa nhiệt tại nhà: cách thức hoạt động

Hệ thống lạnh được bố trí theo cùng một nguyên tắc. Điều này có nghĩa là các đơn vị làm lạnh có thể được sử dụng để làm mát không khí trong nhà.

Các loại máy bơm nhiệt

Có một số loại máy bơm nhiệt. Nhưng thông thường nhất, các thiết bị được phân loại theo bản chất của chất làm mát trên mạch bên ngoài.

Các thiết bị có thể lấy năng lượng từ

• nước,
• đất,
• hàng không.

Năng lượng thu được trong ngôi nhà có thể được sử dụng để sưởi ấm không gian, làm nóng nước. Do đó, có một số loại máy bơm nhiệt.

Máy bơm nhiệt: mặt đất - nước

Lựa chọn tốt nhất để sưởi ấm thay thế là lấy năng lượng nhiệt từ mặt đất. Vì vậy, đã ở độ sâu sáu mét, trái đất có nhiệt độ ổn định và không thay đổi. Một chất lỏng đặc biệt được sử dụng làm chất mang nhiệt trong các đường ống. Đường viền bên ngoài của hệ thống được làm bằng ống nhựa. Các đường ống trong lòng đất có thể được đặt theo chiều dọc hoặc chiều ngang. Nếu các đường ống được đặt theo chiều ngang, thì một khu vực rộng lớn phải được phân bổ. Trường hợp đường ống được lắp đặt theo chiều ngang, không thể sử dụng đất vào mục đích nông nghiệp. Bạn chỉ có thể sắp xếp bãi cỏ hoặc trồng cây hàng năm.

Để bố trí các đường ống thẳng đứng trong lòng đất, cần phải làm một số giếng sâu đến 150 mét. Đây sẽ là một máy bơm địa nhiệt hiệu quả, vì nhiệt độ cao ở độ sâu lớn gần trái đất. Các đầu dò sâu được sử dụng để truyền nhiệt.

Loại máy bơm nước sang nước

Ngoài ra, nhiệt lượng có thể được lấy từ nước nằm sâu dưới lòng đất. Có thể sử dụng ao nuôi, nước ngầm hoặc nước thải.

Cần lưu ý rằng không có sự khác biệt cơ bản giữa hai hệ thống. Chi phí nhỏ nhất được yêu cầu khi một hệ thống thu nhiệt từ bể chứa được tạo ra. Các đường ống phải được đổ đầy chất làm mát và ngâm trong nước. Cần có một thiết kế phức tạp hơn để tạo ra một hệ thống tạo nhiệt từ nước ngầm.

Máy bơm nước

Có thể thu nhiệt từ không khí, nhưng ở những vùng có mùa đông rất lạnh, hệ thống như vậy không hiệu quả. Đồng thời, việc cài đặt hệ thống rất đơn giản. Bạn chỉ cần chọn và cài đặt thiết bị mong muốn.

Nói thêm một chút về nguyên lý hoạt động của máy bơm địa nhiệt

Để sưởi ấm, nó rất thuận lợi để sử dụng máy bơm nhiệt. Những ngôi nhà có diện tích hơn 400 mét vuông thanh toán chi phí của hệ thống rất nhanh chóng. Nhưng nếu ngôi nhà của bạn không lớn lắm, thì bạn có thể tự làm một hệ thống sưởi ấm bằng tay của mình.

Đầu tiên bạn cần mua một máy nén. Một thiết bị được trang bị cho một máy điều hòa không khí thông thường là phù hợp. Chúng tôi gắn nó trên tường. Bạn có thể tự tạo tụ điện cho riêng mình. Nó là cần thiết để làm cho một cuộn dây từ ống đồng. Nó được đặt trong một hộp nhựa. Thiết bị bay hơi cũng được gắn trên tường. Việc hàn, đổ lại bằng freon và các công việc tương tự chỉ nên được thực hiện bởi một người chuyên nghiệp. Những hành động không cẩn thận sẽ không dẫn đến một kết quả tốt. Hơn nữa, bạn có thể bị thương.

Trước khi đưa máy bơm nhiệt vào hoạt động, cần kiểm tra tình trạng điện khí của ngôi nhà. Công suất của đồng hồ phải được đánh giá là 40 ampe.

Máy bơm nhiệt địa nhiệt tự chế

Lưu ý rằng máy bơm nhiệt do chính mình tạo ra không phải lúc nào cũng đáp ứng được mong đợi. Lý do cho điều này là thiếu các tính toán nhiệt chính xác. Hệ thống kém hiệu quả và chi phí bảo trì đang tăng lên

Vì vậy, điều quan trọng là phải thực hiện tất cả các tính toán một cách chính xác.

Đặc điểm của hệ thống nhiệt nước

Máy bơm nhiệt mà bài viết này dành cho, không giống như các sửa đổi khác của một thiết bị như vậy (đặc biệt, nước thành nước và nước ngầm), có một số ưu điểm:

• tiết kiệm điện;
• lắp đặt không yêu cầu công trình đất quy mô lớn, khoan giếng, xin giấy phép đặc biệt;
• Nếu bạn kết nối hệ thống với các tấm pin mặt trời, bạn có thể đảm bảo khả năng tự chủ hoàn toàn của nó.

Một lợi thế đáng kể của hệ thống nhiệt chiết xuất năng lượng gió và chuyển nó vào nước là an toàn môi trường một trăm phần trăm.

Trước khi tiến hành thiết kế máy bơm, cần phải tìm hiểu trường hợp nào hệ thống biểu hiện hiệu quả nhất có thể và khi nào việc sử dụng nó là không thực tế.

Một hệ thống bơm nhiệt chiết xuất năng lượng từ khối không khí có thể được sử dụng để làm nóng tất cả các loại chất mang nhiệt được sử dụng trong CIS: nước, không khí, hơi nước

Thông tin chi tiết về ứng dụng và công việc

Máy bơm nhiệt hoạt động hiệu quả trong phạm vi nhiệt độ từ -5 đến +7 độ. Ở nhiệt độ không khí +7, hệ thống sẽ tạo ra nhiều nhiệt hơn mức cần thiết và ở chỉ số dưới -5, nó sẽ không đủ để sưởi ấm. Điều này là do thực tế là freon tập trung trong cấu trúc sôi ở nhiệt độ -55 độ.

Về mặt lý thuyết, hệ thống có thể tạo ra nhiệt ngay cả trong sương giá 30 độ, nhưng sẽ không đủ để sưởi ấm, vì nhiệt lượng tỏa ra trực tiếp phụ thuộc vào sự chênh lệch giữa điểm sôi của chất làm lạnh và nhiệt độ không khí.

Do đó, cư dân ở các khu vực phía Bắc, những nơi cảm lạnh đến sớm hơn, hệ thống này sẽ không hoạt động, và ở các hộ gia đình ở các khu vực miền Nam, nó có thể phục vụ hiệu quả trong vài tháng lạnh.

Nếu lắp pin tiêu chuẩn trong phòng, máy bơm nhiệt sẽ hoạt động kém hiệu quả hơn. Đặc biệt hơn cả, thiết bị dẫn nước được kết hợp với các bộ đối lưu và các bộ tản nhiệt khác có diện tích lớn, cũng như với các hệ thống dẫn nước kiểu “sàn ấm”, “tường ấm”.

Ngoài ra, căn phòng cần được cách nhiệt tốt với bên ngoài, có cửa sổ nhiều ngăn gắn trong giúp cách nhiệt tốt hơn so với cửa sổ bằng gỗ hoặc nhựa thông thường.

Máy bơm nhiệt tương tác tốt nhất với hệ thống nước "sàn ấm", không yêu cầu làm nóng chất làm mát trên 40 - 45º C

Một máy bơm nhiệt tự chế có thể làm nóng hiệu quả những ngôi nhà có diện tích lên đến 100 mét vuông. m và được đảm bảo để tạo ra công suất 5 kW. Cần hiểu rằng freon không thể được đổ với đủ chất lượng vào một cấu trúc được tạo ra tại nhà, vì vậy bạn nên tính điểm sôi của nó là -22 độ.

Thiết bị lắp ráp tại nhà lý tưởng để cung cấp nhiệt cho nhà để xe, nhà kính, phòng tiện ích, hồ bơi tư nhân nhỏ, v.v. Hệ thống này thường được sử dụng làm hệ thống sưởi bổ sung.

Trong mọi trường hợp cần phải có lò hơi điện hoặc các thiết bị truyền thống khác cho mùa sưởi ấm. Trong thời gian sương giá nghiêm trọng (-15-30 độ), nên tắt máy bơm nhiệt để tránh lãng phí điện, vì trong thời gian này, hiệu suất của nó không quá 10%.

Máy bơm nhiệt cung cấp đủ năng lượng để làm nóng nước trong các hồ bơi riêng trong nhà (+)

Hệ thống hoạt động như thế nào

Chất làm việc trong cơ cấu là không khí. Thông qua dàn nóng, được lắp đặt trên đường phố, oxy đi vào thiết bị bay hơi thông qua các đường ống, nơi nó tương tác với chất làm lạnh.

Freon dưới tác động của nhiệt độ sẽ trở thành thể khí (vì nó sôi ở -55 độ) và ở dạng nung nóng dưới áp suất đi vào máy nén. Thiết bị nén khí, do đó làm tăng nhiệt độ của nó.

Freon nóng đi vào mạch bình chứa (bình ngưng), nơi nhiệt được truyền sang nước, sau này có thể được sử dụng để tổ chức hệ thống sưởi và DHW. Trong bình ngưng, freon chỉ mất một phần nhiệt và vẫn ở trạng thái khí.

Đi qua van tiết lưu, chất làm lạnh được phun, do đó nhiệt độ của nó giảm. Freon trở thành chất lỏng và ở dạng này đi vào thiết bị bay hơi. Chu kỳ được lặp lại.

Hình vẽ sơ đồ cho thấy việc thực hiện nguyên lý của một máy bơm nhiệt cơ bản, được chia bởi một máy nén và một bộ giãn nở thành hai mạch - áp suất cao và áp suất thấp

Những người muốn độc lập chế tạo một máy bơm nhiệt từ vật liệu phế thải và thiết bị lỗi thời, chẳng hạn như từ tủ lạnh cũ, sẽ được giúp đỡ bởi thông tin được trình bày trong bài viết mà chúng tôi giới thiệu.

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Video sẽ giới thiệu nguyên lý hoạt động và tính năng của thiết bị:

Do đó, chúng ta có thể kết luận rằng máy bơm nhiệt nước thành nước được coi là một thiết bị thân thiện với môi trường hiệu quả được thiết kế để sưởi ấm những ngôi nhà có diện tích lên đến 150 mét vuông. Việc bố trí một khu vực lớn hơn có thể đã yêu cầu các cuộc khảo sát kỹ thuật khá phức tạp.

Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào trong khi đọc thông tin được cung cấp, vui lòng hỏi họ trong khối bên dưới. Chúng tôi đang chờ đợi những bình luận, câu hỏi của bạn về chủ đề, câu chuyện và hình ảnh về việc xây dựng một nhà máy thủy điện mini bằng chính tay của bạn. Chúng tôi quan tâm đến ý kiến ​​của bạn.