Så här bygger du en luft-vatten värmepump: konstruktionsscheman och egen montering

På grund av den regelbundna höjningen av kostnaden för värmebärare blir alternativa uppvärmningsmetoder efterfrågade. Till exempel en praktisk luft-vattenvärmepump som använder luftens energi för uppvärmning. Installationen kräver inga dyra förbrukningsmaterial, är bekväm att använda och säker.

På grund av det inte obetydliga priset på fabriksmonterade aggregat växer intresset för att bygga systemet själv. Vi berättar vad en hemmabyggare behöver för att konstruera en hemmagjord värmepump. Hos oss får du veta vilka tekniska medel du bör skaffa.

Egenskaper hos luft-vattenvärmesystemet

Den värmepump som denna artikel handlar om, till skillnad från andra modifikationer av liknande anordning (särskilt vatten-vatten och mark-vatten), har ett antal fördelar:

• sparar el;
• för installation krävs inga omfattande markarbeten, borrning av brunnar, eller särskilda tillstånd;
• om systemet ansluts till solpaneler kan man uppnå fullständig autonomi.

En tung vägande fördel med värmesystemet som utvinner energi från vinden och överför den till vatten är hundraprocentig miljösäkerhet.

Innan du börjar konstruera pumpen måste du ta reda på i vilka fall systemet är mest effektivt och när det inte är lämpligt att använda.

Ett värmepumpsystem som utvinner energi ur luftmassan kan användas för uppvärmning av alla typer av värmebärare som används i CIS: vatten, luft, ånga

Specifikationer för användning och drift

Värmepumpen fungerar effektivt endast inom temperaturintervallet -5 till +7 grader. Vid lufttemperatur över +7 kommer systemet att producera mer värme än nödvändigt, och vid temperatur under -5 är det otillräckligt för uppvärmning. Detta beror på att den koncentrerade freonen i konstruktionen kokar vid -55 grader.

Teoretiskt sett kan systemet producera värme även vid 30 graders kyla, men det räcker inte för uppvärmning eftersom värmeproduktionen direkt beror på skillnaden mellan kylmedlets kokpunkt och lufttemperaturen.

Därför passar detta system inte för boende i norra regioner där kylan kommer tidigare, medan det i södra områdens hus effektivt kan fungera under flera kalla månader.

Om rummet har standardelement kommer värmepumpen att fungera mindre effektivt. Luft-vatten-anordningen fungerar bäst tillsammans med konvektorer och andra radiatorer med stor yta, samt med golvvärmesystem och vattenburna 'varma väggar'.

Dessutom ska rummet vara väl isolerat från utsidan, ha inbyggda flerkammarfönster som ger bättre värmeisolering än vanliga trä- eller plastfönster.

Värmepumpen fungerar bäst tillsammans med vattenburen golvvärme som inte kräver uppvärmning av värmebäraren över 40 – 45º C.

En hemmagjord värmepump kan effektivt värma hus upp till 100 kvm och garanterat leverera en effekt på 5 kW. Man bör förstå att köldmedium inte kan fyllas tillräckligt kvalitativt i en konstruktion som skapats under hushållsförhållanden, så man bör räkna med en kokpunkt på ner till -22 grader.

En hemmabyggd anordning är idealisk för att förse garage, växthus, förrådsutrymmen, en liten privat pool och liknande med värme. Systemet används vanligtvis som extra uppvärmning.

Elpanna eller annan traditionell utrustning för uppvärmningssäsongen kommer du att behöva oavsett. Under kraftig frost (-15–30 grader) rekommenderas att du stänger av värmepumpen för att undvika onödig elförbrukning, eftersom dess effektivitet under denna period inte överstiger 10%.

Värmepumpar levererar tillräcklig energi för uppvärmning av vatten i privata inomhuspooler (+)

Systemets funktionsprincip

Arbetsmediet i konstruktionen är luft. Genom utomhusenheten, som installeras utomhus, leds luften via rör till förångaren, där den interagerar med köldmediet.

Freon blir gasformigt under påverkan av temperaturen (eftersom det kokar vid -55 grader) och i uppvärmt tillstånd under tryck leds det till kompressorn. Anordningen komprimerar gasen och ökar därmed dess temperatur.

Het freon leds till ackumulatortankens krets (kondensorn), där värme avges till vatten, som sedan kan användas för uppvärmning och VV. I kondensorn förlorar freon endast en del av sin värme och är fortfarande i gasform.

När köldmediet passerar genom strypventilen sprejas det, vilket sänker dess temperatur. Freon blir flytande och övergår i detta tillstånd till förångaren. Cykeln upprepas.

Figuren visar schematiskt implementeringen av principen för en elementär värmepump, som delas av kompressorn och expansionsventilen i två kretsar – hög- och lågtryck.

Om du vill bygga en värmepump själv av skrotmaterial och uttjänt utrustning, till exempel från ett gammalt kylskåp, kan informationen i den artikel vi rekommenderar vara till hjälp.

Byggande av luft-vattenvärmepump

Värmepumpsystemet består av fyra huvudkomponenter:

• utomhusenhet;
• förångarbehållare;
• kompressorenhet;
• ackumulatortank (kondensor).

Låt oss titta på konstruktionsegenskaperna för varje enhet.

Montering av utomhusenheten

För att skapa utomhusenheten behöver du:

• Hölje. Traditionellt passar en enhet från en split-system, tvättmaskin eller annan stor utrustning, ibland bygger man själv genom att svetsa metallelement. Det är viktigt att efter montering behandla metallen med pulverlack för rostskydd.
• Fläkt. Du kan ta fläkten från ett gammalt fungerande luftkonditioneringssystem eller köpa den separat.

Fläktmodellen bör ha breda plastblad och, helst, en avtagbar motor för att möjliggöra anslutning till en sensor.

För montering av utomhusblocket behövs ett hölje och en fläkt från ett luftkonditioneringssystem. Ungefärliga mått på blocket – 75x85x30 cm

I utomhusblocket kan man installera förångaren och hjälpkomponenter för dess drift, men det är lämpligare att placera dessa delar i ett separat hölje.

Utomhusblocket installeras på ett avstånd av 2–10 m från huset. Det är viktigt att bygga en grund under det och sätta upp ett tak för att skydda konstruktionen från nederbörd. Det är också nödvändigt att fästa ett galler framför fläkten för att förhindra att smuts, skräp och löv kommer in i fläktbladen och rören.

Dessutom är det önskvärt att installera värmare som skyddar sidor och paneler från isbildning. I så fall behövs ingen extra uppvärmning av höljet. Platsen för blocket måste vara väl ventilerad och på avstånd från öppna lågor.

Block med värmeväxlare-förångare

Förångaren kan köpas färdig via nätleverantörer eller tillverkas själv. För detta behövs en 80-liters tank och koppartråd med en diameter på 10 mm och en tjocklek på minst 1 mm.

Längden beräknas individuellt med hänsyn till erforderlig effekt. För en enhet på 5 kW kan man ta 10 m. I förångaren sker uppvärmning och cirkulation av köldmediet samt kontakt med luften.

För att skapa värmeväxlaren måste man konstruera en spiral. För detta lindas tråden runt ett tjockväggigt rör med en diameter som inte överstiger tankens bredd. Det är viktigt att lämna ändar som sticker ut över höljets höjd. De kommer att behövas för att ansluta spiralen till andra systemkomponenter – kompressorn och ackumulatortanken.

För att skapa spiralen lindas ett kopparrör med väggar på cirka 1 mm runt en gasflaska, ett rör eller en plastflaska fylld med vatten.

I höljet sätts 2 nipplar för anslutning av rörledningar, och två uttag för trådens utlopp skapas. Anslutningarna tätas. Den färdiga konstruktionen fästs med L-formade konsoler.

Det rekommenderas att även installera ett avfrostningsrelä på förångaren, eftersom luft med negativ temperatur kommer att cirkulera i tanken. I så fall kan kondensat som samlas i systemet leda till isbildning på förångaren. För att förhindra fuktbildning kan man också införa ett filtertorkare i systemet.

Regler för installation av kompressor

För installation av kompressorn krävs ett separat hölje med ljud- och vibrationsisolering, eftersom praktiskt taget alla modeller av enheten bullrar under drift. Kompressorn kan tas begagnad från ett kylskåp, en luftkonditionering eller köpas som ny modell.

För värmepumpar passar följande typer av kompressorer:

1. Rotorkompressorer är de billigaste, men har ett antal nackdelar – de bullrar, har låg effektivitet och håller i 8–10 år.
2. Spiralkompressorer installeras i alla moderna luftkonditionerings- och kylskåpsmodeller. De är hållbara (15-20 år), tysta, effektiva, men har hög kostnad.
3. Kolvkompressorer installeras främst på industriella kylskåp. Produkterna har god verkningsgrad, är hållbara (15-20 år), men är extremt bullriga och dyra.

För en värmepump måste man välja en kompressor av enfasmodell. Innan köpet är det viktigt att ta reda på vilken typ av freon enheten arbetar med. Det är lämpligt att köpa en modell som arbetar med R22, helst R422. Det är lättare att arbeta med denna typ av köldmedium än med någon annan typ av freon.

Kompressorn ansluts med rör till förångar- och kondensorblocket. Tack vare enheten ökar freon sin temperatur.

Konstruktion av ackumulatortank (kondensor)

För att tillverka kondensorn behövs ett hölje från en 100-liters varmvattenberedare eller någon annan rostfri tank av samma volym. Det behövs också en kopparslinga som är gjord av kopparrör. För en pump på 5 kW kan man använda en 12 meter lång tråd. Genom slingans rör passerar het freon, vilket värmer upp vattnet.

Steg 1: Skapa slingan

För att tillverka slingan behövs ett kopparrör med en diameter på minst 26 mm och en väggtjocklek på minst 1 mm. Det måste lindas på ett rör som har en mindre tvärsnittsyta än tanken.

Spiralens höjd ska matcha höljets höjd. Det är viktigt att lämna rörutlopp utanför tanken för att kunna ansluta slingan till förångaren och kompressorn.

Steg 2: Förbered höljet

För att installera slingan måste tanken skäras upp. Ovanifrån och underifrån måste man skapa hål för kopparrörens utlopp, samt skära ut ytterligare fack för att installera 2 st kopplingar, varav en är avsedd för vattenutlopp och den andra för vatteninlopp. Efter dessa åtgärder måste tanken tätas.

Värmeväxlare-kompressor kan köpas separat som en färdig konstruktion. Med en fabriksmonterad enhet kan man öka installationens effekt och verkningsgrad.

Köldmediet märkt R22 planeras att tas ur bruk till 2030 enligt Montrealprotokollet. För att fylla systemet är det bättre att använda dess ersättare – köldmedium R422

Anslutning av utomhusenheten till förångaren

För att ansluta utomhusenheten och förångaren krävs dragning av 2 polyetenrör HDPE 32. Genom ett rör kommer luften att passera, genom det andra – ut.

Rören kan grävas ner i marken, efter att först ha fyllt diket med något sandmaterial, eller lämnas på ytan om utomhusenheten är placerad nära huset.

Anslutning av förångare, kompressor och tank

I detta system cirkulerar freon. För att ansluta slingorna med kompressorn och strypventilen måste du kontakta kylteknikspecialister. En person utan erfarenhet av lödning, även med verktyg och material, kommer att ha svårt att korrekt sammanfoga alla element till ett system för att säkerställa konstruktionens funktion.

Dessutom kommer det att krävas många ytterligare material – rör med olika diametrar, olika modifikationer av avloppskranar, ventiler för lufttömning, säkerhetsventiler, samt rörklämmor, slangklämmor, rörkapare för kapning av rörsträckor.

Andra specialiserade enheter kommer också att behövas, som finns i alla verkstäder för reparation av kylskåp och luftkonditioneringsapparater.

Kvalitativ påfyllning av freon utförs också med hjälp av specialutrustning. Därför är det bekvämare och mer lönsamt att kontakta professionella för att kombinera värmeväxlare, kompressor och strypventil till ett fungerande system.

Implementering av styrsystem för installationen

För att övervaka freonets tryck och temperatur kan du använda ett kort med display från valfri luftkonditioneringsapparat. Under lödningsarbete kan konstruktionen med hjälp av specialister korrekt integreras i installationen.

Det är också möjligt att ansluta en speciell enhet – en fläktrotationssensor. Den reglerar bladens rotationshastighet och automatiserar även freoncirkulationspumpens varvtal.

Dessutom kan du installera en timer, elstartare, en enhet som skyddar kompressorn mot överhettning. Alla dessa delar kan köpas på reparationsverkstäder eller på reservdelsmarknaden.

Beräkning av effekt för luft-vattenvärmepump

För att värma ett rum med en yta på från 100 kvm krävs en värmepump med högre effekt. Du kan beräkna installationens erforderliga effekt ungefärligt med hjälp av tabellen:

Tabellens data hjälper dig att beräkna slingans area för att skapa en installation med en eller annan effekt.

För att bestämma vilken effekt kompressorn ska ha, vilka rördiametrar som ska användas och andra viktiga data vid konstruktion av en luft-vatten värmepump, måste du vända dig till en av metoderna:

• Använda online-kalkylatorer som finns på tillverkarnas webbplatser för värmeväxlare.
• Använd programvara CoolPack 1,46, Copeland.
• Bjuda in en specialist som utför de nödvändiga mätningarna och beräkningarna.

Arean av kondensorslingan (PZK) kan beräknas med formeln:

PZK = M/0,8DT,

där M är installationens effekt i kW; 0,8 är värmeledningskoefficienten vid kontakt mellan vatten och koppar; DT är temperaturskillnaden mellan inkommande och utgående luft i systemet.

Värmepumpens parametrar ovan passar för ett rum upp till 100 kvm. Installations effekt – 5 kW. Om du köper specialvärmeväxlare är det fullt möjligt att öka installationens effekt till 10-15 kW.

På bilden visas ett system där värmeväxlare, kompressor, strypventil är samlade i en tank. I konstruktionen används fabrikstillverkade värmeväxlare (+)

Underhåll av hemmagjord installation

För att värmepumpen ska fungera bra behöver den extra underhåll. Om du använder enheten på vintern (med tanke på att det inte finns någon extra värme i höljet) måste du då och då tina upp blocket eftersom en isskorpa bildas på ytan.

Det är också nödvändigt att regelbundet:

• Rengöra fläktbladen från skräp – löv, damm, smuts, snö etc.
• Smörja kompressorn enligt instruktionerna.
• Byta olja i kompressorn och fläkten.

Dessutom, för att systemet ska fungera normalt, är det nödvändigt att regelbundet kontrollera integriteten hos kopparrörledningen, strömkabeln som matar kompressorn, fläkten och andra enheter.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Följande video introducerar principen och konstruktionen av en värmepump som omvandlar vindenergi:

En hembyggd luft-vatten värmepump är en effektiv och billig anordning för extra uppvärmning av bostaden. Vem som helst kan tillverka och installera detta system.

Skriv gärna kommentarer i blocket nedan. Kanske har du intressanta fakta och bilder om artikelns ämne? Ställ frågor, dela din egen åsikt och användbara tips för webbplatsens besökare.